CN106767818B - 可穿戴电子设备及其健康出行系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可穿戴电子设备，包括外壳、移动终端和设置在外壳内的可穿戴终端，可穿戴终端包括控制单元、与移动终端进行数据传输的通讯单元、能够存储数据的存储单元和空气质量检测单元；控制单元用于控制可穿戴终端进行空气质量检测及数据存储与传输。本发明还公开了一种包括该可穿戴电子设备的健康出行系统，能够动态实时的检测周围空气质量并上传至服务器，将空气质量因素和户外出行相结合，通过动态实时更新数据信息，结合大数据进行云计算得到最优的出行路径。

Description

可穿戴电子设备及其健康出行系统
技术领域
本发明涉及智能终端技术领域。更具体地，涉及一种可穿戴电子设备。本申请同时涉及一种基于可穿戴电子设备的健康出行系统。
背景技术
随着信息技术的快速发展，越来越多的电子设备被应用到生活的各个领域，可穿戴设备也从原来的概念设计逐步走进了现实生活。目前，可穿戴设备已经成为市场的一大热点，并且种类日益增多，出现了如智能手表、智能眼镜以及智能手环等各种可穿戴设备。可穿戴设备不但较以往电子产品更加方便随身携带，还为人们提供了日益丰富的实用功能，它的出现极大地改变了现代人的生活方式、运动方式和休闲方式。同时，在物质生活水平不断提高的今天，人们越来越关注自己的健康信息，但日益恶化的空气环境严重影响了健康出行的要求。
目前还没有一种能够用来实时、动态检测出行环境污染物浓度并根据检测结果及大数据分析确定健康出行路线的可穿戴设备及其系统，现有的可穿戴电子设备也不能很好的解决上述问题。如专利CN105212912A(公开日2016.01.06)公开了一种基于物联网、云计算和大数据分析的智能可穿戴设备健康安全系统，该系统主要包括云服务器、监护人智能手机、可穿戴设备终端，其中可穿戴设备终端包括无线通信单元、控制器单元、心率传感器、体温传感器等，传感器单元分别与控制器单元电连接，控制器单元通过无线通信单元与云服务器通信。当体温传感器检测到的数值大于正常体温数值时，控制器单元与云服务器通信，然后云服务器将被监护人体温异常的情况发送给监护人智能手机。该系统用于对监护人的监护，不能对环境污染物进行检测。即使在本专利的基础上获取现有的环境检测数据，由于其数据只是区域范围内的平均值且为定点检测，不能精确反应出行者实时的周边环境污染状况，因此，并不能满足健康出行的要求。另外，上述系统中各种传感器与控制器通过电连接，不可避免的要用到双绞线之类的有线传输介质，这样不仅穿戴不方便而且使用也不方便，影响了可穿戴设备的便捷性。
因此，需要提供一种能够用于检测出行环境的空气污染情况的可穿戴电子设备及依据该空气污染情况进行健康出行线路规划的健康出行系统。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种可穿戴电子设备，该设备能实时、动态地检测周围空气质量并根据空气质量和出行信息规划出行线路。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种可穿戴电子设备，包括外壳、移动终端，还包括：
设置在外壳内的可穿戴终端，包括控制单元、与移动终端进行数据传输的通讯单元、能够存储数据的存储单元和空气质量检测单元；其中，控制单元用于控制可穿戴终端进行空气质量检测及数据存储与传输；移动终端用于输入出行信息，获得可穿戴终端的空气质量数据信息，显示可视化出行路线；移动终端与可穿戴终端通过通讯单元进行无线数据传输。
优选地，可穿戴终端还包括用于加速空气流动的空气循环单元，用于带动空气并把其中污染物一起送至空气质量检测单元，加速空气流通速度，获得更加精确的空气质量检测结果。
优选地，通讯单元采用蓝牙通讯方式进行通讯。通讯单元采用无线通讯方式，使得可穿戴终端与移动终端分离设置，方便携带和使用。
优选地，可穿戴电子设备还包括设置于外壳上的用于固定可穿戴电子设备的固定装置，固定装置保证可穿戴电子设备在使用时的稳定性，能够用于运动中。
进一步优选地，固定装置为插拔装置，方便拆卸。
优选地，可穿戴电子设备还包括感测单元，用于感测运动信息，运动信息包括心率信息、体温信息、步幅信息和速度信息。
优选地，空气质量检测单元基于光散射原理进行空气质量检测，包括激光发生器、激光接收器及棱镜，空气质量检测主要针对于空气中的污染物浓度进行检测，利用光散射原理能够方便快捷地获得空气污染度浓度，判断空气质量。
本发明的另一个目的在于提供一种能够基于周围空气质量和出行信息做出出行路径规划的健康出行系统。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种包括上述可穿戴电子设备的健康出行系统，还包括云计算服务器，用于规划健康出行路线；
该健康出行系统中，可穿戴终端检测空气质量获得并存储空气质量数据信息，通过通讯单元将空气质量数据信息传输至移动终端；移动终端将获得的空气质量数据信息及出行信息发送至云计算服务器；云计算服务器基于空气质量数据信息及出行信息进行出行线路规划并发送至移动终端；移动终端根据出行线路规划生成可视化出行线路。
优选地，云计算服务器基于空气质量和出行距离综合规划健康出行路线，进行路线规划时，采用空气质量与出行距离加权综合的方式，结合大数据进行云计算得到最优的出行路径。
优选地，健康出行系统还包括备用数据源，用于提供空气质量参考数据，当空气质量数据信息不足时，可以采用备用数据源的空气质量数据。
本发明的有益效果如下：
本发明的可穿戴电子设备及其健康出行系统，能够动态实时的检测周围空气质量并上传至服务器，将空气质量因素和户外出行相结合，通过动态实时更新数据信息，结合大数据进行云计算得到最优的健康出行路径。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出一种可穿戴电子设备结构示意图。
图2示出又一种可穿戴电子设备结构示意图。
图3示出再一种可穿戴电子设备结构示意图。
图4示出一种健康出行系统结构示意图。
图5示出又一种健康出行系统结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
现有的技术在检测空气污染物浓度时，往往只能给出区域范围内的平均值，精确度不高。另外，现有技术检测点是固定的，不能做到动态更新数据。通过可穿戴健康出行设备，能够将周围环境和户外出行联系到一起，提供空气质量动态实时更新、运动出行的健康规划、运动数据的分析和运动方案的推送等多种手段和功能。
如图1所示，本发明设计一种可穿戴电子设备，包括外壳、移动终端和设置在外壳内的可穿戴终端，可穿戴移动终端包括控制单元、与移动终端进行数据传输的通讯单元、能够存储数据的存储单元和空气质量检测单元；其中，控制单元用于控制可穿戴终端进行空气质量检测及数据存储与传输；移动终端用于输入出行信息，获得可穿戴终端的空气质量数据信息，显示可视化出行路线；移动终端与可穿戴终端通过通讯单元进行无线数据传输。移动终端设备可以是任何搭载安卓平台的设备。
如图2所示，本发明中可穿戴终端还包括用于加速空气流动的空气循环单元，用于带动空气并把其中污染物一起送至空气质量检测单元，加速空气流通速度，获得更加精确的空气质量检测结果。通讯单元采用蓝牙通讯方式进行通讯。通讯单元采用无线通讯方式，使得可穿戴终端与移动终端分离设置，方便携带和使用。如图3所示，可穿戴电子设备还包括感测单元，用于感测运动信息，运动信息包括心率信息、体温信息、步幅信息和速度信息。空气质量检测单元基于光散射原理进行空气质量检测，包括激光发生器、激光接收器及棱镜，空气质量检测主要针对于空气中的污染物浓度进行检测，利用光散射原理检测污染物，将光信号转化为电信号，计算出空气中不同粒径的颗粒物数量，并转化为数字信号输出，方便快捷地获得空气污染度浓度，判断空气质量。本发明可穿戴电子设备还包括设置于外壳上的用于固定可穿戴电子设备的固定装置，固定装置保证可穿戴电子设备在使用时的稳定性，能够用于运动中。固定装置为插拔装置，方便拆卸。
如图4所示，本发明还设计一种包括上述可穿戴电子设备的健康出行系统，还包括云计算服务器，用于规划健康出行路线；该健康出行系统中，可穿戴终端检测空气质量获得并存储空气质量数据信息，通过通讯单元将空气质量数据信息传输至移动终端；移动终端将获得的空气质量数据信息及出行信息发送至云计算服务器；云计算服务器基于空气质量数据信息及出行信息进行出行线路规划并发送至移动终端；移动终端根据出行线路规划生成可视化出行线路。云计算服务器可以是任何商业服务器。
云计算服务器基于空气质量和出行距离综合规划健康出行路线，进行路线规划时，采用空气质量与出行距离加权综合的方式，结合大数据进行云计算得到最优的出行路径。如图5所示，健康出行系统还包括备用数据源，用于提供空气质量参考数据，当空气质量数据信息不足时，可以采用备用数据源的空气质量数据。
本发明通过可穿戴终端的便携性，与移动终端一起实现健康出行。当用户想要户外出行时，可以通过移动终端向服务器发送请求，服务器响应请求根据移动终端发来的起点和终点信息，服务器通过大数据分析做云计算，最后把数据推送到移动终端，移动终端根据服务器的数据可视化最优出行路线。本发明采用移动终端设备和可穿戴设备代替了传统的固定数据检测装置，每隔一段时间把所述空气质量检测装置的数据同步到云服务器，作为服务器大数据算法的依据。可以做到动态实时更新。解决了数据滞后和不精确的问题，为与服务器提供可靠数据保障，从而使出行系统的方案可用性大大提高。移动终端设备不仅可以同步服务器数据为用户提供健康出行路线，还可以在用户运动过程中检测用户的运动数据，在运动结束后分析数据，并推送运动建议。
具体路径规划过程如下：
A.根据城市的地图划分一定粒度的网格，网格密度应该根据具体位置的不同而发生变化，比如森林或者公园处应该建立稀疏的网格，减少数据筛选的密度开销。
B.对每个网格建立网格类的描述，类的成员主要有形成网格点的经纬度列表、网格状态标识、网格平均污染物浓度、用户分组等，然后根据各个用户不同位置按照其所属网格进行聚类，其所形成的大聚类当中又根据不同用户出行习惯的分类器将不同用户进行分组，这样能够基于用户的同类喜好群体的活动为当前用户的出行推荐提供更为合适的选择。
C.对上传到云端的数据做删选，过程如下，首先用户通过可穿戴设备采集到当前网格的空气污染物浓度数据并上传到系统，若其所处网格不存在污染物浓度值，则与当前美国大使馆和中国监测站给出的污染物浓度的平均值进行比较，若其与官方数据相差超过一定阈值，则将其网格状态标识符更改为待审核，并通知管理员进行手动的区域污染物浓度初值设定；若其初值存在，系统会将提交数据与当前网格的污染物浓度值进行比较，筛选差值过大的数据并将合法数据整合到数据库中。
D.利用数据库中数据根据用户请求执行算法，过程如下：
1.对用户的出行路线进行类的描述，类成员主要有网格对象、路径点经纬度列表、附近重大污染点经纬度列表等。
2.根据用户的喜好将其归约到合适的用户分组，随后简单求出当前用户出发点和目标点的路径，依次遍历路径点，更新拥有当前喜好人员且在路径点网格上主要活动区域的污染物浓度数据。
3.进行路径推荐，建立推荐路径队列recommendQue，计算与已更新的污染物浓度处经纬度的距离，若其距离在300米以内，则考虑更换路线，更换方式如下：记录附近浓度较低点的经纬度，加入recommendQue中，当原始路径点全部遍历完毕后，对recommendQue中的数据进行第二次路径计算，将队列中的位置点依次出队，计算小段的到达路线，然后更新起点和终点计算下一次路线，重复进行直到数据全部出队后可以计算出适合用户喜好且相对空气污染较低路径。
4.最后将推荐的路线以json文件格式返回到手机端前台，由前台解析后进行数据可视化展示。
具体应用场景
当用户要从A地去往B地时，首先根据最短路径求出推荐路径中A-C-B，然后根据数据库中点最新的污染物浓度值数据得到推荐路径中也就是C的污染物浓度值和C附近点(如300M内的D点)污染物浓度值，假设C点浓度值为200，D点浓度值为50。现有路线选择可以是path1：A-C(100米)和path2：A-D(150米)，算法给污染物浓度所赋权值为0.6和给路径长度所赋权值0.4，然后把路径和浓度值数据做归一化处理，得到path1长度值0.5，浓度值0.4，path1长度值0.3，浓度值0.8，最终权重为＝浓度值*浓度权值+路径值*路径权值，那么此时两条路径最终权重为path1：0.4*0.6+0.5*0.4＝4.6，path2：0.3*0.6+0.8*0.4＝5.0。最终权重高为优，所以取path2，也即把推荐路径中C用D替换。然后把起点更新为D，进行下一小段的计算。如此循环，直到达终点。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种可穿戴电子设备的健康出行系统，其特征在于，包括
一种可穿戴电子设备，包括外壳、移动终端，
设置在所述外壳内的可穿戴终端，包括控制单元、与所述移动终端进行数据传输的通讯单元、能够存储数据的存储单元和空气质量检测单元；
其中，控制单元用于控制所述可穿戴终端进行空气质量检测及数据存储与传输；
所述可穿戴电子设备还包括感测单元，用于感测运动信息；
云计算服务器，用于规划健康出行路线；
该健康出行系统中，可穿戴终端检测空气质量获得并存储空气质量数据信息，通过通讯单元将所述空气质量数据信息传输至移动终端；移动终端将获得的空气质量数据信息及出行信息发送至云计算服务器；云计算服务器基于所述空气质量数据信息及出行信息进行出行线路规划并发送至移动终端；移动终端根据所述出行线路规划生成可视化出行线路；
所述云计算服务器基于空气质量和出行距离综合规划健康出行路线，进行路线规划时，采用空气质量与出行距离加权综合的方式，结合大数据进行云计算得到最优的出行路径；
其中，空气质量与出行距离加权综合方式为：把路径长度值和污染物浓度值数据做归一化处理，路径最终权重为＝浓度值*浓度权值+路径长度值*路径权值。
2.根据权利要求1所述的健康出行系统，其特征在于，所述可穿戴终端还包括用于加速空气流动的空气循环单元。
3.根据权利要求1所述的健康出行系统，其特征在于，所述通讯单元采用蓝牙通讯方式进行通讯。
4.根据权利要求1所述的健康出行系统，其特征在于，所述可穿戴电子设备还包括设置于所述外壳上的用于固定所述可穿戴电子设备的固定装置。
5.根据权利要求4所述的健康出行系统，其特征在于，所述固定装置为插拔装置。
6.根据权利要求1所述的健康出行系统，其特征在于，所述空气质量检测单元基于光散射原理进行空气质量检测，包括激光发生器、激光接收器及棱镜。
7.根据权利要求1所述的健康出行系统，其特征在于，所述健康出行系统还包括备用数据源，用于提供空气质量参考数据。
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