基于物聯(lián)網(wǎng)的養(yǎng)生智能手環(huán)設(shè)計

賀菲凡 周娜 孫健源 王雅馨

摘要：隨著我們生活水平及物質(zhì)生活的不斷提高，“養(yǎng)生”一度成為我們關(guān)注的話題。由于人們生活習(xí)性的不規(guī)律，導(dǎo)致各種疾病蜂擁而至，于是便有了“養(yǎng)生手環(huán)”的想法?；谝酝闹悄苁汁h(huán)的功能例如心率、血壓、疲勞度測量、跌倒識別等，我們又新增添了三個功能。功能一：食療功能，針對不同病理進(jìn)入不同模式選擇，對應(yīng)不同的食物治療;功能二：休閑模式，在線聽書，廣播，戲劇，歌曲等;功能三：智能醫(yī)生，就近醫(yī)院聯(lián)網(wǎng)，當(dāng)身體出現(xiàn)緊急情況時，自動求救與報警，與醫(yī)院聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程緊急救助指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：智能手環(huán);物聯(lián)網(wǎng);養(yǎng)生;健康;休閑

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1項目背景

隨著人工智能的發(fā)展，各種各樣的手環(huán)等智能可穿戴設(shè)備出現(xiàn)并被人群大量使用，高血壓的檢測、司機疲勞度測量等已經(jīng)不能滿足大眾各方面的需要。因此拓展更多功能就是重中之重：例如指導(dǎo)患者改善生活方式合理使用藥物，合理安排膳食等;以及當(dāng)你在家身體出現(xiàn)不舒服時，可以及時和醫(yī)院的醫(yī)生聯(lián)系得到準(zhǔn)確的自救方法。

2系統(tǒng)設(shè)計

2.1硬件設(shè)計

硬件研究內(nèi)容，主要是選擇模塊（以單片機為養(yǎng)生手環(huán)控制模塊）、語音模塊（主要由IBM控制）、信號模塊、顯示觸屏模塊和警報模塊組成。語音模塊：此過程使用IBM語音引擎，IBM對輸入的原始語音信號進(jìn)行處理，過濾掉不重要的信息及噪音;在進(jìn)行特征提取，計算出語音聲學(xué)參數(shù)，并進(jìn)行特征計算，以便提取出反應(yīng)信號特征參數(shù)便于后續(xù)處理;將輸入的語音提取特征矢量參數(shù)后與參考模式庫中的模式進(jìn)行相似度比較，得出最終識別結(jié)果。信號模塊：通過與手機藍(lán)牙配對，使其自動通過藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)連接在手機上，從而實現(xiàn)上網(wǎng)功能;或者通過讀卡器，用戶插入SIM卡，手環(huán)對卡識別，從而實現(xiàn)上網(wǎng)。顯示觸屏模塊：LCD作為手環(huán)的液晶顯示屏，屏下放置小型電阻，當(dāng)人去按時產(chǎn)生電流，從而觸動相應(yīng)功能。警報模塊：在原有的跌倒識別和導(dǎo)航的基礎(chǔ)上，RFID識別出跌倒時，觸動蜂鳴警報器，同時啟動Activity撥打電話（軟件）。

2.2軟件設(shè)計

主要是編寫食譜，編寫Activity撥打電話、在線搜索App，定時程序。軟件主要采用C、JAVA語言編寫程序。主程序是主體，整個單片機端系統(tǒng)軟件功能實現(xiàn)都在其中完成。在此過程中調(diào)用了子程序、中斷服務(wù)以及PID反饋算法。程序首先完成初始化過程，然后是重復(fù)信號使用的過程，每次使用周期結(jié)束都會判斷是否發(fā)生了中斷，以便程序執(zhí)行對應(yīng)的操作。

3特色與創(chuàng)新點

3.1食療模式

第一：通過心率測量儀，血壓血脂測量儀，身高體重等各個指標(biāo)對用戶身體進(jìn)行全面檢測，對于患有三高人群，養(yǎng)生手環(huán)將設(shè)定為“三高模式”，綜合數(shù)據(jù)庫選擇出一些調(diào)節(jié)“三高的蔬果”，對患者建議食用。（數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)分析）;第二：對于身體比例超重的用戶，養(yǎng)生手環(huán)的建議食譜會趨向于低脂肪易消化，同時還會提供用戶每天應(yīng)有的運動量，為防止年輕人盲目減肥，減肥只吃綠色蔬菜、長此以往導(dǎo)致身體血壓過低、免疫力下降，養(yǎng)生手環(huán)則會給用戶的身體提供最好的減肥方案，在減肥的同時也可以有效地鍛煉用戶的身體，保證用戶的身體處于穩(wěn)態(tài);第三：由于大人對于保育知識的缺乏，孩子在最該增加營養(yǎng)的年齡錯過了營養(yǎng)補充，影響將來身體各個方面的發(fā)育，養(yǎng)生手環(huán)將以一種更健康的方式來提高孩子各個黃金階段的發(fā)育，同時手環(huán)還會提示各個階段適合的運動，讓孩子身體更健康、抵抗力更強。

3.2休閑模式

第一點：失眠是影響人身體健康的重要因素，長期失眠會導(dǎo)致人的記憶力、免疫力、抵抗力下降，養(yǎng)生手環(huán)會根據(jù)一天中的不同黃金睡眠階段，對用戶作提示，例如午休時間，手環(huán)會提示“該午休了”等（定時環(huán)節(jié)，自動播放音樂環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)庫保留睡眠音樂）;第二點：物質(zhì)生活的不斷提升，也使人們的空閑時間變得有趣，用戶在空閑時間時，可以使用手環(huán)對話模式，如提問一些簡單的生活問題或者生活常識，手環(huán)通過智能搜索，為用戶語音解答?；蛘弋?dāng)用戶對手環(huán)說，講個笑話，手環(huán)會利用數(shù)據(jù)庫所儲存的笑話以小孩或者不同人群的聲音為用戶講解，當(dāng)它回答不上問題時，會為用戶回復(fù)“親愛的主人，您問的問題太難了，智商掉線了，換個話題吧！”等以一些幽默風(fēng)趣的方式逗用戶開心。（數(shù)據(jù)庫問答，在線搜索問題，廣播接收站，音頻保存及播放）

3.3救助模式

對于冠心病、低血糖這些致命的病癥，等待急救車或者專業(yè)醫(yī)務(wù)人員來營救，估計是不可能的，人體是有最佳黃金自救時間的。例如冠心病是人體多發(fā)的一種急病，發(fā)病時間很快，四分鐘就會致命，急救車很可能不能在這么快的時間內(nèi)趕到，而這時候手環(huán)就會感知到用戶的心率，并就近撥打附近醫(yī)院救助電話，連接醫(yī)生，醫(yī)生將會給用戶做第一時間的自救分析，同時此刻手環(huán)會自動開啟報警功能，周圍人也會聽到急救消息，會協(xié)助醫(yī)生幫用戶自救，等待救護(hù)車來臨。這樣可以避免患者慌亂中病情加劇或者盲目的自救，在給相關(guān)醫(yī)院或者醫(yī)生打過電話后，會第一時間給用戶的家人發(fā)位置信息的，以及給他們撥打緊急救助電話。（導(dǎo)航智能搜索，在線視頻，緊急求助電話，身體感應(yīng)器）

養(yǎng)生手環(huán)適用于任何人群，它以一種健康、高效的方式來改變用戶的生活，從身體上減少對藥物激素的使用，同時在心理上它也會像用戶的“知心姐姐”一樣，讓用戶的家人不用為使用者的身體心理健康而擔(dān)憂。

4國內(nèi)外研究情況

在國外廠商們未有技術(shù)上較大突破，或者把產(chǎn)品做到差異化，市場出貨將會有所回落，市場細(xì)分已成為一種局勢。主打老年健康管理的、女性美容管理、生活服務(wù)還有其他各式各樣的生活場景，清晰的定位加上技術(shù)的突破。

2014年，國內(nèi)的智能手環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈還算比較新，從2014年以后，整個媒體的關(guān)注度是非常高的。大概從2014年開始，2015年到2016年上半年是個快速往上走的時期，華為、小米兩大營業(yè)商做手環(huán)做到了全球第二，三年過去后，手環(huán)只增加了一個心率功能。在今天，手環(huán)已經(jīng)發(fā)展為電話手表等多個領(lǐng)域方向，未來將會越來越趨向于目標(biāo)人群，目前并沒有相關(guān)品牌，把它推向一個更長遠(yuǎn)的計劃，大多數(shù)手環(huán)功能并不齊全。

5結(jié)束語

據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，許多長壽之人都是擁有良好的作息習(xí)慣和積極向上的心態(tài)。“養(yǎng)生手環(huán)”從食療出發(fā)，針對用戶的身體狀況做不同的食療建議，約束用戶的平時飲食攝入量;對于“三高”人群，手環(huán)會調(diào)節(jié)用戶對糖類的攝入量;在小孩補充營養(yǎng)方面，手環(huán)也會給用戶相應(yīng)建議。手環(huán)還像個知心朋友一樣，用戶可以和它交流，可以讓它搜歌、戲曲、電臺，同時還可以讓它講笑話，這對于空巢老人來說是一個很好的休閑方式。當(dāng)身體出現(xiàn)緊急情況時，手環(huán)自動連接醫(yī)生，進(jìn)行遠(yuǎn)程緊急救助指導(dǎo)，讓用戶第一時間自救同時蜂鳴讓周圍人給使用者幫助。它適用于任何人群，給人們生活帶來了便利。