一种基于可穿戴设备的情景感知系统及控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于可穿戴设备的情景感知系统及控制方法，该系统采用决策级数据融合技术处理数据信息，判定结果，根据结果自动设置智能家居。包括信息采集模块、信息处理模块、情景模式设置模块。信息采集模块包括光传感器、湿度传感器、脉搏传感器、血氧传感器、心率传感器、体温传感器、运动加速度和加速度传感器等传感器。信息处理模块包括移动客户端、服务器、控制器等，传感器通过蓝牙将采集的数据传输到中介—客户端，通过WiFi传输到服务器，对数据分析处理，得出结果。情景模式设置模块针对判定结果，控制器智能设置智能家居。信息采集模块是将可穿戴在个人身上的传感器设备装置和固定在室内的传感器设备装置采集到的信息传送到移动客户端。
【专利说明】
一种基于可穿戴设备的情景感知系统及控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种基于可穿戴设备的情景感知系统及方法，属于智能设备和保健信 息技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着科技的发展，智能设备的涌现提升了人们的生活质量。家庭生活现代化、居住 环境舒适化使智能家居应运而生，智能家居使人们一回到家就能享受舒适放松的环境，如 自动打开空调、让热水器烧好热水、打开音响和灯光等等。虽如今市场上早已出现各式各样 的智能设备，但这些智能设备只能自动调节至事先设定的状态，或者单一的根据室内环境 设置状态，这些控制方法设定的智能家居的状态并不能有效的满足个人当前的身体状况。
[0003] 如今针对个人的身体状况检测，市场上出现越来越多的可穿戴的设备，如可穿戴 脉搏血氧计、体温计以及血压计等等，通过间断性地报告个人生理状况起到实时保护作用。 将可穿戴设备与智能家居结合，根据个人生理状况和周围环境，通过控制系统自动设置智 能家居，从而达到舒适的室内环境。而本发明能够很好地解决上面的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明目的在于针对上述现有技术的不足，提出了一种基于可穿戴设备的情景感 知系统及控制方法，该系统能够根据当前个人身体状态和周围环境，自动调控智能家居，使 人拥有一个舒适放松的室内环境。
[0005] 本发明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情景感知系 统，该系统包括多传感器检测用户的生理参数和所处周围的环境数据信息;采用决策级数 据融合技术处理数据信息，判定结果，根据结果自动设置智能家居。
[0006] 本发明的系统包括信息采集模块、信息处理模块、情景模式设置模块。
[0007] 信息采集模块主要包括光传感器、湿度传感器、脉搏传感器、血氧传感器、心率传 感器、体温传感器、运动加速度和加速度传感器等传感器。
[0008] 信息处理模块包括移动客户端、服务器、控制器等，传感器通过蓝牙4.0将采集的 数据传输到中介一客户端，再通过WiFi传输到服务器，对数据分析处理，得出结果。
[0009] 情景模式设置模块的主要任务是针对判定结果，控制器智能设置智能家居，其主 要包括有智能空调、智能除湿机、智能按摩椅、智能感应灯、智能制氧机和智能热水器等等。 智能家居是利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术等将家居生活 有关设施集成构成有效的住宅设施与家庭日程事物的管理系统，体现家居便利性、舒适性， 并实现环保节能的居住环境。
[0010]信息采集模块是将可穿戴在个人身上的传感器设备装置和固定在室内的传感器 设备装置采集到的信息传送到移动客户端中，主要采集设备如下说明：
[0011] (1)光传感器采集设备:采用感应探头方式固定在正对窗户的垂直立面上，高度控 制在2~3米之间，内置光传感器，用来监测室内光照强度信息；
[0012] (2)湿度传感器采集设备:采用感应探头方式固定在远离发热、制冷物体上，远离 风口、门口和墙体，通常安装高度控制在2.5~3米，内置湿度传感器，用来监测当前室内空 气湿度信息；
[0013] (3)脉搏传感器采集设备:采用手环方式进行可穿戴，内置脉搏传感器，用来监测 个人当前的脉搏信息；
[0014] (4)血氧传感器采集设备:采用手环方式进行可穿戴，内置血氧传感器，用来监测 个人当前的血氧饱和度信息；
[0015] (5)心率传感器采集设备:采用吊坠方式进行可穿戴，内置心率传感器，用来监测 个人当前的心率信息；
[0016] (6)体温传感器采集设备:采用臂环方式进行可穿戴，内置体温传感器，用来监测 个人当前的身体温度信息；
[0017] (7)运动加速度和角速度传感器采集设备:采用手环方式进行可穿戴，内置运动加 速度和角速度传感器，用来持续性记录个人一天的运动状况信息；
[0018] 本发明还提供了一种基于可穿戴设备的情景感知系统的控制方法，该方法包括如 下步骤：
[0019] 步骤1:可穿戴的光传感器、湿度传感器、脉搏传感器、血氧传感器、心率传感器、体 温传感器、运动加速度和角速度传感器等传感设备间断性的监测数据信息，并通过蓝牙4.0 发送到移动客户端，相应的应用程序预处理数据，如滤波、去噪。
[0020] 步骤2:移动客户端通过WiFi预处理的数据信息发送给服务器，服务器采用决策级 数据融合技术的神经网络算法对预处理数据进行特征提取、数据融合，得到用户的身体状 态和室内环境情况。
[0021] 步骤3:根据服务器处理得出的用户身体状态信息，判断是否在可自我调节的范围 内，如果是，将用户信息和室内环境信息通过WiFi发送到控制器;转向步骤5;
[0022] 步骤4:如果判断得出不在可自我调节的范围内，服务器发出健康警示信息回送到 移动客户端，建议用户去看医生等。
[0023] 步骤5:控制器接收到信息后对空调、除湿机、按摩椅、感应灯、制氧机和热水器等 进行智能设置；
[0024] 步骤6:自动开启家居设备，并调控到适合身体状态的相应数值。
[0025]本发明的方法是基于多生理信号传感器检测生理信息，通过多数据融合判定身体 状况，调节室内环境，使人处于舒适状态。
[0026]本发明的方法应用于保健领域，是基于可穿戴设备的情景感知系统。
[0027] 有益效果：
[0028] 1、本发明能够提高人们生活质量，无需操作家居就能拥有一个舒适、健康的生活 环境，让用户去除一天的疲劳、享受生活。
[0029] 2、本发明更具有人性化、智能化，并对个人进行健康管理，使人机能够更好的进行 交互。
[0030] 3、本发明系统的结构清晰、易于实现。
【附图说明】
[0031] 图1为本发明的系统架构图。
[0032] 图2为本发明的整体控制网络方法流程图。
[0033]图3为本发明的方法流程图。
[0034] 图4为本发明决策级数据融合神经网络方法的流程图。 具体实施方案
[0035] 下面结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。
[0036] 如图1所示，本发明整体系统可以分为四大功能模块进行处理，分别为传感器监测 模块、服务器终端处理模块、控制器控制模块、执行相应的动作模块。
[0037] 如图2所示，本发明整体系统信息传送和设备设置的网络控制方案，各传感器通过 无线传播如蓝牙方式与移动客户端进行通信，移动客户端与服务器以及控制器通过WiFi进 行通信，最后通过总线对各家具设备进行设置。
[0038]如图3所示，其具体工作步骤如下：
[0039] 步骤1:在一段时间内，间断性的监测可穿戴体温传感器的数据，记为Tq， plusesenor脉搏传感器数据记为Bq，CSI血氧传感器数据记为Sq等其他传感器设备监测到的 原始数据信息通过蓝牙4.0发送到移动客户端，应用程序对原始数据滤波、去噪等预处理；
[0040] 步骤2:移动客户端通过WiFi将预处理的数据Tq、Bq、Sq发送给机架式服务器，服务 器采用决策级数据融合技术的神经网络算法对预处理数据提取特征值、融合特征值，得到 用户的身体状态和室内环境情况。
[0041] 如图4所示，多传感器数据融合的具体过程。
[0042] 决策级融合是根据特征值级融合所得到的数据特征，进行一定的判别、分类、以及 简单的逻辑运算得到的结果。数据融合之前，首先运用BP神经网络算法对数据处理。
[0043] BP神经网络是一种按误差逆传播算法训练的多层前馈网络，能学习和存储大量的 输入一输出模式映射关系，无需事前揭示描述这种映射关系的数学方程。拓扑结构包括输 入层、隐层和输出层。
[0044] 假设输入层、隐层及输出层及节点数分别为n、p、q，设置输入层到隐层的连接权权 值和阈值的初始值{Wij}，{Θ」};输入模式向量以体温向量为例：
[0045]
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[0047]
[0048]
[0049]
[0050]
[0051]
[0052]
[0053]
[0054] 其中ivd为隐层到输出层的连接权，{yb}为输出层阈值。计算各单元误差
[0055]
[0056] 刹用梯庠下隆的方法，对以下作出调整：
[0057]
[0058]
[0059]
[0060]
[0061 ]其中：1^=1，2，...1114 = 1，2，..11，]_ = 1，2，...口，匕=1，2，...9，€[，0为常量。对连接 权进行修正，使误差反向传播。
[0062] 选取好体温连接权值，输出礞(b = l，2, .. .q)，再针对脉搏等数据进行与体温数据 相同的处理，最后根据各输出值采用决策级融合，综合判定结果分为：I级(36~37.5°C，70 ~100BPM，>94%)安全，II级危险。
[0063] 步骤3:根据服务器分析得出的判定结果，如果是I级，则在可自我调节的范围之 内，转向步骤5;若是II级，转向步骤4;
[0064] 步骤4:服务器发出健康警示信息回送到移动客户端，建议用户去看医生等。
[0065] 步骤5:服务器通过WiFi将处理过的信息传送给控制器，对空调、除湿机、按摩椅、 感应灯、制氧机和热水器等进行智能设置；
[0066]步骤6:自动开启家居设备，并调控到适合身体状态的相应数值。
【主权项】
1. 一种基于可穿戴设备的情景感知系统及控制方法，其特征是在于:所述系统包括信 息采集模块、信息处理模块、情景模式设置模块； 信息采集模块包括光传感器、湿度传感器、脉搏传感器、血氧传感器、心率传感器、体温 传感器、运动加速度和加速度传感器； 信息处理模块包括移动客户端、服务器、控制器等，传感器通过蓝牙4.0将采集的数据 传输到中介一客户端，再通过WiFi传输到服务器，对数据分析处理，得出结果； 情景模式设置模块是针对判定结果，控制器智能设置智能家居，其包括有智能空调、智 能除湿机、智能按摩椅、智能感应灯、智能制氧机和智能热水器；智能家居是利用综合布线 技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术等将家居生活有关设施集成构成有效的 住宅设施与家庭日程事物的管理系统。2. 根据权利要求1所述的一种基于可穿戴设备的情景感知系统，其特征在于，所述系统 包括多传感器检测用户的生理参数和所处周围的环境数据信息;采用决策级数据融合技术 处理数据信息，判定结果;根据结果自动设置智能家居。3. 根据权利要求1所述的一种基于可穿戴设备的情景感知系统，其特征在于，所述的信 息采集模块是将可穿戴在个人身上的传感器设备装置和固定在室内的传感器设备装置采 集到的信息传送到移动客户端中。4. 一种基于可穿戴设备的情景感知系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括如下 步骤： 步骤1:可穿戴的光传感器、湿度传感器、脉搏传感器、血氧传感器、心率传感器、体温传 感器、运动加速度和角速度传感器等传感设备间断性的监测数据信息，并通过蓝牙4.0发送 到移动客户端，相应的应用程序预处理数据； 步骤2:移动客户端通过WiFi预处理的数据信息发送给服务器，服务器采用决策级数据 融合技术的神经网络算法对预处理数据进行特征提取、数据融合，得到用户的身体状态和 室内环境情况； 步骤3:根据服务器处理得出的用户身体状态信息，判断是否在可自我调节的范围内， 如果是，将用户信息和室内环境信息通过WiFi发送到控制器;转向步骤5; 步骤4:如果判断得出不在可自我调节的范围内，服务器发出健康警示信息回送到移动 客户端，建议用户去看医生； 步骤5:控制器接收到信息后对空调、除湿机、按摩椅、感应灯、制氧机和热水器等进行 智能设置； 步骤6:自动开启家居设备，并调控到适合身体状态的相应数值。5. 根据权利要求4所述的一种基于可穿戴设备的情景感知系统的控制方法，其特征在 于，所述方法是基于多生理信号传感器检测生理信息，通过多数据融合判定身体状况，调节 室内环境，使人处于舒适状态。6. 根据权利要求4所述的一种基于可穿戴设备的情景感知系统的控制方法，其特征在 于，所述方法应用于保健领域。
【文档编号】G05B15/02GK105843065SQ201610309617
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】叶宁, 胡小三, 王忠勤, 赵立科, 丁楠, 李才隆, 王汝传
【申请人】南京邮电大学