CN106617531A - 一种旅游随身健康终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种旅游随身健康终端，其特别适用于经常旅游的用户，包括中央处理模块、传感监测模块、触摸屏模块、音频模块、GPS模块、通信模块以及电源模块，该健康终端不仅进行用户的生理监测，同时还进行环境监测以及运动状态监测，结合GPS模块的设计，从而为用户提供更多的相关指标监测及更为准确的预警提醒。

Description

一种旅游随身健康终端
技术领域
本发明涉及智能穿戴设备领域，具体涉及一种旅游随身健康终端。
背景技术
随着电子信息技术的快速发展，健康终端已非陌生的概念，各种可穿戴智能健康终端逐渐走进了人们的生活，为人们提供了日常的基本健康监测。
与此同时，随着国民经济持续增长和对外开放程度的逐步深化，我国旅游业蓬勃发展、亮点频出，2015年以来，国内游市场实现平稳增长、出境游市场持续较快发展、入境游市场实现超预期增长。随着旅游业的飞速发展，旅游已成为大众最为普通的休闲方式，越来越多的人频繁选择出游。
发明内容
发明要解决的问题
目前没有专门针对经常旅游的用户进行设计的健康终端，现有的健康终端基本上仅考虑了常规的人体健康指标监测，而鲜有对外界环境的监测或考虑用户在使用健康终端时的不同运动状态之下的相关参数差异。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种旅游随身健康终端，其特别适用于经常旅游的用户，该健康终端不仅进行用户的生理监测，同时还进行环境监测以及运动状态监测，结合GPS模块的设计，从而为用户提供更多的相关指标监测及更为准确的预警提醒。
用于解决问题的方案
本发明提供一种旅游随身健康终端，包括：中央处理模块、传感监测模块、触摸屏模块、音频模块、GPS模块、通信模块以及电源模块；其中，所述中央处理模块分别与所述传感监测模块、所述触摸屏模块、所述音频模块、所述GPS模块以及所述通信模块相连接并用于对各模块进行控制；所述传感监测模块包括生理监测模块、环境监测模块以及人体运动状态监测模块；所述生理监测模块进一步包括心率传感器和温度传感器，二者均设置于紧贴用户的手臂皮肤处，所述心率传感器采用光电容积描记法PPG测量心率，所述温度传感器用于监测用户手臂体表的温度变化，所述生理监测模块将采集到的用户的心率和温度监测信息传送至所述中央处理模块；所述环境监测模块进一步包括紫外线传感器和空气质量传感器，监测的项目包括紫外线强度、涂料甲醛浓度及二手烟浓度，所述环境监测模块将上述紫外线强度、涂料甲醛浓度及二手烟浓度的监测信息传送至所述中央处理模块，此外所述中央处理模块还联网实时同步PM2.5指数；所述人体运动状态监测模块进一步包括三轴加速度传感器、陀螺测试仪和湿度传感器，所述人体运动状态监测模块采集的信号传送至所述中央处理模块，以便所述中央处理模块判断用户的以下运动状态：乘车、睡眠、静坐、跑步、游泳、爬山、走路；所述触摸屏模块用于进行相关数据的显示以及接受用户的输入操作；所述音频模块包括扬声器、麦克风以及分别与所述扬声器和麦克风电连接的DSP处理芯片；所述GPS模块用于对用户的地理位置进行定位，并将所述用户的地理位置信息传送至所述中央处理模块；所述通信模块用于通过无线通信的方式与用户的手机进行数据传输交换；所述电源模块用于对以上各模块进行供电。
进一步地，所述中央处理模块包括主控MCU，所述主控MCU为ARM Cortex-M0内核蓝牙SOC。
进一步地，所述空气质量传感器为TGS8100。
进一步地，所述触摸屏模块显示的内容包括生理监测、环境监测、相关运动状态、运动信息以及相关的提示信息；所述用户的输入操作包括参数的设置及紧急呼叫。
进一步地，所述扬声器用于根据所述中央处理模块的控制在必要时发出警报提示；所述DSP处理芯片用于对从所述麦克风传输的音频信号进行编码与解码，并将处理后的音频信号传送至所述中央处理模块进行分析，以便识别语音命令做出响应。
进一步地，所述中央处理模块根据所述GPS模块传送的所述用户的地理位置推送旅游信息、或结合所述用户的地理位置信息判断用户的运动状态。
进一步地，所述通信模块采用蓝牙通信方式。
进一步地，所述电源模块(70)为太阳能电池或者可充电锂电池。
发明的效果
根据本发明，一种旅游随身健康终端，其主要功能包括：
1)紧急呼叫；
2)语音控制；
3)通用功能：时间显示、闹钟提醒、日程安排；
4)智能功能：防丢功能和伙伴关系功能；
5)实时监控用户运动情况：运动状态(乘车、睡眠、静坐、跑步、游泳、爬山、走路)判断、计步、里程、卡路里消耗；
7)实时监控用户生理状况：心率、体温；
8)实时进行环境监测：紫外线强度、甲醛和二手烟浓度、PM 2.5。
该旅游随身健康终端通过上述功能从而为经常旅游的用户提供了更为全面的监测功能以及更佳的使用体验。
附图说明
图1是表示本发明的旅游随身健康终端的整体硬件模块组成；
图2是表示本发明的旅游随身健康终端的主要软件功能模块组成；
图3是表示本发明的通用功能模块实现的具体步骤；
图4是表示本发明的智能功能模块实现的具体步骤；
图5是表示本发明的人体运动状态监测模块实现的具体步骤。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细阐述。以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的一种旅游随身健康终端，其外形构造为手环或手表状，如图1所示，该旅游随身健康终端1包括中央处理模块10、传感监测模块20、触摸屏模块30、音频模块40、GPS模块50、通信模块60以及电源模块70。
其中，中央处理模块10包括主控MCU，中央处理模块10分别与传感监测模块20、触摸屏模块30、音频模块40、GPS模块50、通信模块60相连并用于对各模块进行控制。在具体应用中，主控MCU采用低功耗单片机，具体为ARM Cortex-M0内核蓝牙SOC。
传感监测模块20包括生理监测模块21、环境监测模块22以及人体运动状态监测模块23。
生理监测模块21包括心率传感器211和温度传感器212，二者均设置于紧贴用户的手臂皮肤处。心率传感器211采用可穿戴设备上常用的心率测量方式——光电容积描记法PPG，其原理是依据手臂血管中的血液在血管活动中发作密度改动而导致透光率的改变，光敏传感器能够承受手臂肌肤的反射光并感测光场强度的改变并换算成心率。温度传感器212用于监测用户手臂体表的温度变化，手臂体表的温度一般比身体实际温度低5～10度。生理监测模块21将采集到的用户的心率和温度监测信息传送至中央处理模块10，以便中央处理模块10对其进行分析处理。
环境监测模块22包括紫外线传感器221和空气质量传感器222(具体为TGS8100)，监测的项目包括紫外线强度、涂料甲醛浓度及二手烟浓度。环境监测模块22将上述紫外线强度、涂料甲醛浓度及二手烟浓度的监测信息传送至中央处理模块10，以便中央处理模块10对其进行分析处理，此外中央处理模块10还通过手机APP等实时同步PM 2.5指数。
人体运动状态监测模块23包括三轴加速度传感器231、陀螺测试仪232和湿度传感器233。人体运动状态监测模块23采集的信号传送至中央处理模块10，以便中央处理模块10判断用户的以下运动状态：乘车、睡眠、静坐、跑步、游泳、爬山、走路，此外，还可实现计步、里程和卡路里消耗统计。
触摸屏模块30用于进行相关数据的显示以及接受用户的输入操作。其中，显示的内容包括生理监测(用户的心率、温度)、环境监测(紫外线强度、涂料甲醛浓度、二手烟浓度、PM 2.5指数)、相关运动状态、运动信息(步数、里程、卡路里消耗)、相关的提示信息等。用户的输入操作包括参数的设置、紧急呼叫等。
音频模块40包括扬声器41、麦克风42以及分别与扬声器41和麦克风42电连接的DSP处理芯片43。其中，扬声器41用于根据中央处理模块10的控制在必要时发出警报提示。DSP处理芯片43用于对从麦克风42传输的音频信号进行编码与解码，并将处理后的音频信号传送至中央处理模块10进行分析，以便识别语音命令做出响应。
GPS模块50用于对用户的地理位置进行定位，并将用户的地理位置信息传送至中央处理模块10，以便中央处理模块10根据用户的地理位置推送旅游信息、或结合用户的地理位置信息判断用户的运动状态。
通信模块60用于通过无线通信的方式与用户的手机等便携式设备进行数据传输交换。在具体应用中，通信模块60采用蓝牙通信方式。
电源模块70用于对以上各模块进行供电。在具体应用中，电源模块采用太阳能电池或者可充电锂电池。
如图2所示，为旅游随身健康终端的主要软件功能模块，包括紧急呼叫模块、语音服务模块、通用功能模块、智能功能模块、人体运动状态监测模块以及生理及环境监测模块。
其中，紧急呼叫模块和语音服务模块的启动均响应于用户的相应输入。紧急呼叫模块用于实现紧急呼叫功能，具体为调用通信模块60连接手机呼出紧急求助电话。语音服务模块用于实现语音服务功能，具体为调用音频模块40检测用户的语音输入并执行相应的功能。
以下详述通用功能模块、智能功能模块、人体运动状态监测模块以及生理及环境监测模块的具体设计。
通用功能模块用于实现旅游随身健康终端的通用功能，包括时间显示、闹钟提醒和日程安排。由于嵌入式系统采用时钟芯片(RTC)/日历芯片计时，从而导致累积误差，所以必须隔一定周期进行校准。如图3所示，为通用功能模块实现的具体步骤，并简述如下。
判断是否需要时间校准，若是则执行校时程序；再判断是否设置闹钟或闹钟提醒，若是则执行闹钟服务程序；接着判断是否设置日程或日程提醒，若是则执行日程服务程序；最后调用时间日程显示程序，显示实时时间以及最新的闹钟、日程提醒。
智能功能模块用于实现旅游随身健康终端的智能功能，包括防丢功能和伙伴关系功能。如图4所示，为智能功能模块实现的具体步骤，并简述如下。
判断是否使用防丢功能，若是则调用防丢配置程序；再判断是否使用伙伴关系功能，若是则调用伙伴关系配置程序；其中防丢配置程序中将用户的健康终端与其本人的手机进行蓝牙配对，伙伴关系配置程序中将健康终端与伙伴关系之间的其他若干健康终端之间进行蓝牙配对。在防丢功能模式下，通过实时检测蓝牙信号，判断健康终端与本人随身携带的手机之间的距离，如果距离超出预定范围，则通过触摸屏模块30显示警报信息，并调用音频模块40中的扬声器41发出相应的警报提示；同时还根据GPS模块50获取的地理位置信息，获取手机的相应旅游信息推送，该旅游信息具体为用户所在当前景区的地理位置特点、景点介绍、天气预报、旅游注意事项等。在伙伴关系功能模式下，通过实时检测蓝牙信号，判断伙伴关系的成员之间的距离，如果距离超出预定范围，则通过触摸屏模块30显示警报信息，并调用音频模块40中的扬声器41发出相应的警报提示；若有寻呼请求，还可以进行伙伴关系成员之间的通话。
人体运动情况监测模块用于实时进行用户的运动状态判断以及进行运动相关的数据统计。如图5所示，为人体运动情况监测模块实现的具体步骤，并简述如下。
步骤S1，采集三轴加速度传感器231的数据，并判断用户是否处于运动状态，如果用户处于静止状态，则进入步骤S21，如果用户处于运动状态，则进入步骤S22。
步骤S21，利用GPS模块50获得的用户的地理位置信息，如果位置改变，则判断用户处于乘车状态，则进入步骤S211，如果位置未发生改变，则进入步骤S212。
步骤S212，利用三轴加速度传感器231、陀螺测试仪232以及心率传感器211的数据共同判断用户的身体姿态，如果用户进入睡眠则进入步骤S2121，否则进入步骤S2122。
步骤S22，利用GPS模块50获得的用户的地理位置信息，计算用户的移动速度，基于移动速度的判断，如果移动速度快则进入步骤S221，如果移动速度慢则进入步骤S222。
步骤S221，采集湿度传感器233的数据，如果湿度超过阈值则进入步骤S2211，否则进入步骤S2212。
步骤S2212，利用三轴加速度传感器231、陀螺测试仪232以及心率传感器211的数据共同判断用户的身体姿态，如果用户正在爬山则进入步骤S22121，否则进入步骤S22122。
步骤S211，开启乘车状态监控。
步骤S2121，开启睡眠状态监控。
步骤S2122，开启静坐状态监控。
步骤S222，开启跑步状态监控，利用三轴加速度传感器231的数据进行用户步数的统计，经用户确认后基于GPS模块50的数据统计用户的跑步里程以及基于该里程计算用户的卡路里消耗。
步骤S2211，开启游泳状态监控。
步骤S22121，开启爬山状态监控。
步骤S22122，开启走路状态监控，利用三轴加速度传感器231的数据进行用户步数的统计，经用户确认后基于GPS模块50的数据统计用户的走路里程以及基于该里程计算用户的卡路里消耗。
生理及环境监测模块用于实时进行用户的生理状况监测以及环境监测，并结合人体运动状态监测模块判断得出的人体运动状态进行合理预警。生理及环境监测模块实现的具体步骤简述如下。
利用生理监测模块21采集用户的生理状况监测数据(心率和温度信息)，利用环境监测模块22采集环境监测数据(紫外线强度、涂料甲醛浓度及二手烟浓度，以及中央处理模块10实时同步的PM 2.5指数)，通过触摸屏模块30显示上述用户的生理状况监测数据以及环境监测数据；根据人体运动情况监测模块所判断出的用户的实时运动状态，每个运动状态分别对应于不同的生理状况监测数据正常范围，若用户的生理状况监测数据中的任一个数据超出该实时运动状态所对应的正常范围，则进一步通过触摸屏模块30显示警报信息，并调用音频模块40中的扬声器41发出相应的警报提示；根据人体运动情况监测模块所判断出的用户的实时运动状态，除了睡眠状态，每个运动状态分别对应于不同的环境监测数据正常范围，若环境监测数据中的任一个数据超出该实时运动状态所对应的正常范围，则通过触摸屏模块30显示警报信息，并调用音频模块40中的扬声器41发出相应的警报提示。

Claims (8)

1.一种旅游随身健康终端，其特征在于：
所述旅游随身健康终端(1)包括中央处理模块(10)、传感监测模块(20)、触摸屏模块(30)、音频模块(40)、GPS模块(50)、通信模块(60)以及电源模块(70)；
其中，所述中央处理模块(10)分别与所述传感监测模块(20)、所述触摸屏模块(30)、所述音频模块(40)、所述GPS模块(50)以及所述通信模块(60)相连接并用于对各模块进行控制；
所述传感监测模块(20)包括生理监测模块(21)、环境监测模块(22)以及人体运动状态监测模块(23)；
所述生理监测模块(21)进一步包括心率传感器(211)和温度传感器(212)，二者均设置于紧贴用户的手臂皮肤处，所述心率传感器(211)采用光电容积描记法PPG测量心率，所述温度传感器(212)用于监测用户手臂体表的温度变化，所述生理监测模块(21)将采集到的用户的心率和温度监测信息传送至所述中央处理模块(10)；
所述环境监测模块(22)进一步包括紫外线传感器(221)和空气质量传感器(222)，监测的项目包括紫外线强度、涂料甲醛浓度及二手烟浓度，所述环境监测模块(22)将上述紫外线强度、涂料甲醛浓度及二手烟浓度的监测信息传送至所述中央处理模块(10)，此外所述中央处理模块(10)还联网实时同步PM 2.5指数；
所述人体运动状态监测模块(23)进一步包括三轴加速度传感器(231)、陀螺测试仪(232)和湿度传感器(233)，所述人体运动状态监测模块(23)采集的信号传送至所述中央处理模块(10)，以便中央处理模块(10)判断用户的以下运动状态：乘车、睡眠、静坐、跑步、游泳、爬山、走路；
所述触摸屏模块(30)用于进行相关数据的显示以及接受用户的输入操作；
所述音频模块(40)包括扬声器(41)、麦克风(42)以及分别与所述扬声器(41)和麦克风(42)电连接的DSP处理芯片(43)；
所述GPS模块(50)用于对用户的地理位置进行定位，并将所述用户的地理位置信息传送至所述中央处理模块(10)；
所述通信模块(60)用于通过无线通信的方式与用户的手机进行数据传输交换；
所述电源模块(70)用于对以上各模块进行供电。
2.根据权利要求1所述的一种旅游随身健康终端，其特征在于：所述中央处理模块(10)包括主控MCU，所述主控MCU为ARM Cortex-M0内核蓝牙SOC。
3.根据权利要求1所述的一种旅游随身健康终端，其特征在于：所述空气质量传感器为TGS8100。
4.根据权利要求1所述的一种旅游随身健康终端，其特征在于：所述触摸屏模块(30)显示的内容包括生理监测、环境监测、相关运动状态、运动信息以及相关的提示信息；所述用户的输入操作包括参数的设置及紧急呼叫。
5.根据权利要求1所述的一种旅游随身健康终端，其特征在于：所述扬声器(41)用于根据所述中央处理模块(10)的控制在必要时发出警报提示；所述DSP处理芯片(43)用于对从所述麦克风(42)传输的音频信号进行编码与解码，并将处理后的音频信号传送至所述中央处理模块(10)进行分析，以便识别语音命令做出响应。
6.根据权利要求1所述的一种旅游随身健康终端，其特征在于：所述中央处理模块(10)根据所述GPS模块(50)传送的所述用户的地理位置推送旅游信息、或结合所述用户的地理位置信息判断用户的运动状态。
7.根据权利要求1所述的一种旅游随身健康终端，其特征在于：所述通信模块(60)采用蓝牙通信方式。
8.根据权利要求1所述的一种旅游随身健康终端，其特征在于：所述电源模块(70)为太阳能电池或者可充电锂电池。
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