記錄和管理日常生活的智能便攜式裝置設計

聶文斐 曹燕 李增

摘 ?要：記錄和管理日常生活對現(xiàn)代人來說顯得尤為重要，目前的傳統(tǒng)記事本與便利貼、智能手機和筆記本電腦雖然都具有記錄和管理功能，但存在某些缺陷從而無法滿足人們的需求。本文提出一種記錄和管理日常生活的智能便攜式裝置，整體呈手環(huán)或手表狀，包括人機交互模塊、處理模塊、存儲模塊、用戶提醒模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、電源模塊，實現(xiàn)了日程安排、活動記錄、智能提醒、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)備份等功能。該智能裝置外觀小巧、可穿戴、方便攜帶與使用、耗電少、續(xù)航強，同時，用戶體驗好，用戶可以隨時添加想要記錄的內容，高度智能化，使用簡單，方便實現(xiàn)人們的健康生活管理。

關鍵詞：智能手環(huán);智能裝置設計;便攜式裝置;數(shù)據(jù)備份

中圖分類號：TP274;TP368 ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）16-0016-04

Abstract：Recording and management of daily life is particularly important for modern people. Although the traditional notepad，post-it notes，smart phone，and laptop have functions of recording and management，they have some defects that cannot meet people’s needs. This paper proposes an intelligent portable device for recording and managing daily life. The device looks like a bracelet or a watch and includes a human-computer interaction module，a processing module，a storage module，a user reminder module，a wireless data transmission module，a power supply module，which realizes schedule planning，activity recording，intelligent reminder，data statistical analysis，data backup，and so on. This smart device is small in appearance，wearable，convenient to carry and use，and has low power consumption and long battery life. Meanwhile，its user experience is good and users can add the content they want to record at any time. Moreover，the device is highly intelligent，simple to use and convenient to realize the management of people’s healthy life.

Keywords：intelligent bracelet;intelligent device design;portable device;data backup

0 ?引 ?言

在日益忙碌的今天，人們每天都要處理和記錄很多事情，并且還要在這眾多的事情里面兼顧工作、學習和生活娛樂等。每天生活工作上的事如果安排不當，人們的生活就會顯得忙亂，致使人們感覺時間不夠用，因此科學地管理時間和生活十分重要。目前記錄和管理生活的設備按結構與體積可分為三大類：傳統(tǒng)記事本與便利貼、智能手機和筆記本電腦。

（1）傳統(tǒng)記事本與便利貼。傳統(tǒng)的記事本與便利貼需要用戶用筆把計劃或者記錄書寫在紙上，比較麻煩，這樣記錄的數(shù)據(jù)不詳細，致使實用價值不高，并且數(shù)據(jù)還需要自己統(tǒng)計處理，也不符合科技數(shù)字時代發(fā)展的趨勢。另外，紙質記錄無法自動提醒用戶設定的日常規(guī)劃，所以無法提醒用戶進行實施。

（2）智能手機。智能手機利用鬧鈴提醒日程安排，利用編寫記錄文檔來記錄一日的生活。目前智能手機普遍使用，但智能手機提供的這些功能用戶體驗差，記錄功能和設置功能不完善，得到的數(shù)據(jù)也不會智能分析，需要用戶自己去分析歸納，致使絕大多數(shù)人都不會選擇用手機去記錄和管理自己一天的日程。

（3）筆記本電腦。筆記本電腦利用文檔編輯來制定日程和記錄生活，利用定時器來設置管理日常生活。但是筆記本電腦體積龐大攜帶不便，實時性不好，續(xù)航能力差，有可能無法完成一整天的記錄和設置提醒功能。筆記本電腦的這些缺點導致大多數(shù)人都不愿意用它來完成日常生活提醒設置和記錄的功能。

目前方便攜帶的智能穿戴設備在市場很普遍，但是該類設備多數(shù)用于幫助手機接收短信、電話、郵件或者用于生活健康上的檢測[1，2]。例如：微軟的Microsoft Band是一款健康追蹤可穿戴設備，通過監(jiān)控用戶的心率、步數(shù)、卡路里消耗、睡眠質量來幫助用戶達成健康目標。三星的Samsung Gear Fit是即時智能手機提醒器，和智能手機配對后，不用碰觸手機就可以看到智能手機上的通知，如時間、短消息、來電顯示等。谷歌眼鏡Google Project Glass具有與智能手機一樣的功能，通過聲音控制拍照，可視頻通話和分辨方向，以及上網沖浪，處理文字信息和電子郵件等。

總的來說，這些設備大多數(shù)用來記錄統(tǒng)計健康信息和手機信息，無法添加用戶想要統(tǒng)計的內容，不能給用戶提供記錄一日生活狀況和安排一日行程的功能，所以無法用它們來記錄和管理日常生活。隨著人們現(xiàn)代生活節(jié)奏越來越快，生活有規(guī)劃顯得越來越重要。心理生理健康越來越被人們所重視，有規(guī)劃的生活讓人們感覺生活愉快輕松、多姿多彩，有助于延年益壽。同時記錄生活狀況也有助于人們在日益忙碌的今天對自己的生活情況了然于胸，然后知道如何去改進生活規(guī)劃從而使自己生活越來越合理化和健康化。

1 ?記錄和管理日常生活的智能便攜式裝置設計的相關研究工作

目前，智能便攜式設備的應用主要集中在醫(yī)療健康、體育運動跟蹤、移動支付等等，比如文獻[3]具體闡述了智能手環(huán)在醫(yī)療健康方面的功能，如個人健康管理、慢性病管理等，同時提出了智能手環(huán)所面臨的挑戰(zhàn)和機遇，在文獻[4]中作者也提出了可穿戴式智能設備在健康管理方面的一些思考，智能便攜式設備已經深入我們的生活，給我們帶來了諸多便利。

信息記錄是智能便攜式設備的一個重要的功能，除了對健康信息、手機信息的記錄，目前也有一些可穿戴設備實現(xiàn)了在具體場景下對信息的詳細記錄與處理，比如文獻[5]提出了一種具有實時語音記錄與提醒功能的可穿戴智能設備，它是針對語音信息進行處理和記錄的，而文獻[6]提出了一種基于可穿戴設備的智能信息記錄系統(tǒng)及方法，能夠智能記錄工業(yè)產品拆卸、裝配、維修時的信息記錄，提高了信息記錄的準確性，且能夠通過信息記錄表跟蹤各零件質量，有利于設備的維護、更新?lián)Q代。在日常生活的記錄和管理方面，當前的研究成果較少或這些相關設備在功能上較為單一，從而無法詳細記錄用戶每天的生活狀況和給用戶提出具體的行程安排，交互性也較差。因此，人們迫切需要一種更加智能便捷的設備來實現(xiàn)對日常生活的記錄和管理，以追求更好的生活品質。

2 ?記錄和管理日常生活的智能便攜式裝置設計方案

2.1 ?方案概述

本文我們將提出一種記錄和管理日常生活的智能便攜式裝置，其總體結構框圖如圖1所示。

總共包括五部分：一是人機交互模塊，它負責顯示信息與實現(xiàn)用戶的輸入，起到用戶與系統(tǒng)交互的橋梁作用。二是處理模塊，負責內部數(shù)據(jù)、指令的處理，以及用戶記錄數(shù)據(jù)的管理，包括中央處理器、RAM內存和存儲器。三是用戶提醒模塊，用來提醒用戶的外部硬件，它包括震動器與發(fā)聲器，起到提醒用戶的作用。四是數(shù)據(jù)傳輸模塊，其中包括Wi-Fi無線收發(fā)模塊和藍牙無線模塊，用于與其他電腦等智能終端設備連接交換數(shù)據(jù)。五是電池，提供電源。這五部分置于便攜承載體上，方便隨身攜帶使用。

外觀上采用手環(huán)或者手表來作為承載物，如圖2所示，把圖1所示五部分組成的裝置封裝好之后嵌入到手環(huán)或者手表上（圖2中的陰影部分），便于攜帶使用從而完成日常生活記錄與管理功能。

我們可以根據(jù)圖3來說明提出的智能便攜式裝置的軟件系統(tǒng)工作流程。系統(tǒng)開機后一般處于等待，即圖中系統(tǒng)觸發(fā)開始狀態(tài)，觸發(fā)系統(tǒng)離開等待進入工作狀態(tài)的觸發(fā)條件有五個。一是用戶選擇日程安排功能時觸發(fā)，系統(tǒng)根據(jù)用戶的輸入一步一步設置日常生活計劃。二是用戶選擇活動記錄功能時觸發(fā)，當系統(tǒng)接收到用戶選擇活動記錄功能的指令時，系統(tǒng)進入活動記錄模塊，然后用戶根據(jù)自己想要記錄的事件是否已在系統(tǒng)而選擇直接記錄還是先添加記錄選項，用戶添加完選項后就等待人為觸發(fā)記錄的完成。三是用戶沒有操作但用戶設定的日程安排的時間到了，則系統(tǒng)進入智能提醒操作，系統(tǒng)把相關信息與信號發(fā)送到震動器、揚聲器、顯示屏用以通知用戶。四是用戶選擇數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能時觸發(fā)，系統(tǒng)會根據(jù)用戶已經記錄的數(shù)據(jù)和設置的日程安排數(shù)據(jù)來進行統(tǒng)計和分析，給用戶合理的反饋意見。五是用戶選擇數(shù)據(jù)備份功能時觸發(fā)，系統(tǒng)把存儲器的相關數(shù)據(jù)傳輸給Wi-Fi無線收發(fā)模塊或藍牙無線模塊，完成數(shù)據(jù)無線傳輸。觸發(fā)后的操作完成后，進入該輪觸發(fā)的結束狀態(tài)，等待下一輪的觸發(fā)開始。

與現(xiàn)有技術相比，我們提出的記錄和管理日常生活的智能便攜式裝置具有如下優(yōu)點：

（1）可以管理日常生活，先制定計劃，實施實時記錄和提醒，給出管理建議，提供“生活小管家”式的貼心服務，開啟智能健康生活。

（2）具備完善的記錄與實時提醒功能，記錄生活的點點滴滴，給人們，特別是有記憶障礙的人士帶來“記憶”。

（3）可以把采集的記錄數(shù)據(jù)發(fā)送到服務器或者云端存儲，做進一步的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘，更好地利用這些數(shù)據(jù)來管理人們的健康生活。

（4）外觀小巧，可穿戴，方便攜帶與使用。

（5）耗電少，續(xù)航強，用戶體驗好。

（6）外觀設計好，人機交互性好，用戶可以隨時添加想要記錄的內容，高度智能化，使用簡單。

2.2 ?模塊介紹

記錄和管理日常生活的智能便攜式裝置包括處理模塊、人機交互模塊、用戶提醒模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、軟件系統(tǒng)、電池和便攜承載體，接下來我們詳細介紹這些模塊。

處理模塊包括CPU中央處理器、RAM內存和存儲器。中央處理器的主要功能是完成邏輯控制與數(shù)據(jù)運算。RAM內存的主要功能是用來暫時存儲系統(tǒng)或者程序所需要的數(shù)據(jù)和指令。由于中央處理器的高速性能導致一般的存儲器無法直接與中央處理器交換數(shù)據(jù)，這就要通過RAM內存先把中央處理器的高速數(shù)據(jù)緩存下來再交給存儲器。同時其他部件例如：人機交互模塊給中央處理器發(fā)送數(shù)據(jù)也需要經過RAM內存把數(shù)據(jù)緩存下來再變成高速數(shù)據(jù)傳輸給中央處理器。RAM內存在中央處理器與存儲器、人機交互模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸中起緩存速率匹配的作用。存儲器的主要功能是存儲用戶的記錄和管理的數(shù)據(jù)。中央處理器讀取存儲器里面的數(shù)據(jù)，既可以把數(shù)據(jù)通過顯示器顯示給用戶看，也可以通過數(shù)據(jù)傳輸模塊把存儲器的數(shù)據(jù)上傳到云端服務器或用戶電腦、手機等。

人機交互模塊包括顯示器和開關機按鍵。顯示器主要功能是顯示數(shù)據(jù)、接收用戶的輸入，通過顯示和可觸摸的輸入來實現(xiàn)人機的交互，可用電容屏顯示器實現(xiàn)。當用戶需要進行記錄和管理設置的操作時，顯示器屏幕會顯示相關信息，用戶根據(jù)自己的需求選擇自己需要的功能并輸入相關的數(shù)據(jù)。同時顯示器得到用戶的數(shù)據(jù)和指令后會通過系統(tǒng)總線傳輸給RAM內存緩存下來再交給中央處理器處理，待中央處理器處理完后再把處理后的結果數(shù)據(jù)緩存到RAM內存里，再由系統(tǒng)總線把數(shù)據(jù)從RAM內存讀取出來傳輸給顯示器，顯示給用戶。顯示器在用戶和系統(tǒng)中起了橋梁的作用，使用戶可以操控系統(tǒng)完成設定的功能。開關機按鍵是用硬件按鍵來啟動整個系統(tǒng)的開啟和關閉。

用戶提醒模塊包括揚聲器和震動器。揚聲器發(fā)出聲音信息提醒用戶。如當用戶對顯示屏操作時可發(fā)出聲音配合用戶的操作，使系統(tǒng)更人性化合理化。當系統(tǒng)檢測到用戶設置的計劃時間到了后，系統(tǒng)會給揚聲器發(fā)送發(fā)聲的指令，當揚聲器接收到發(fā)聲指令與相關的數(shù)據(jù)后就會發(fā)出相關的聲音來提醒用戶計劃的時間到了，以便讓用戶按著規(guī)劃去完成日常生活安排。用戶提醒模塊的震動器的主要功能是通過震動提醒用戶。比如，當系統(tǒng)檢查到用戶設定的計劃的實施時間到了后系統(tǒng)會向震動器發(fā)出震動指令，當震動器接收到震動指令后發(fā)出震動提醒用戶某計劃的時間到了，以便用戶能更好地完成日常生活的規(guī)劃。

數(shù)據(jù)傳輸模塊包括Wi-Fi無線收發(fā)模塊和藍牙無線模塊。Wi-Fi無線收發(fā)模塊的主要功能是提供無線上網。Wi-Fi無線收發(fā)模塊使用戶可以在連接可用Wi-Fi的情況下把采集的記錄數(shù)據(jù)發(fā)送到云端存儲起來，同時也可以從云端把用戶自己上傳的數(shù)據(jù)下載使用。藍牙無線模塊主要功能是可與具有藍牙功能的設備直接傳輸數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)可以直接傳輸?shù)绞謾C等具有藍牙功能的設備。

軟件系統(tǒng)是整個設備智能工作的核心。軟件系統(tǒng)具備良好的人機交互功能的界面，另外，軟件系統(tǒng)協(xié)調上述各個硬件模塊工作。當用戶進行操作時，軟件系統(tǒng)從用戶得到數(shù)據(jù)與命令，然后中央處理器完成數(shù)據(jù)處理和命令處理，再把數(shù)據(jù)返回給顯示器顯示給用戶。軟件系統(tǒng)還具有可拓展性，用戶可以根據(jù)自己需求拓展軟件系統(tǒng)在生活記錄方面沒有涉及到的內容。

2.3 ?系統(tǒng)功能

在各個模塊的配合工作下，記錄和管理日常生活的智能便攜式裝置形成了一個智能化的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有以下幾個功能。

該系統(tǒng)通過軟件系統(tǒng)設置可以實現(xiàn)日程安排的功能。當用戶選擇安排一天或者更長久的日程時，顯示器會把用戶選擇安排日常生活的操作轉換成正確的信號經過RAM傳輸給中央處理器，然后中央處理器經過判斷處理得到結果后再傳輸回顯示器使其顯示時間表，用戶只需要把自己日程安排在時間表上即可，時間段可以由用戶自由選擇與劃分。得到安排表后系統(tǒng)總線會把它傳輸?shù)街醒胩幚砥骱痛鎯ζ?，中央處理器會時刻關注設定的安排表，當時間到了某項安排后中央處理器會發(fā)送命令與數(shù)據(jù)到震動器、揚聲器、顯示器，此時震動器會震動，揚聲器會發(fā)出聲音提醒用戶，顯示器也顯示相關內容。該日常生活的安排也會在存儲器存儲，以便日后使用以及分析。用戶也可以選擇重復某天的設置而達到快速設置的效果，不必每天都花時間來設定日程。當突發(fā)事件打亂了用戶已經設定好的安排后，例如：開會時間過長、飛機延誤等，系統(tǒng)會讓用戶選擇把所有的安排推遲一段時間或者重新制定計劃或者放棄今天的所有計劃。

該系統(tǒng)通過軟件系統(tǒng)設置可以實現(xiàn)記錄日常生活活動和智能提醒的功能。例如：當用戶選擇記錄日常生活時，顯示器會把用戶選擇記錄的操作經過RAM發(fā)送給中央處理器，中央處理器處理后再把顯示器需要的相關操作與信息返回到顯示器，顯示器顯示不同的選項，例如：工作、吃飯、休息、鍛煉等等，另外還有添加選項來添加個人需要但系統(tǒng)沒考慮的選項，用以記錄用戶在每個時間段完成的事情。當該項活動結束后，選擇停止記錄，且把數(shù)據(jù)記錄到存儲器里以便日后讀取分析。例如：學生在學習開始后選擇記錄學習開始的選項，當停止學習后選擇停止學習的選項從而完成記錄，同時把學習時間段的數(shù)據(jù)記錄到存儲器里，可供日后讀取分析。系統(tǒng)根據(jù)用戶的需求添加用戶需要記錄的選項從而可以更加具體地記錄個人生活狀態(tài)。當用戶添加的選項足夠多后，生活中的點點滴滴都會被記錄。

該系統(tǒng)通過軟件系統(tǒng)設置可以完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計與備份的功能。中央處理器對存儲在存儲器的記錄數(shù)據(jù)進行分析，比較每天記錄的活動與當天安排的日程，得出用戶能否按日程安排把日常生活工作有規(guī)劃地完成;也可以把一段時間的生活記錄做個比較，從而得出用戶生活習慣等數(shù)據(jù)分析報告。用戶記錄在存儲器的數(shù)據(jù)可以通過藍牙無線模塊或者通過Wi-Fi無線收發(fā)模塊把數(shù)據(jù)上傳到服務器、電腦以及手機上，服務器整理和備份用戶的數(shù)據(jù)，可做更詳細的數(shù)據(jù)分析。當用戶需要使用時又可以通過手機或電腦下載數(shù)據(jù)以及分析報告。

該系統(tǒng)通過軟件系統(tǒng)設置可以完成智能判斷功能，例如：睡眠時間少于正常人時它會自動提醒“生活規(guī)律不好缺少睡眠”，或者當運動時間過少時它也會有諸如“多加強鍛煉身體才能有個好身體”的自動提醒。

3 ?結 ?論

本文提出了一種記錄和管理日常生活的智能便攜式裝置，通過裝置各個模塊的配合工作，實現(xiàn)了日程安排、記錄日常生活活動、智能提醒、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與備份以及智能判斷等功能，而且外觀小巧、可穿戴、方便攜帶與使用、耗電少、續(xù)航強，同時，用戶體驗好，高度智能化，使用簡單，方便實現(xiàn)人們的健康生活管理，具有較好的實際應用前景。

參考文獻：

[1] 張鵬宇.關于日常生活可穿戴設備現(xiàn)狀與前景研究 [J].科技經濟導刊，2018，26（28）：48-50.

[2] 劉亞男，叢杉.可穿戴技術在人體健康監(jiān)測中的應用進展 [J].紡織學報，2018，39（10）：175-179.

[3] 許麗娟，歐陽偉堅，劉裕，等.大數(shù)據(jù)與智能手環(huán) [J].智能城市，2016，2（2）：29-33.

[4] 廖顯輝.基于健康管理的可穿戴式智能設備發(fā)展桎梏及未來路徑 [J].體育科技文獻通報，2019，27（5）：139-140+143.

[5] 朱進玉，郝熠，趙麗麗，等.一種具有實時語音記錄與提醒功能的可穿戴智能設備：CN205232214U [P].2016-05-11.

[6] 陳成軍，張春林，李東年，等.一種基于可穿戴設備的智能信息記錄系統(tǒng)及方法：CN109542228A [P].2019-03-29.

作者簡介：聶文斐（1964-），女，漢族，河南新鄉(xiāng)人，就職于國家移動超聲探測工程技術研究中心，副主任，本科，研究方向：信號檢測;通訊作者：曹燕（1980-），女，漢族，重慶人，副教授，博士，研究方向：聲信號處理。