基于物联网的养生智能手环设计

贺菲凡 周娜 孙健源 王雅馨

摘要：随着我们生活水平及物质生活的不断提高，“养生”一度成为我们关注的话题。由于人们生活习性的不规律，导致各种疾病蜂拥而至，于是便有了“养生手环”的想法。基于以往的智能手环的功能例如心率、血压、疲劳度测量、跌倒识别等，我们又新增添了三个功能。功能一：食疗功能，针对不同病理进入不同模式选择，对应不同的食物治疗;功能二：休闲模式，在线听书，广播，戏剧，歌曲等;功能三：智能医生，就近医院联网，当身体出现紧急情况时，自动求救与报警，与医院联网进行远程紧急救助指导。

关键词：智能手环;物联网;养生;健康;休闲

中图分类号：TP311 文献标识码：A

1项目背景

随着人工智能的发展，各种各样的手环等智能可穿戴设备出现并被人群大量使用，高血压的检测、司机疲劳度测量等已经不能满足大众各方面的需要。因此拓展更多功能就是重中之重：例如指导患者改善生活方式合理使用药物，合理安排膳食等;以及当你在家身体出现不舒服时，可以及时和医院的医生联系得到准确的自救方法。

2系统设计

2.1硬件设计

硬件研究内容，主要是选择模块（以单片机为养生手环控制模块）、语音模块（主要由IBM控制）、信号模块、显示触屏模块和警报模块组成。语音模块：此过程使用IBM语音引擎，IBM对输入的原始语音信号进行处理，过滤掉不重要的信息及噪音;在进行特征提取，计算出语音声学参数，并进行特征计算，以便提取出反应信号特征参数便于后续处理;将输入的语音提取特征矢量参数后与参考模式库中的模式进行相似度比较，得出最终识别结果。信号模块：通过与手机蓝牙配对，使其自动通过蓝牙网络连接在手机上，从而实现上网功能;或者通过读卡器，用户插入SIM卡，手环对卡识别，从而实现上网。显示触屏模块：LCD作为手环的液晶显示屏，屏下放置小型电阻，当人去按时产生电流，从而触动相应功能。警报模块：在原有的跌倒识别和导航的基础上，RFID识别出跌倒时，触动蜂鸣警报器，同时启动Activity拨打电话（软件）。

2.2软件设计

主要是编写食谱，编写Activity拨打电话、在线搜索App，定时程序。软件主要采用C、JAVA语言编写程序。主程序是主体，整个单片机端系统软件功能实现都在其中完成。在此过程中调用了子程序、中断服务以及PID反馈算法。程序首先完成初始化过程，然后是重复信号使用的过程，每次使用周期结束都会判断是否发生了中断，以便程序执行对应的操作。

3特色与创新点

3.1食疗模式

第一：通过心率测量仪，血压血脂测量仪，身高体重等各个指标对用户身体进行全面检测，对于患有三高人群，养生手环将设定为“三高模式”，综合数据库选择出一些调节“三高的蔬果”，对患者建议食用。（数据库，数据分析）;第二：对于身体比例超重的用户，养生手环的建议食谱会趋向于低脂肪易消化，同时还会提供用户每天应有的运动量，为防止年轻人盲目减肥，减肥只吃绿色蔬菜、长此以往导致身体血压过低、免疫力下降，养生手环则会给用户的身体提供最好的减肥方案，在减肥的同时也可以有效地锻炼用户的身体，保证用户的身体处于稳态;第三：由于大人对于保育知识的缺乏，孩子在最该增加营养的年龄错过了营养补充，影响将来身体各个方面的发育，养生手环将以一种更健康的方式来提高孩子各个黄金阶段的发育，同时手环还会提示各个阶段适合的运动，让孩子身体更健康、抵抗力更强。

3.2休闲模式

第一点：失眠是影响人身体健康的重要因素，长期失眠会导致人的记忆力、免疫力、抵抗力下降，养生手环会根据一天中的不同黄金睡眠阶段，对用户作提示，例如午休时间，手环会提示“该午休了”等（定时环节，自动播放音乐环节，数据库保留睡眠音乐）;第二点：物质生活的不断提升，也使人们的空闲时间变得有趣，用户在空闲时间时，可以使用手环对话模式，如提问一些简单的生活问题或者生活常识，手环通过智能搜索，为用户语音解答。或者当用户对手环说，讲个笑话，手环会利用数据库所储存的笑话以小孩或者不同人群的声音为用户讲解，当它回答不上问题时，会为用户回复“亲爱的主人，您问的问题太难了，智商掉线了，换个话题吧！”等以一些幽默风趣的方式逗用户开心。（数据库问答，在线搜索问题，广播接收站，音频保存及播放）

3.3救助模式

对于冠心病、低血糖这些致命的病症，等待急救车或者专业医务人员来营救，估计是不可能的，人体是有最佳黄金自救时间的。例如冠心病是人体多发的一种急病，发病时间很快，四分钟就会致命，急救车很可能不能在这么快的时间内赶到，而这时候手环就会感知到用户的心率，并就近拨打附近医院救助电话，连接医生，医生将会给用户做第一时间的自救分析，同时此刻手环会自动开启报警功能，周围人也会听到急救消息，会协助医生帮用户自救，等待救护车来临。这样可以避免患者慌乱中病情加剧或者盲目的自救，在给相关医院或者医生打过电话后，会第一时间给用户的家人发位置信息的，以及给他们拨打紧急救助电话。（导航智能搜索，在线视频，紧急求助电话，身体感应器）

养生手环适用于任何人群，它以一种健康、高效的方式来改变用户的生活，从身体上减少对药物激素的使用，同时在心理上它也会像用户的“知心姐姐”一样，让用户的家人不用为使用者的身体心理健康而担忧。

4国内外研究情况

在国外厂商们未有技术上较大突破，或者把产品做到差异化，市场出货将会有所回落，市场细分已成为一种局势。主打老年健康管理的、女性美容管理、生活服务还有其他各式各样的生活场景，清晰的定位加上技术的突破。

2014年，国内的智能手环产业链还算比较新，从2014年以后，整个媒体的关注度是非常高的。大概从2014年开始，2015年到2016年上半年是个快速往上走的时期，华为、小米两大营业商做手环做到了全球第二，三年过去后，手环只增加了一个心率功能。在今天，手環已经发展为电话手表等多个领域方向，未来将会越来越趋向于目标人群，目前并没有相关品牌，把它推向一个更长远的计划，大多数手环功能并不齐全。

5结束语

据研究发现，许多长寿之人都是拥有良好的作息习惯和积极向上的心态。“养生手环”从食疗出发，针对用户的身体状况做不同的食疗建议，约束用户的平时饮食摄入量;对于“三高”人群，手环会调节用户对糖类的摄入量;在小孩补充营养方面，手环也会给用户相应建议。手环还像个知心朋友一样，用户可以和它交流，可以让它搜歌、戏曲、电台，同时还可以让它讲笑话，这对于空巢老人来说是一个很好的休闲方式。当身体出现紧急情况时，手环自动连接医生，进行远程紧急救助指导，让用户第一时间自救同时蜂鸣让周围人给使用者帮助。它适用于任何人群，给人们生活带来了便利。