CN113261929B - 基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统，包括：模块1、模块2、模块3和模块4，所述模块1、模块2、模块3和模块4之间通过无线的方式进行连接，所述模块1和模块2之间通过蓝牙连接，所述模块2和模块3之间通过蓝牙连接，所述模块2和模块4之间通过WIFI连接。该基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统，能监测用户使用手机时在生理和情绪上可能存在的风险，这种风险的识别是基于人体心率变异性指标以及统计学，具备相当的科学性、探索性和预见性；能够评估出不同年龄段的用户在不同手机使用情况下，以不同的身体姿势使用手机时的风险系数。

Description

基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统

技术领域

本发明涉及的心率变异性指标变化预警技术领域，更涉及手机APP开发、可穿戴设备设计、人体心电数据采集和分析技术、滤波技术、数字信号处理、嵌入式控制、单片机接口技术、蓝牙、WIFI无线通信、传感器控制、数据库管理等技术领域，具体为一种基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统。

背景技术

心率变异性(HRV)又称心率波动性，是指逐次窦性心搏R-R间期之间的微小差异。心率变异性分析是分析交感神经和副交感神经对心脏调节的相互作用，由此检测出自主神经系统的活动和功能。心率变异性在医学上有着广泛的应用，它可以提供大量与心血管调节相关的信息，其中最主要的信息就是反映自主神经系统调控心率的作用，因此它成为近年来颇受关注的无创性生理和心理监测指标之一，具有广泛的临床应用前景。

在我国，手机的使用率呈逐年上升的趋势。据中国互联网络信息中心发布的第47次《中国互联网络发展状况统计报告》显示，截至2020年12月，我国的手机用户数已达9.86亿，人均每周上网时长超过26小时(近4小时/天)。

随着人们对智能手机的依赖程度不断加深，使用手机的行为对人体身心健康的影响越来越受到关注和重视，针对这一问题的实验工具、科学研究方法和解决方案亟待跟进。针对手机不良使用行为，设计出科学的风险预警系统则显得尤为迫切。然而，人们一直缺乏研究这一问题的科学方法，亦没有相应的分析与评估手段，仅能凭借研究者的直觉或手机用户自身的感受做出主观性判断，而没有利用科学的监测方法和仪器设备得出客观性结论。

目前，有人设计了一些用于预防用户长时间沉溺智能手机的装置或方法，如：

授权公布号为CN110121006B的中国发明专利中提出一种手机使用时长的控制方法；

授权公布号为CN109816935B的中国发明专利中提出一种防沉溺的提示方法、装置及智能手机；

授权公布号为CN210270939U的中国实用新型专利中提出一种学生上课玩手机的预警系统；

授权公布号为CN205456736U的中国实用新型专利中提出一种暂存手机防沉溺装置。

而在手机使用预警或防沉溺方面，现有专利和技术存在以下缺陷和不足：

(1)在技术上。多数采用人脸图像识别的方法来记录手机使用的时长，而不是通过更灵活的手机内置传感器测控技术来实现；

(2)在行为识别上，没有考虑人体使用手机时的身体姿态(走、躺、坐、卧、蹲、站)，不能区分不同的使用手机情形；

(3)在预警功能上，缺乏对用户使用手机时产生情绪变化的分析和预警，当用户使用手机而出现情绪低落时，不能及时提醒用户调整心态、更换手机内容或关机休息；

(4)在监测指标上，仅采用“心率”这一单项指标来监测手机使用行为对人体健康的影响，没有人采用公认更具科学性和预见性的“心率变异性”指标；

(5)在用户体验上，没有记录和分析用户使用手机的行为习惯，致使不能提供个性化的预警服务。

目前针对手机使用行为的预警方法和装置极为少见，而且已有的少量相关技术在功能上也十分有限。现有手机使用行为预警技术未曾涉及到更具科学性和预见性的心率变异性分析指标，没有考虑使用手机造成的情绪波动，不能识别人体使用手机时不同的身体姿态对健康造成的不同影响，更没有根据用户使用手机的行为和习惯做出个性化的预警服务。

因此，我们提出一种基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统，以便于解决上述中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于一种提供基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统，以解决上述背景技术提出的目前针对手机使用行为的预警方法和装置极为少见，而且已有的少量相关技术在功能上也十分有限，现有手机使用行为预警技术未曾涉及到更具科学性和预见性的心率变异性分析指标，没有考虑使用手机造成的情绪波动，不能识别人体使用手机时不同的身体姿态对健康造成的不同影响，更没有根据用户使用手机的行为和习惯做出个性化的预警服务的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统，包括：模块1、模块2、模块3和模块4，所述模块1、模块2、模块3和模块4之间通过无线的方式进行连接，所述模块1和模块2之间通过蓝牙连接，所述模块2和模块3之间通过蓝牙连接，所述模块2和模块4之间通过WIFI连接；

其中所述模块1为负责收集和发送手机使用状态信息、存储用户使用记录，并且向用户提供预警服务的手机APP，同时所述模块1安装运行于用户智能手机中；

其中所述模块2为负责采集人体姿态信号、与其它模块间进行收发数据，并且对各项数据进行处理的电子电路处理模块，同时所述模块2安装佩戴于人体上臂；

其中所述模块3为用于实时采集和发送人体心电信号的电子电路心电模块，同时所述模块3通过2个电极贴附于人体手臂或左胸前；

其中所述模块4为用于辅助处理模块，完成人体姿态信号采集任务的电子电路辅助模块，同时所述模块4安装佩戴于人体下肢大腿靠近膝盖位置处。

优选的，所述模块1采集和记录用户手机的使用情况信息，包括使用手机的时间、时长和手机内容等。

优选的，所述模块3采集用户的动态心电信号，并将其发送至模块2。

优选的，所述模块2和所述模块4采集用户的身体姿态信号，即用户在走、躺、坐、卧、蹲、站不同姿态情形下的角度传感器数据，而模块4会将其采集的数据发送至模块2，由模块2来识别人体使用手机时的身体姿态。

优选的，所述模块1在用户智能手机上建立用户个人数据库，并对各项数据进行管理、维护和更新，所述模块1包括：

账户管理界面，所述账户管理界面用于用户授权、注册、登录、修改、注销；

状态显示界面，所述状态显示界面用于用户身体姿态显示、情绪状况；

数据管理界面，所述数据管理界面用于文件路径、浏览、保存、发送、删除；

设置界面，所述设置界面用于预警方式选择、字体大小选择、颜色背景选择；

用户报告界面，所述用户报告界面用于用户行为统计报告、风险参数报告、健康建议报告；

所述模块1对用户使用手机的情况按时间、时长和内容进行分类管理，且对每一类信息又被划分为若干子项，每一项的名称及其对应风险概率进行编号；

其中，所述模块1通过蓝牙向所述模块2发送用户使用手机时间、时长和内容的过程信息，同时，所述模块1接收来自模块2的预警启动命令。

优选的，所述模块2由嵌入式控制器、无线通信模块蓝牙1、显示模块、无线通信模块WiFi_1和无线通信模块蓝牙2、语音播报单元、角度传感器、输入按键、数字信号处理器、数据存储单元、电源构成；

所述模块2工作执行包含以下任务：

任务一，通过角度传感器采集人体姿态信号，且通过WiFi接收来自模块4的人体姿态信号，并利用这两组数据进行人体姿态识别；

任务二，通过蓝牙通信模块接收来自模块3的心电数据，并用数字信号处理器快速处理这些数据；

任务三，通过按键开关接收用户的指令，通过显示模块和语音播报单元将模块2的工作状态和数据处理结果显示呈现给用户，以进行人机互动；

任务四，将数字信号处理器的处理结果存储在存储单元之中，以便调用；

任务五，嵌入式控制器根据本模块识别出的人体姿态信息、本模块中数字信号处理器的心率变异性分析结果、模块1传来的手机使用情况三项数据进行综合分析，将数据传送给数字信号处理器，并根据风险计算公式计算出风险系数，同时还将风险系数与特定的数据阈值进行比较，以便下达预警指令；

任务六，通过蓝牙模块将用户使用手机的实时风险系数和预警指令发送给模块1。

优选的，所述任务一中，嵌入式控制器识别人体典型姿态的方法，主要是将获得的两个角度传感器的角度数据与经验数据进行对照，从而完成姿态识别；

所述任务一、任务二和任务六中，模块2通过蓝牙或WiFi与其它模块进行双向通信；

所述任务二中，数字信号处理器进行心率变异性分析，主要采用含时域分析方法和频域分析方法的线性分析方法；将得到的心率变异性分析结果和医学通用指标进行比对，从而判别身体不良的状况和潜在风险，时域指标代表正常心率R-R间期的离散趋势变化情况，频域指标用于分析心电信号功率谱，从而观察交感神经与副交感神经活动的变化；

所述任务五中，风险系数是判别用户是否存在手机使用行为风险的依据，当风险系数达到或超过特定的数据阈值时，系统认为用户正处在不良的手机使用行为状态下，模块2便向模块1下达预警指令，基于心率变异性指标的风险系数的计算原理和公式如下：

生理风险系数：

上式中，i,u,v,e∈[1,6]；且i、u、v、e均为整数；

R_i表示依据第i项心率变异性指标计算而得的生理风险数据；

P_u为不同年龄条件下的人群使用手机时在心率变异性上产生不良反应的概率；

Q_v为人们在六种不同身体姿态条件下使用手机时从心率变异性指标上反应出受不良影响的概率；

a_we为人们在不同的手机使用时间和时长的情形下从心率变异性指标上反应出受到不良影响的概率；

S_i为第i项心率变异性指标经归一化处理后纳入生理风险计算的权值，便于系统后续将测量和计算所得的6个风险指标进行对比分析；

R₀为用户在未使用手机且身心充分放松的条件下，测量所得的各项心电指标。

优选的，所述模块3由数字心电传感器、数字隔离单元、微型控制器、LED指示灯、无线通信模块蓝牙3、按键开关和电源构成；

其中的数字心电传感器采用2导联的方式引出两个电极，贴附在人体皮肤上，且模块3采集的人体心电信号经过蓝牙传输至所述模块2，所述模块3还提供了用于人机互动的按键开关和LED显示。

优选的，所述模块4由微型控制器、蜂鸣器、LED指示灯、无线通信模块WiFi_2、角度传感器、输入按键和电源构成；

其中所述模块4采集的数据发送至模块2，且模块2再结合自身采集的姿态数据，通过计算判别出当前的人体姿态；

优选的，所述计算判别方法为：对用户的身体姿态按“走、躺、坐、卧、蹲、站”六种状态进行分类，身体姿态由模块2和模块4上的角度传感器数据经模块2处理而得。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统，能监测用户使用手机时在生理和情绪上可能存在的风险，这种风险的识别是基于人体心率变异性指标以及统计学，具备相当的科学性、探索性和预见性；

能够评估出不同年龄段的用户在不同手机使用情况下，以不同的身体姿势使用手机时的风险系数，当风险系数超过分类阈值时开启风险预警提示，能让用户及时了解自己的手机使用行为对身体和情绪造成的影响，从而调整和纠正不良的手机使用行为；本发明记录和分析用户在较长时间内使用手机的行为和习惯，将行为及其风险报告呈现给用户，并提供具有针对性的建议；

当用户正在使用智能手机时，持续采集该用户的姿态信号以及心电信号，利用数字信号处理技术快速识别出该用户的动作姿态以及心率变异性指标的变化；当监测指标达到和超过预先设置的分类阈值时，立即做出风险预警，及时让用户知晓自己的手机使用行为对其身心造成的不良影响，从而帮助用户纠正问题行为，减轻手机使用行为带给身体的负荷；

1.从手机用户角度，能为用户提供一种了解自身使用手机行为对健康产生影响的新工具，帮助他们调节和纠正不良的手机使用行为，并树立健康的手机消费观；

2.从行业角度，能为行为医学、教育管理、心理治疗、人体工业设计等领域的相关研究和应用提供技术支持，助力于我国“手机经济”的持续健康发展；从科学研究角度，不但拓展了手机使用行为的研究方法和路径，还丰富了人体心率变异性指标的应用领域；

3.在技术上采用读取手机内部数据的方法来记录用户使用手机的时长，比通过摄像头读取人脸图像信息的方式更简单易行，降低了个人隐私泄露的安全风险；

4.在人体姿态识别上，将用户使用手机时的身体姿态分成走、躺、坐、卧、蹲、站六种典型类别，既能分类研究用户使用手机时的具体行为，又不过分复杂；

5.通过对心率变异性指标的分析，既能实时获知用户生理上的不良状态(如疲劳程度)，又能识别出情绪上的不良状态，并计算出相应的风险系数；

6.在监测指标上，采用公认更具科学性和预见性的“心率变异性”指标，具体含其中的6个常见指标，而非采用“心率”这一单项指标。来自模块3的人体姿态信号

附图说明

图1为本发明系统组成框架示意图；

图2为本发明系统组成示意图；

图3为本发明系统工作原理及流程示意图；

图4为本发明人体佩戴装置的位置示意图；

图5为本发明人体使用手机情况分类及编号列表示意图；

图6为本发明检测和分析的心率变异性指标列表示意图；

图7为本发明角度传感器的三维坐标系示意图；

图8为本发明人体姿态和角度传感器的角度对照表示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供技术方案：基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统，包括：模块1、模块2、模块3和模块4，所述模块1、模块2、模块3和模块4之间通过无线的方式进行连接，所述模块1和模块2之间通过蓝牙连接，所述模块2和模块3之间通过蓝牙连接，所述模块2和模块4之间通过WIFI连接；

其中所述模块1为负责收集和发送手机使用状态信息、存储用户使用记录，并且向用户提供预警服务的手机APP，同时所述模块1安装运行于用户智能手机中；

其中所述模块2为负责采集人体姿态信号、与其它模块间进行收发数据，并且对各项数据进行处理的电子电路处理模块，同时所述模块2安装佩戴于人体上臂；

其中所述模块3为用于实时采集和发送人体心电信号的电子电路心电模块，同时所述模块3通过2个电极贴附于人体手臂或左胸前；

其中所述模块4为用于辅助处理模块，完成人体姿态信号采集任务的电子电路辅助模块，同时所述模块4安装佩戴于人体下肢大腿靠近膝盖位置处。

进一步的，所述模块1采集和记录用户手机的使用情况信息，包括使用手机的时间、时长和手机内容等，所述模块3采集用户的动态心电信号，并将其发送至模块2。

进一步的，所述模块2和所述模块4采集用户的身体姿态信号，即用户在走、躺、坐、卧、蹲、站不同姿态情形下的角度传感器数据，而模块4会将其采集的数据发送至模块2，由模块2来识别人体使用手机时的身体姿态。

进一步的，所述模块1在用户智能手机上建立用户个人数据库，并对各项数据进行管理、维护和更新，所述模块1包括：

账户管理界面，所述账户管理界面用于用户授权、注册、登录、修改、注销；

状态显示界面，所述状态显示界面用于用户身体姿态显示、情绪状况；

数据管理界面，所述数据管理界面用于文件路径、浏览、保存、发送、删除；

设置界面，所述设置界面用于预警方式选择、字体大小选择、颜色背景选择；

用户报告界面，所述用户报告界面用于用户行为统计报告、风险参数报告、健康建议报告；

所述模块1对用户使用手机的情况按时间、时长和内容进行分类管理，且对每一类信息又被划分为若干子项，每一项的名称及其对应风险概率进行编号；

其中，所述模块1通过蓝牙向所述模块2发送用户使用手机时间、时长和内容的过程信息，同时，所述模块1接收来自模块2的预警启动命令。

进一步的，所述模块2由嵌入式控制器、无线通信模块蓝牙1、显示模块、无线通信模块WiFi_1和无线通信模块蓝牙2、语音播报单元、角度传感器、输入按键、数字信号处理器、数据存储单元、电源构成；

所述模块2工作执行包含以下任务：

任务一，通过角度传感器采集人体姿态信号，且通过WiFi接收来自模块4的人体姿态信号，并利用这两组数据进行人体姿态识别；

任务二，通过蓝牙通信模块接收来自模块3的心电数据，并用数字信号处理器快速处理这些数据；

任务三，通过按键开关接收用户的指令，通过显示模块和语音播报单元将模块2的工作状态和数据处理结果显示呈现给用户，以进行人机互动；

任务四，将数字信号处理器的处理结果存储在存储单元之中，以便调用；

任务五，嵌入式控制器根据本模块识别出的人体姿态信息、本模块中数字信号处理器的心率变异性分析结果、模块1传来的手机使用情况三项数据进行综合分析，将数据传送给数字信号处理器，并根据风险计算公式计算出风险系数，同时还将风险系数与特定的数据阈值进行比较，以便下达预警指令；

任务六，通过蓝牙模块将用户使用手机的实时风险系数和预警指令发送给模块1。

优选的，所述任务一中，嵌入式控制器识别人体典型姿态的方法，主要是将获得的两个角度传感器的角度数据与经验数据进行对照，从而完成姿态识别；

所述任务一、任务二和任务六中，模块2通过蓝牙或WiFi与其它模块进行双向通信；

所述任务二中，数字信号处理器进行心率变异性分析，主要采用含时域分析方法和频域分析方法的线性分析方法；将得到的心率变异性分析结果和医学通用指标进行比对，从而判别身体不良的状况和潜在风险，时域指标代表正常心率R-R间期的离散趋势变化情况，频域指标用于分析心电信号功率谱，从而观察交感神经与副交感神经活动的变化；

所述任务五中，风险系数是判别用户是否存在手机使用行为风险的依据，当风险系数达到或超过特定的数据阈值时，系统认为用户正处在不良的手机使用行为状态下，模块2便向模块1下达预警指令，基于心率变异性指标的风险系数的计算原理和公式如下：

生理风险系数：

上式中，i,u,v,e∈[1,6]；且i、u、v、e均为整数；

R_i表示依据第i项心率变异性指标计算而得的生理风险数据；

P_u为不同年龄条件下的人群使用手机时在心率变异性上产生不良反应的概率；

Q_v为人们在六种不同身体姿态条件下使用手机时从心率变异性指标上反应出受不良影响的概率；

a_we为人们在不同的手机使用时间和时长的情形下从心率变异性指标上反应出受到不良影响的概率；

S_i为第i项心率变异性指标经归一化处理后纳入生理风险计算的权值，便于系统后续将测量和计算所得的6个风险指标进行对比分析；

R₀为用户在未使用手机且身心充分放松的条件下，测量所得的各项心电指标。

同理，本系统计算用户使用手机时从心率变异性指标上产生情绪风险的公式为：

上式中，i,u,v,e∈[1,6]；且i、u、v、e均为整数；

P_u′、Q_v′和a_we′为前期统计所得手机使用人群中不同年龄段、人体姿态、手机使用情况条件下，从心率变异性指标上反应出情绪受到不良影响的概率；

S_i′为第i项心率变异性指标经归一化处理后纳入情绪风险计算公式的权值，便于系统后续的指标对比分析；

R₀′为用户在未使用手机且身心充分放松的条件下，测量所得的各项心电指标在静息状态下的无情绪风险系数。

将风险系数与提前设置的阈值进行比对，从而超出范围则由模块2向模块1下达预警指令；同时，模块2将预警时的用户行为数据发送至模块1，并由模块1保存，从而使模块1能通过大量用户数据分析出用户的行为习惯，并提供个性化预警服务等。

进一步的，所述模块3由数字心电传感器、数字隔离单元、微型控制器、LED指示灯、无线通信模块蓝牙3、按键开关和电源构成；

其中的数字心电传感器采用2导联的方式引出两个电极，贴附在人体皮肤上，且模块3采集的人体心电信号经过蓝牙传输至所述模块2，所述模块3还提供了用于人机互动的按键开关和LED显示。

进一步的，所述模块4由微型控制器、蜂鸣器、LED指示灯、无线通信模块WiFi_2、角度传感器、输入按键和电源构成；

其中所述模块4采集的数据发送至模块2，且模块2再结合自身采集的姿态数据，通过计算判别出当前的人体姿态；

所述计算判别方法为：对用户的身体姿态按“走、躺、坐、卧、蹲、站”六种状态进行分类，身体姿态由模块2和模块4上的角度传感器数据经模块2处理而得。

设模块2上的角度传感器为C1，模块4上的角度传感器为C2；该角度传感器在三维坐标系上的角度如图7所示。

令C1对应的3个角度名为：α₁、β₁和γ₁，C2对应的3个角度名为：α₂、β₂和γ₂，再令f为角度传感器在三维坐标系中3个方向上的峰值变化频率，于是C1在3个方向上的峰值变化频率分别为：f_α1、f_β1和f_γ1，C2在3个方向上的变化频率分别为：f_α2、f_β2和f_γ2，。本系统采用的识别人体典型姿态和两个角度传感器在各方向上的角度及其变化频率的对照关系如图8中所示。

系统根据采集的信号识别出该用户的身体姿态，包括“走、躺、坐、卧、蹲、站”六种典型姿态，同时记录下用户在不同的使用手机情形(包括：不同的时间段、不同的使用时长、不同的手机内容)下的心电信号，再用数字信号处理技术处理用户的这些心电信号，分析出其心率变异性指标在不同的身体姿态、不同的使用手机情形下受到的影响；根据风险系数计算公式评估用户使用手机的行为给身体造成的负荷，与此同时系统还要实时地监测用户情绪受到的影响；当心率变异性指标超过某个特定的数据范围，即分类阈值时，系统便执行预警任务，包括语音播报、手机震动、屏幕锁定等形式，将用户在身体或情绪上存在的风险实时地告知和提醒用户，帮助用户及时调整和纠正不良的手机使用行为，从而达到风险预警的目的。

系统经过记录和积累用户在较长时间(例如一个月以上)内使用手机的行为习惯信息，评估身体因使用手机而承受的负荷以及情绪所受的影响情况，将使用手机的行为报告和心率变异性指标受到影响的报告呈现给用户，并提供具有针对性的个性化建议。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统，其特征在于，包括：模块1、模块2、模块3和模块4，所述模块1和模块2之间通过蓝牙连接，所述模块2和模块3之间通过蓝牙连接，所述模块2和模块4之间通过WIFI连接；

其中所述模块1为负责收集和发送手机使用状态信息、存储用户使用记录，并且向用户提供预警服务的手机APP，同时所述模块1安装运行于用户智能手机中；

其中所述模块2为负责采集人体姿态信号、与其它模块间进行收发数据，并且对各项数据进行处理的电子电路处理模块，同时所述模块2安装佩戴于人体上臂；

其中所述模块3为用于实时采集和发送人体心电信号的电子电路心电模块，同时所述模块3通过2个电极贴附于人体手臂或左胸前；

其中所述模块4为用于辅助处理模块，完成人体姿态信号采集任务的电子电路辅助模块，同时所述模块4安装佩戴于人体下肢大腿靠近膝盖位置处；

所述模块2由嵌入式控制器、无线通信模块蓝牙1、显示模块、无线通信模块WiFi_1和无线通信模块蓝牙2、语音播报单元、角度传感器、输入按键、数字信号处理器、数据存储单元、电源构成；

所述模块2工作执行包含以下任务：

任务一，通过角度传感器采集人体姿态信号，且通过WiFi接收来自模块4的人体姿态信号，并利用这两组数据进行人体姿态识别；

任务二，通过蓝牙通信模块接收来自模块3的心电数据，并用数字信号处理器快速处理这些数据；

任务三，通过按键开关接收用户的指令，通过显示模块和语音播报单元将模块2的工作状态和数据处理结果显示呈现给用户，以进行人机互动；

任务四，将数字信号处理器的处理结果存储在存储单元之中，以便调用；

任务五，嵌入式控制器根据本模块识别出的人体姿态信息、本模块中数字信号处理器的心率变异性分析结果、模块1传来的手机使用情况三项数据进行综合分析，将数据传送给数字信号处理器，并根据风险计算公式计算出风险系数，同时还将风险系数与特定的数据阈值进行比较，以便下达预警指令；

任务六，通过蓝牙模块将用户使用手机的实时风险系数和预警指令发送给模块1；

所述任务一中，嵌入式控制器识别人体典型姿态的方法，主要是将获得的两个角度传感器的角度数据与经验数据进行对照，从而完成姿态识别；

所述任务一、任务二和任务六中，模块2通过蓝牙或WiFi与其它模块进行双向通信；

所述任务二中，数字信号处理器进行心率变异性分析，主要采用含时域分析方法和频域分析方法的线性分析方法；将得到的心率变异性分析结果和医学通用指标进行比对，从而判别身体不良的状况和潜在风险，时域指标代表正常心率R-R间期的离散趋势变化情况，频域指标用于分析心电信号功率谱，从而观察交感神经与副交感神经活动的变化；

所述任务五中，风险系数是判别用户是否存在手机使用行为风险的依据，当风险系数达到或超过特定的数据阈值时，系统认为用户正处在不良的手机使用行为状态下，模块2便向模块1下达预警指令，基于心率变异性指标的风险系数的计算原理和公式如下：

生理风险系数：

上式中，i,u,v,e∈[1,6]；且i、u、v、e均为整数；

R_i表示依据第i项心率变异性指标计算而得的生理风险数据；

P_u为不同年龄条件下的人群使用手机时在心率变异性上产生不良反应的概率；

Q_v为人们在六种不同身体姿态条件下使用手机时从心率变异性指标上反应出受不良影响的概率；

a_we为人们在不同的手机使用时间和时长的情形下从心率变异性指标上反应出受到不良影响的概率；

S_i为第i项心率变异性指标经归一化处理后纳入生理风险计算的权值，便于系统后续将测量和计算所得的6个风险指标进行对比分析；

R₀为用户在未使用手机且身心充分放松的条件下，测量所得的各项心电指标。

2.根据权利要求1所述的基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统，其特征在于：所述模块1采集和记录用户手机的使用情况信息，包括使用手机的时间、时长和手机内容。

3.根据权利要求1所述的基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统，其特征在于：所述模块3采集用户的动态心电信号，并将其发送至模块2。

4.根据权利要求1所述的基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统，其特征在于：所述模块2和所述模块4采集用户的身体姿态信号，即用户在走、躺、坐、卧、蹲、站不同姿态情形下的角度传感器数据，而模块4会将其采集的数据发送至模块2，由模块2来识别人体使用手机时的身体姿态。

5.根据权利要求1所述的基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统，其特征在于：所述模块1在用户智能手机上建立用户个人数据库，并对各项数据进行管理、维护和更新，所述模块1包括：

账户管理界面，所述账户管理界面用于用户授权、注册、登录、修改、注销；

状态显示界面，所述状态显示界面用于用户身体姿态显示、情绪状况；

数据管理界面，所述数据管理界面用于文件路径、浏览、保存、发送、删除；

设置界面，所述设置界面用于预警方式选择、字体大小选择、颜色背景选择；

用户报告界面，所述用户报告界面用于用户行为统计报告、风险参数报告、健康建议报告；

所述模块1对用户使用手机的情况按时间、时长和内容进行分类管理，且对每一类信息又被划分为若干子项，每一项的名称及其对应风险概率进行编号；

其中，所述模块1通过蓝牙向所述模块2发送用户使用手机时间、时长和内容的过程信息，同时，所述模块1接收来自模块2的预警启动命令。

6.根据权利要求1所述的基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统，其特征在于：所述模块3由数字心电传感器、数字隔离单元、微型控制器、LED指示灯、无线通信模块蓝牙3、按键开关和电源构成；

其中的数字心电传感器采用2导联的方式引出两个电极，贴附在人体皮肤上，且模块3采集的人体心电信号经过蓝牙传输至所述模块2，所述模块3还提供了用于人机互动的按键开关和LED显示。

7.根据权利要求1所述的基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统，其特征在于：所述模块4由微型控制器、蜂鸣器、LED指示灯、无线通信模块WiFi_2、角度传感器、输入按键和电源构成；

其中所述模块4采集的数据发送至模块2，且模块2再结合自身采集的姿态数据，通过计算判别出当前的人体姿态。

8.根据权利要求7所述的基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统，其特征在于：计算判别方法为：对用户的身体姿态按“走、躺、坐、卧、蹲、站”六种状态进行分类，身体姿态由模块2和模块4上的角度传感器数据经模块2处理而得。

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