一种基于可穿戴设备的智能预警系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于可穿戴设备的智能预警系统和方法，加速度收集模块和心率收集模块收集用户加速度数据和心率数据，经蓝牙传送至用户手机数据处理模块，对数据进行预处理后提取行为和情感特征，将得到的数据送至识别模块，通过分类器实现用户行为和情感的识别，将识别的结果与数据库中的行为和情感信息对配对，得出用户状态。语音数据收集模块在用户一键报警或紧急联系家人时采集用户语音信息，经蓝牙传送至用户手机，直接发送至亲属手机APP的报警消息接收模块。用户手机中的数据定时发送至健康服务平台，通过健康数据分析模块分析用户的健康信息，定时通过养生信息推送模块推送到用户手机，并通过通信亲属模块定时将用户数据发送给亲属。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于可穿戴设备的智能预警系统和方法，属于通信

技术介绍
随着人口老龄化中国老龄化问题日益突出，第六次全国人口普查显示，我国60岁及以上人口占13.26％，65岁及以上人口占8.87％，现有老龄人口1.6亿，且以每年近800万的速度增加，老龄化进程逐步加快。老年人口的快速增加，特别是80岁以上的高龄老人和失能老人年均100万的增长速度，对老年人的生活照料、康复护理、医疗保健、精神文化等需求日益凸显，养老问题日趋严峻。随着社会老龄化程度的加深，空巢老人越来越多，已经成为一个不容忽视的社会问题。空巢老人问题不是一个简单的个人问题，已经成为我国亟待破解的社会命题。老人行动不便，记忆力减退，往往出现迷路、摔倒、突发疾病等需要紧急救助的情况，而由于子女工作繁忙，不能时刻关注老人，通常不能及时提供救助，甚至导致悲剧的发生。同时，随着二孩政策的全面开放，儿童人口同样会呈现快速增加的趋势，儿童的安全在一定程度上也难以得到保障。近年来，随着人工智能的日趋热化，市场上智能家居、可穿戴设备等相关产品亦是层出不穷，诸如运动手环、儿童智能手表等，通过行为识别和定位技术，记录日常生活中的锻炼、睡眠、部分还有饮食等实时数据，并将这些数据与手机、平板等设备进行同步，实现健康指导，提升生活质量。但是现有的智能设备是基于行为识别，用于分析用户状况的数据只有用户的行为，这无法准确的得出用户目前的安全状况。比如，识别用户目前的行为是跑步，现有的智能手环可能给出的结论是，用户正在运动；若是能够同时识别出用户当时的情感，就可以推测出用户目前只是在单纯的跑步健身还是由于遇到了危险而逃生。而且现有的设备无法准确的预测用户目前的安全状况。而本专利技术能够很好地解决上面的问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于提出了一种基于可穿戴设备的智能预警系统和方法，该方法能够加强老人和儿童的安全保障，保证亲属随时了解老人和儿童的活动状况，避免危险情况的发生，以便于提供更加精确的安全现状预知，并在必要的时候发出求救信号。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于可穿戴设备的智能预警系统，该系统包括智能手环、智能手机APP和健康服务平台。智能手环是通过加速度传感器采集用户活动时产生的运动数据，作为识别用户行为的原始信息。智能手环内置的心率传感器用于实时采集用户的心率数据，作为识别用户情绪的原始信息。智能手环包括加速度传感器、心率传感器、语音输入模块、GPS模块、蓝牙模块、微型震动模块、按键模块。语音输入模块用于采集用户语音，作为用户自主求救的原始信息。GPS模块用于采集用户在室外活动的位置信息，作为记录用户活动轨迹的原始信息。蓝牙模块用于手环与智能手机的通信模块以及实现用户室内定位的位置数据处理模块。微型震动模块作为手环震动提醒使用。按键模块用于用户一键报警或者输入语音的启动模块。所述的智能手环佩戴在用户手腕上。智能手机APP分为老人版和亲属版两个版本。智能手机APP的老人版主要功能部件有原始数据接收模块，数据处理模块，识别模块，报警模块，数据传输模块，数据库，所述数据库包括用户行为数据库、用户情感数据库、行为和情感信息对。原始数据接收模块用于接收智能手环中采集到的原始数据，包括心率数据收集模块、加速度数据收集模块、语音数据收集模块；数据处理模块将使用目前已有的信号数据处理方法对采集到的原始数据进行预处理并进行特征提取；识别模块获得数据处理模块的数据之后，与数据库中的用户行为数据库以及用户情感数据库中训练好的数据进行匹配，识别出用户当前的行为和情感，然后将识别到的行为和情感对与行为和情感信息对数据库中的数据作对比，进而判断用户当前所处的状况；报警模块根据识别到的用户目前的状况，在用户遇到紧急状况时向亲友或者救急部门发出提醒或报警；数据传输模块用于在各个模块之间传递数据；数据库用于将事先训练好的数据集合保存在手机内已提供识别行为和情感的信息库。智能手机APP的亲属版主要包括报警信息接收模块，平台数据接收模块，用于接收老人版APP传来的数据，掌握老人动态，及时联系救急部门，同时接收健康服务平台发送来的分析数据。健康服务平台与智能手机APP进行通信，接受老人的健康数据并进行分析，定时为老人推送养生信息，同时推送老人健康数据给家属，方便家属了解老人情况。本专利技术还提供了一种基于可穿戴设备的智能预警系统的实现方法，该方法包括如下步骤：步骤1：用户佩戴智能手环之后，通过手环中的各传感器模块收集用户的原始信息，通过蓝牙模块与手机通信，将原始数据发送至手机端处理。步骤2：处理数据之前，首先判断该原始数据是否为语音数据。若是语音数据，则直接将此条信息发送给远方的亲友；若不是语音信息，则在将该原始数据去噪、标准化等预处理并对其进行特征提取后交由识别模块处理。步骤3：识别模块收到经过预处理的数据后，对比数据库中事先训练好的行为和情感数据，识别出用户的行为和情感。步骤4：判断用户当时所处的位置，室内选用蓝牙定位方法，室外选用GPS定位方法。步骤5：比对数据库中不同行为和情感信息对，判断用户目前所处的状况。步骤6：根据数据库总列出的不同的提醒等级，将提醒信息其发送给亲友或者相关单位。本专利技术的方法应用于基于可穿戴设备的智能预警系统。有益效果：1、本专利技术很好地提高了对老人和儿童的监护力度、降低监护成本,极大的提升用户体验，方便亲属及时里了解老人及儿童情况。2、本专利技术使得对老人和儿童的监护更加人性化、智能化，促进针对不同监护个体的个性化服务。3、本专利技术系统架构清晰、简单，易于实现，方便亲属实时的且更精确的了解老人和儿童目前所处的状况，以便能够在危险情况下及时发出求救。附图说明图1为本专利技术系统的架构图。标识说明：1-加速度收集模块；2-心率数据收集模块；3-语音数据收集模块；4-GPS数据收集模块；5-蓝牙模块；6-数据处理模块；7-识别模块；8-数据库；9-报警模块；10-健康数据分析模块；11-养生信息推送模块；12-通信亲属模块；13-报警消息接收模块；14-平台数据接收模块。图2为本专利技术系统的行为和情感信息对照表。图3为本专利技术系统的行为及情感识别流程图。图4为本专利技术的方法流程图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术创造作进一步的详细说明。如图1所示，本专利技术提供了一种基于可穿戴设备的智能预警系统，该系统包括加速度收集模块1、心率数据收集模块2、语音数据收集模块3、GPS数据收集模块4、蓝牙模块5、数据处理模块6、识别模块7、数据库8、报警模块9、健康数据分析模块10、养生信息推送模块11、通信亲属模块12、报警消息接收模块13和平台数据接收模块14。其中模块1-4在手环中通过硬件开发板进行控制，硬件开发板主要用于连接手环中的传感器模块，并控制各传感器模块采集数据，通过蓝牙模块传输给用户手机APP；模块5指的是通过蓝牙设备搭建的无线传输通道，用于用户手环与手机传输数据；模块6-9为智能手机老人版APP中的软件模块；模块10-12为健康服务平台中的软件模块，健康服务平台通过网络与智能手机APP通信；模块13-14为智能手机亲属版APP中的软件模块，亲属手机通过网络与用户手机及健康服务平台通信。本专利技术基于可穿戴设备的智能预警系统的具体实例方式包括：(1)主要设备选型：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于可穿戴设备的智能预警系统，其特征在于：所述系统包括智能手环、智能手机APP和健康服务平台；所述的智能手环是通过加速度传感器采集用户活动时产生的运动数据，作为识别用户行为的原始信息，智能手环内置的心率传感器用于实时采集用户的心率数据，作为识别用户情绪的原始信息；所述智能手环包括加速度传感器、心率传感器、语音输入模块、GPS模块、蓝牙模块、微型震动模块、按键模块；语音输入模块用于采集用户语音，作为用户自主求救的原始信息；GPS模块用于采集用户在室外活动的位置信息，作为记录用户活动轨迹的原始信息；蓝牙模块用于手环与智能手机的通信模块以及实现用户室内定位的位置数据处理模块；微型震动模块作为手环震动提醒使用；按键模块用于用户一键报警或者输入语音的启动模块；智能手机APP分为老人版和亲属版；智能手机APP包括原始数据接收模块，数据处理模块，识别模块，报警模块，数据传输模块，数据库，所述数据库包括用户行为数据库、用户情感数据库、行为和情感信息对；原始数据接收模块用于接收智能手环中采集到的原始数据，包括心率数据收集模块、加速度数据收集模块、语音数据收集模块；通过现有识别技术识别用户行为和情感，然后将识别到的行为和情感对与行为和情感信息对数据库中的数据作对比，进而判断用户当前所处的状况；报警模块根据识别到的用户目前的状况，在用户遇到紧急状况时向亲友或者救急部门发出提醒或报警；亲属版APP包括报警信息接收模块，平台数据接收模块，用于接收智能手机APP传来的数据，掌握老人动态，及时联系救急部门，同时接收健康服务平台发送来的分析数据；健康服务平台与智能手机APP及家属手机中的APP进行通信，接受老人的健康数据并进行分析，定时为老人推送养生信息，同时推送老人健康数据给家属，方便家属了解老人情况。...

【技术特征摘要】
1.一种基于可穿戴设备的智能预警系统，其特征在于：所述系统包括智能手环、智能手机APP和健康服务平台；所述的智能手环是通过加速度传感器采集用户活动时产生的运动数据，作为识别用户行为的原始信息，智能手环内置的心率传感器用于实时采集用户的心率数据，作为识别用户情绪的原始信息；所述智能手环包括加速度传感器、心率传感器、语音输入模块、GPS模块、蓝牙模块、微型震动模块、按键模块；语音输入模块用于采集用户语音，作为用户自主求救的原始信息；GPS模块用于采集用户在室外活动的位置信息，作为记录用户活动轨迹的原始信息；蓝牙模块用于手环与智能手机的通信模块以及实现用户室内定位的位置数据处理模块；微型震动模块作为手环震动提醒使用；按键模块用于用户一键报警或者输入语音的启动模块；智能手机APP分为老人版和亲属版；智能手机APP包括原始数据接收模块，数据处理模块，识别模块，报警模块，数据传输模块，数据库，所述数据库包括用户行为数据库、用户情感数据库、行为和情感信息对；原始数据接收模块用于接收智能手环中采集到的原始数据，包括心率数据收集模块、加速度数据收集模块、语音数据收集模块；通过现有识别技术识别用户行为和情感，然后将识别到的行为和情感对与行为和情感信息对数据库中的数据作对比，进而判断用户当前所处的状况；报警模块根据识别到的用户目前的状况，在用户遇到紧急状况时向亲友或者救急部门发出提...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶宁，丁楠，王忠勤，李才隆，胡小三，赵立科，王汝传，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32