一種基于智能手環(huán)的老年人飲食建議系統(tǒng)和方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明設(shè)計(jì)一種基于智能手環(huán)的老年人飲食建議系統(tǒng)和方法，包括智能手環(huán)、智能手機(jī)和遠(yuǎn)端服務(wù)器。智能手環(huán)中集成大量的人體生理信號(hào)傳感器和運(yùn)動(dòng)傳感器，通過(guò)手環(huán)中的傳感器采集老年人的生理和狀態(tài)信息。智能手機(jī)作為中間設(shè)備將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理并上傳遠(yuǎn)端服務(wù)器。遠(yuǎn)端服務(wù)器接收到用戶的生理信息，將這些信息通過(guò)建立的人體模型進(jìn)行分析，為用戶推薦適合的食物。將分析結(jié)果，即推薦的食物反饋到用戶的智能手機(jī)，為用戶提供建議。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于智能手環(huán)的老年人飲食建議系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種基于智能手環(huán)的老年人飲食建議系統(tǒng)和方法，屬于生命健康管理、機(jī)器學(xué)習(xí)和可穿戴的交叉技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]食物是人類(lèi)治病最好的藥品。食物不僅為人類(lèi)提供必需的營(yíng)養(yǎng)，還可以通過(guò)不同的食物搭配來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)體功能，強(qiáng)健體魄。所以我國(guó)自古以來(lái)都崇尚食療養(yǎng)生。隨著人們的生活水平提高，人們對(duì)生活質(zhì)量有了更高的標(biāo)準(zhǔn)。但對(duì)于吃什么，如何吃卻成為困擾很多人的一個(gè)問(wèn)題?，F(xiàn)在的很多人會(huì)從書(shū)本、電視節(jié)目和網(wǎng)絡(luò)中學(xué)習(xí)關(guān)于食療的信息，這些信息通常只是針對(duì)大眾的一種建議，但人與人之間的體質(zhì)特征不一樣，比如某種食物可以有助降血壓，但它可能只是對(duì)一部分人有些效果，還可能對(duì)一些人不僅無(wú)利還有害，所以一味的接受這種大眾飲食建議的飲食習(xí)慣和規(guī)律是不合理的也是不科學(xué)的。而本發(fā)明能夠很好地解決上面的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于智能手環(huán)的老年人飲食建議系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)用戶不同的身體狀態(tài)提供符合用戶的食物建議。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種基于智能手環(huán)的老年人飲食建議系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括智能手環(huán)、智能手機(jī)和遠(yuǎn)端服務(wù)器。
[0005]智能手環(huán)中包括傳感器模塊組、信號(hào)采集模塊、微控制器模塊、存儲(chǔ)模塊、通信模塊和電池模塊。
[0006]傳感器模塊組:該模塊是手環(huán)的感知模塊，該模塊組中含有一個(gè)加速度傳感器，一個(gè)皮膚電阻傳感器，一個(gè)光電反射式心率傳感器、一個(gè)皮膚溫度傳感器和一個(gè)環(huán)境溫度傳感器，且皮膚電阻傳感器光電反射式心率傳感器和皮膚溫度傳感器置于手環(huán)內(nèi)表面緊貼皮膚，環(huán)境溫度傳感器置于手環(huán)外表面，加速度傳感器置于手環(huán)內(nèi)部。
[0007]信號(hào)采集模塊:該模塊直接和傳感器模塊組相連，對(duì)傳感器模塊組進(jìn)行一一采集，將采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
[0008]微控制器模塊:該模塊控制信號(hào)采集模塊定時(shí)的對(duì)不同的生理信號(hào)進(jìn)行采集，并對(duì)少量的數(shù)據(jù)，如體溫、皮膚電阻，進(jìn)行將原始數(shù)據(jù)變換為具有真實(shí)意義的數(shù)據(jù)的第一次預(yù)處理。在數(shù)據(jù)進(jìn)行第一次預(yù)處理后整合儲(chǔ)存在存儲(chǔ)模塊或通過(guò)通信模塊發(fā)送給智能手機(jī)。
[0009]存儲(chǔ)模塊:當(dāng)數(shù)據(jù)不能直接送出的時(shí)候，可以將信息儲(chǔ)存在該模塊，防止重要信息丟失，待通信狀態(tài)良好后，將信息發(fā)送的智能手機(jī)。
[0010]通信模塊:該模塊是手環(huán)的唯一一個(gè)可以與外界通信的模塊，用于將數(shù)據(jù)發(fā)送到智能手機(jī)。
[0011]電池模塊:該模塊為手環(huán)的各模塊提供電能。
[0012]智能手機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的中間設(shè)備，對(duì)智能手環(huán)發(fā)送過(guò)來(lái)的第一次預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)識(shí)別、計(jì)算和整合的第二次預(yù)處理，從預(yù)處理后的數(shù)據(jù)中得到具體的人體生理參數(shù)，再將生理參數(shù)通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或者無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上傳到遠(yuǎn)端服務(wù)器。
[0013]遠(yuǎn)端服務(wù)器始終等待為用戶提供服務(wù)。當(dāng)遠(yuǎn)端服務(wù)器接收到用戶發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包，從中提取用戶個(gè)人信息。服務(wù)器調(diào)用與個(gè)人信息匹配的用戶身體健康模型M，然后通過(guò)血壓、心率、皮膚溫度、環(huán)境溫度、能量消耗和皮膚電阻等信息計(jì)算健康模型參數(shù)P1、P2…Pn，將參數(shù)帶入到身體健康模型M中計(jì)算得到用戶的當(dāng)前的身體狀態(tài)So，然后將身體狀態(tài)So帶入到用戶飲食模型得到食物參數(shù)Q1Q2…Qn。在食物數(shù)據(jù)庫(kù)中存在大量的食物數(shù)據(jù)，每種食物根據(jù)其特點(diǎn)標(biāo)有不同食物參數(shù)，如含水量、含糖量、蛋白質(zhì)種類(lèi)及其含量、維生素含量、微量元素種類(lèi)和含量、病理沖突等。依照這些食物參數(shù)Q1Q2…Qn為標(biāo)準(zhǔn)在食物數(shù)據(jù)庫(kù)中查找與之匹配的食物種類(lèi)Co，然后根據(jù)用戶的病例信息篩選出非禁忌的食物種類(lèi)&和最符合用戶當(dāng)前狀態(tài)的推薦食物種類(lèi)(V。然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)定時(shí)的將建議結(jié)果，S卩CjP (V返回到用戶的智能手機(jī)，為用戶提供符合用戶身體狀態(tài)的食物建議。最后根據(jù)身體狀態(tài)So修正身體狀態(tài)模型M為Μ，。
[0014]當(dāng)用戶接受系統(tǒng)提供的建議后，并為建議打分，通過(guò)智能手機(jī)將分值反饋給服務(wù)器。服務(wù)器接到用戶的返饋分值后，根據(jù)非禁忌食物種類(lèi)&、非禁忌食物種類(lèi)C1’和分值進(jìn)行對(duì)用戶飲食模型的修正。
[0015]本發(fā)明還供一種基于智能手環(huán)的老年人飲食建議系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，該方法包括如下步驟:
[0016]步驟1:首先打開(kāi)智能手機(jī)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或者無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，使手機(jī)保持聯(lián)網(wǎng)。通過(guò)智能手機(jī)上傳用戶的基本信息，即個(gè)人身份信息和身高、體重、年齡、病史、飲食偏好和飲食習(xí)慣等信息。當(dāng)遠(yuǎn)端服務(wù)器收到用戶的信息后，將信息儲(chǔ)存在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中并為用戶建立身體健康模型和用戶飲食模型。
[0017]打開(kāi)智能設(shè)備的藍(lán)牙，將設(shè)備和手環(huán)連接配對(duì)，保持通信良好。將手環(huán)佩戴在被測(cè)者的手腕處，盡量保持皮膚潔凈，將傳感器貼近手腕的皮膚。
[0018]步驟2:打開(kāi)智能手機(jī)的藍(lán)牙，將設(shè)備和手環(huán)連接配對(duì)，保持信道良好。將手環(huán)佩戴在被測(cè)者的手腕處，盡量保持皮膚潔凈，將傳感器靠近手腕動(dòng)脈處的皮膚，提高測(cè)量的精度。
[0019]步驟3:智能手環(huán)的微控制器模塊由一個(gè)微控制芯片構(gòu)成，而信號(hào)采集模塊由一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)芯片LTC2453和選擇電路和濾波放大電路組成。微控制器模塊使用選擇電路在某一時(shí)刻使LTC2453芯片分別與皮膚電阻傳感器，光電反射式心率傳感器環(huán)境溫度傳感器和皮膚溫度傳感器中的一個(gè)傳感器相連，控制LTC2453芯片對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)IIC總線將數(shù)據(jù)返回為微控制器模塊。同時(shí)加速度傳感器MPU6050芯片也通過(guò)IIC總線將加速度數(shù)據(jù)發(fā)送到微控制器模塊。
[0020]微控制器模塊每秒對(duì)不同的傳感器數(shù)據(jù)采集頻率不一樣。由于在后面對(duì)心率和加速度的運(yùn)算需要大量的數(shù)據(jù)，所以對(duì)心率傳感器和加速度傳感器的信號(hào)采集頻率為50Hz。由于皮膚電阻變化的最主要因素是汗液，汗液量的大小是和身體代謝的速度相關(guān)的，是要經(jīng)過(guò)一個(gè)緩慢的變化過(guò)程的，而且皮膚溫度也是這樣，所以將皮膚溫度和皮膚電阻的信號(hào)采集頻率設(shè)置為1Hz。由于環(huán)境變化也是一個(gè)相對(duì)緩慢的過(guò)程所以對(duì)于環(huán)境溫度的采樣率也設(shè)置為IHz。
[0021]每當(dāng)智能手環(huán)開(kāi)始工作后，為控制器模塊開(kāi)始控制信號(hào)采集模塊分別對(duì)傳感器模塊組中的傳感器按不同的采樣頻率進(jìn)行信號(hào)采樣。微控制器使用延時(shí)手段來(lái)確定對(duì)心率傳感器和加速度傳感器的采樣時(shí)間間隔，對(duì)心率和加速度首先會(huì)做判斷，判斷數(shù)據(jù)是否有效，即兩種數(shù)據(jù)是否在有效的范圍內(nèi)，若無(wú)效則拋棄，若有效則加入到一個(gè)數(shù)據(jù)集等到發(fā)送，而加速度數(shù)據(jù)在發(fā)送之前會(huì)從原始數(shù)據(jù)換算為有實(shí)際意義的加速度數(shù)值。微控制器使用定時(shí)中斷I確定對(duì)皮膚電阻傳感器、皮膚溫服傳感器和環(huán)境溫度傳感器的采樣時(shí)間間隔，對(duì)這三種數(shù)據(jù)也會(huì)首先判斷數(shù)據(jù)是否有效，有效則會(huì)首先計(jì)算環(huán)境溫度值，然后計(jì)算皮膚電阻值和皮膚溫度值，為了計(jì)算結(jié)果更精確會(huì)使用環(huán)境溫度值作為修正系數(shù)。
[0022]將所有數(shù)據(jù)集中有序存放，定時(shí)中斷2用來(lái)控制智能手環(huán)和智能手機(jī)兩次通信的時(shí)間間隔，且間隔時(shí)間為10秒，即手環(huán)每次發(fā)送一個(gè)最少包含10秒數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集。當(dāng)定時(shí)中斷2觸發(fā)后，微控制器模塊會(huì)判斷藍(lán)牙模塊的Dialog DA14580芯片是否可以工作，通信狀態(tài)是否可用，若可用則將存儲(chǔ)模塊中的數(shù)據(jù)區(qū)中的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送，然后清空數(shù)據(jù)區(qū)并退出中斷程序。若不可用則直接退出，等待通信狀態(tài)可用。
[0023]步驟4:當(dāng)智能手機(jī)通過(guò)藍(lán)牙接收到智能手環(huán)采集到的數(shù)據(jù)后，進(jìn)行第二次預(yù)處理。將心率傳感器的原始數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)集中提出，通過(guò)尋找兩個(gè)相鄰的最低點(diǎn)來(lái)尋找一個(gè)脈搏波，然后找出10秒內(nèi)的所有脈搏波，一個(gè)脈搏波為一次心跳，計(jì)算出10秒內(nèi)的平均心率。在每個(gè)脈搏波中提取10個(gè)特征點(diǎn)，通過(guò)這10個(gè)特征點(diǎn)的特征值計(jì)算出血壓模型方程的參數(shù)，然后帶入到血壓模型方程計(jì)算出血壓。最后計(jì)算出10秒內(nèi)的平均血壓值。把皮膚溫度值和環(huán)境溫度值從數(shù)據(jù)集中提出，計(jì)算出平均皮膚溫度和平均環(huán)境溫度。將加速度數(shù)據(jù)、平均心率值、平均皮膚溫度和平均環(huán)境溫度帶入到老年人運(yùn)動(dòng)模型中，估算得到能量消耗值。將以上的計(jì)算值存儲(chǔ)在智能手機(jī)的存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)區(qū)。
[0024]最后智能手機(jī)將會(huì)定時(shí)檢查移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)路是否可用，若其一可用則連接網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)端服務(wù)器通信。將手機(jī)中數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)和用戶個(gè)人基本信息全部打包發(fā)送到遠(yuǎn)端服務(wù)器。
[0025]步驟5:遠(yuǎn)端服務(wù)器始終等待為用戶提供服務(wù)。當(dāng)遠(yuǎn)端服務(wù)器接收到用戶發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包，從中提取用戶個(gè)人信息，如姓名和ID。服務(wù)器調(diào)用與個(gè)人信息匹配的用戶身體健康模型M，然后通過(guò)血壓、心率、皮膚溫度、環(huán)境溫度、能量消耗和皮膚電阻等信息計(jì)算健康模型參數(shù)血壓的平均值P1、血壓的方差P2、心率平均值P3、心率的方差P4、皮膚溫度的平均值P5、皮膚溫度的方差P6、環(huán)境溫度的平均值P7、能量消耗總量P8，將參數(shù)Pr-P8帶入到身體健康模型M中計(jì)算得到用戶的當(dāng)前的身體狀態(tài)數(shù)據(jù)集So，So包括運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、水分代謝量、電解質(zhì)流失量(主要是出汗引起)、精神狀態(tài)值(由O到1000，衡量用戶某一段時(shí)間的精神亢奮程度)、體溫估值、能量消耗總量和身體變化主要、次要因素等。然后將身體狀態(tài)So帶入到用戶飲食模型得到食物參數(shù)含鹽量Q1、含糖量Q2、蛋白質(zhì)含量Q3、水分含量Q4、微量元素含量Q5、維生素含量Qe。在食物數(shù)據(jù)庫(kù)中存在大量的食物數(shù)據(jù)，每種食物根據(jù)其特點(diǎn)標(biāo)有不同食物參數(shù)，如含水量、含糖量、蛋白質(zhì)種類(lèi)及其含量、維生素含量、微量元素種類(lèi)和含量、病理沖突等。依照這些食物參數(shù)Q1Qr-Q6為標(biāo)準(zhǔn)在食物數(shù)據(jù)庫(kù)中查找與之匹配的食物種類(lèi)Co，然后根據(jù)用戶的病例信息篩選出非禁忌的食物種類(lèi)C1和最符合用戶當(dāng)前狀態(tài)的推薦食物種類(lèi)C1'然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)定時(shí)的將建議結(jié)果，即CjPC1’返回到用戶的智能手機(jī)，為用戶提供符合用戶身體狀態(tài)的食物建議。最后根據(jù)身體狀態(tài)So修正身體狀態(tài)模型M為M’。
[0026]當(dāng)用戶接受系統(tǒng)提供的建議后，并為建議打分，通過(guò)智能手機(jī)將分值反饋給服務(wù)器。服務(wù)器接到用戶的返饋分值后，根據(jù)非禁忌食物種類(lèi)&、非禁忌食物種類(lèi)C1’和分值進(jìn)行對(duì)用戶飲食模型的修正。
[0027]本發(fā)明的方法應(yīng)用于基于智能手環(huán)的老年人飲食建議系統(tǒng)。
[0028]有益效果:
[0029]1、本發(fā)明系統(tǒng)是通過(guò)智能手環(huán)采集用戶的生理參數(shù)，與其他檢測(cè)設(shè)備相比具有佩戴方便，對(duì)用戶的生活習(xí)慣影響最小，最大限度的減輕用戶的不適感。
[0030]2、本發(fā)明系統(tǒng)是通過(guò)初始的身體狀態(tài)、病史歷史身體狀態(tài)等信息建立合理身體健康模型。這個(gè)模型具有良好的科學(xué)性。
[0031]3、本發(fā)明系統(tǒng)是通過(guò)結(jié)合從智能手環(huán)采集到的近期身體狀態(tài)信息、歷史身體狀態(tài)信息和身體健康模型科學(xué)準(zhǔn)確的計(jì)算出用戶近期的身體健康狀態(tài)。
[0032]4、本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)合用戶的近期的身體狀態(tài)、用戶的飲食習(xí)慣和用戶反饋的歷史飲食記錄可以準(zhǔn)確的為用戶提供符合該用戶的飲食建議。
[0033]5、本發(fā)明方法使得結(jié)果更可信，準(zhǔn)確度更高。
【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)圖。
[0035]圖2為本發(fā)明的方法流程圖。
[0036]具體的實(shí)施方式:
[0037]如圖2所示，本發(fā)明提供一種基于智能手環(huán)的老年人飲食建議系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，該方法包括如下步驟:
[0038]步驟1:首先打開(kāi)智能手機(jī)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或者無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，使手機(jī)保持聯(lián)網(wǎng)。通過(guò)智能手機(jī)上傳用戶的基本的個(gè)人身份信息和身高、體重、年齡、病史、飲食偏好和飲食習(xí)慣等信息。當(dāng)遠(yuǎn)端服務(wù)器收到用戶的信息后，將信息儲(chǔ)存在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中并為用戶建立身體健康模型和用戶飲食模型。
[0039]打開(kāi)智能設(shè)備的藍(lán)牙，將設(shè)備和手環(huán)連接配對(duì)，保持通信良好。將手環(huán)佩戴在被測(cè)者的手腕處，盡量保持皮膚潔凈，將傳感器貼近手腕的皮膚。
[0040]步驟2:打開(kāi)智能手機(jī)的藍(lán)牙，將設(shè)備和手環(huán)連接配對(duì)，保持信道良好。將手環(huán)佩戴在被測(cè)者的手腕處，盡量保持皮膚潔凈，將傳感器靠近手腕動(dòng)脈處的皮膚，提高測(cè)量的精度。
[0041]步驟3:智能手環(huán)的微控制器模塊由一個(gè)微控制芯片構(gòu)成，而信號(hào)采集模塊由一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)芯片LTC2453、選擇電路和濾波放大電路組成。微控制器模塊使用選擇電路在某一時(shí)刻使LTC2453芯片分別與皮膚電阻傳感器，光電反射式心率傳感器環(huán)境溫度傳感器和皮膚溫度傳感器中的一個(gè)傳感器相連，控制LTC2453芯片對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)IIC總線將數(shù)據(jù)返回為微控制器模塊。同時(shí)加速度傳感器MPU6050芯片也通過(guò)IIC總線將加速度數(shù)據(jù)發(fā)送到微控制器模塊。
[0042]微控制器模塊每秒對(duì)不同的傳感器數(shù)據(jù)采集頻率不一樣。由于在后面對(duì)心率和加速度的運(yùn)算需要大量的數(shù)據(jù)，所以對(duì)心率傳感器和加速度傳感器的信號(hào)采集頻率為50Hz。由于皮膚電阻變化的最主要因素是汗液，汗液量的大小是和身體代謝的速度相關(guān)的，是要經(jīng)過(guò)一個(gè)緩慢的變化過(guò)程的，而且皮膚溫度也是這樣，所以將皮膚溫度和皮膚電阻的信號(hào)采集頻率設(shè)置為1Hz。由于環(huán)境變化也是一個(gè)相對(duì)緩慢的過(guò)程所以對(duì)于環(huán)境溫度的采樣率也設(shè)置為IHz。
[0043]每當(dāng)智能手環(huán)開(kāi)始工作后，為控制器模塊開(kāi)始控制信號(hào)采集模塊分別對(duì)傳感器模塊組中的傳感器按不同的采樣頻率進(jìn)行信號(hào)采樣。微控制器使用延時(shí)手段來(lái)確定對(duì)心率傳感器和加速度傳感器的采樣時(shí)間間隔，對(duì)心率和加速度首先會(huì)做判斷，判斷數(shù)據(jù)是否有效，即兩種數(shù)據(jù)是否在有效的范圍內(nèi)，若無(wú)效則拋棄，若有效則加入到一個(gè)數(shù)據(jù)集等到發(fā)送，而加速度數(shù)據(jù)在發(fā)送之前會(huì)從原始數(shù)據(jù)換算為有實(shí)際意義的加速度數(shù)值。微控制器使用定時(shí)中斷I確定對(duì)皮膚電阻傳感器、皮膚溫服傳感器和環(huán)境溫度傳感器的采樣時(shí)間間隔，對(duì)這三種數(shù)據(jù)也會(huì)首先判斷數(shù)據(jù)是否有效，有效則會(huì)首先計(jì)算環(huán)境溫度值，然后計(jì)算皮膚電阻值和皮膚溫度值，為了計(jì)算結(jié)果更精確會(huì)使用環(huán)境溫度值作為修正系數(shù)。
[0044]將所有數(shù)據(jù)集中有序存放，定時(shí)中斷2用來(lái)控制智能手環(huán)和智能手機(jī)兩次通信的時(shí)間間隔，且間隔時(shí)間為10秒，即手環(huán)每次發(fā)送一個(gè)最少包含10秒數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集。當(dāng)定時(shí)中斷2觸發(fā)后，微控制器模塊會(huì)判斷藍(lán)牙模塊的Dialog DA14580芯片是否可以工作，通信狀態(tài)是否可用，若可用則將存儲(chǔ)模塊中的數(shù)據(jù)區(qū)中的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送，然后清空數(shù)據(jù)區(qū)并退出中斷程序。若不可用則直接退出，等待通信狀態(tài)可用。
[0045]步驟4:當(dāng)智能手機(jī)通過(guò)藍(lán)牙接收到智能手環(huán)采集到的數(shù)據(jù)后，進(jìn)行第二次預(yù)處理。將心率傳感器的原始數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)集中提出，通過(guò)尋找兩個(gè)相鄰的最低點(diǎn)來(lái)尋找一個(gè)脈搏波，然后找出10秒內(nèi)的所有脈搏波，一個(gè)脈搏波為一次心跳，計(jì)算出10秒內(nèi)的平均心率。在每個(gè)脈搏波中提取10個(gè)特征點(diǎn)，通過(guò)這10個(gè)特征點(diǎn)的特征值計(jì)算出血壓模型方程的參數(shù)，然后帶入到血壓模型方程計(jì)算出血壓。最后計(jì)算出10秒內(nèi)的平均血壓值。把皮膚溫度值和環(huán)境溫度值從數(shù)據(jù)集中提出，計(jì)算出平均皮膚溫度和平均環(huán)境溫度。將加速度數(shù)據(jù)、平均心率值、平均皮膚溫度和平均環(huán)境溫度帶入到老年人運(yùn)動(dòng)模型中，估算得到能量消耗值。將以上的計(jì)算值存儲(chǔ)在智能手機(jī)的存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)區(qū)。
[0046]最后智能手機(jī)將會(huì)定時(shí)檢查移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)路是否可用，若其一可用則連接網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)端服務(wù)器通信。將手機(jī)中數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)和用戶個(gè)人基本信息全部打包發(fā)送到遠(yuǎn)端服務(wù)器。
[0047]步驟5:遠(yuǎn)端服務(wù)器始終等待為用戶提供服務(wù)。當(dāng)遠(yuǎn)端服務(wù)器接收到用戶發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包，從中提取用戶個(gè)人信息，如姓名和ID。服務(wù)器調(diào)用與個(gè)人信息匹配的用戶身體健康模型M，然后通過(guò)血壓、心率、皮膚溫度、環(huán)境溫度、能量消耗和皮膚電阻等信息計(jì)算健康模型參數(shù)血壓的平均值P1、血壓的方差P2、心率平均值P3、心率的方差P4、皮膚溫度的平均值P5、皮膚溫度的方差P6、環(huán)境溫度的平均值P7、能量消耗總量P8，將參數(shù)Pr-P8帶入到身體健康模型M中計(jì)算得到用戶的當(dāng)前的身體狀態(tài)數(shù)據(jù)集So，So包括運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、水分代謝量、電解質(zhì)流失量(主要是出汗引起)、精神狀態(tài)值(由O到1000，衡量用戶某一段時(shí)間的精神亢奮程度)、體溫估值、能量消耗總量和身體變化主要、次要因素等。然后將身體狀態(tài)So帶入到用戶飲食模型得到食物參數(shù)含鹽量Q1、含糖量Q2、蛋白質(zhì)含量Q3、水分含量Q4、微量元素含量Q5、維生素含量Qe。在食物數(shù)據(jù)庫(kù)中存在大量的食物數(shù)據(jù)，每種食物根據(jù)其特點(diǎn)標(biāo)有不同食物參數(shù)，如含水量、含糖量、蛋白質(zhì)種類(lèi)及其含量、維生素含量、微量元素種類(lèi)和含量、病理沖突等。依照這些食物參數(shù)Q1Qr-Q6為標(biāo)準(zhǔn)在食物數(shù)據(jù)庫(kù)中查找與之匹配的食物種類(lèi)Co，然后根據(jù)用戶的病例信息篩選出非禁忌的食物種類(lèi)C1和最符合用戶當(dāng)前狀態(tài)的推薦食物種類(lèi)C1'然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)定時(shí)的將建議結(jié)果，即CdPC1’返回到用戶的智能手機(jī)，為用戶提供符合用戶身體狀態(tài)的食物建議。最后根據(jù)身體狀態(tài)So修正身體狀態(tài)模型M為M’。當(dāng)用戶接受系統(tǒng)提供的建議后，并為建議打分，通過(guò)智能手機(jī)將分值反饋給服務(wù)器。服務(wù)器接到用戶的返饋分值后，根據(jù)非禁忌食物種類(lèi)C1、非禁忌食物種類(lèi)C1’和分值進(jìn)行對(duì)用戶飲食模型的修正。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于智能手環(huán)的老年人飲食建議系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括智能手環(huán)、智能手機(jī)和遠(yuǎn)端服務(wù)器； 智能手環(huán)中包括傳感器模塊組、信號(hào)采集模塊、微控制器模塊、存儲(chǔ)模塊、通信模塊和電池模塊； 傳感器模塊組:所述模塊組是手環(huán)的感知模塊，所述模塊組中含有一個(gè)加速度傳感器，一個(gè)皮膚電阻傳感器，一個(gè)光電反射式心率傳感器、一個(gè)皮膚溫度傳感器和一個(gè)環(huán)境溫度傳感器，且皮膚電阻傳感器光電反射式心率傳感器和皮膚溫度傳感器置于手環(huán)內(nèi)表面緊貼皮膚，環(huán)境溫度傳感器置于手環(huán)外表面，加速度傳感器置于手環(huán)內(nèi)部； 信號(hào)采集模塊:所述模塊直接和傳感器模塊組相連，對(duì)傳感器模塊組進(jìn)行一一采集，將采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)； 微控制器模塊:所述模塊控制信號(hào)采集模塊定時(shí)的對(duì)不同的生理信號(hào)進(jìn)行采集，并對(duì)少量的數(shù)據(jù)，如體溫、皮膚電阻，進(jìn)行將原始數(shù)據(jù)變換為具有真實(shí)意義的數(shù)據(jù)的第一次預(yù)處理，在數(shù)據(jù)進(jìn)行第一次預(yù)處理后整合儲(chǔ)存在存儲(chǔ)模塊或通過(guò)通信模塊發(fā)送給智能手機(jī)； 存儲(chǔ)模塊:當(dāng)數(shù)據(jù)不能直接送出的時(shí)候，將信息儲(chǔ)存在該模塊，防止重要信息丟失，待通信狀態(tài)良好后，將信息發(fā)送的智能手機(jī)； 通信模塊:所述模塊是手環(huán)的唯一一個(gè)與外界通信的模塊，用于將數(shù)據(jù)發(fā)送到智能手機(jī)； 電池模塊:所述模塊為手環(huán)的各模塊提供電能； 智能手機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的中間設(shè)備，對(duì)智能手環(huán)發(fā)送過(guò)來(lái)的第一次預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)識(shí)別、計(jì)算和整合的第二次預(yù)處理，從預(yù)處理后的數(shù)據(jù)中得到具體的人體生理參數(shù)，再將生理參數(shù)通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或者無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上傳到遠(yuǎn)端服務(wù)器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于智能手環(huán)的老年人飲食建議系統(tǒng)，其特征在于:所述遠(yuǎn)端服務(wù)器始終等待為用戶提供服務(wù)，當(dāng)遠(yuǎn)端服務(wù)器接收到用戶發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包，從中提取用戶個(gè)人信息，服務(wù)器調(diào)用與個(gè)人信息匹配的用戶身體健康模型M，然后通過(guò)血壓、心率、皮膚溫度、環(huán)境溫度、能量消耗和皮膚電阻等信息計(jì)算健康模型參數(shù)Ρ^Ρ^Ρη，將參數(shù)帶入到身體健康模型M中計(jì)算得到用戶的當(dāng)前的身體狀態(tài)So，然后將身體狀態(tài)So帶入到用戶飲食模型得到食物參數(shù)QlQ2…Qn，在食物數(shù)據(jù)庫(kù)中存在大量的食物數(shù)據(jù)，每種食物根據(jù)其特點(diǎn)標(biāo)有不同食物參數(shù)，即含水量、含糖量、蛋白質(zhì)種類(lèi)及其含量、維生素含量、微量元素種類(lèi)和含量、病理沖突，依照這些食物參數(shù)QlQ2…Qn為標(biāo)準(zhǔn)在食物數(shù)據(jù)庫(kù)中查找與之匹配的食物種類(lèi)Co，然后根據(jù)用戶的病例信息篩選出非禁忌的食物種類(lèi)(^和最符合用戶當(dāng)前狀態(tài)的推薦食物種類(lèi)(V，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)定時(shí)的將建議結(jié)果，SPCjPC1’返回到用戶的智能手機(jī)，為用戶提供符合用戶身體狀態(tài)的食物建議，最后根據(jù)身體狀態(tài)So修正身體狀態(tài)模型M為M’； 當(dāng)用戶接受系統(tǒng)提供的建議后，并為建議打分，通過(guò)智能手機(jī)將分值反饋給服務(wù)器，月艮務(wù)器接到用戶的返饋分值后，根據(jù)非禁忌食物種類(lèi)(^、非禁忌食物種類(lèi)C1’和分值進(jìn)行對(duì)用戶飲食模型的修正。3.—種基于智能手環(huán)的老年人飲食建議系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 步驟1:首先打開(kāi)智能手機(jī)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或者無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，使手機(jī)保持聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)智能手機(jī)上傳用戶的基本信息；當(dāng)遠(yuǎn)端服務(wù)器收到用戶的信息后，將信息儲(chǔ)存在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中并為用戶建立身體健康模型和用戶飲食模型； 打開(kāi)智能設(shè)備的藍(lán)牙，將設(shè)備和手環(huán)連接配對(duì)，保持通信良好，將手環(huán)佩戴在被測(cè)者的手腕處，盡量保持皮膚潔凈，將傳感器貼近手腕的皮膚； 步驟2:打開(kāi)智能手機(jī)的藍(lán)牙，將設(shè)備和手環(huán)連接配對(duì)，保持信道良好，將手環(huán)佩戴在被測(cè)者的手腕處，盡量保持皮膚潔凈，將傳感器靠近手腕動(dòng)脈處的皮膚，提高測(cè)量的精度；步驟3:智能手環(huán)的微控制器模塊由一個(gè)微控制芯片構(gòu)成，而信號(hào)采集模塊由一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和選擇電路和濾波放大電路組成，微控制器模塊使用選擇電路在某一時(shí)刻使芯片分別與皮膚電阻傳感器，光電反射式心率傳感器環(huán)境溫度傳感器和皮膚溫度傳感器中的一個(gè)傳感器相連，控制芯片對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)IIC總線將數(shù)據(jù)返回為微控制器模塊，同時(shí)加速度傳感器芯片也通過(guò)Iic總線將加速度數(shù)據(jù)發(fā)送到微控制器模塊； 步驟4:當(dāng)智能手機(jī)通過(guò)藍(lán)牙接收到智能手環(huán)采集到的數(shù)據(jù)后，進(jìn)行第二次預(yù)處理，將心率傳感器的原始數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)集中提出，通過(guò)尋找兩個(gè)相鄰的最低點(diǎn)來(lái)尋找一個(gè)脈搏波；步驟5:遠(yuǎn)端服務(wù)器始終等待為用戶提供服務(wù)，當(dāng)遠(yuǎn)端服務(wù)器接收到用戶發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包，從中提取用戶個(gè)人信息。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于智能手環(huán)的老年人飲食建議系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:所述方法應(yīng)用于基于智能手環(huán)的老年人飲食建議系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】A61B5/0205GK106037688SQ201610309189
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月11日
【發(fā)明人】葉寧, 趙立科, 王忠勤, 胡小三, 丁楠, 李才隆, 王汝傳
【申請(qǐng)人】南京郵電大學(xué)