CN109388058A - 一种智能手表及其工作模式判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能手表，包括表头和表带，表头由表屏、一体式表壳、集成电路模块、电源模块、环境温度传感器组成一个密闭防水的整体，表带内置心率传感器和体温传感器，与集成电路模块的加速度传感器一起实现对用户的运动状态、心率、体温状况的监测，同时根据温差、心率和步数信息自动判断用户使用状态，并实现工作模式匹配，以及与智能手机通信。本发明公开的一种智能手表，环境温度传感器探头位于传统手表的表冠位置，体温传感器探头与表带卡头一体化结构，采用无线充电技术，充电方便安全，具备良好的防水性能，能满足用户对美观舒适、健康管理、社交互动等的需求。

Description

一种智能手表及其工作模式判断方法

技术领域

本发明涉及智能穿戴技术领域，具体涉及一种智能手表。

背景技术

随着技术进步和社会发展，移动互联网在国内得到了快速发展，基本实现了3G、4G全覆盖，以智能手机为代表的各种智能移动终端也日渐普及。随着5G时代的到来，移动通信网络将能够满足更大的数据流量需求，使各种基于智能移动终端的海量数据得到更快速的传递和运算，催生新的用户需求和体验。智能手表(包括智能手环)类智能穿戴产品目前已成为除智能手机外用户需求最大的个人电子消费品，这一方面得益于软硬件和信息技术的进步，另一方面取决于人们健康观念和社交需求的提升。

调研发现，很多用户认为智能手表应该既具有传统手表的装饰性和查看时间的便利性，同时可以与手机互联实现健康信息采集与管理，并具有一定的社交功能等，智能手表应该与智能手机优势互补，而不是替代。同时智能手表设计时受制于用户佩戴的舒适性、美观性和电池续航的要求，因此，如何在有限的空间内实现必要的功能，而不增大体积和功耗，给用户真正的便利，是智能手表产品的重要特征。但目前市场上大部分智能手表存在诸如外观简陋、健康信息功能单一、操作复杂、功耗高、防水性差、充电不方便等问题。

本发明涉及的一种智能手表包括表头和表带，表头由表屏、一体式表壳、集成电路模块、电源模块、环境温度传感器组成一个密闭防水的整体，表带分为上表带和下表带，上表带内置心率传感器，下表带内置体温传感器，心率传感器和体温传感器数据线均封闭在表带内部，通过表带实现与表头的连接，与集成电路模块内置的加速度传感器一起实现对用户的运动状态、心率、体温状况的监测，同时根据温差、心率和步数信息自动判断用户使用状态，确定工作模式，并可将信息发送给智能手机，实现健康管理等功能。本发明所述的一种智能手表采用无线充电技术，外部没有充电插头和接口，充电操作便捷安全，外形简洁美观。

发明内容

本发明的目的是提供一种既具有传统手表的外观，又具有必要的健康信息采集功能，同时使用方便、节能、充电安全的智能手表。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种智能手表，包括表头、上表带和下表带，其特征在于：所述表头由表屏、表壳、集成电路模块、电源模块、环境温度传感器组成，所述表屏为电容触摸屏，所述表壳为一体式表壳，所述集成电路模块、电源模块和环境温度传感器安装在表壳内，环境温度传感器探头通过表壳上表冠位置的开孔与外部环境接触，环境温度传感器数据线与集成电路模块连接，所述集成电路模块包括微处理器、存储器、无线通信芯片、加速度传感器、振动马达，所述电源模块包括充电电池和无线充电单元，所述表屏将表头封闭成一个密闭的防水整体。所述上表带内置心率传感器，所述心率传感器采用柔性微压力传感器或光电式心率传感器，心率传感器探头位于上表带端部；所述下表带内置体温传感器，体温传感器探头位于下表带端部，与表带卡头一体化结构。所述心率传感器和体温传感器数据线均封闭在表带内部，通过表带实现与表头的连接，将监测数据传送给表头内的集成电路模块。集成电路模块的微处理器、存储器实时存储和处理环境温度传感器、体温传感器、心率传感器和加速度传感器输出的数据，同时根据用户体温与环境温度的温差、心率和步数信息自动判断用户使用状态，并实现工作模式匹配，然后将相应的信息通过表屏显示，通过无线通信芯片发送给智能手机，或驱动振动马达。

所述无线通信芯片采用蓝牙、Wi-Fi等短距离通信技术与手机互联，不采用移动网络通信和GPS等耗电量大的功能，与相应的手机App(手机应用软件) 配合，即可实现便捷的智能应用。

所述表屏包括光线感应器，能根据所处环境的光线亮度，自动调节屏幕亮度，给用户带来最佳的视觉效果。

所述体温传感器探头和环境温度传感器探头既具有功能性，又具有装饰性，体温传感器探头和表带卡头一体化设计，环境温度传感器探头位于传统手表的表冠位置，延续了传统手表的经典美观。

本发明所述的一种智能手表相比于市场上现有的智能手表，具有运动状态、心率状况、温度监测功能，外形具有传统手表的特点，且外部没有任何按键和裸露的带电部位，具备良好的防水性能，使用安全方便。

附图说明

图1为本发明的外观示意图；

图2为本发明的表头结构示意图；

图3为本发明的表带结构示意图；

图4为本发明的结构原理框图

图5为本发明的工作模式判断逻辑图

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

本实施例提供的一种智能手表，包括表头1、上表带2-1和下表带2-2，所述表头1由表屏1-2、表壳1-1、集成电路模块1-3、电源模块1-4、环境温度传感器5组成。表屏1-2为电容触摸屏；表壳1-1为一体式表壳，金属或非金属材质，采用铸造、注塑、数控加工或3D打印方式制造；所述集成电路模块1-3、电源模块1-4和环境温度传感器5安装在表壳1-1内，环境温度传感器探头通过表壳 1-1上的开孔1-5与外部环境接触，所述表屏1-2将表头1封闭成一个密闭的防水整体。所述上表带2-1内置心率传感器3，所述心率传感器3采用柔性微压力传感器，心率传感器探头位于上表带2-1端部，用户佩戴手表时心率传感器3贴附于腕部动脉的上方，从而采集到脉搏信息；下表带2-2内置体温传感器4，体温传感器探头位于下表带2-2端部，与表带卡头一体化结构，用户佩戴手表时体温传感器探头与腕部皮肤接触，从而采集到体温信息。所述心率传感器3和体温传感器4的数据线均封闭在表带内部，通过表带实现与表头1的连接，将监测数据传送给表头1内的集成电路模块1-3。

所述集成电路模块1-3包括微处理器、存储器、加速度传感器、无线通信芯片、振动马达。集成电路模块1-3的微处理器、存储器实时存储和处理环境温度传感器5、体温传感器4、心率传感器3和加速度传感器发送的数据，同时根据用户体温与环境温度的温差、心率和步数信息，按照图5所示的本发明的工作模式判断逻辑，判断用户使用状态，确定工作模式，然后将相应的信息通过表屏1-2显示，通过无线通信芯片发送给智能手机，或驱动振动马达等。

所述无线通信芯片采用蓝牙或低功耗Wi-Fi等短距离通信技术与手机互联，不采用移动网络通信功能和GPS功能等耗电量大的功能，回归手表的本质，配合手机App，实现便捷化的智能应用。

所述心率传感器3采用柔性微压力传感器，集成在上表带2-1内，该柔性微压力传感器是一种用于实现仿人类皮肤感知功能的人造柔性传感器件，它结合了高灵敏度的柔性纳米功能材料，可以感知腕部脉搏产生的微小压力信号，相比光电式心率传感器，功耗低、柔韧性好、抗干扰性好。

所述加速度传感器采用三轴或多轴重力加速度传感器，其主要功能有三个，一是监测人体运动状态，实现计步器功能和睡眠监测；二是监测手腕的旋转动作及方向，当监测到用户抬起手腕且表屏1-2处于水平状态时屏幕自动显示，当监测到用户放下手腕后关闭屏幕；三是监测异常震动，启动紧急报警，发送信息给手机App，例如，当遇到突发状况来不及拿手机求救时，通过连续敲击表头1，加速度传感器监测到异常震动，从而发送紧急报警信息给手机App，用户可预先在手机App内设置报警信息，通过自动转发或紧急呼救，实现应急求助。

所述电源模块1-4包括充电电池和无线充电单元，所述充电电池为锂电池、石墨烯电池等，所述无线充电单元基于电磁感应技术或磁共振技术。智能手表本体没有充电插头或触点，充电时只需将表壳1-1背面平放在无线充电底座上即可，充电操作便捷安全。

进一步说明，由于人体正常体温范围通常在36.0℃-37.0℃，而环境温度变化范围较大，在大部分情况下环境温度与体温存在明显的温差，本发明所述的一种智能手表根据这种温差，结合用户的心率和步数信息自动判断用户有没有佩戴手表，是一种比较可靠的判断方法，智能手表根据判断自动对应三种工作模式：

1、佩戴模式

当监测到温差、心率两种数据其中任何一种时，即判断用户在佩戴手表，手表实时给手机发送信息，保证信息的及时性。

2、携带模式

未监测到温差、心率数据，只监测到步数变化，即判断用户没有佩戴而只是随身携带手表，则只对手机发送步数信息，以降低能耗。

3、待机模式

未监测到温差、心率、步数任何一种数据，即判断用户没有佩戴手表，则停止对手机发送上述信息，以降低能耗，并可设置是否向手机发出待机提醒。

本发明所述的一种智能手表在上述三种工作模式下，表屏1-2可分别显示四个界面：一是时钟界面；二是温度界面，包括环境温度和体温；三是心率和步数界面；四是信息界面，显示接收到的手机信息、提醒或报警信息等。时钟界面为正常显示时的主界面，通过手指在表屏1-2上滑动实现三个界面之间的切换；手指长按某个界面三秒则进入设置模式，可设置相关参数。

本发明所述的一种智能手表设计了位于表冠处的环境温度传感器5，在任何一种工作模式下用户均可以实时了解环境温度信息；另外，如果用户想测得更准确的体温数据，可以将手表摘下，将下表带2-2的体温传感器4一端置于腋下。

进一步说明，所述表屏1-2包括光线感应器，能根据所处环境的光线亮度，自动调节屏幕亮度，给用户带来最佳的视觉效果。

本发明所述的一种智能手表通过与手机端App通信，除可实现运动监测、睡眠监测、信息提醒和报警等功能外，当智能手表与手机App发生通信中断时，智能手表和手机App会根据所处工作模式采用以下方式提醒用户：

在佩戴模式下发生通信中断时，手表振动提醒用户注意与手机通信状态；在携带模式或待机模式下发生通信中断时，则手机App推送信息或振动以提醒用户注意手表状态。上述提醒状态一直持续到通信重新连接上或用户手动取消提醒。

用户可通过手机App管理健康信息，或上传至云服务平台获取增值服务，并可与其他用户或朋友分享信息，可设置是否自动转发手表报警信息等，实现一定的社交和应急求助功能。当然，这些功能都是基于本发明所述的一种智能手表的数据采集功能来实现的，且对这些数据的进一步应用并不局限于上述方面。

进一步说明，所述心率传感器3还可采用光电式心率传感器。

与现有技术相比，本发明所述的一种智能手表在有限的体积内实现了运动状态、心率状况、温度监测等必要的健康信息监测功能，自动判断用户使用状态，确定工作模式，同时更加节能，通过将心率传感器、体温传感器与表带的一体化设计，使表头具有更大的空间，可以集成续航时间更长的电池，且手表外部没有任何按键和裸露的带电部位，具备良好的防水性能，充电方便安全，外形简洁美观，与智能手机配合使用能满足用户对美观舒适、健康管理、社交互动等的需求。

Claims (4)

1.一种智能手表，包括表头、上表带和下表带，其特征在于：所述表头由表屏、表壳、集成电路模块、电源模块、环境温度传感器组成；所述表壳为一体式表壳，所述集成电路模块、电源模块和环境温度传感器安装在表壳内，环境温度传感器探头通过表壳上表冠位置的开孔与外部环境接触，环境温度传感器数据线与集成电路模块连接；所述集成电路模块包括微处理器、存储器、无线通信芯片、加速度传感器、振动马达；所述电源模块包括充电电池和无线充电单元；所述表屏为电容触摸屏，表屏将表头封闭成一个密闭的防水整体。所述上表带内置心率传感器，所述心率传感器采用柔性微压力传感器或光电式心率传感器，心率传感器探头位于上表带端部；所述下表带内置体温传感器，体温传感器探头位于下表带端部，与表带卡头一体化结构。所述心率传感器和体温传感器数据线均封闭在表带内部，通过表带实现与表头的连接，将监测数据传送给表头内的集成电路模块。集成电路模块的微处理器、存储器实时存储和处理环境温度传感器、体温传感器、心率传感器和加速度传感器输出的数据，同时根据用户体温与环境温度的温差、心率和步数信息自动判断用户使用状态，并实现工作模式匹配，然后将相应的信息通过表屏显示，或通过无线通信芯片与智能手机通信，或驱动振动马达。

2.根据权利要求1所述的一种智能手表，其特征在于，所述无线通信芯片采用蓝牙、Wi-Fi等短距离通信技术与手机通信。

3.根据权利要求2所述的一种智能手表，其特征在于，所述加速度传感器采用三轴或多轴重力加速度传感器，其主要功能有三个，一是监测人体运动状态，实现计步器功能和睡眠监测；二是监测手腕的旋转动作及方向，当监测到用户抬起手腕且表屏处于水平状态时屏幕自动显示，当监测到用户放下手腕后关闭屏幕；三是监测异常震动，启动紧急报警功能，发送信息给手机。

4.根据权利要求3所述的一种智能手表，其特征在于，所述表屏包括光线感应器，能根据所处环境的光线亮度，自动调节屏幕亮度。