一種基于可穿戴設(shè)備的智能預(yù)警系統(tǒng)和方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于可穿戴設(shè)備的智能預(yù)警系統(tǒng)和方法，加速度收集模塊和心率收集模塊收集用戶加速度數(shù)據(jù)和心率數(shù)據(jù)，經(jīng)藍(lán)牙傳送至用戶手機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后提取行為和情感特征，將得到的數(shù)據(jù)送至識(shí)別模塊，通過(guò)分類(lèi)器實(shí)現(xiàn)用戶行為和情感的識(shí)別，將識(shí)別的結(jié)果與數(shù)據(jù)庫(kù)中的行為和情感信息對(duì)配對(duì)，得出用戶狀態(tài)。語(yǔ)音數(shù)據(jù)收集模塊在用戶一鍵報(bào)警或緊急聯(lián)系家人時(shí)采集用戶語(yǔ)音信息，經(jīng)藍(lán)牙傳送至用戶手機(jī)，直接發(fā)送至親屬手機(jī)APP的報(bào)警消息接收模塊。用戶手機(jī)中的數(shù)據(jù)定時(shí)發(fā)送至健康服務(wù)平臺(tái)，通過(guò)健康數(shù)據(jù)分析模塊分析用戶的健康信息，定時(shí)通過(guò)養(yǎng)生信息推送模塊推送到用戶手機(jī)，并通過(guò)通信親屬模塊定時(shí)將用戶數(shù)據(jù)發(fā)送給親屬。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于可穿戴設(shè)備的智能預(yù)警系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于可穿戴設(shè)備的智能預(yù)警系統(tǒng)和方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人口老齡化中國(guó)老齡化問(wèn)題日益突出，第六次全國(guó)人口普查顯示，我國(guó)60歲 及以上人口占13.26%，65歲及以上人口占8.87%，現(xiàn)有老齡人口 1.6億，且以每年近800萬(wàn) 的速度增加，老齡化進(jìn)程逐步加快。老年人口的快速增加，特別是80歲以上的高齡老人和失 能老人年均100萬(wàn)的增長(zhǎng)速度，對(duì)老年人的生活照料、康復(fù)護(hù)理、醫(yī)療保健、精神文化等需求 日益凸顯，養(yǎng)老問(wèn)題日趨嚴(yán)峻。隨著社會(huì)老齡化程度的加深，空巢老人越來(lái)越多，已經(jīng)成為 一個(gè)不容忽視的社會(huì)問(wèn)題?？粘怖先藛?wèn)題不是一個(gè)簡(jiǎn)單的個(gè)人問(wèn)題，已經(jīng)成為我國(guó)亟待破 解的社會(huì)命題。老人行動(dòng)不便，記憶力減退，往往出現(xiàn)迷路、摔倒、突發(fā)疾病等需要緊急救助 的情況，而由于子女工作繁忙，不能時(shí)刻關(guān)注老人，通常不能及時(shí)提供救助，甚至導(dǎo)致悲劇 的發(fā)生。同時(shí)，隨著二孩政策的全面開(kāi)放，兒童人口同樣會(huì)呈現(xiàn)快速增加的趨勢(shì)，兒童的安 全在一定程度上也難以得到保障。
[0003] 近年來(lái)，隨著人工智能的日趨熱化，市場(chǎng)上智能家居、可穿戴設(shè)備等相關(guān)產(chǎn)品亦是 層出不窮，諸如運(yùn)動(dòng)手環(huán)、兒童智能手表等，通過(guò)行為識(shí)別和定位技術(shù)，記錄日常生活中的 鍛煉、睡眠、部分還有飲食等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與手機(jī)、平板等設(shè)備進(jìn)行同步，實(shí)現(xiàn)健 康指導(dǎo)，提升生活質(zhì)量。但是現(xiàn)有的智能設(shè)備是基于行為識(shí)別，用于分析用戶狀況的數(shù)據(jù)只 有用戶的行為，這無(wú)法準(zhǔn)確的得出用戶目前的安全狀況。比如，識(shí)別用戶目前的行為是跑 步，現(xiàn)有的智能手環(huán)可能給出的結(jié)論是，用戶正在運(yùn)動(dòng);若是能夠同時(shí)識(shí)別出用戶當(dāng)時(shí)的情 感，就可以推測(cè)出用戶目前只是在單純的跑步健身還是由于遇到了危險(xiǎn)而逃生。而且現(xiàn)有 的設(shè)備無(wú)法準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)用戶目前的安全狀況。而本發(fā)明能夠很好地解決上面的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于提出了一種基于可穿戴設(shè)備的智能預(yù)警系統(tǒng)和方法，該方法能夠 加強(qiáng)老人和兒童的安全保障，保證親屬隨時(shí)了解老人和兒童的活動(dòng)狀況，避免危險(xiǎn)情況的 發(fā)生，以便于提供更加精確的安全現(xiàn)狀預(yù)知，并在必要的時(shí)候發(fā)出求救信號(hào)。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:一種基于可穿戴設(shè)備的智能預(yù)警系 統(tǒng)，該系統(tǒng)包括智能手環(huán)、智能手機(jī)APP和健康服務(wù)平臺(tái)。
[0006] 智能手環(huán)是通過(guò)加速度傳感器采集用戶活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，作為識(shí)別用戶行 為的原始信息。智能手環(huán)內(nèi)置的心率傳感器用于實(shí)時(shí)采集用戶的心率數(shù)據(jù)，作為識(shí)別用戶 情緒的原始信息。智能手環(huán)包括加速度傳感器、心率傳感器、語(yǔ)音輸入模塊、GPS模塊、藍(lán)牙 模塊、微型震動(dòng)模塊、按鍵模塊。語(yǔ)音輸入模塊用于采集用戶語(yǔ)音，作為用戶自主求救的原 始信息。GPS模塊用于采集用戶在室外活動(dòng)的位置信息，作為記錄用戶活動(dòng)軌跡的原始信 息。藍(lán)牙模塊用于手環(huán)與智能手機(jī)的通信模塊以及實(shí)現(xiàn)用戶室內(nèi)定位的位置數(shù)據(jù)處理模 塊。微型震動(dòng)模塊作為手環(huán)震動(dòng)提醒使用。按鍵模塊用于用戶一鍵報(bào)警或者輸入語(yǔ)音的啟 動(dòng)模塊。所述的智能手環(huán)佩戴在用戶手腕上。
[0007] 智能手機(jī)APP分為老人版和親屬版兩個(gè)版本。
[0008] 智能手機(jī)APP的老人版主要功能部件有原始數(shù)據(jù)接收模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，識(shí)別模 塊，報(bào)警模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊，數(shù)據(jù)庫(kù)，所述數(shù)據(jù)庫(kù)包括用戶行為數(shù)據(jù)庫(kù)、用戶情感數(shù)據(jù)庫(kù)、 行為和情感信息對(duì)。原始數(shù)據(jù)接收模塊用于接收智能手環(huán)中采集到的原始數(shù)據(jù)，包括心率 數(shù)據(jù)收集模塊、加速度數(shù)據(jù)收集模塊、語(yǔ)音數(shù)據(jù)收集模塊;數(shù)據(jù)處理模塊將使用目前已有的 信號(hào)數(shù)據(jù)處理方法對(duì)采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理并進(jìn)行特征提取;識(shí)別模塊獲得數(shù)據(jù)處 理模塊的數(shù)據(jù)之后，與數(shù)據(jù)庫(kù)中的用戶行為數(shù)據(jù)庫(kù)以及用戶情感數(shù)據(jù)庫(kù)中訓(xùn)練好的數(shù)據(jù)進(jìn) 行匹配，識(shí)別出用戶當(dāng)前的行為和情感，然后將識(shí)別到的行為和情感對(duì)與行為和情感信息 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)作對(duì)比，進(jìn)而判斷用戶當(dāng)前所處的狀況;報(bào)警模塊根據(jù)識(shí)別到的用戶目 前的狀況，在用戶遇到緊急狀況時(shí)向親友或者救急部門(mén)發(fā)出提醒或報(bào)警;數(shù)據(jù)傳輸模塊用 于在各個(gè)模塊之間傳遞數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)庫(kù)用于將事先訓(xùn)練好的數(shù)據(jù)集合保存在手機(jī)內(nèi)已提供識(shí) 別行為和情感的信息庫(kù)。智能手機(jī)APP的親屬版主要包括報(bào)警信息接收模塊，平臺(tái)數(shù)據(jù)接收 模塊，用于接收老人版APP傳來(lái)的數(shù)據(jù)，掌握老人動(dòng)態(tài)，及時(shí)聯(lián)系救急部門(mén)，同時(shí)接收健康服 務(wù)平臺(tái)發(fā)送來(lái)的分析數(shù)據(jù)。
[0009] 健康服務(wù)平臺(tái)與智能手機(jī)APP進(jìn)行通信，接受老人的健康數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，定時(shí)為 老人推送養(yǎng)生信息，同時(shí)推送老人健康數(shù)據(jù)給家屬，方便家屬了解老人情況。
[0010] 本發(fā)明還提供了一種基于可穿戴設(shè)備的智能預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，該方法包括如 下步驟：
[0011]步驟1:用戶佩戴智能手環(huán)之后，通過(guò)手環(huán)中的各傳感器模塊收集用戶的原始信 息，通過(guò)藍(lán)牙模塊與手機(jī)通信，將原始數(shù)據(jù)發(fā)送至手機(jī)端處理。
[0012]步驟2:處理數(shù)據(jù)之前，首先判斷該原始數(shù)據(jù)是否為語(yǔ)音數(shù)據(jù)。若是語(yǔ)音數(shù)據(jù)，則直 接將此條信息發(fā)送給遠(yuǎn)方的親友;若不是語(yǔ)音信息，則在將該原始數(shù)據(jù)去噪、標(biāo)準(zhǔn)化等預(yù)處 理并對(duì)其進(jìn)行特征提取后交由識(shí)別模塊處理。
[0013] 步驟3:識(shí)別模塊收到經(jīng)過(guò)預(yù)處理的數(shù)據(jù)后，對(duì)比數(shù)據(jù)庫(kù)中事先訓(xùn)練好的行為和情 感數(shù)據(jù)，識(shí)別出用戶的行為和情感。
[0014] 步驟4:判斷用戶當(dāng)時(shí)所處的位置，室內(nèi)選用藍(lán)牙定位方法，室外選用GPS定位方 法。
[0015] 步驟5:比對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中不同行為和情感信息對(duì)，判斷用戶目前所處的狀況。
[0016] 步驟6:根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)總列出的不同的提醒等級(jí)，將提醒信息其發(fā)送給親友或者相關(guān) 單位。
[0017] 本發(fā)明的方法應(yīng)用于基于可穿戴設(shè)備的智能預(yù)警系統(tǒng)。
[0018] 有益效果：
[0019] 1、本發(fā)明很好地提高了對(duì)老人和兒童的監(jiān)護(hù)力度、降低監(jiān)護(hù)成本，極大的提升用 戶體驗(yàn)，方便親屬及時(shí)里了解老人及兒童情況。
[0020] 2、本發(fā)明使得對(duì)老人和兒童的監(jiān)護(hù)更加人性化、智能化，促進(jìn)針對(duì)不同監(jiān)護(hù)個(gè)體 的個(gè)性化服務(wù)。
[0021] 3、本發(fā)明系統(tǒng)架構(gòu)清晰、簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，方便親屬實(shí)時(shí)的且更精確的了解老人和 兒童目前所處的狀況，以便能夠在危險(xiǎn)情況下及時(shí)發(fā)出求救。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的架構(gòu)圖。
[0023] 標(biāo)識(shí)說(shuō)明：1-加速度收集模塊;2-心率數(shù)據(jù)收集模塊;3-語(yǔ)音數(shù)據(jù)收集模塊;4-GPS 數(shù)據(jù)收集模塊;5-藍(lán)牙模塊;6-數(shù)據(jù)處理模塊;7-識(shí)別模塊;8-數(shù)據(jù)庫(kù);9-報(bào)警模塊;10-健康 數(shù)據(jù)分析模塊；11-養(yǎng)生信息推送模塊；12-通信親屬模塊；13-報(bào)警消息接收模塊；14-平臺(tái) 數(shù)據(jù)接收模塊。
[0024] 圖2為本發(fā)明系統(tǒng)的行為和情感信息對(duì)照表。
[0025] 圖3為本發(fā)明系統(tǒng)的行為及情感識(shí)別流程圖。
[0026] 圖4為本發(fā)明的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0028] 如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于可穿戴設(shè)備的智能預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括加速 度收集模塊1、心率數(shù)據(jù)收集模塊2、語(yǔ)音數(shù)據(jù)收集模塊3、GPS數(shù)據(jù)收集模塊4、藍(lán)牙模塊5、數(shù) 據(jù)處理模塊6、識(shí)別模塊7、數(shù)據(jù)庫(kù)8、報(bào)警模塊9、健康數(shù)據(jù)分析模塊10、養(yǎng)生信息推送模塊 11、通信親屬模塊12、報(bào)警消息接收模塊13和平臺(tái)數(shù)據(jù)接收模塊14。其中模塊1-4在手環(huán)中 通過(guò)硬件開(kāi)發(fā)板進(jìn)行控制，硬件開(kāi)發(fā)板主要用于連接手環(huán)中的傳感器模塊，并控制各傳感 器模塊采集數(shù)據(jù)，通過(guò)藍(lán)牙模塊傳輸給用戶手機(jī)APP;模塊5指的是通過(guò)藍(lán)牙設(shè)備搭建的無(wú) 線傳輸通道，用于用戶手環(huán)與手機(jī)傳輸數(shù)據(jù);模塊6-9為智能手機(jī)老人版APP中的軟件模塊； 模塊10-12為健康服務(wù)平臺(tái)中的軟件模塊，健康服務(wù)平臺(tái)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與智能手機(jī)APP通信;模 塊13-14為智能手機(jī)親屬版APP中的軟件模塊，親屬手機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與用戶手機(jī)及健康服務(wù)平 臺(tái)通信。
[0029] 本發(fā)明基于可穿戴設(shè)備的智能預(yù)警系統(tǒng)的具體實(shí)例方式包括：
[0030] (1)主要設(shè)備選型：加速度傳感器LIS3DH，心率傳感器Pulsesensor，微型麥克風(fēng) MP23AB02B，藍(lán)牙模塊CSR BC6130，GPS模塊u-blox g5,按鍵模塊等。
[0031] (2)數(shù)據(jù)采集:使用加速度傳感器和心率傳感器獲得用戶加速度數(shù)據(jù)和心率數(shù)據(jù)， 作為識(shí)別行為和情感的原始數(shù)據(jù);使用微型麥克風(fēng)獲得用戶輸入的語(yǔ)音信息;通過(guò)藍(lán)牙傳 送至用戶手機(jī)APP數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行處理。對(duì)于傳輸至手機(jī)端的數(shù)據(jù)會(huì)因數(shù)據(jù)類(lèi)型在數(shù)據(jù) 的開(kāi)端打上標(biāo)簽:語(yǔ)音〇，加速度1，心率2。
[0032] (3)數(shù)據(jù)預(yù)處理:首先判斷傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，若為語(yǔ)音信息，直接通過(guò)APP的報(bào) 警模塊發(fā)送至親屬手機(jī)端;若非語(yǔ)音信息，則對(duì)于加速度數(shù)據(jù)和心率數(shù)據(jù)分別進(jìn)行預(yù)處理。 [0033]加速度數(shù)據(jù)預(yù)處理：首先通過(guò)FFT即快速傅里葉變換方法對(duì)加速度信號(hào)采樣數(shù)據(jù) 進(jìn)行離散Four ier變換，將需要濾出的頻率部分直接設(shè)置成零，然后再利用FFT算法對(duì)濾波 處理之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行離散Fourier逆變換恢復(fù)出時(shí)域信號(hào)。針對(duì)低頻和高頻干擾分別設(shè)置 截止頻率，分別進(jìn)行高通濾波和低通濾波，實(shí)現(xiàn)噪聲消除。
[0034]心率數(shù)據(jù)預(yù)處理：心率信號(hào)是一種較為微弱的非平穩(wěn)信號(hào)，信號(hào)采集過(guò)程中容易 受到人體、傳感器、環(huán)境等的影響，信號(hào)中會(huì)不可避免的引入干擾，干擾主要包括工頻干擾、 基線漂移和高頻隨機(jī)干擾。對(duì)于基線漂移干擾，我們對(duì)原始心率信號(hào)采用db5小波進(jìn)行8尺 度的分解，分解之后，將8尺度低頻系數(shù)置零重構(gòu)心率信號(hào)，將基線漂移信號(hào)從心率信號(hào)中 完全消除;對(duì)于高頻噪聲，我們對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行8尺度分解后，采用小波閾值法進(jìn)行去噪，最 后用濾除噪聲后的小波分解系數(shù)重構(gòu)心率信號(hào)，高頻噪聲得以清除。
[0035] (4)信號(hào)特征提取與選擇:從信號(hào)的時(shí)頻域提取其最能代表信號(hào)變化的統(tǒng)計(jì)特征， 作為情感識(shí)別研究的原始特征集。提取信號(hào)的均值、中值、標(biāo)準(zhǔn)差、最小值、最大值、最小值 比率、最大值比率、最大最小差值等統(tǒng)計(jì)特征，再將上述信號(hào)特征進(jìn)行一階差分、二階差分 計(jì)算后提取以上相同的統(tǒng)計(jì)特征，這兩部分構(gòu)成了 24個(gè)時(shí)域特征值。頻域特征集的構(gòu)成由 信號(hào)數(shù)據(jù)先進(jìn)行DFT即離散傅里葉變換處理，然后再進(jìn)行均值、中值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小 值、最大最小差值的計(jì)算，得到6個(gè)頻域特征。接下來(lái)使用基本粒子群算法進(jìn)行特征選擇： [0036] a)初始化。首先設(shè)置粒子群的種群規(guī)模m，對(duì)粒子群進(jìn)行隨機(jī)初始化，位置
速度
'其中，螃表示第i個(gè)粒子 在t時(shí)刻的位置，￥f表示第i個(gè)粒子在t時(shí)刻的速度。
[0037] b )評(píng)價(jià)粒子。計(jì)算每個(gè)粒子的適應(yīng)度值，并將其適應(yīng)度值與歷 史最好位置的適應(yīng)度值比較，如果更優(yōu)，則是當(dāng)前的最優(yōu)解
L并且當(dāng)前粒子位置更新自我歷史的最 優(yōu)位置;每個(gè)粒子的歷史最優(yōu)值與其他粒子的歷史最優(yōu)值比較，更優(yōu)者作為全局最優(yōu)解式
'其中piMllf表示第i個(gè)粒子在t時(shí)刻的歷史最好點(diǎn)，表示 整個(gè)粒子群g在t時(shí)刻的最優(yōu)位置。
[0038] c)粒子狀態(tài)更新。根據(jù)以下兩個(gè)公式進(jìn)行粒子的速度和位置的更新。
[0039]
[0040]
[0041] 式中t表示某時(shí)刻，$[1，111](1￡[1，30]，(31和(32是學(xué)習(xí)因子，一般取值為正常數(shù)，|， ne u[0，1 ]，為均勻分布在[0，1 ]區(qū)間的偽隨機(jī)數(shù)。
[0042] d)判斷是否滿足終止條件。若滿足，則停止迭代，輸出最優(yōu)解，不滿足則返回第二 步。終止條件一般設(shè)置為達(dá)到最大的迭代次數(shù)T max或是滿足預(yù)設(shè)的最小精度ε。
[0043] e)根據(jù)以上步驟，針對(duì)不同的行為和情感進(jìn)行基于基本粒子群的特征提取。
[0044] (5)Fisher分類(lèi)器訓(xùn)練與分類(lèi):將經(jīng)過(guò)篩選后的有效數(shù)據(jù)分成訓(xùn)練集、測(cè)試集和驗(yàn) 證集三部分，將訓(xùn)練集中不同類(lèi)別的樣本集用來(lái)計(jì)算分類(lèi)器的各個(gè)參數(shù)，找出能區(qū)分樣本 的映射線。
[0045]采用Fisher分類(lèi)器進(jìn)行未知類(lèi)別樣本的分類(lèi)過(guò)程，評(píng)價(jià)閾值yQ等其他因素選取的 好壞需要選定適應(yīng)度函數(shù)，在設(shè)計(jì)適應(yīng)度函數(shù)時(shí)需要給定決定兩類(lèi)情感識(shí)別率的權(quán)重系 數(shù)。綜合考慮以上兩個(gè)方面，適應(yīng)度函數(shù)選擇如下形式：
[0046] f = Asqrt(x( l-ratA)2+( 1-ratB)2)
[0047] 其中λ代表標(biāo)記識(shí)別率，ratA代表第一類(lèi)數(shù)據(jù)的正確識(shí)別率，ratB說(shuō)明第二類(lèi)數(shù)據(jù) 的正確識(shí)別率，τ為兩類(lèi)行為或情感的權(quán)重因子。從公式中可以得知，當(dāng)識(shí)別率越高，適應(yīng)度 值越小。這說(shuō)明候選解的適應(yīng)度函數(shù)值越小，解的性質(zhì)越好。
[0048] (6)生成行為和情感信息對(duì):將識(shí)別出來(lái)的行為和情感進(jìn)行組合，得到用戶目前的 行為和情感信息對(duì)。如圖2,列出了數(shù)據(jù)庫(kù)中預(yù)先設(shè)定的五種情感和三種行為的不同配對(duì)， 同時(shí)給出每種配對(duì)對(duì)應(yīng)的報(bào)警強(qiáng)度。將用戶目前的行為和情感信息對(duì)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn) 行配對(duì)，得到最終報(bào)警的級(jí)別。
[0049] (7)發(fā)出報(bào)警信息：根據(jù)上面得出的報(bào)警級(jí)別，得出需要發(fā)送的具體信息，通過(guò)智 能手機(jī)老人版APP與親屬版APP通信，發(fā)送報(bào)警信息。如當(dāng)用戶在室外時(shí)，行為和情感信息對(duì) 為跑步-恐懼，則定為A級(jí)，需要給親屬發(fā)送高級(jí)預(yù)警。
[0050] (8)日常健康分析：用戶手機(jī)APP將與健康服務(wù)平臺(tái)通信，每天定時(shí)將用戶的運(yùn)動(dòng) 軌跡和情感數(shù)據(jù)發(fā)送到平臺(tái)，平臺(tái)將對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出結(jié)論后每天給用戶手機(jī)APP 中推送養(yǎng)生信息，同時(shí)將用戶情況定時(shí)發(fā)送給其親屬，方便親屬及時(shí)了解老人情況，以及時(shí) 給出安慰和幫助。
[0051] 如圖2所示，在表格中展示的是用戶行為和情感信息對(duì)在不同情況下預(yù)警級(jí)別的 一種示例，智能手機(jī)老人版APP根據(jù)不同行為和情感信息對(duì)所對(duì)應(yīng)的報(bào)警級(jí)別向親屬版APP 發(fā)出報(bào)警信息，報(bào)警信息中包含用戶目前的情感和行為，親屬可自行選擇何種方式對(duì)老人 施救。例如，如表格所示，當(dāng)識(shí)別用戶目前在室外，并且是在恐懼情緒下做出跑步的動(dòng)作，預(yù) 警級(jí)別為A，系統(tǒng)便判斷此時(shí)用戶安全受到嚴(yán)重威脅，將給用戶親屬發(fā)出高級(jí)別的報(bào)警信 息，告知親屬用戶目前正處于恐懼情緒下奔跑，請(qǐng)親屬做出相關(guān)施救行為。表格中的預(yù)警級(jí) 別可以由用戶根據(jù)自身情況專(zhuān)門(mén)定制。
[0052] 如圖3所示，展示了本發(fā)明中情感識(shí)別的流程。首先通過(guò)心率傳感器手機(jī)用戶心率 數(shù)據(jù)，然后對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，去除原始信號(hào)中的噪聲;持續(xù)采集信號(hào)后對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的心 率數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，對(duì)提取的生理信號(hào)特征進(jìn)行編碼，經(jīng)過(guò)Fi sher分類(lèi)器訓(xùn)練并分類(lèi)，得 出對(duì)每一種情感的識(shí)別。如圖4所示，本發(fā)明還提供了一種基于可穿戴設(shè)備的智能預(yù)警系統(tǒng) 的實(shí)現(xiàn)方法，該方法包括如下步驟：
[0053] 步驟1:用戶佩戴智能手環(huán)之后，通過(guò)手環(huán)中的各傳感器模塊收集用戶的原始信 息，通過(guò)藍(lán)牙模塊與手機(jī)通信，將原始數(shù)據(jù)發(fā)送至手機(jī)端處理。
[0054]步驟2:處理數(shù)據(jù)之前，首先判斷該原始數(shù)據(jù)是否為語(yǔ)音數(shù)據(jù)。若是語(yǔ)音數(shù)據(jù)，則直 接將此條信息發(fā)送給遠(yuǎn)方的親友;若不是語(yǔ)音信息，則在將該原始數(shù)據(jù)去噪、標(biāo)準(zhǔn)化等預(yù)處 理并對(duì)其進(jìn)行特征提取后交由識(shí)別模塊處理。
[0055]步驟3:識(shí)別模塊收到經(jīng)過(guò)預(yù)處理的數(shù)據(jù)后，對(duì)比數(shù)據(jù)庫(kù)中事先訓(xùn)練好的行為和情 感數(shù)據(jù)，識(shí)別出用戶的行為和情感。
[0056] 步驟4:判斷用戶當(dāng)時(shí)所處的位置，室內(nèi)選用藍(lán)牙定位方法，室外選用GPS定位方 法。
[0057]步驟5:比對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中不同行為和情感信息對(duì)，判斷用戶目前所處的狀況。
[0058]步驟6:根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)總列出的不同的提醒等級(jí)，將提醒信息其發(fā)送給親友或者相關(guān) 單位。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于可穿戴設(shè)備的智能預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括智能手環(huán)、智能手 機(jī)APP和健康服務(wù)平臺(tái)； 所述的智能手環(huán)是通過(guò)加速度傳感器采集用戶活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，作為識(shí)別用戶 行為的原始信息，智能手環(huán)內(nèi)置的心率傳感器用于實(shí)時(shí)采集用戶的心率數(shù)據(jù)，作為識(shí)別用 戶情緒的原始信息；所述智能手環(huán)包括加速度傳感器、心率傳感器、語(yǔ)音輸入模塊、GPS模 塊、藍(lán)牙模塊、微型震動(dòng)模塊、按鍵模塊;語(yǔ)音輸入模塊用于采集用戶語(yǔ)音，作為用戶自主求 救的原始信息;GPS模塊用于采集用戶在室外活動(dòng)的位置信息，作為記錄用戶活動(dòng)軌跡的原 始信息;藍(lán)牙模塊用于手環(huán)與智能手機(jī)的通信模塊以及實(shí)現(xiàn)用戶室內(nèi)定位的位置數(shù)據(jù)處理 模塊;微型震動(dòng)模塊作為手環(huán)震動(dòng)提醒使用；按鍵模塊用于用戶一鍵報(bào)警或者輸入語(yǔ)音的 啟動(dòng)t吳塊； 智能手機(jī)APP分為老人版和親屬版； 智能手機(jī)APP包括原始數(shù)據(jù)接收模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，識(shí)別模塊，報(bào)警模塊，數(shù)據(jù)傳輸模 塊，數(shù)據(jù)庫(kù)，所述數(shù)據(jù)庫(kù)包括用戶行為數(shù)據(jù)庫(kù)、用戶情感數(shù)據(jù)庫(kù)、行為和情感信息對(duì);原始數(shù) 據(jù)接收模塊用于接收智能手環(huán)中采集到的原始數(shù)據(jù)，包括心率數(shù)據(jù)收集模塊、加速度數(shù)據(jù) 收集模塊、語(yǔ)音數(shù)據(jù)收集模塊;通過(guò)現(xiàn)有識(shí)別技術(shù)識(shí)別用戶行為和情感，然后將識(shí)別到的行 為和情感對(duì)與行為和情感信息對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)作對(duì)比，進(jìn)而判斷用戶當(dāng)前所處的狀況； 報(bào)警模塊根據(jù)識(shí)別到的用戶目前的狀況，在用戶遇到緊急狀況時(shí)向親友或者救急部門(mén)發(fā)出 提醒或報(bào)警;親屬版APP包括報(bào)警信息接收模塊，平臺(tái)數(shù)據(jù)接收模塊，用于接收智能手機(jī)APP 傳來(lái)的數(shù)據(jù)，掌握老人動(dòng)態(tài)，及時(shí)聯(lián)系救急部門(mén)，同時(shí)接收健康服務(wù)平臺(tái)發(fā)送來(lái)的分析數(shù) 據(jù)； 健康服務(wù)平臺(tái)與智能手機(jī)APP及家屬手機(jī)中的APP進(jìn)行通信，接受老人的健康數(shù)據(jù)并進(jìn) 行分析，定時(shí)為老人推送養(yǎng)生信息，同時(shí)推送老人健康數(shù)據(jù)給家屬，方便家屬了解老人情 況。2. -種基于可穿戴設(shè)備的智能預(yù)警系統(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:用戶佩戴智能手環(huán)之后，通過(guò)手環(huán)中的各傳感器模塊收集用戶的原始信息，通 過(guò)藍(lán)牙模塊與手機(jī)通信，將原始數(shù)據(jù)發(fā)送至手機(jī)端處理； 步驟2:處理數(shù)據(jù)之前，首先判斷該原始數(shù)據(jù)是否為語(yǔ)音數(shù)據(jù);若是語(yǔ)音數(shù)據(jù)，則直接將 此條信息發(fā)送給遠(yuǎn)方的親友;若不是語(yǔ)音信息，則在將該原始數(shù)據(jù)去噪、標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理并對(duì) 其進(jìn)行特征提取后交由識(shí)別模塊處理； 步驟3:識(shí)別模塊收到經(jīng)過(guò)預(yù)處理的數(shù)據(jù)后，對(duì)比數(shù)據(jù)庫(kù)中事先訓(xùn)練好的行為和情感數(shù) 據(jù)，識(shí)別出用戶的行為和情感； 步驟4:判斷用戶當(dāng)時(shí)所處的位置，室內(nèi)選用藍(lán)牙定位方法，室外選用GPS定位方法； 步驟5:比對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中不同行為和情感信息對(duì)，判斷用戶目前所處的狀況； 步驟6:根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)總列出的不同的提醒等級(jí)，將提醒信息其發(fā)送給親友或者相關(guān)單 位。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于可穿戴設(shè)備的智能預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在 于:所述方法應(yīng)用于基于可穿戴設(shè)備的智能預(yù)警系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】A61B5/024GK106037635SQ201610307672
【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, 丁楠, 王忠勤, 李才隆, 胡小三, 趙立科, 王汝傳
【申請(qǐng)人】南京郵電大學(xué)