本發(fā)明屬于智能可穿戴范疇，是一種通過運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)傳感器與控制器配合監(jiān)測數(shù)據(jù)的穿戴式監(jiān)測設(shè)備，同時(shí)也是一種提高健康指數(shù)，具備提醒效果，簡便易戴的工具。

背景技術(shù)：

國外公司對(duì)于可穿戴式健康監(jiān)測系統(tǒng)關(guān)注較早。集中體現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)健康領(lǐng)域。智能手環(huán)、手表是這類產(chǎn)品中的代表。2009年Fitbit公司推出了自己的首款產(chǎn)品Fitbit Tracker。這款產(chǎn)品是一個(gè)可以隨身攜帶的芯片夾測量計(jì)，可以將當(dāng)天的各項(xiàng)數(shù)據(jù)記錄下來，可以獲得對(duì)自身健康全面的了解。包括移動(dòng)距離，移動(dòng)腳步數(shù)量，卡路里的消耗量以及身體的活躍時(shí)間。

在國內(nèi)，百度云推出的咕咚手環(huán)、小米手環(huán)、果殼電子推出的geak watch智能手表。具有較好的用戶體驗(yàn)和不錯(cuò)的市場推廣程度。但由于在國內(nèi)相關(guān)項(xiàng)目開展較晚，市場上的產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，一些產(chǎn)品的測量精確度也有待提高。

對(duì)目前市場上部分主流可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備的功能進(jìn)行總結(jié)和研究后，發(fā)現(xiàn)其功能主要集中在戶外運(yùn)動(dòng)和睡眠監(jiān)測。大部分產(chǎn)品都搭載了統(tǒng)計(jì)運(yùn)動(dòng)步、睡眠狀態(tài)跟蹤等有關(guān)技術(shù)。(1)產(chǎn)品功能相對(duì)單一。主要集中于計(jì)步、能量消耗計(jì)算、睡眠跟蹤幾方面。還不能達(dá)到人們對(duì)健康全面監(jiān)測的預(yù)期；(2)設(shè)備單一化檢測問題，缺少反饋提示功能；(3)僅有少數(shù)產(chǎn)品參考科學(xué)健康數(shù)據(jù)。本項(xiàng)目擬參考更多健康因素(如久坐時(shí)間、頸椎壓力、肥胖指數(shù)等)。設(shè)計(jì)健康監(jiān)測系統(tǒng)，增加反饋提醒功能。

申請(qǐng)?zhí)枮?01510824163.6的發(fā)明專利提出了一種膚質(zhì)篩查膝骨性關(guān)節(jié)炎的步態(tài)分析方法，基于提取的膝關(guān)節(jié)角度和位移的步態(tài)特征數(shù)據(jù)，對(duì)健康正常人和膝骨性關(guān)節(jié)炎患者的步態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模、辨識(shí)，但是顯然該方法并未實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的反饋及記錄分析，僅為醫(yī)療提供數(shù)據(jù)模型，沒有起到預(yù)先監(jiān)測作用，未對(duì)數(shù)據(jù)持續(xù)性，模型特征等進(jìn)行比對(duì)，未實(shí)現(xiàn)智能化的可穿戴技術(shù)，不利于產(chǎn)品的普及及健康人士的隨時(shí)應(yīng)用。我們?cè)诂F(xiàn)有專利的基礎(chǔ)上，首先提出一種穿戴式的智能設(shè)備，利用力學(xué)理論，參考最新人體健康數(shù)據(jù)設(shè)定閾值，基于生物科學(xué)研究結(jié)果，提出對(duì)關(guān)節(jié)靜態(tài)計(jì)時(shí)，角度測量，壓力反饋，并運(yùn)用可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)該發(fā)明的智能化及反饋機(jī)制。專利號(hào)CN201510837991.3中，設(shè)計(jì)一款柔軟貼身智能健康監(jiān)護(hù)背心，在背心本體的前胸位置設(shè)置柔性電路板，柔性電路板上設(shè)置傳感器模塊、控制核心器件和按鍵模塊，用于監(jiān)測心電信號(hào)、心肺音信號(hào)和體溫信號(hào)。專利中雖然穿戴智能，但未實(shí)現(xiàn)例如頸椎、踝關(guān)節(jié)腕關(guān)節(jié)等高頻率損壞關(guān)節(jié)的狀態(tài)監(jiān)測?；谝陨险{(diào)研，為彌補(bǔ)之前發(fā)明的不足，本發(fā)明專利提出了一種能夠克服上述技術(shù)缺陷的技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種智能健康監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，數(shù)據(jù)傳輸速度快等優(yōu)點(diǎn)，通過將姿態(tài)傳感器安裝在人類關(guān)節(jié)靈活處，并對(duì)關(guān)節(jié)彎曲角度，對(duì)姿態(tài)停留時(shí)間進(jìn)行測量與統(tǒng)計(jì)，在終端顯示器處對(duì)實(shí)際測量值與醫(yī)學(xué)官方健康數(shù)值進(jìn)行比對(duì)分析，若差異過大，監(jiān)測到有損人類健康發(fā)展姿態(tài)，則對(duì)人體進(jìn)行輕微震動(dòng)，起到提示警醒的作用。

一種可穿戴智能健康監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括陀螺儀(1)、加速度計(jì)(2)、磁強(qiáng)計(jì)(3)、無線模塊A(4)、電源A(5)、主控芯片(6)、無線模塊B(7)、微震電機(jī)(8)、LED顯示屏(9)、揚(yáng)聲器(10)、電源B(11)，其特征在于：由陀螺儀(1)、加速度計(jì)(2)、磁強(qiáng)計(jì)(3)、無線模塊A(4)、電源A(5)組成姿態(tài)傳感器模塊，由主控芯片(6)、無線模塊B(7)組成控制模塊，由微震電機(jī)(8)、LED顯示屏(9)、揚(yáng)聲器(10)組成終端反饋執(zhí)行模塊。

陀螺儀(1)、加速度計(jì)(2)、磁強(qiáng)計(jì)(3)分別與無線模塊A(4)連接，電源A(5)與無線模塊A(4)連接并通過無線模塊A(4)對(duì)陀螺儀(1)、加速度計(jì)(2)、磁強(qiáng)計(jì)(3)供電；姿態(tài)監(jiān)測模塊通過無線模塊A(4)與控制模塊中的無線模塊B(11)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；無線模塊B(11)與主控芯片(6)連接；終端反饋執(zhí)行模塊中微震電機(jī)(8)、LED顯示屏(9)、揚(yáng)聲器(10)分別與控制模塊中的主控芯片(6)連接；電源B(11)與控制模塊中主控芯片(6)連接并通過主控芯片(6)分別對(duì)無線模塊B(7)、微震電機(jī)(8)、LED顯示屏(9)、揚(yáng)聲器(10)進(jìn)行供電；

姿態(tài)監(jiān)測模塊佩戴在人體腰間或脖子處，系統(tǒng)其余部分佩戴在手腕處。

一種可穿戴智能健康監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)執(zhí)行如下程序流程圖：

步驟1：開機(jī)轉(zhuǎn)步驟2；

步驟2：自檢，通過轉(zhuǎn)步驟3，未通過轉(zhuǎn)步驟14；

步驟3：電量監(jiān)測，正常轉(zhuǎn)步驟4；非正常則轉(zhuǎn)步驟13

步驟4：姿態(tài)監(jiān)測，轉(zhuǎn)步驟5；

步驟5：行為模式判定，工作模式轉(zhuǎn)步驟6，運(yùn)動(dòng)模式轉(zhuǎn)步驟9，睡眠模式轉(zhuǎn)步驟11；

步驟6：記錄工作參數(shù)，轉(zhuǎn)步驟7；

步驟7：同一姿態(tài)工作時(shí)間達(dá)到設(shè)定值進(jìn)行反饋警報(bào)并提醒糾正；轉(zhuǎn)步驟8；

步驟8：定時(shí)推送提醒查看工作參數(shù)，并給出建議改進(jìn)措施；轉(zhuǎn)步驟3；

步驟9：記錄運(yùn)動(dòng)參數(shù)，轉(zhuǎn)步驟10；

步驟10：運(yùn)動(dòng)結(jié)束后提醒查看運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并給出建議改進(jìn)措施，轉(zhuǎn)步驟3；

步驟11：記錄睡眠參數(shù)，轉(zhuǎn)步驟12；

步驟12：睡眠結(jié)束后提醒查看睡眠參數(shù)，并給出建議改進(jìn)措施，轉(zhuǎn)步驟3；

步驟13：低電警報(bào)并提醒充電，轉(zhuǎn)步驟14；

步驟14：關(guān)機(jī)。

一種可穿戴智能健康監(jiān)測系統(tǒng)，所述主控芯片(6)為STM32系列控制器或Arduino系列控制器。

一種可穿戴智能健康監(jiān)測系統(tǒng)，所述電源A(5)采用紐扣電池以減少體積，電源B(11)采用鋰電池。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯的優(yōu)勢和有益效果：

本發(fā)明所設(shè)計(jì)的智能健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)是一種可穿戴式關(guān)節(jié)監(jiān)測器。因?yàn)槿祟惾粘Ｉ罨顒?dòng)量大、姿態(tài)類型豐富，可以根據(jù)實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況，模擬骨骼運(yùn)動(dòng)軌跡，根據(jù)關(guān)節(jié)彎曲度科學(xué)計(jì)算關(guān)節(jié)處所受壓力，同時(shí)比對(duì)加速度，基于牛頓第二定律使測量壓力結(jié)果接近實(shí)際數(shù)值。該可穿戴智能健康監(jiān)測系統(tǒng)可以作為人體骨骼研究儀器，也可在現(xiàn)實(shí)生活中起到規(guī)范坐姿等其他動(dòng)作的作用。同時(shí)是自動(dòng)控制和智能控制算法、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)等學(xué)科領(lǐng)域的典型研究對(duì)象和平臺(tái)，滿足這些學(xué)科領(lǐng)域教學(xué)和科研的需要。適應(yīng)當(dāng)代物聯(lián)網(wǎng)概念的需要，將生活必需品網(wǎng)絡(luò)化，同時(shí)貼合物聯(lián)網(wǎng)思想中的可穿戴式概念，將智能與機(jī)械融為一體，提高生活品質(zhì)，是社會(huì)所需。

本發(fā)明所設(shè)計(jì)的智能健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)是一種佩戴簡易的裝置，使用體積小，無任何危險(xiǎn)性，不妨礙正常的人體運(yùn)動(dòng)。隨著計(jì)算機(jī)，手機(jī)等電子產(chǎn)品越來越多的占據(jù)人們的生活，極大的便利使人們離不開日益更替的高科技設(shè)備。但隨之帶來的健康問題(如肥胖，頸椎病等)很難解決，在一定程度上影響了從青少年兒童到中老年人各種人群的正常生活。這使得該類智能穿戴設(shè)施成為流行趨勢的同時(shí)，也符合社會(huì)發(fā)展的需要，佩戴者無需任何訓(xùn)練，即可直觀的看到自我運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)，可廣泛運(yùn)用于有意提升健康指數(shù)的人群，搭配美觀的設(shè)計(jì)，是青少年兒童、年輕人更是中老年人的急需物品。

本發(fā)明所涉及的可穿戴式智能健康監(jiān)測系統(tǒng)具有開放式結(jié)構(gòu)，其所有組件單元均采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，可以方便地拆卸和更換。這種設(shè)計(jì)便于系統(tǒng)的裝配和維護(hù)，也有利于用戶根據(jù)自身需求進(jìn)行適當(dāng)?shù)馗难b以增加新的性能，這一特點(diǎn)對(duì)于本獨(dú)輪車系統(tǒng)作為優(yōu)點(diǎn)一所述的教學(xué)科研平臺(tái)是十分重要的，針對(duì)久坐或長期不更換姿勢產(chǎn)生的關(guān)節(jié)問題，以高頻率接觸電子設(shè)備人群作為研究對(duì)象，采用數(shù)據(jù)分析，結(jié)構(gòu)測試，建立模型等方法，通過佩戴簡易穿戴設(shè)備，多點(diǎn)監(jiān)測肌肉壓力值，骨骼彎曲角度，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)街付ńK端。

附圖說明

圖1為智能健康監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)框圖。

圖中：1、陀螺儀，2、加速度計(jì)，3、磁強(qiáng)計(jì)，4、無線模塊A，5、電源A，6、主控芯片，7、無線模塊B，8、微震電機(jī)，9、LED顯示屏，10、揚(yáng)聲器，11、電源B。

圖2為智能健康監(jiān)測系統(tǒng)流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例加以說明。

參照?qǐng)D1，一種可穿戴智能健康監(jiān)測系統(tǒng)，包括陀螺儀(1)、加速度計(jì)(2)、磁強(qiáng)計(jì)(3)、無線模塊A(4)、電源A(5)、主控芯片(6)、無線模塊B(7)、微震電機(jī)(8)、LED顯示屏(9)、揚(yáng)聲器(10)、電源B(11)，其特征在于：由陀螺儀(1)、加速度計(jì)(2)、磁強(qiáng)計(jì)(3)、無線模塊A(4)、電源A(5)組成姿態(tài)傳感器模塊，由主控芯片(6)、無線模塊B(7)組成控制模塊，由微震電機(jī)(8)、LED顯示屏(9)、揚(yáng)聲器(10)組成終端反饋執(zhí)行模塊。

陀螺儀(1)、加速度計(jì)(2)、磁強(qiáng)計(jì)(3)分別與無線模塊A(4)連接，電源A(5)與無線模塊A(4)連接并通過無線模塊A(4)對(duì)陀螺儀(1)、加速度計(jì)(2)、磁強(qiáng)計(jì)(3)供電；姿態(tài)監(jiān)測模塊通過無線模塊A(4)與控制模塊中的無線模塊B(11)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；無線模塊B(11)與主控芯片(6)連接；終端反饋執(zhí)行模塊中微震電機(jī)(8)、LED顯示屏(9)、揚(yáng)聲器(10)分別與控制模塊中的主控芯片(6)連接；電源B(11)與控制模塊中主控芯片(6)連接并通過主控芯片(6)分別對(duì)無線模塊B(7)、微震電機(jī)(8)、LED顯示屏(9)、揚(yáng)聲器(10)進(jìn)行供電。

其中姿態(tài)監(jiān)測模塊佩戴在人體腰間或脖子處，系統(tǒng)其余部分佩戴在手腕處。

參照?qǐng)D2，一種可穿戴智能健康監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)執(zhí)行如下程序流程圖：

步驟1：開機(jī)轉(zhuǎn)步驟2；

步驟2：自檢，通過轉(zhuǎn)步驟3，未通過轉(zhuǎn)步驟14；

步驟3：電量監(jiān)測，正常轉(zhuǎn)步驟4；非正常則轉(zhuǎn)步驟13

步驟4：姿態(tài)監(jiān)測，轉(zhuǎn)步驟5；

步驟5：行為模式判定，工作模式轉(zhuǎn)步驟6，運(yùn)動(dòng)模式轉(zhuǎn)步驟9，睡眠模式轉(zhuǎn)步驟11；

步驟6：記錄工作參數(shù)，轉(zhuǎn)步驟7；

步驟7：同一姿態(tài)工作時(shí)間達(dá)到設(shè)定值進(jìn)行反饋警報(bào)并提醒糾正；轉(zhuǎn)步驟8；

步驟8：定時(shí)推送提醒查看工作參數(shù)，并給出建議改進(jìn)措施；轉(zhuǎn)步驟3；

步驟9：記錄運(yùn)動(dòng)參數(shù)，轉(zhuǎn)步驟10；

步驟10：運(yùn)動(dòng)結(jié)束后提醒查看運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并給出建議改進(jìn)措施，轉(zhuǎn)步驟3；

步驟11：記錄睡眠參數(shù)，轉(zhuǎn)步驟12；

步驟12：睡眠結(jié)束后提醒查看睡眠參數(shù)，并給出建議改進(jìn)措施，轉(zhuǎn)步驟3；

步驟13：低電警報(bào)并提醒充電，轉(zhuǎn)步驟14；

步驟14：關(guān)機(jī)。

一種可穿戴智能健康監(jiān)測系統(tǒng)，所述主控芯片(6)可以為STM32系列控制器或Arduino系列控制器。

一種可穿戴智能健康監(jiān)測系統(tǒng)，所述電源A(5)采用紐扣電池以減少體積，電源B(11)采用鋰電池。

主機(jī)控制部分如圖1中部控制模塊所示。電源B為提供整個(gè)系統(tǒng)所需用電，圖中主控芯片采用連接單片機(jī)、STM32、Arduino等類型控制器處理狀態(tài)數(shù)據(jù)，做計(jì)時(shí)、條件判斷處理；擬建壓力模擬模型，肌肉曲張幅度模型，關(guān)節(jié)高危預(yù)警功能。圖中無線模塊B做傳輸數(shù)據(jù)樞紐。反饋界面等功能如圖1終端執(zhí)行反饋模塊所示。終端app，(c語言，java，c++技術(shù)支持)圖中LED顯示屏界面顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)&健康數(shù)據(jù)達(dá)到以下內(nèi)容：

a.顯示實(shí)時(shí)關(guān)節(jié)彎曲數(shù)據(jù)，顯示健康數(shù)據(jù)。

b.對(duì)健康既定數(shù)據(jù)和人體實(shí)時(shí)實(shí)際數(shù)據(jù)做出運(yùn)算，并判斷是否在健康范圍內(nèi)。

c.實(shí)現(xiàn)實(shí)際數(shù)據(jù)與健康數(shù)據(jù)差值百分比分屏顯示。

d.若超出顯示健康數(shù)據(jù)范圍，記錄姿態(tài)滯留時(shí)間。

e.達(dá)到限定姿態(tài)最長保持時(shí)間后，激發(fā)振動(dòng)器震動(dòng)，連接圖1中威震電機(jī)部分。

圖1中威微震電機(jī)和揚(yáng)聲器，連接震動(dòng)器，安裝為手環(huán)形式該震動(dòng)器作用為：接收到時(shí)間提示信息，對(duì)人體進(jìn)行輕微震動(dòng)，提醒更換關(guān)節(jié)姿態(tài)；該揚(yáng)聲器同時(shí)在接近閾值是發(fā)出響聲發(fā)揮警醒作用，并同時(shí)擁有計(jì)時(shí)提醒等功能。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。