“知心睡眠”

孔繁轩+高群霞+李晶+车文标+林子尊+刘德威

摘 要：受现代生活中各种压力和因素的影响，很多大学生都存在睡眠问题。为监测大学生睡眠质量，开发了一款基于Android系统的睡眠监测APP——“知心睡眠”，除了能显示睡眠得分、睡眠图谱、生成睡眠报告、提供音乐、文章等助眠的功能外，还将匹兹堡睡眠质量指数量表（PSQI）在手机上进行多媒体化以辅助监测睡眠，同时还有亲友共享功能。通过监测睡眠状态的变化，能为大学生了解自身情况，达到良好睡眠提供指导途径，降低发生高危情况的风险；同时也为家长提供监测学生睡眠的途径，降低父母担忧。安全、便捷，具有很好市场潜力。

关键词：睡眠监测；睡眠评估；加速度传感器；Android应用

中图分类号：TP311.56 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）01-0046-02

Abstract： Affected by various pressures and factors in modern life， many college students have sleep problems. In order to monitor the sleep quality of college students， a sleep monitoring APP based on Android system was developed， which， in addition to the ability to displaying sleep scores， sleep maps and sleep reports and providing music， articles and other sleep aids， uses Pittsburgh Sleep Quality Index （PSQI） on mobile phone to help monitor sleep， as well as to share friends and relatives. By monitoring the changes of sleep state， it can provide guidance for college students to understand their own situation， achieve good sleep， and reduce the risk of high risks. It also provides parents with a way to monitor the students' sleep and reduce their parents' worry， hence safe， convenient， and with good market potential.

Keywords： sleep monitoring； sleep evaluation； acceleration sensor； Android application

1 背景及意义

正常的睡眠时间和节律与人体生理及心理健康关系密切，是反映身心健康水平的重要指标。据统计社会心理因素导致的睡眠障碍成为高校大学生常见的疾病之一，国内报道青年学生失眠症状的现患率为，现代大学生的睡眠质量不容乐观。受各种因素和压力的影响，很多大学生情绪长期处于紧张状态，心理承受力常处于超负荷状态，造成大学生睡眠质量逐渐下降[1]。我们在问卷星上发布了一份睡眠问卷对广东东软学院学生进行了调查（https：//sojump.com/jq/12915658.aspx），结果显示，有将近1/3的学生存在睡眠问题。

大学生睡眠问题不容乐观，睡眠质量下降是危害大学生健康的主要问题之一，严重影响了大学生的学习、生活质量。为了解决大学睡眠问题，设计与开发了基于手机加速度传感器[2]的大学生睡眠监测APP——“知心睡眠”。通过监测睡眠状态的变化，能为大学生了解自身情况，达到良好睡眠提供指导途径，降低发生高危情况的风险；同时也为家长提供监测学生睡眠的途径，降低父母担忧。

2 睡眠监测APP设计

2.1 APP简介

由于Android系统对硬件要求较低、普便使用率以及便携性等特点[3]，开发了基于Android手机的睡眠监测

APP——“知心睡眠”。通过手机自带的加速度传感器采集睡眠时的加速度信号[4]，通过对信号进行进一步分析，自动识别出睡眠各阶段并计算出睡眠得分，为提高评价的准确性，结合睡眠量表打分给出一个睡眠综合得分。

该软件不仅可以监测睡眠状态的变化、有效评估睡眠健康、定期发送睡眠状况至亲友、及时采取适当的治疗方案，而且还可以通过音乐、文章等辅助睡眠，调节情绪状态。有利于预防和诊断失眠症等睡眠相关疾病，降低患者发生高危疾病的风险。

2.2 软件开发流程

本文设计的基于手机加速度传感器的睡眠状态识别过程为：先利用手机加速度传感器采集睡眠时由于肢体运动所引起的加速度信号，然后进行滤波处理，接着提取出时域和频域特征，最后送入分类器自动识别出睡眠各状态。

由于个人睡眠质量的评估有赖于整个睡眠过程中各睡眠阶段所占的比例，可通过以下公式来评估睡眠质量：

（1）

式中：REM、Deep、Light分别代表睡眠各阶段的时长。由公式可知睡眠质量‘SQ的取值范围为50到100之间。

3 睡眠监测APP实现

3.1 APP功能实现

本睡眠APP主要模块如图1所示，包括睡眠监测模块、算法模块、数据显示模块（包括分析结果、睡眠图谱、个人信息等）、匹兹堡睡眠质量指数量表（PSQI）的多媒体化模块等。

3.2 软件界面展示

（1）可视化查看睡眠质量。通过简单美观的界面展示用户每天、每周、每月的相关睡眠质量状况（如图2所示），同时对这些采集到的数据做相应的质量评估，提出一些适当的建议。

（2）提供睡眠报告。用户每天睡醒后会给出详细的睡眠质量分析报告（如图3所示）。

（3）睡眠量表的辅助监测。将匹兹堡睡眠质量指数量表（PSQI）在手机上进行多媒体化（如图4所示），用于评定被试者最近一个月的主观睡眠质量。为使结果更准确，最终可结合信号检测和睡眠量表对睡眠进行综合评价。

（4）睡眠数据共享。本睡眠应用APP将实现睡眠数据的特别共享功能，让关心自己或者自己关心的人能互相了解对方的睡眠状况，以间接了解对方的健康情况。

3.3 系统功能测试

来自各个大学的200名志愿者对本产品进行了试用，受试者普遍反映改软件方便好用，睡眠各阶段平均识别率达89%，可较好评估睡眠质量。

4 结束语

本文提出、设计并实现了基于手机加速度传感器的睡眠监测APP。能实时监测睡眠状态的变化，为大学生了解自身情况，达到良好睡眠提供指导途径，降低发生高危情况的风险；同时也为家长提供监测学生睡眠的途径，降低父母担忧。随着大学生睡眠疾病的高发，该产品将具有较好市场价值和意义。

参考文献：

[1]施少平，熊定宇，晏渠如.大学生睡眠质量及相关因素调查[J].中国学校卫生，2013（12）：1462-1464.

[2]徐川龙，顾勤龙，姚明海.一种基于三维加速度传感器的人体行为识别方法[J].计算机系统应用，2013（06）：132-135.

[3]Gautam A， Naik V， Gupta A， et al. An smartphone-based algorithm to measure and model quantity of sleep[J].2014.

[4]葛 ，陆新晨，梁凌峰，等.基于Android智能手机客户端的睡眠监测系统设计[J].无线电工程，2017（02）：7-10.

[5]杨铁光，王元俊，郝静，等.面向移动化办公的手机APP设计[J].科技创新與应用，2015（33）：104.endprint