基于物聯網的養生智能手環設計

賀菲凡 周娜 孫健源 王雅馨

摘要：隨著我們生活水平及物質生活的不斷提高，“養生”一度成為我們關注的話題。由于人們生活習性的不規律，導致各種疾病蜂擁而至，于是便有了“養生手環”的想法。基于以往的智能手環的功能例如心率、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，針對不同病理進入不同模式選擇，對應不同的食物治療;功能二：休閑模式，在線聽書，廣播，戲劇，歌曲等;功能三：智能醫生，就近醫院聯網，當身體出現緊急情況時，自動求救與報警，與醫院聯網進行遠程緊急救助指導。

關鍵詞：智能手環;物聯網;養生;健康;休閑

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

1項目背景

隨著人工智能的發展，各種各樣的手環等智能可穿戴設備出現并被人群大量使用，高血壓的檢測、司機疲勞度測量等已經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：例如指導患者改善生活方式合理使用藥物，合理安排膳食等;以及當你在家身體出現不舒服時，可以及時和醫院的醫生聯系得到準確的自救方法。

2系統設計

2.1硬件設計

硬件研究內容，主要是選擇模塊（以單片機為養生手環控制模塊）、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行處理，過濾掉不重要的信息及噪音;在進行特征提取，計算出語音聲學參數，并進行特征計算，以便提取出反應信號特征參數便于后續處理;將輸入的語音提取特征矢量參數后與參考模式庫中的模式進行相似度比較，得出最終識別結果。信號模塊：通過與手機藍牙配對，使其自動通過藍牙網絡連接在手機上，從而實現上網功能;或者通過讀卡器，用戶插入SIM卡，手環對卡識別，從而實現上網。顯示觸屏模塊：LCD作為手環的液晶顯示屏，屏下放置小型電阻，當人去按時產生電流，從而觸動相應功能。警報模塊：在原有的跌倒識別和導航的基礎上，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，整個單片機端系統軟件功能實現都在其中完成。在此過程中調用了子程序、中斷服務以及PID反饋算法。程序首先完成初始化過程，然后是重復信號使用的過程，每次使用周期結束都會判斷是否發生了中斷，以便程序執行對應的操作。

3特色與創新點

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對用戶身體進行全面檢測，對于患有三高人群，養生手環將設定為“三高模式”，綜合數據庫選擇出一些調節“三高的蔬果”，對患者建議食用。（數據庫，數據分析）;第二：對于身體比例超重的用戶，養生手環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、長此以往導致身體血壓過低、免疫力下降，養生手環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態;第三：由于大人對于保育知識的缺乏，孩子在最該增加營養的年齡錯過了營養補充，影響將來身體各個方面的發育，養生手環將以一種更健康的方式來提高孩子各個黃金階段的發育，同時手環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，長期失眠會導致人的記憶力、免疫力、抵抗力下降，養生手環會根據一天中的不同黃金睡眠階段，對用戶作提示，例如午休時間，手環會提示“該午休了”等（定時環節，自動播放音樂環節，數據庫保留睡眠音樂）;第二點：物質生活的不斷提升，也使人們的空閑時間變得有趣，用戶在空閑時間時，可以使用手環對話模式，如提問一些簡單的生活問題或者生活常識，手環通過智能搜索，為用戶語音解答。或者當用戶對手環說，講個笑話，手環會利用數據庫所儲存的笑話以小孩或者不同人群的聲音為用戶講解，當它回答不上問題時，會為用戶回復“親愛的主人，您問的問題太難了，智商掉線了，換個話題吧！”等以一些幽默風趣的方式逗用戶開心。（數據庫問答，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醫務人員來營救，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的一種急病，發病時間很快，四分鐘就會致命，急救車很可能不能在這么快的時間內趕到，而這時候手環就會感知到用戶的心率，并就近撥打附近醫院救助電話，連接醫生，醫生將會給用戶做第一時間的自救分析，同時此刻手環會自動開啟報警功能，周圍人也會聽到急救消息，會協助醫生幫用戶自救，等待救護車來臨。這樣可以避免患者慌亂中病情加劇或者盲目的自救，在給相關醫院或者醫生打過電話后，會第一時間給用戶的家人發位置信息的，以及給他們撥打緊急救助電話。（導航智能搜索，在線視頻，緊急求助電話，身體感應器）

養生手環適用于任何人群，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憂。

4國內外研究情況

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

2014年，國內的智能手環產業鏈還算比較新，從2014年以后，整個媒體的關注度是非常高的。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、小米兩大營業商做手環做到了全球第二，三年過去后，手環只增加了一個心率功能。在今天，手環已經發展為電話手表等多個領域方向，未來將會越來越趨向于目標人群，目前并沒有相關品牌，把它推向一個更長遠的計劃，大多數手環功能并不齊全。

5結束語

據研究發現，許多長壽之人都是擁有良好的作息習慣和積極向上的心態。“養生手環”從食療出發，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，手環會調節用戶對糖類的攝入量;在小孩補充營養方面，手環也會給用戶相應建議。手環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。當身體出現緊急情況時，手環自動連接醫生，進行遠程緊急救助指導，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。