睡眠手环及其睡眠监护方法与流程

本发明涉及睡眠状态监测技术领域健康监测技术领域，特别涉及一种睡眠手环。

背景技术：

睡眠是生命的需要，人不能没用睡眠，而且有规律可循，每个完整的睡眠都会有4～6次深浅睡眠交替出现，每次大约在60～90分钟。如果一个人长时间缺少睡眠或者睡眠不规律的话，那么会有引起内分泌失调、抑郁等疾病发生。睡眠手环可以帮助消费者了解自己的睡眠情况，关注自己的睡眠状况，帮助大众获得更好的睡眠，有更加充沛的精力去学习工作。

现在市场上的手环内部组成大体上是三轴重力传感器，记录器，蓝牙4.0模块，处理器电池和振动器。其电量消耗无法只能控制。

技术实现要素：

基于上述现有技术存在的问题，本发明提出了一种睡眠手环，利用app实现更准确和有趣味性的监测睡眠监测手环设备。

本发明的一种睡眠手环，实现了手环面向用户与手机进行通信交互，所述睡眠手环包含内部存储器和传感器，还包括蓝牙设备和蓝牙通讯管理模块，其中：

所述绿光摄像头，进行人体心率的采集；

所述蓝牙设备，用于数据上传和采集；

蓝牙通讯管理模块，用于蓝牙通讯的管理，即包括：蓝牙被唤醒，连接手机，关闭传感器，并上传数据；上传完毕，关闭内部存储器；蓝牙又再次处于低功耗模式。

本发明的一种睡眠监护方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、开始测量命令：手环接受到此命令，开启传感器，内部存储器为存储状态，进行数据的采集和存储；

步骤二、结束测量命令：手环接受到此命令，关闭传感器，内部存储器依旧为开启状态；

步骤三、电量获取命令：手环接受到此命令，上传到手机端电量信号；

步骤四、数据上传命令：手环接受到此命令，内部存储器为读取状态。并按照规定上传数据

步骤五、数据清除命令：手环接受到此命令，内部存储器清除所有关于测量的数据。

与现有技术相比，本发明的睡眠手环能够真正监测使用者的实际睡眠时间，睡眠监测结果准确，具有较高的健康参考价值；数据采集上采用了分段上传，保证了上传数据的成功率和上传速度，极大的改善了用户体验；页面处理上使用运魔方日历、动态作图、动画等技术使得在实用的基础上增加更多的趣味。

附图说明

图1为本发明的睡眠手环的框架结构示意图；

图2为本发明的睡眠手环的软件执行流程图；

图3为本发明的睡眠手环的一段测量数据格式示意图；

图4至图8为本发明的睡眠手环的数据操作流程图；

图9为本发明的睡眠手环的测量数据库结构示意图；

图10为本发明的睡眠手环的数据处理整体框架示意图。

具体实施方式

本发明的睡眠手环实现了手环面向用户与手机进行通信交互。硬件设备采用手环，配备绿光摄像头，进行人体心率的采集，配备蓝牙通讯管理，蓝牙连接，将数据有序的发送到手机端，手机端为交互数据系统的终端，收集手环数据，手机端显示最终的报告。并需要安装配套的app。手环端，为可佩戴在手腕上的移动设备，其中具备一块显示屏，一块绿光摄像头。app包含以下几个模块：用户登录，蓝牙管理，测量使用，接受手机信号，发送给手机信号，数据采集，数据查看和历史回顾。

主要有以下两大功能：

一、和市面上的睡眠手环类似的心率，动作值数据采集功能；

二、本发明创新提出的蓝牙通讯管理功能。

其中蓝牙通讯是基于蓝牙4.0这项技术来实现，这种方式灵活高效，且能保证数据的完整性和有序性。在蓝牙4.0本身优越性能的基础上，本发明做出了以下几点适合我们软件开发的改进。有关手环蓝牙通讯管理主要有以下几种命令：当开始测试时，蓝牙处于低功耗模式，整个测量过程，手环内部存储器和传感器在工作，用于数据的测量和存储。当用户点击测量结束时。蓝牙被唤醒，连接手机，关闭传感器，并上传数据。上传完毕，关闭存储器。蓝牙又再次处于低功耗模式。经我们长时间的测试，手环可持续开启，并采集存储数据24小时左右。

实施例：本发明的app运行行主要以手机为媒介，与蓝牙和服务器进行交互。

如图2所示，主要分为以下三个模块：蓝牙设备负责进行上传和采集数据；服务器进行核心算法计算和接收发送数据；手机进行前台界面显示和数据的传输。

如图3所示，为本发明的蓝牙通讯管理功能整体流程图，其中，手机与蓝牙的数据通信连接操作(测量中可断开蓝牙连接)操作命令包括：准备开始测量；测量中(可以关闭软件)；关闭离线测量；结束测量后数据上传手机；数据上传完毕；上传服务器，返回数据并观察结果。

1、开始测量命令：手环接受到此命令，开启传感器，存储器为存储状态，进行数据的采集和存储；

2、结束测量命令：手环接受到此命令，关闭传感器，存储器依旧为开启状态；

4、电量获取命令：手环接受到此命令，上传到手机端电量信号；

4、数据上传命令：手环接受到此命令，存储器为读取状态。并按照规定上传数据

5、数据清除命令：手环接受到此命令，存储器清除所有关于测量的数据。

以上所有命令，都是手环接受手机命令，手环相应的需要回复接受到命令的信号。以让手机端确认收到。

有关数据的采集和存储具体为：当开启睡眠模式时，手环每隔特定的时间，采集用户的心率和动作值。心率和动作值采取一一对应的存储模式。例如每隔30秒采集一次数据，心率值为这30秒的平均值，动作值为这30秒时间内的运动次数。

如图4所示，一段完整的测量测量数据格式包含：

(1)开测量时间：年(占四位)、月(占两位)、日(占两位)、时(占两位)、分(占两位)，秒(占两位)，数据例如20160426103426(2016年4月26日10点34分26秒)

(2)心率动作数数据部分：心率和动作数，心率占三位，动作数占两位，以此每5位数据为一组，进行排列。例如10901(心率为109，动作数为1)，07911(心率为79，动作数为11)；

(3)结束测量时间：数据格式同开始测量时间。

有关数据的发送具体为：将采集的数据，发送到手机软件中，如果数据量过大，则采取分段发送的模式。保证了上传的速度和稳定性，并在每段的段头加入了段号，确保数据的完整性。避免一段数据重复上传，减少了能耗。当手机端收到最后一段数据时，则手环接收到一个结束上传的信号。手环结束上传命令。

有关蓝牙的连接具体为：手环采用被动连接的方式，手机的蓝牙讯号主动扫描周围的蓝牙设备，手环端不记录连接过的手机设备，手机端记录手环的地址，以便下一次进行自动连接。

有关存储数据的清除具体为：当手环接收到手机发送的清除指令的信号之后，手环清除存储器中所有的存储数据。清除完毕向手机端发送清除结束指令。

测量数据格式

如图4所示，完整的一次测量数据包括：

(1)、数据总段数：该次测量的数据总段数。每80对数据为一段，其中包括运动值和心率值，为一一对应关系。

(2)、开始测量时间：年(占四位)、月(占两位)、日(占两位)、时(占两位)、分(占两位)，秒(占两位)，数据例如20160426103426(2016年4月26日10点34分26秒)

(3)当前发送段数：例如当前发送到第2端，则将该数字发送到手机端，以便手机端判断是否接收完毕。

(4)心率动作数数据部分：每段包含80对数据，先发送80个心率值，在发送80个运动值。

有关手机与数据库的通信具体为：手机不进行或只存极小的一部分缓存数据。用于快速的显示，其他数据皆从服务器下载。

1、用户信息

(1)以手机imei值判断用户的id；(2)其他用户信息交互。

2、手机发送睡眠数据信息

(1)心率和动作数。

3、手机接收睡眠数据信息

(1)睡眠分段值；(2)睡眠效率；(3)睡眠质量；(4)睡眠安稳度；(5)睡眠静息心率。

4、睡眠数据交互

当用户测量结束，查阅历史数据时，都需跟服务器进行信息交互。前提为已经确认用户id。

(1)测量结束时

如图9所示，本发名的数据库结构总体分为2张表。

根据用户id对每个用户进行标识，从而索引到每个用户的睡眠数据，睡眠数据包括所有关于该用户的数据段，

六、前台显示

精简用户对于界面的操作，蓝牙的连接变得更加智能。

大部分的操作，用在开始测量和结束测量的操作上。

方便用户对于过往睡眠数据的查看，快速且便捷。

程序更加健壮，即使在测量过程中关机或是关闭软件，也能很好的得到当天的睡眠结果。

运用多种柱状图，条形图来分析睡眠报告，更将睡眠报告分析为多种参数，利用图形和参数很好的表达了睡眠结构。

七、产品比对

这款产品的优势在于，不仅测量用户的心率值，还可以精确的监控用户的睡眠期间产生的动作。从而更加精确的分析出用户的睡眠，而世面上的大部分产品，只是局限于心率和运动的单一测量。我们很好的结合了这两者之间的关系，经过很长一段时间的深入实验，得出了动态的睡眠分析报告。并能更加直观的体现在我们设计制作的app上。操作简单，便于上手。

当发送的该次数据段数等于总数据段数的时，数据发送结束。

下面结合附图对本发明作详细的描述。

手环面向用户和与手机进行通信交互。主要有以下两大功能：

心率，动作值数据采集

蓝牙通讯

其中蓝牙通讯是基于蓝牙4.0ble这项技术来实现，这种方式灵活高效，且能保证数据的完整性和有序性。本发明在蓝牙4.0本身优越性能的基础上，做出了以下几点适合我们软件开发的改进。

手环蓝牙通讯主要有以下几种命令

开始测量命令

手环接受到此命令，开启传感器，存储器为存储状态，进行数据的采集和存储

结束测量命令

手环接受到此命令，关闭传感器，存储器依旧为开启状态

电量获取命令

手环接受到此命令，上传到手机端电量信号

数据上传命令

手环接受到此命令，存储器为读取状态。并按照规定上传数据(后文有详细介绍)

数据清除命令

手环接受到此命令，存储器清除所有关于测量的数据。

以上所有命令，都是手环接受手机命令，手环相应的需要回复接受到命令的信号。以让手机端确认收到。

手环特点：

节约电量

长期处于低功耗模式

对这款手环的蓝牙4.0唤醒机制做出了一些调整，当开始测试时，蓝牙处于低功耗模式，整个测量过程，手环内部存储器，和传感器在工作，用于数据的测量和存储。当用户点击测量结束时。蓝牙被唤醒，连接手机，关闭传感器，并上传数据。上传完毕，关闭存储器。蓝牙又再次处于低功耗模式。经我们长时间的测试，手环可持续开启，并采集存储数据24小时左右。

数据的采集和存储

当开启睡眠模式时，手环每隔特定的时间，采集用户的心率和动作值。心率和动作值采取一一对应的存储模式。例如每隔30秒采集一次数据，心率值为这30秒的平均值，动作值为这30秒时间内的运动次数。

一段完整的测量数据值包含：

(1)开测量时间：年(占四位)、月(占两位)、日(占两位)、时(占两位)、分(占两位)，秒(占两位)，数据例如20160426103426(2016年4月26日10点34分26秒)

(2)心率动作数数据部分：心率和动作数，心率占三位，动作数占两位，以此每5位数据为一组，进行排列。例如10901(心率为109，动作数为1)，07911(心率为79，动作数为11)

(3)结束测量时间：数据格式同开始测量时间。

三、数据的发送

将采集的数据，发送到手机软件中，如果数据量过大，则采取分段发送的模式。保证了上传的速度和稳定性，并在每段的段头加入了段号，确保数据的完整性。避免一段数据重复上传，减少了能耗。当手机端收到最后一段数据时，则手环接收到一个结束上传的信号。手环结束上传命令。

四、蓝牙的连接

手环采用被动连接的方式，手机的蓝牙讯号主动扫描周围的蓝牙设备，手环端不记录连接过的手机设备，手机端记录手环的地址，以便下一次进行自动连接。

五、存储数据的清除

当手环接收到手机发送的清除指令的信号之后，手环清除存储器中所有的存储数据。清除完毕向手机端发送清除结束指令。

六、界面显示

精简用户对于界面的操作，蓝牙的连接变得更加智能。

大部分的操作，用在开始测量和结束测量的操作上。

方便用户对于过往睡眠数据的查看，快速且便捷。

程序更加健壮，即使在测量过程中关机或是关闭软件，也能很好的得到当天的睡眠结果。

运用多种柱状图，条形图来分析睡眠报告，更将睡眠报告分析为多种参数，利用图形和参数很好的表达了睡眠结构。

七、相似产品的比对

这款产品的优势在于，一方面，通过对蓝牙设备通讯的智能控制，使得耗能降低。另一方面，不仅测量用户的心率值，还可以精确的监控用户的睡眠期间产生的动作。从而更加精确的分析出用户的睡眠，而世面上的大部分产品，只是局限于心率和运动的单一测量。我们很好的结合了这两者之间的关系，经过很长一段时间的深入实验，得出了动态的睡眠分析报告。并能更加直观的体现在我们设计制作的app上。操作简单，便于上手。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，用于帮助理解本发明的方法及核心思想，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，所以本说明书内容不应理解为对本发明的限制。