健康智能腕带课件

智能腕带设计小组成员程昌茂 2012030040006杨航2012001020009田文壮智能腕带设计小组成员1应用背景目前，市场上关于可穿戴的智能设备越来越多，而且功能越来越炫酷。很多互联网公司都设计出了各种各样的智能手环，智能手表等等，可是智能手环大多都是检测人的运动状况和睡眠状况。而且这些可穿戴的智能设备主要都是针对年轻人来设计，忽略了老人这一块市场。但是往往老人是最需要检测自身的健康状况的。应用背景目前，市场上关于可穿戴的智能设备越来越多，而且功能越2需求分析相关数据显示，我国不少城市人口老龄化超过10%，预计到2050年左右将达到三分之一。生活水平的提高也使得的老年人的身体健康得到更多关注。调查显示，72%的子女希望有一定的智能产品能够帮助父母省去每日主动测量各种数据的烦恼，86%的子女希望能够借助云服务平台更好地监测父母的身体状况，而市场上的主流智能手环并不适用于老人群体。需求分析相关数据显示，我国不少城市人口老龄化超过10%，预计3智能腕带的构思来由为老人提供实时的基本身体状况监测便捷高效准确安全应答迅速可穿戴设备、传感器优秀的硬件、大数据分析联网智能腕带的构思来由为老人提供实时的基本身体状况监测可穿戴设备4设计阐述预期功能系统整体框架硬件实现软件实现设计阐述预期功能5

预期功能实时检测老人的体温、心率、睡眠等生理状态并发送到云端分析，同时基于大数据预测老人的身体状况或病情发展；老人摔倒或睡眠出现异常等较轻症状时发送警报到子女手机上；老人出现突发重大疾病时将数据发送到医院，救护人员通过GPS定位前去抢救；预期功能实时检测老人的体温、心率、睡眠等生理状态并发送到云6

系统整体框架HardwareOSMCUGPSWi-Fi+BTEmbeddedOS(LightweightRTOS)Driver&Middleware&ProtocolFrameworkAppDriverLightweightAPIsSoftware(APP)系统整体框架HardwareOSMCUGPSWi-Fi+7CPU&MemoryPowerManagementAnalogFrontEnd(AFE)OutputDriver(PWM)ConnectivitySerialCommunicationBatteryBatteryChargerVoltageRegulatorPowerSupplyDisplayControllerLCD/OLEDDisplayUSBLEDs,Buzzer,VibratingMotorEmbeddedControllerWi-Fi/Bluetooth4.1GPS3-axisgyroscope/accelerometer/magnetometerI2CDisplaySerialFlashSPIBiometric,TemperaturesensorsCPU&MemoryPowerManagementAn8功能列表----------------------------------------------------------一、传感类：1、心率监测2、睡眠监测3、体温监测4、血糖监测5、跌倒报警二、通信类：1、蓝牙4.02、WI-FI3、GPS功能列表一、传感类：二、通信类：9传感器类----------------------------------------------------------一、心率监测原理概要：通过向皮肤发射一定波长的光速，因为血液容积在心脏收缩时浓度不同，因此对光束的吸收能力也不同，通过检测反射光的强度来判断收缩状态，收缩时大，舒张时小。传感器类一、心率监测原理概要：10传感器类----------------------------------------------------------一、心率监测所用器件：NJL5303RCOBPPHOTOREFLECTORwithGreenLED(集成了波长570nm绿光二极管、光感应传感器)优点：1、相比传统的采用红光的二极管，绿光更适合测量脉搏用，反射率更高，测量感度更高；2、内部集成高科技纳米涂层环境光检测传感器，过滤不需要的光源，减少由其他光源干扰的误判动作，准确度高。传感器类一、心率监测所用器件：优点：11传感器类----------------------------------------------------------二、睡眠监测原理概要：内置加速传感器，通过传感器和手腕的接触来监测人的动作，动作多说明睡眠浅，深度睡眠用户体动相对较少。配以心电监测功能，结合软件算法，就能够得出用户睡眠过程的图谱。传感器类二、睡眠监测原理概要：12传感器类----------------------------------------------------------二、睡眠监测所用器件：LIS3DH三轴加速传感器传感器类二、睡眠监测所用器件：13传感器类----------------------------------------------------------三、体温监测原理概要：通过温度传感器监测体表温度，当温度处于异常情况时，发出报警。传感器类三、体温监测原理概要：14传感器类----------------------------------------------------------三、体温监测所用器件：AT30TSE002B-MAH-T传感器类三、体温监测所用器件：15传感器类----------------------------------------------------------四、血糖监测原理概要：通过一层凝胶垫与人体皮肤接触,凝胶中有两个电极，使用时电路接通，产生一股微电流通过人体的皮肤。皮肤中的带电离子在电流作用下分别向正负两个电极运动，而组织液中的葡萄糖分子会被带电离子“裹夹”着一起运动，进入凝胶。手表式血糖仪通过测量葡萄糖分子与凝胶中一种酶的反应程度，就可以计算出当前的血糖水平。所用器件：葡萄糖传感器传感器类四、血糖监测原理概要：所用器件：16传感器类----------------------------------------------------------五、跌倒报警原理概要：老人摔倒时，他那一瞬间的运动肯定与正常睡觉的状态不一样。最明显的就是手部的传感器重力加速度很快，而且与脚部在相近的水平线，全身都处于重力不平衡状态。所用器件：LIS3DH三轴加速传感器传感器类五、跌倒报警原理概要：所用器件：17通信类----------------------------------------------------------一、蓝牙4.0所用器件：NordicnRF8001（11.84元）

采用μBlu解决方案的

nRF8001峰值电流不12.5mA、连接状态下的平均电流很小，不到12μA（连接时间间隔为1秒）非常适合空间受限制、由钮扣电池供电的应用系统，这些正是低耗能蓝牙技术所针对的用途通信类一、蓝牙4.0所用器件：18通信类----------------------------------------------------------一、蓝牙4.0主要通过蓝牙4.0与智能手机进行信息交互通信类一、蓝牙4.0主要通过蓝牙4.019通信类----------------------------------------------------------二、WI-FI所用器件：SimpleLinkCC3000（75元）通信类二、WI-FI所用器件：20通信类----------------------------------------------------------三、GPS模块所用器件：SIRFIII(60元左右)通过GPS定位防止老人走丢通信类三、GPS模块所用器件：通过GPS定位21电源模块----------------------------------------------------------所用电池：南孚CR-2032纽扣电池电压：3V保存：5年尺寸：直径20毫米，厚度3.2毫米特点介绍:

扣式锂电池,年平均容量降低不大于2%，储存寿命长；采用半密封结构，使用安全；温度适应范围较大，在-20到+60摄氏度的条件下都可正常工作；3V高电压，输出电流大，适合功率较大的设备。

扣式锂电池，一般典型工作电流在0.1毫安至0.2毫安之间，适用于输出功率较大的设备上，如手表、电子词典、主板CMOS电源等。电源模块所用电池：22智能腕带设计小组成员程昌茂 2012030040006杨航2012001020009田文壮智能腕带设计小组成员23应用背景目前，市场上关于可穿戴的智能设备越来越多，而且功能越来越炫酷。很多互联网公司都设计出了各种各样的智能手环，智能手表等等，可是智能手环大多都是检测人的运动状况和睡眠状况。而且这些可穿戴的智能设备主要都是针对年轻人来设计，忽略了老人这一块市场。但是往往老人是最需要检测自身的健康状况的。应用背景目前，市场上关于可穿戴的智能设备越来越多，而且功能越24需求分析相关数据显示，我国不少城市人口老龄化超过10%，预计到2050年左右将达到三分之一。生活水平的提高也使得的老年人的身体健康得到更多关注。调查显示，72%的子女希望有一定的智能产品能够帮助父母省去每日主动测量各种数据的烦恼，86%的子女希望能够借助云服务平台更好地监测父母的身体状况，而市场上的主流智能手环并不适用于老人群体。需求分析相关数据显示，我国不少城市人口老龄化超过10%，预计25智能腕带的构思来由为老人提供实时的基本身体状况监测便捷高效准确安全应答迅速可穿戴设备、传感器优秀的硬件、大数据分析联网智能腕带的构思来由为老人提供实时的基本身体状况监测可穿戴设备26设计阐述预期功能系统整体框架硬件实现软件实现设计阐述预期功能27

预期功能实时检测老人的体温、心率、睡眠等生理状态并发送到云端分析，同时基于大数据预测老人的身体状况或病情发展；老人摔倒或睡眠出现异常等较轻症状时发送警报到子女手机上；老人出现突发重大疾病时将数据发送到医院，救护人员通过GPS定位前去抢救；预期功能实时检测老人的体温、心率、睡眠等生理状态并发送到云28

系统整体框架HardwareOSMCUGPSWi-Fi+BTEmbeddedOS(LightweightRTOS)Driver&Middleware&ProtocolFrameworkAppDriverLightweightAPIsSoftware(APP)系统整体框架HardwareOSMCUGPSWi-Fi+29CPU&MemoryPowerManagementAnalogFrontEnd(AFE)OutputDriver(PWM)ConnectivitySerialCommunicationBatteryBatteryChargerVoltageRegulatorPowerSupplyDisplayControllerLCD/OLEDDisplayUSBLEDs,Buzzer,VibratingMotorEmbeddedControllerWi-Fi/Bluetooth4.1GPS3-axisgyroscope/accelerometer/magnetometerI2CDisplaySerialFlashSPIBiometric,TemperaturesensorsCPU&MemoryPowerManagementAn30功能列表----------------------------------------------------------一、传感类：1、心率监测2、睡眠监测3、体温监测4、血糖监测5、跌倒报警二、通信类：1、蓝牙4.02、WI-FI3、GPS功能列表一、传感类：二、通信类：31传感器类----------------------------------------------------------一、心率监测原理概要：通过向皮肤发射一定波长的光速，因为血液容积在心脏收缩时浓度不同，因此对光束的吸收能力也不同，通过检测反射光的强度来判断收缩状态，收缩时大，舒张时小。传感器类一、心率监测原理概要：32传感器类----------------------------------------------------------一、心率监测所用器件：NJL5303RCOBPPHOTOREFLECTORwithGreenLED(集成了波长570nm绿光二极管、光感应传感器)优点：1、相比传统的采用红光的二极管，绿光更适合测量脉搏用，反射率更高，测量感度更高；2、内部集成高科技纳米涂层环境光检测传感器，过滤不需要的光源，减少由其他光源干扰的误判动作，准确度高。传感器类一、心率监测所用器件：优点：33传感器类----------------------------------------------------------二、睡眠监测原理概要：内置加速传感器，通过传感器和手腕的接触来监测人的动作，动作多说明睡眠浅，深度睡眠用户体动相对较少。配以心电监测功能，结合软件算法，就能够得出用户睡眠过程的图谱。传感器类二、睡眠监测原理概要：34传感器类----------------------------------------------------------二、睡眠监测所用器件：LIS3DH三轴加速传感器传感器类二、睡眠监测所用器件：35传感器类----------------------------------------------------------三、体温监测原理概要：通过温度传感器监测体表温度，当温度处于异常情况时，发出报警。传感器类三、体温监测原理概要：36传感器类----------------------------------------------------------三、体温监测所用器件：AT30TSE002B-MAH-T传感器类三、体温监测所用器件：37传感器类----------------------------------------------------------四、血糖监测原理概要：通过一层凝胶垫与人体皮肤接触,凝胶中有两个电极，使用时电路接通，产生一股微电流通过人体的皮肤。皮肤中的带电离子在电流作用下分别向正负两个电极运动，而组织液中的葡萄糖分子会被带电离子“裹夹”着一起运动，进入凝胶。手表式血糖仪通过测量葡萄糖分子与凝胶中一种酶的反应程度，就可以计算出当前的血糖水平。所用器件：葡萄糖传感器传感器类四、血糖监测原理概要：所用器件：38传感器类----------------------------------------------------------五、跌倒报警原理概要：老人摔倒时，他那一瞬间的运动肯定与正常睡觉的状态不一样。最明显的就是手部的传感器重力加速度很快，而且与脚部在相近的水平线，全身都处于重力不平衡状态。所用器件：LIS3DH三轴加速传感器传感器类五、跌倒报警原理概要：所用器件：39通信类----------------------------------------------------------一、蓝牙4.0所用器件：NordicnRF8001（11.84元）

采用μBlu解决方案的

nRF8001峰值电流不12.5mA、连接状态下的平均电流很小，不到12μA