智能可穿戴設(shè)備產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)分析

王永林

摘要：我國(guó)科技化進(jìn)程不斷推進(jìn)，智能設(shè)備份額逐漸在可穿戴設(shè)備市場(chǎng)中增加，智能設(shè)備搭載智慧型芯片，能被人體攜帶或佩戴，具備不同功能，但最終目的皆是為國(guó)人創(chuàng)造舒適生存環(huán)境。本文從智能可穿戴設(shè)備的產(chǎn)品發(fā)展路徑展開(kāi)分析，通過(guò)討論產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的相關(guān)法規(guī)和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)要點(diǎn)，探析智能可穿戴設(shè)備的設(shè)計(jì)要素，從技術(shù)層面到環(huán)保層面的不斷優(yōu)化，以此提高國(guó)人生活質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：智能設(shè)備;可穿戴;電池設(shè)計(jì)

引言：可穿戴產(chǎn)品的使用較為廣泛，能被用戶(hù)穿在身上，或戴在身體某部位，其設(shè)計(jì)想法不同則產(chǎn)品的最終作用機(jī)理也不相同，比如常見(jiàn)的智能手表，在其使用中便可為用戶(hù)提供準(zhǔn)確報(bào)時(shí)、GPS定位、接打電話等功能。目前，市場(chǎng)上出現(xiàn)了可穿的電子織物，說(shuō)明科技發(fā)展下，可穿戴產(chǎn)品種類(lèi)更加多元化，未來(lái)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)用途將會(huì)和用戶(hù)需求掛鉤，并逐漸擁有理想使用效果。

1 智能可穿戴設(shè)備產(chǎn)品的發(fā)展分析

在1975年末，全球第一款可被稱(chēng)作是智能可穿戴設(shè)備的手表面世，從此全球范圍內(nèi)便開(kāi)始了眾多可穿戴設(shè)備的智能化之旅，時(shí)到今日，可穿戴設(shè)備搭配智能化裝置而形成的智能可穿戴設(shè)備產(chǎn)品，種類(lèi)已超千種，且每類(lèi)設(shè)備下眾多品牌林立，為人類(lèi)的舒適化、智能化生活提供了較大推動(dòng)力。

當(dāng)前市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看，智能手環(huán)的普及率最高、其次是智能耳機(jī)的市場(chǎng)占比率較高。手環(huán)能夠檢測(cè)人體健康數(shù)據(jù)，并上傳到相應(yīng)軟件上，為用戶(hù)帶來(lái)較高融入體驗(yàn)感，因此市場(chǎng)較為成熟，另外便攜式的醫(yī)療設(shè)備和高精度測(cè)量?jī)x器的使用也較為常見(jiàn)，科學(xué)家推測(cè)，未來(lái)甚至隱形眼鏡也可作為可穿戴設(shè)備之一與智能化技術(shù)相融合。總之，在智能設(shè)備中，可穿戴產(chǎn)品會(huì)為市場(chǎng)帶來(lái)較大驚喜，通過(guò)光電、生理阻抗等多種傳感器搭配使用，為用戶(hù)帶來(lái)良好體驗(yàn)。圖1為某品牌智能運(yùn)動(dòng)服裝。

2 智能可穿戴設(shè)備產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)分析

2.1產(chǎn)品開(kāi)發(fā)法規(guī)

研發(fā)者需要根據(jù)國(guó)家相應(yīng)部門(mén)制定的法律法規(guī)，做好產(chǎn)品開(kāi)發(fā)立項(xiàng)工作，并且應(yīng)與用戶(hù)的實(shí)際采集信息作為準(zhǔn)則，不同信息的收集需要遵循不同部門(mén)下的相應(yīng)法規(guī)。比如可穿戴設(shè)備是直接內(nèi)置無(wú)線芯片，可以直接連接互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品，就應(yīng)符合工業(yè)和信息化部制定的《電信設(shè)備進(jìn)網(wǎng)管理辦法》，必須為產(chǎn)品申請(qǐng)進(jìn)網(wǎng)許可證[1]。如果進(jìn)行可穿戴產(chǎn)品的研發(fā)針對(duì)用于醫(yī)療目的，除了上述規(guī)則之外，更需要考慮到它可能會(huì)被歸于“醫(yī)療器械”范疇，則其開(kāi)發(fā)階段有著所有民用產(chǎn)品中最為嚴(yán)格和最為漫長(zhǎng)的醫(yī)療器械審批制度。

2.2市場(chǎng)開(kāi)發(fā)要點(diǎn)

以經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)作為智能可穿戴設(shè)備的開(kāi)發(fā)要點(diǎn)，需要將市場(chǎng)需求和硬件配置作為主要參考因素。市場(chǎng)需求是開(kāi)發(fā)一款設(shè)備的最主要方向指引，比如進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)需要前期市場(chǎng)調(diào)研，并且采集到的一定用戶(hù)量的功能需求中，將最為緊迫的幾類(lèi)需求點(diǎn)進(jìn)行當(dāng)前技術(shù)下的滿足，確保技術(shù)允許狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)較高用戶(hù)體驗(yàn)。硬件配置需要從存儲(chǔ)器、語(yǔ)音交互、傳感器等技術(shù)、零件的選擇上加以參考開(kāi)發(fā)，需要在其開(kāi)發(fā)中滿足基本的用戶(hù)需求，并降低產(chǎn)品功耗。

3 智能可穿戴設(shè)備產(chǎn)品的設(shè)計(jì)分析

3.1降低連接功耗

智能設(shè)備在其運(yùn)行過(guò)程中，主要功耗來(lái)源便是無(wú)線連接，因此降低連接能耗需要在設(shè)備連接階段進(jìn)行管控，從可穿戴設(shè)備的運(yùn)行因素上逐條分析。首先考慮是否選擇了最為匹配的無(wú)線系統(tǒng)，因?yàn)闊o(wú)線連接的類(lèi)型不同，將會(huì)使得數(shù)據(jù)的傳輸速率、通信范圍都有所不同，這將是功耗產(chǎn)生的較大比例部分;其次考慮廣播或監(jiān)聽(tīng)的選擇，設(shè)備在待機(jī)時(shí)，僅低頻度醒來(lái)廣播發(fā)射，基本只需考慮其深度睡眠功耗。但如果設(shè)備需要長(zhǎng)時(shí)間收聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)，那么控制器工作功耗就是功耗的關(guān)鍵因素[2]。

3.2待機(jī)模式設(shè)計(jì)

待機(jī)模式運(yùn)行。智能設(shè)備一旦與可穿戴產(chǎn)品相結(jié)合，則給到用戶(hù)體驗(yàn)感造成影響的一個(gè)重要因素便是待機(jī)時(shí)長(zhǎng)，同樣待機(jī)時(shí)長(zhǎng)也影響產(chǎn)品自身質(zhì)量，進(jìn)而將影響到產(chǎn)品價(jià)格、銷(xiāo)量，因此需要對(duì)待機(jī)模式下的設(shè)備運(yùn)行做出必要的掌控。待機(jī)模式能保障電池使用狀況達(dá)到最佳，通過(guò)減少不必要的設(shè)備活動(dòng)，能將電池的電流消耗降低，且兩者關(guān)系成正比，因此說(shuō)明了在待機(jī)狀態(tài)下，微控制器的待機(jī)/睡眠模式將會(huì)對(duì)電池的省電能力有一定影響，在設(shè)計(jì)中需要將微控制器保持睡眠模式，喚醒狀態(tài)只有設(shè)備運(yùn)作才可進(jìn)行，由此保證電池壽命。

待機(jī)電流消耗。設(shè)備運(yùn)行中有一種關(guān)鍵的技術(shù)驅(qū)動(dòng)因素，可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)在待機(jī)模式下，能盡可能減少汲取電流的數(shù)值，由此增加待機(jī)能力。比如采用極低泄漏的和靜態(tài)電流的器件，以及用負(fù)載開(kāi)關(guān)來(lái)斷開(kāi)已關(guān)掉的子系統(tǒng)，以免它們從系統(tǒng)泄漏電流。另外應(yīng)注意電路設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，需避免額外電流穿過(guò)上下拉電阻，避免口線漏電到外部已關(guān)掉的子系統(tǒng)。

3.3電路電池設(shè)計(jì)

電路設(shè)計(jì)需要從整個(gè)可穿戴設(shè)備的大小、尺寸上進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)，因?yàn)殡娐肥窃O(shè)備能夠完成供應(yīng)用戶(hù)需求的主要供電渠道，電路設(shè)計(jì)合理，則該設(shè)備省電能力較好，用戶(hù)相應(yīng)體驗(yàn)感也較滿意，因此需要對(duì)電路進(jìn)行前期規(guī)劃設(shè)計(jì)。當(dāng)前智能設(shè)備在其發(fā)展趨勢(shì)中，體積逐漸減小，所以電路設(shè)計(jì)應(yīng)在為電池留出相應(yīng)空間后，再去把傳感器、電源等零件規(guī)劃妥當(dāng)，解決空間難題。圖2為未來(lái)的可穿戴設(shè)備體積預(yù)測(cè)。

電池設(shè)計(jì)有其重要參考設(shè)計(jì)因素——空間、電量。空間的考慮需要與設(shè)備電路進(jìn)行協(xié)同規(guī)劃，將整個(gè)設(shè)備在盡可能體積降低模式下，為電池留出更多空間，且電路管線、器件需要規(guī)劃合理，降低線路電流損耗。電量的控制中，需要在設(shè)計(jì)運(yùn)行安全角度上，盡量在體積減小的電池中提高能量密度，摩爾定律這樣評(píng)價(jià)電子元件的能效，每年將會(huì)以200%的速率去實(shí)現(xiàn)小型化，因此需要使用能量采集技術(shù)，將設(shè)備能源收集并轉(zhuǎn)化成電能。

結(jié)論：綜上，智能可穿戴產(chǎn)品在其開(kāi)發(fā)中，應(yīng)遵循國(guó)家法律法規(guī)制定下的開(kāi)發(fā)準(zhǔn)則，并結(jié)合市場(chǎng)用戶(hù)需求，將產(chǎn)品創(chuàng)新性、前瞻性開(kāi)發(fā)。而產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，可發(fā)現(xiàn)其變化趨勢(shì)是逐漸便利、小巧，能與用戶(hù)增加交互頻率，其主要的設(shè)計(jì)要素是降低連接功耗、待機(jī)模式設(shè)計(jì)、電路電池設(shè)計(jì)。為提高智能可穿戴設(shè)備的硬件質(zhì)量與軟件性能，需將產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)流程不斷優(yōu)化完善，給用戶(hù)帶來(lái)更佳使用感受。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙煜，孫熙勝，李滔，等.智能可穿戴設(shè)備市場(chǎng)與新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2020，28（19）：16-17.

[2]陳揚(yáng)劍.智能可穿戴設(shè)備產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)研究[J].現(xiàn)代信息科技，2019，3（23）：44-45.