CN109238425A - 一种基于物联网的隐私保护健康秤 - Google Patents

一种基于物联网的隐私保护健康秤 Download PDF

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张聪
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    • G01G19/50—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for weighing persons having additional measuring devices, e.g. for height

Abstract

本发明提供的一种基于物联网的隐私保护健康秤，包括健康秤本体，所述健康秤本体包括壳体，内部设有检测传感器、数据处理与存储模块、无线通讯模块、电源模块，所述电源模块为检测传感器、数据处理与存储模块、无线通讯模块供电；云端服务器，包括云数据收发和预处理模块、健康档案生成模块、健康方案生成模块、云存储模块、交互模块。该健康秤能够检测包括体重、体脂、心率、动脉硬化等参数，并形成用户档案，根据用户健康状况给出建议，同时，数据不直接在秤上显示，通过扫描二维码在手机终端展示，同时只展示一次后云端服务器自动删除，有效保护了用户隐私。

Description

一种基于物联网的隐私保护健康秤
技术领域
本发明属于物联网技术领域，特别涉及一种基于物联网的隐私保护健康秤。
背景技术
随着人民生活水平的提高，越来越多的人开始关注自己的身体健康，而且体重是身体健康的一个重要指标，特别是用户在一段时间内的体重变化信息，因此体重秤成为日常家庭、工作单位和健身场所的必备工具，然而一般的体重秤目前只有称量体重的作用，不能对体重信息记录，更不能对用户进行区别，所以需要一种可以识别不同用户和记录体重信息的体重秤。目前，已经出现有体重秤的使用者身份识别方法，例如在家用体重秤上设有压力传感器和用以检测使用者脚长度的脚长传感器，通过脚长信息进行身份识别，然而仅仅通过脚长数据来识别结果不准确。因此需要开发一种能够准确识别使用者身份的健康秤。
目前也出现了一些可以测量多种参数的健康秤，例如体脂秤，体脂率是指体内脂肪所占体重的比率，过高的体脂率易导致高血压、心脏疾病、糖尿病和癌症等慢性病，如果能够得到准确的体脂率，则壳体以此为依据进行有针对性的个人健康管理。因而将普通仅具备称重功能的人体秤扩展为兼具体脂测量功能，已经是当前智能人体秤的发展趋势。这些健康秤在称量后，通常会在健康秤上显示包括体重等信息，然而，对于一些特定人群来说，不希望自己的信息被别人看到。
发明内容
技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于物联网的隐私保护健康秤。
技术方案：本发明提供的一种基于物联网的隐私保护健康秤，包括
(i)健康秤本体(1)，所述健康秤本体(1)包括：
壳体(101)，内部设有检测传感器(104)、数据处理与存储模块(105)、无线通讯模块(106)、电源模块(107)，所述电源模块(107)为检测传感器(104)、数据处理与存储模块(105)、无线通讯模块(106)供电；
台面(102)，设于壳体(101)顶部，用于抵持所述待测人的脚底；
挡板(103)，与壳体(101)分离，用于抵持待测人的头顶；
所述台面(102)和挡板(103)中的至少一个设置有信号发射单元(110)，至少一个设置有信号接收单元(111)，用于测量所述秤本体的台面和所述挡板之间的距离；所述挡板(103)上的信号发射单元(110)和/或信号接收单元(111)通过蓝牙模块与数据处理与存储模块(105)通讯；
检测传感器(104)，所述检测传感器(104)包括压力传感器(112)、温度传感器(113)、阻抗测量单元(114)、光电感测单元(115)；所述压力传感器(112)用于检测用户体重；所述温度传感器(113)用于检测用户脚部温度；所述阻抗测量单元(114)包括第一激励电极(116)、第二激励电极(117)、第一测量电极(118)、第二测量电极(119)，用于通过第一激励电极(116)、第二激励电极(117)向人体发射交流正弦电流，并通过第一测量电极(118)、第二测量电极(119)测量第一激励电极(116)、第二激励电极(117)间的电压并转换为阻抗；所述光电感测单元(115)布置于台面(102)顶部用于承载用户足底的对应足弓位置，包括血压检测光源(120)、心率检测光源(121)和发射光接受单元(122)，反射光接受单元(122)接受从足弓位置反射的血压检测光源(120)和心率检测光源(121)发出的光；
数据处理与存储模块(105)包括数据计算与处理模块(122)、主控模块(124)、存储模块(125)、显示模块(126)；
所述数据计算与处理模块(122)用于接收来自于检测传感器(104)、信号发射单元(110)、信号接收单元(111)的数据，并进行处理，得到检测结果：
(a)体重数据：利用压力传感器(112)的数据计算获得体重数据；
(b)身高数据：利用信号发射单元(110)和信号接收单元(111)发射的信号传播速度v、发射信号的时间t1和接受信号的时间t2，计算得到身高数据；
(c)体脂数据：利用阻抗测量单元(114)检测到的人体阻抗，计算得到体脂数据；即主控模块(124)控制第一激励电极(116)、第二激励电极(117)产生激励模拟信号，该激励模拟信号经人体产生阻抗之后被第一测量电极(118)、第二测量电极(119)接收，信号经过信号处理单元的放大之后传输给主控模块(124)，并经数据计算与处理模块(122)通过生物电阻计算得到体脂数据；
(d)心率数据：(d1)利用阻抗测量单元(114)检测到的人体阻抗，计算得到体脂数据；即主控模块(124)控制第一激励电极(116)、第二激励电极(117)产生激励模拟信号，该激励模拟信号经人体产生阻抗之后被第一测量电极(118)、第二测量电极(119)接收，信号经过信号处理单元的放大之后传输给主控模块(124)，并经数据计算与处理模块(122)通过生物电阻计算得到心率d1；(d2)利用光电感测单元(115)根据反射光接受单元(122)接受从足弓位置反射的血压检测光源(120)和心率检测光源(121)发出的光产生的波动来测量心率d2；(d)获得心率数据：d＝(d1+d2)/2；
(e)人体成分检测：在计算体脂数据时，根据阻抗测量单元(114)检测到的人体阻抗，计算得到人体成分；
(f)其他健康数据：在检测心率数据d2时，通过反射原理检测人体红细胞的含氧量，通过检测脉搏传导速率的方法计算心电检测和脉搏检测的时间差来得到血压信息，通过代谢热整合法检测到代谢产生的热量、血氧饱和度、血流速，计算出血糖浓度值；
所述主控模块(124)用于控制检测传感器(104)、数据处理与存储模块(105)、无线通讯模块(106)工作；
存储模块(125)用于接收数据处理与存储模块(105)计算得到的本机用户数据；
显示模块(126)用于显示检测结果查询二维码；
无线通讯模块(106)，用于数据计算与处理模块(122)通过无线网络与云端服务器(2)进行数据交互；
(ii)云端服务器(2)，包括云数据收发和预处理模块(201)、健康档案生成模块(202)、健康方案生成模块(203)、云存储模块(204)、交互模块(205)；
云数据收发和预处理模块(201)，用于接收来自于单个健康秤本体(1)的检测数据，并将检测数据发送至健康档案生成模块(202)；
健康档案生成模块(202)，用于计算获得相关健康数据、建立新用户健康；
健康方案生成模块(203)，根据健康档案并与标准值进行对比，提供健康方案；
云存储模块(204)，用于形成一条新的记录，包括存储健康档案生成模块(202)生成的健康档案、健康方案生成模块(203)生成的健康方案；
交互模块(205)，用于与健康秤本体(1)和/或手机端进行交互，将健康档案数据连接生成二维码，通过短信、微信或客户端软件发送至健康秤本体(1)和/或手机端，并在健康秤本体(1)和/或手机端显示二维码，通过识别二维码查询检测数据及健康档案；该二维码被查询一次后，交互模块(205)控制云存储模块(204)删除该条档案。
作为改进，所述信号发射单元包括激光发射器、LED发射器、红外发射器、超声波发射器、电磁波发射器及毫米波发射器中的一种或多种；所述信号接收单元为接收信号发射单元信号的装置。
作为改进，还包括支撑杆(111)，所述支撑杆(111)底端固定于壳体(101)边缘，挡板(103)固定于支撑杆(111)的顶端。
作为改进，所述第一激励电极(113)、第二激励电极(114)、第一测量电极(115)、第二测量电极(116)均为ITO电极。
作为改进，健康档案生成模块(202)计算获得相关健康数据包括基础数据和高级数据；
(1)所述基础数据包括编号、姓名、性别、出生年月Q2、民族Q3、身高Q4、体重Q5、腰围Q6、户籍Q7、现居住地居住时间Q8、职业Q9、饮食偏好Q10、主食Q11、平时饮酒量Q12、平时吸烟量Q13、日常运动方式Q14、活动量Q15；
(2)所述高级数据由健康秤本体检测得到或者由基础数据计算得到，包括BMI、腰臀比例、标准体重、脂肪率；
其中，
(2.1)BMI＝Q5/(Q4/100)2；
(2.2)标准体重＝BMI×(Q4/100)2；
(2.3)体脂数据
(2.4)心率数据
(2.5)人体成分检测
(2.6)人体红细胞的含氧量
(2.7)血压信息
(2.8)血糖浓度值
(2.9)动脉血管硬化情况：将单用户的电阻抗特征数字信号与预设健康测试者电阻抗特征信息数据进行比对，分析判断出该用户的动脉血管硬化状态，若计算的相似值大于预设值，则提醒被测人体存在动脉血管硬化风险，若计算的相似值等于预设值，则提醒被测人体注意锻炼以及饮食，若计算的相似值小于预设值，则属于健康范围；将单用户的多次电阻抗特征数字信号进行对比，分析判断出该用户的动脉血管硬化变化规律。
作为改进，该健康秤的工作流程为：
(1)数据检测：利用检测传感器(104)检测用户相关健康数据；利用信号发射单元(110)、信号接收单元(111)检测用户身高数据；
(2)云端计算：云端服务器接收来自于单个健康秤本体(1)的检测数据，并计算获得相关健康数据，根据健康档案并与标准值进行对比，提供健康方案；
(3)信息展示和删除：云端服务器与健康秤本体(1)和/或手机端进行交互，展示健康档案和健康方案；展示后删除档案。
有益效果：本发明提供的健康秤能够检测包括体重、体脂、心率、动脉硬化等参数，并形成用户档案，根据用户健康状况给出建议，同时，数据不直接在秤上显示，通过扫描二维码在手机终端展示，同时只展示一次后云端服务器自动删除，有效保护了用户隐私。
附图说明
图1为本发明智能健康秤的电路连接示意图。
图2为本发明健康秤本体的局部结构示意图。
图3为本发明健康秤本体的侧视图。
具体实施方式
下面对本发明作出进一步说明。

Claims (6)

1.一种基于物联网的隐私保护健康秤，其特征在于：包括
(i)健康秤本体(1)，所述健康秤本体(1)包括：
壳体(101)，内部设有检测传感器(104)、数据处理与存储模块(105)、无线通讯模块(106)、电源模块(107)，所述电源模块(107)为检测传感器(104)、数据处理与存储模块(105)、无线通讯模块(106)供电；
台面(102)，设于壳体(101)顶部，用于抵持所述待测人的脚底；
挡板(103)，与壳体(101)分离，用于抵持待测人的头顶；
所述台面(102)和挡板(103)中的至少一个设置有信号发射单元(110)，至少一个设置有信号接收单元(111)，用于测量所述秤本体的台面和所述挡板之间的距离；所述挡板(103)上的信号发射单元(110)和/或信号接收单元(111)通过蓝牙模块与数据处理与存储模块(105)通讯；
检测传感器(104)，所述检测传感器(104)包括压力传感器(112)、温度传感器(113)、阻抗测量单元(114)、光电感测单元(115)；所述压力传感器(112)用于检测用户体重；所述温度传感器(113)用于检测用户脚部温度；所述阻抗测量单元(114)包括第一激励电极(116)、第二激励电极(117)、第一测量电极(118)、第二测量电极(119)，用于通过第一激励电极(116)、第二激励电极(117)向人体发射交流正弦电流，并通过第一测量电极(118)、第二测量电极(119)测量第一激励电极(116)、第二激励电极(117)间的电压并转换为阻抗；所述光电感测单元(115)布置于台面(102)顶部用于承载用户足底的对应足弓位置，包括血压检测光源(120)、心率检测光源(121)和发射光接受单元(122)，反射光接受单元(122)接受从足弓位置反射的血压检测光源(120)和心率检测光源(121)发出的光；
数据处理与存储模块(105)包括数据计算与处理模块(122)、主控模块(124)、存储模块(125)、显示模块(126)；
所述数据计算与处理模块(122)用于接收来自于检测传感器(104)、信号发射单元(110)、信号接收单元(111)的数据，并进行处理，得到检测结果：
(a)体重数据：利用压力传感器(112)的数据计算获得体重数据；
(b)身高数据：利用信号发射单元(110)和信号接收单元(111)发射的信号传播速度v、发射信号的时间t1和接受信号的时间t2，计算得到身高数据；
(c)体脂数据：利用阻抗测量单元(114)检测到的人体阻抗，计算得到体脂数据；即主控模块(124)控制第一激励电极(116)、第二激励电极(117)产生激励模拟信号，该激励模拟信号经人体产生阻抗之后被第一测量电极(118)、第二测量电极(119)接收，信号经过信号处理单元的放大之后传输给主控模块(124)，并经数据计算与处理模块(122)通过生物电阻计算得到体脂数据；
(d)心率数据：(d1)利用阻抗测量单元(114)检测到的人体阻抗，计算得到体脂数据；即主控模块(124)控制第一激励电极(116)、第二激励电极(117)产生激励模拟信号，该激励模拟信号经人体产生阻抗之后被第一测量电极(118)、第二测量电极(119)接收，信号经过信号处理单元的放大之后传输给主控模块(124)，并经数据计算与处理模块(122)通过生物电阻计算得到心率d1；(d2)利用光电感测单元(115)根据反射光接受单元(122)接受从足弓位置反射的血压检测光源(120)和心率检测光源(121)发出的光产生的波动来测量心率d2；(d)获得心率数据：d＝(d1+d2)/2；
(e)人体成分检测：在计算体脂数据时，根据阻抗测量单元(114)检测到的人体阻抗，计算得到人体成分；
(f)其他健康数据：在检测心率数据d2时，通过反射原理检测人体红细胞的含氧量，通过检测脉搏传导速率的方法计算心电检测和脉搏检测的时间差来得到血压信息，通过代谢热整合法检测到代谢产生的热量、血氧饱和度、血流速，计算出血糖浓度值；
所述主控模块(124)用于控制检测传感器(104)、数据处理与存储模块(105)、无线通讯模块(106)工作；
存储模块(125)用于接收数据处理与存储模块(105)计算得到的本机用户数据；
显示模块(126)用于显示检测结果查询二维码；
无线通讯模块(106)，用于数据计算与处理模块(122)通过无线网络与云端服务器(2)进行数据交互；
(ii)云端服务器(2)，包括云数据收发和预处理模块(201)、健康档案生成模块(202)、健康方案生成模块(203)、云存储模块(204)、交互模块(205)；
云数据收发和预处理模块(201)，用于接收来自于单个健康秤本体(1)的检测数据，并将检测数据发送至健康档案生成模块(202)；
健康档案生成模块(202)，用于计算获得相关健康数据、建立新用户健康；
健康方案生成模块(203)，根据健康档案并与标准值进行对比，提供健康方案；
云存储模块(204)，用于形成一条新的记录，包括存储健康档案生成模块(202)生成的健康档案、健康方案生成模块(203)生成的健康方案；
交互模块(205)，用于与健康秤本体(1)和/或手机端进行交互，将健康档案数据连接生成二维码，通过短信、微信或客户端软件发送至健康秤本体(1)和/或手机端，并在健康秤本体(1)和/或手机端显示二维码，通过识别二维码查询检测数据及健康档案；该二维码被查询一次后，交互模块(205)控制云存储模块(204)删除该条档案。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的隐私保护健康秤，其特征在于：所述信号发射单元包括激光发射器、LED发射器、红外发射器、超声波发射器、电磁波发射器及毫米波发射器中的一种或多种；所述信号接收单元为接收信号发射单元信号的装置。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的隐私保护健康秤，其特征在于：还包括支撑杆(111)，所述支撑杆(111)底端固定于壳体(101)边缘，挡板(103)固定于支撑杆(111)的顶端。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的隐私保护健康秤，其特征在于：所述第一激励电极(113)、第二激励电极(114)、第一测量电极(115)、第二测量电极(116)均为ITO电极。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的隐私保护健康秤，其特征在于：健康档案生成模块(202)计算获得相关健康数据包括基础数据和高级数据；
(1)所述基础数据包括编号、姓名、性别、出生年月Q2、民族Q3、身高Q4、体重Q5、腰围Q6、户籍Q7、现居住地居住时间Q8、职业Q9、饮食偏好Q10、主食Q11、平时饮酒量Q12、平时吸烟量Q13、日常运动方式Q14、活动量Q15；
(2)所述高级数据由健康秤本体检测得到或者由基础数据计算得到，包括BMI、腰臀比例、标准体重、脂肪率；
其中，
(2.1)BMI＝Q5/(Q4/100)2；
(2.2)标准体重＝BMI×(Q4/100)2；
(2.3)体脂数据
(2.4)心率数据
(2.5)人体成分检测
(2.6)人体红细胞的含氧量
(2.7)血压信息
(2.8)血糖浓度值
(2.9)动脉血管硬化情况：将单用户的电阻抗特征数字信号与预设健康测试者电阻抗特征信息数据进行比对，分析判断出该用户的动脉血管硬化状态，若计算的相似值大于预设值，则提醒被测人体存在动脉血管硬化风险，若计算的相似值等于预设值，则提醒被测人体注意锻炼以及饮食，若计算的相似值小于预设值，则属于健康范围；将单用户的多次电阻抗特征数字信号进行对比，分析判断出该用户的动脉血管硬化变化规律。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的隐私保护健康秤，其特征在于：该健康秤的工作流程为：
(1)数据检测：利用检测传感器(104)检测用户相关健康数据；利用信号发射单元(110)、信号接收单元(111)检测用户身高数据；
(2)云端计算：云端服务器接收来自于单个健康秤本体(1)的检测数据，并计算获得相关健康数据，根据健康档案并与标准值进行对比，提供健康方案；
(3)信息展示和删除：云端服务器与健康秤本体(1)和/或手机端进行交互，展示健康档案和健康方案；展示后删除档案。
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