一种智能可穿戴项链设备及其应用系统的制作方法

本发明是关于可穿戴智能设备技术，具体地，是关于一种基于声纹情绪识别与体征检测的智能可穿戴项链设备及其应用系统。

背景技术：

目前市场中主流智能穿戴设备为手环、手表等，其一般仅具有运动跟踪、健康检测或类似智能移动终端的功能，且大多数只能实现被动检测功能或者在用户主动操作下实现功能。

具体到智能可穿戴项链饰品类，目前市场中的智能项链设备仅具有数据检测等被动性功能或者针对特定预设条件的主动反馈，不具备对复杂多变的现实状况的主动处理能力。

当今社会用户在日常生活中可能遇到各种突发状况，如紧急遇险或者突发疾病，此时用户可能没有主动自救的能力或者条件，因此在这种情况下，设计一种能够主动处理用户突发状况的智能项链穿戴设备及其对应的连接终端很有必要。

技术实现要素：

本发明实施例的主要目的在于提供一种智能可穿戴项链设备及其应用系统，以实现主动发现及处理用户突发状况，为用户提供安全保障。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种智能可穿戴项链设备，所述的智能可穿戴项链设备包括：饰品主体、麦克风、光能薄膜电池层、传感器以及蓝牙模块，其中，所述的饰品主体包括：链条和吊坠，所述的链条穿过所述吊坠上的一吊环；所述的吊坠为中空结构，所述吊坠的外层上设置有多条凹槽，所述包裹在所述吊坠的外层上的光能薄膜电池层部分地嵌入所述凹槽中；所述的麦克风设置于所述吊坠的内腔中，在所述吊坠外壳上设置有收音孔，所述收音孔的位置对应于所述麦克风的位置；所述的传感器设置于所述吊坠的底部；所述的蓝牙模块设置于所述吊坠的内腔中，所 述蓝牙模块与所述麦克风及传感器分别连接。

在一实施例中，上述的麦克风的数量为一个或两个，当设置两个所述麦克风时，两个所述麦克风分别对称设置在所述吊坠的内腔的两侧。

在一实施例中，上述的收音孔的数量与所述麦克风相同，当设置两个所述麦克风时，两个所述收音孔为对称双收音孔，对应于所述麦克风，分别设置于所述吊坠外壳上。

在一实施例中，上述的传感器为接触式心率传感器和/或红外温度传感器。

在一实施例中，上述的麦克风为微型PCM线性收音麦克风。

本发明实施例还提供一种智能可穿戴项链设备应用系统，所述的智能可穿戴项链设备应用系统包括：移动终端、云计算服务器及上述的智能可穿戴项链设备，其中，所述移动终端通过所述的蓝牙模块与所述智能可穿戴项链设备进行数据连接，所述移动终端接收所述智能可穿戴项链设备发送的音频数据及传感器数据，将所述音频数据及传感器数据封装为网络数据，并通过传输网络将所述网络数据发送至所述的云计算服务器；所述的云计算服务器用于接收所述网络数据，并解析所述的网络数据，根据所述的音频数据及传感器数据分析用户当前的状况，当判断用户处于紧急异常情况时，进行告警并触发应急响应处理。

在一实施例中，上述的移动终端包括：主CPU处理器及音频运算集成电路，其中，所述主CPU处理器用于对所述的音频数据进行解码处理，生成流媒体数据包，将所述流媒体数据包传输至所述的音频运算集成电路；所述音频运算集成电路用于从所述流媒体数据包中提取语音声纹特征，并将所述语音声纹特征与用户预录入的声纹标准特征进行比较，以判断所述流媒体数据包是否为有效数据。

在一实施例中，判断所述流媒体数据包是否为有效数据，包括：判断所述语音声纹特征与所述声纹标准特征之间的偏离量是否小于10％；如果是，则判定所述流媒体数据包为有效数据。

在一实施例中，上述的语音声纹特征与所述声纹标准特征包括：声纹频谱共振峰，波形，走向。

在一实施例中，上述的传感器数据为字符串数据类型，单项传感器数据的字符格式为：传感器类型+分隔符+实测数据；所述主CPU处理器通过所述传感器数据的传感器类型头字符对所述传感器数据进行分类，再将所述传感器数据的字符串分隔符之 后的部分转换为数字数据类型。

在一实施例中，上述的云计算服务器包括：多台并行计算服务器及至少一台网络吞吐服务器，其中，所述的网络吞吐服务器接收所述的网络数据，并将所述网络数据传输至所述的并行计算服务器；所述的并行计算服务器解析所述的网络数据，根据所述网络数据中的音频数据分析获取用户语音的关键词及音调，并进一步根据所述的关键词、音调及传感器数据中的至少一种判断用户是否处于紧急异常情况，如果是，进行告警并触发应急响应处理。

在一实施例中，根据所述的关键词判断用户是否处于紧急异常情况，包括：所述并行计算服务器按照语法、词法分析所述语音数据，筛选出关键词字符，并将所述关键词字符在预存的关键词数据库中检索，如果检索到匹配结果，则判定用户处于紧急异常情况。

在一实施例中，根据所述的音调判断用户是否处于紧急异常情况，包括：所述并行计算服务器分析获取所述音频数据的音调，将所述音调与一音调临界值范围进行比对，当所述音调超过所述音调临界值范围时，则判定用户处于紧急异常情况。

在一实施例中，根据所述网络数据中的传感器数据判断用户是否处于紧急异常情况，包括：所述并行计算服务器将接收到的所述传感器数据与用户个人数据表中预存的标准传感器数据的平均值进行比较；当所述传感器数据与所述标准传感器数据的平均值的偏离范围处于[-20％,+20％]区间以外时，判定用户处于紧急异常情况。

本发明实施例的有益效果在于，可实现智能项链及移动终端对特定声纹对象的情绪识别以及体征数据分析，识别用户遇到的突发状况并自动选择恰当的应对措施。在日益复杂的现代社会中能够实时为用户提供监护和救助的服务，从而提高用户的体验以及对品牌产品的信赖感。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A为根据本发明实施例的智能可穿戴项链设备的结构示意图；

图1B为根据本发明实施例的饰品主体的剖面示意图；

图2为根据本发明实施例的智能可穿戴项链设备应用系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种智能可穿戴项链设备及其应用系统。以下结合附图对本发明进行详细说明。

本发明实施例提供一种智能可穿戴项链设备10，如图1A及图1B所示，该智能可穿戴项链设备10主要包括：饰品主体1、麦克风2、光能薄膜电池层3、传感器4以及蓝牙模块5等。

如图1A所示，该饰品主体1包括：链条11和吊坠12，链条11穿过吊坠12上的一吊环；该吊坠12为中空结构，吊坠12的外层上设置有多条凹槽6，包裹在吊坠12的外层上的光能薄膜电池层3部分地嵌入凹槽6中。通过凹槽6的设置，增加光能薄膜电池的面积，从而增大电池容量。

图1A及图1B所示出的吊坠12为类似于椭圆球状，但图中示出的形状仅是为了便于说明，而并非用以限制本发明，在具体实施时，可根据实际需要而设置成长方体、正方体、圆球状、不规则形状等不同的形状。

吊坠12内部放置微型PCM线性收音麦克风2，吊坠12外壳上设置有收音孔，收音孔的位置对应于麦克风2的位置。其中，该麦克风2的数量为一个或两个。当设置两个麦克风2时，如图1A及图1B所示，两个麦克风2分别对称设置在吊坠12的内腔的两侧，收音孔则也对应地设置为两个，并设置为对称双收音孔，从而降低噪音，实现的损失录音。

传感器4设置于吊坠12的底部；在实际应用中，该传感器4可为接触式心率传感器和红外温度传感器中的至少一种，可根据实际应用需要将传感器4设置为接触式心率传感器或红外温度传感器，或者是同时设置接触式心率传感器和红外温度传感器，本发明并不以此为限。

蓝牙模块5设置于吊坠12的内腔中，蓝牙模块5与麦克风2及传感器4分别连接。蓝牙模块5采用BT 4.0通讯协议，麦克风2采集的音频数据和传感器4采集的传感器数据可通过蓝牙通道实时传输，其中音频数据使用线性PCM音频编码，传感器数据采用字符串数据类型，单项数据字符格式为“传感器类型+分隔符+实测数据”。

通过本发明实施例的智能可穿戴项链设备10，通过内置麦克风2收集符合绑定用户声纹特征的声音数据，并通过心率传感器和体温传感器感测手机用户生物体征，以实时获取用户的身体状况信息，为对用户的生物特征进行分析提供数据支持。

本发明实施例还提供一种智能可穿戴项链设备应用系统100，如图2所示，该智能可穿戴项链设备应用系统100主要包括：移动终端101、云计算服务器102及上文所述的智能可穿戴项链设备10。

移动终端101通过上述的蓝牙模块5与智能可穿戴项链设备10进行数据连接，移动终端101接收智能可穿戴项链设备10发送的音频数据及传感器数据，将音频数据及传感器数据封装为网络数据，并通过传输网络将网络数据发送至云计算服务器102。

具体地，该移动终端101移动终端101除主CPU处理器外另搭载有低频率低功耗的音频运算集成电路，该音频运算集成电路与主CPU分离独立供电。

当移动终端101接收到智能可穿戴项链设备10的音频数据后，首先，对音频数据进行解码处理生成流媒体数据包，然后，上述的音频运算集成电路可以在移动终端101的主CPU处理器休眠的低功耗状态下处理该流媒体数据包，并将从流媒体数据包中提取的语音声纹特征与用户预录入的声纹标准特征进行比较。具体地，是比较语音声纹特征与声纹标准特征的声纹频谱共振峰，波形，走向等，当语音声纹特征与声纹标准特征之间的偏离量小于10％时，则判定相似度符合闭集识别条件，该流媒体数据包视为有效数据。

当移动终端101接收到智能项链回传的传感器数据后，通过主CPU处理器解析所有的数据项，通过字符串匹配方法首先通过数据项的传感器类型头字符对数据项进行分类，再将数据项字符串分隔符之后的部分转换为数字数据类型；例如，设定头字符‘T’代表“体温”，‘H’代表“心率”，分隔符为“：”。如果收到传感器数据的字符串“T：33，H：79”，则表示收到的数据为体温：33℃，心率：79。上述的字符串匹配方法可通过现有的计算机语言实现。Java,C语言都有相关字符串处理的 API。

当流媒体数据包被鉴定为有效数据时，该流媒体数据包与同时间段收集且已经过转换处理的传感器数据封装为网络数据包并与云计算服务器102群进行通讯。

实际应用中，移动终端101内置与该智能可穿戴项链设备10相匹配的应用程序，初始化使用该应用程序时，用户可在该应用程序中录入个人声音作为声纹识别样本(即上述的声纹标准特征)，音频运算集成电路提取录入用户声音的语音频谱、线性预测等声纹特征，也可在该应用程序中设置该智能可穿戴项链设备10的工作时间范围(如夜间免打扰模式)或者，直接通过控制该智能可穿戴项链设备10的开关7来控制该该智能可穿戴项链设备10的工作时间。用户在应用程序中也可以根据个人身体素质设定心率、体温等临界报警范围。

上述的云计算服务器102用于接收网络数据，并解析网络数据，根据音频数据及传感器数据分析用户当前的状况，当判断用户处于紧急异常情况时，进行告警并触发应急响应处理。

具体地，云计算服务器102可包含一台或多台与移动终端101无线网络连接的网络吞吐服务器，其余多台服务器供并行计算使用。并行计算服务器对流媒体数据包进行词法分析、语法分析，并通过现有的用户语言习惯学习机制确定用户语音的关键词及音调，并进一步根据该关键词、音调及传感器数据中的至少一种判断用户是否处于紧急异常情况。

在本发明实施例中，上述根据该关键词、音调判断用户是否处于紧急异常情况的过程，具体可实现为：基于用户语音中的关键词和音调临界值检测来判断蕴含的情绪信息：(1)建立具有自我更新及学习能力的关键词数据库，用户语音中按照语法分析、词法分析筛选出关键词字符，并将该关键词在数据库中检索，如果匹配，则判定用户语言中包含危险情绪，则可视为处于紧急异常情况；另外由于数据库不可能完全覆盖所有的关键词，因此数据库具有无限的词组更新能力，可以通过自动SQL操作或人工更新的方法拓展数据库；(2)用户语言的音调临界值检测，根据用户的性别及用户历史语音数据设定用户语言的音调临界值范围，当检测到用户当前语音的音调明显超过临界值范围时，判定为用户语音中包含危险情绪，则可视为处于紧急异常情况。

上述根据传感器数据判断用户是否处于紧急异常情况的过程，是指：并行计算服务器将接收到的传感器数据与用户个人数据表中数据的平均值进行比较，当偏离范围 处于[-20％,+20％]区间以外(即偏离历史平均值20％时，偏离范围可根据实际条件调整)，视为紧急异常情况。

在实际应用中，可分别根据关键词、音调、传感器数据中的一种来判定用户是否处于紧急异常情况，也可根据关键词、音调、传感器数据其中的两个来共同判定用户是否处于紧急异常情况，更可根据关键词、音调、传感器数据三者综合判定用户是否处于紧急异常情况。当根据关键词、音调、传感器数据这三个要素中的一种来判定用户是否处于紧急异常情况时，判定的敏感度较强；当根据关键词、音调、传感器数据这三个要素来综合判定用户是否处于紧急异常情况时，判定的准确度较高。可见，参与判定的要素的数量的不同也使得判定过程及结果具有各自的优势，在实际应用中，可根据需要来设定判定要素的具体的数量，本发明并不以此为限。

每个注册用户在云计算服务器102的存储阵列中拥有独立的数据库，该数据库完整储存用户的语音数据以及个人传感器采集数据，当数据库中数据表达到预设的存储上限时，每有一张新的数据表生成则删除时间最早的数据表。

当云计算服务器102端检测到用户需要救助的情况时，可触发应急响应机制。在一实施例中，该应急响应机制可为通过后台转入人工处理流程。即人工智能(AI)从海量用户数据中筛选出紧急状况，由人工来决定下一步采取的应对措施：如呼叫用户预设的紧急联系人、呼叫120/110等公共服务电话。如果AI具有高度的自我意识及学习能力，则可以精简人工服务台转由AI处理所有流程，从而直接通过AI来执行下一步采取的应对措施。

通过本发明实施例的智能可穿戴项链设备应用系统，实现了智能项链及移动终端对特定声纹对象的情绪识别以及体征数据分析，识别用户遇到的突发状况并自动选择恰当的应对措施。在日益复杂的现代社会中能够实时为用户提供监护和救助的服务，从而提高用户的体验以及对品牌产品的信赖感。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。