技术领域
本发明涉及智能可穿戴设备,特别涉及一种基于物联网、云计算和大数据分 析的智能可穿戴设备健康安全系统。
背景技术
智能可穿戴设备是应用现有的高科技技术对日常穿戴进行智能化设计、开发 出可以穿戴的设备的总称，如谷歌眼镜、小米手环、苹果智能手表等等。现有的 智能可穿戴设备往往只专注于某一类应用功能，需要和其它设备如智能手机配合 使用，如各类进行体征监测的智能手环、智能首饰等。随着技术的进步以及用户 需求的变迁，可穿戴式智能设备的形态与应用热点也在不断的变化。
穿戴式技术在国际计算机学术界和工业界一直都备受关注，只不过由于造价 成本高和技术复杂，很多相关设备仅仅停留在概念领域。随着移动互联网的发展、 技术进步和高性能低功耗处理芯片的推出等，部分穿戴式设备已经从概念化走向 商用化，新式穿戴式设备不断传出，谷歌、苹果、微软、小米、360等诸多科技 公司都开始在这个全新的领域深入探索。
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，物联网就是物物相连的互联网。 物联网通过智能感知、传感器识别技术等通信感知技术，广泛应用于网络的融合 中。基于物联网技术的可穿戴设备是未来可穿戴设备发展的趋势，比如360儿童 手环就具有通过定位、安全预警和通话连接三个功能，保障了儿童外出安全。360 儿童手环是一款典型的基于物联网技术的智能可穿戴设备。
大数据与云计算的关系就像一枚硬币的正反面一样密不可分，大数据必然无 法用单台的计算机进行处理，必须采用分布式架构。它的特色在于对海量数据进 行分布式数据挖掘，但它必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、 虚拟化技术。
采用大数据分析的智能可穿戴设备是未来的发展趋势，基于历史数据分析， 人们在穿戴智能可穿戴设备的过程中实现数据的收集，远端云服务器通过一段时 间数据的收集分析完全可以对一个人的健康状况给出提示，远端服务器通过对多 个人的健康数据分析可以得出各个年龄段人的健康指标参照数据，通过GPS定位 功能加上长期大量人群数据分析，可以给出各个地区人的健康状况数据，这样也 便于政府做医疗健康统计分析。
儿童和老人是社会的弱势群体，需要全社会个关爱和保护，基于物联网的可 穿戴设备可以及时了解他们的健康状态以及目前所处的位置，当出现意外时能够 及时通知监护人或进行报警，从而保证被监护人能够得到及时有效的救援。
基于物联网、云计算和大数据综合分析，能够实时进行健康数据分析、实时 监测被监护人的安全状况的智能可穿戴设备目前尚未出现。
发明内容
本发明的目的在于提供提供一个基于物联网、云计算和大数据分析的智能 可穿戴设备健康安全系统，能够实现被监护人健康状况的实时监测、人身安全的 实时监测，一旦被监护人发生人身安全意外，可以及时通知监护人从而保证被监 护人能够得到及时有效的救援；通过数据分析一旦发现被监护人的健康状况存在 异常可以第一时间提醒。
为了实现以上目的，本发明的技术方案如下：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，其特征在于，包括云服务器、监护人智 能手机、可穿戴设备终端；
所述的可穿戴设备终端包括无线通信单元、存储器单元、显示单元、控制器 单元、GPS定位单元、电源单元；第一压力传感器、第二压力传感器、心率传感 器、光照传感器、一氧化碳传感器、体温传感器、陀螺仪传感器；
所述的存储器单元、显示单元、GPS定位单元分别与控制器单元电连接；
所述的控制器单元通过无线通信单元与云服务器通信；
所述的电源单元为各个模块单元供电；
所述的电源单元包括多个薄膜太阳能电池、多个金属片、导线、多个电极、 导热板、多个N型半导体、多个P型半导体和锂离子电池；
薄膜太阳能电池设置于衣服的外表面，导热板设置于衣服的内表面；
所述的导热板的上表面设置多个N型半导体和相同数量的P型半导体，相邻 的N型半导体和P型半导体之间通过金属片串联；
N型半导体、P型半导体与导热板不接触的一端的金属片上均设置薄膜太阳能 电池，所有的薄膜太阳能电池串联，然后通过导线、电极再与串联后的N型半导 体、P型半导体串联，最后给锂离子电池充电；光照到薄膜太阳能电池上根据光 伏效应会直接转化为电能，由于光照会产生一定热量传导给金属片，使其具有稍 高温度作为热端；导热板会直接接触人体皮肤，其温度接近体温作为冷端，其温 度低于热端的金属片，两者的温度差刚好作用于安装在中间的N型半导体和P 型半导体，通过热电效应产生电能；
锂离子电池为各个模块单元供电；
所述的第一压力传感器、第二压力传感器、心率传感器、光照传感器、一氧 化碳传感器、体温传感器、陀螺仪传感器分别与控制器单元电连接；
所述的第一压力传感器设置于左脚鞋子的底部，第二压力传感器设置于右脚 鞋子的底部，心率传感器设置于手腕处、陀螺仪传感器设置于鞋底处，体温传感 器设置于内衣的内表面，光照传感器、一氧化碳传感器设置于外衣的外表面；
当一氧化碳传感器检测到的浓度大于正常浓度数值时，控制器单元与云服务 器通信，然后云服务器将浓度超标的情况发送给监护人智能手机，同时控制器单 元控制显示单元显示浓度超标的情况；
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，同时控制 器单元控制显示单元显示体温异常的情况；
当陀螺仪传感器检测到被监护人由运动状态变为静止状态时，控制器单元就 控制存储器单元存储此时第一压力传感器、第二压力传感器检测到的数值，然后 控制器单元从存储器单元读取100个第一压力传感器数值和100个第二压力传感 器数值，所有数值相加除以100，记为被监护人的体重G；
以上存储器单元存储的数值以及被监护人的体重G也保存在云服务器上，当 云服务器计算过去10天被监护人的体重G一直递减，这时云服务器会向监护人 智能手机发送被监护人体重逐渐变轻的提示信息；
当陀螺仪传感器检测到被监护人处于静止状态，并且控制器单元的定时器计 时3秒钟，第一压力传感器检测到的数值都小于等于G，但是第二压力传感器检 测到的数值至少有3次大于2*G时；3秒钟之后，控制器单元的定时器再计时3 秒钟，第二压力传感器检测到的数值都小于等于G，但是第一压力传感器检测到 的数值至少有3次大于2*G时，这时控制器单元通过无线通信单元向云服务器发 送被监护人处于人为意外危险状况和被监护人的具体位置，然后云服务器向监护 人智能手机发送被监护人处于人为意外危险状态的通知和被监护人的具体位置；
当陀螺仪传感器检测到被监护人处于静止状态，并且控制器单元的定时器计 时80秒钟，心率传感器检测到的数值小于20但是80秒钟之后心率传感器大于 平时的心率，这时控制器单元通过无线通信单元向云服务器发送被监护人处于人 为意外危险状况和被监护人的具体位置，然后云服务器向监护人智能手机发送被 监护人处于人为意外危险状态的通知和被监护人具体的位置；
当陀螺仪传感器检测到被监护人处于静止状态，并且控制器单元的定时器计 时3分钟钟，心率传感器检测到的数值明显高于或者低于平时的心率，这时控制 器单元通过无线通信单元向云服务器发送被监护人处于非人为意外危险状况和 被监护人的具体位置，然后云服务器向监护人智能手机发送被监护人处于非人为 意外危险状态的通知和被监护人的具体位置。
进一步，所述的云服务器采用阿里云服务器。
进一步，所述的监护人智能手机采用iPhone6s。
进一步，明显的高于或者低于平时的心率是指高于或者低于平时心率的 20％。
与现有技术方案相比，本发明的有益效果：第一，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，通过数据分析一旦发现被监护人的 健康状况存在异常可以第一时间提醒，比如过去10天体重一直减轻可以及时提 醒监护人；第二，能够实现被监护人人身安全的实时监测，一旦被监护人被绑架， 可以及时通知监护人从而保证被监护人能够得到及时有效的救援，方法1，当被 监护人被绑架时，由于被监护人无法打电话也不能说话，由于平时被监护人无论 是跑步还是静止不动或者散步，第一压力传感器和第二压力传感器检测到的数值 几乎是0.5*G，而不会大于G，通过这样暗语的方式，这时候被监护人左脚不动， 右脚在3秒钟连续至少3次跺地面，这时候右脚下面的第二压力传感器检测到的 数值会明显大于2*G时，而左脚下面的第一压力传感器检测到的数值会小于等于 G，这其实是一种暗语，通过这种方式被监护人可以很容易的告诉监护人自己被 绑架了。方法2，当被监护人被绑架时候，可以通过屏住呼吸告知被监护人，由 于屏住呼吸心率肯定会低于20，但是当被监护人不再屏住呼吸时由于处于惊吓 状态心率肯定会高于平时的心率，所以通过检测心率可以判断被监护人是否被绑 架，这也是一种暗语表达的方式；第三，一旦被监护人出现昏阙，可以第一时间 通知监护人。
附图说明
图1是本发明的原理方框示意图。
图2是本发明电源单元的原理方框示意图。
其中，1是薄膜太阳能电池；2是金属片；3是导线；4是电极；5是导热板； 6是N型半导体；7是P型半导体；8是锂离子电池。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
针对陀螺仪传感器检测人的运动状态，比如是处于静止状态，还是运动状 态，是处于散步状态，还是慢跑状态，还是摔倒状态，这些都可以通过软件结 合陀螺仪传感器实现，都属于现有公知的技术，在此不详细描述。
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，包括云 服务器、监护人智能手机、可穿戴设备终端；所述的可穿戴设备终端包括无线通 信单元、存储器单元、显示单元、控制器单元、GPS定位单元、电源单元；第一 压力传感器、第二压力传感器、心率传感器、光照传感器、一氧化碳传感器、体 温传感器、陀螺仪传感器；所述的存储器单元、显示单元、GPS定位单元分别与 控制器单元电连接；所述的控制器单元通过无线通信单元与云服务器通信；所述 的电源单元为各个模块单元供电；
所述的电源单元包括多个薄膜太阳能电池、多个金属片、导线、多个电 极、导热板、多个N型半导体、多个P型半导体和锂离子电池；
薄膜太阳能电池设置于衣服的外表面，导热板设置于衣服的内表面；
所述的导热板的上表面设置多个N型半导体和相同数量的P型半导体，相邻 的N型半导体和P型半导体之间通过金属片串联；
N型半导体、P型半导体与导热板不接触的一端的金属片上均设置薄膜太阳能 电池，所有的薄膜太阳能电池串联，然后通过导线、电极再与串联后的N型半导 体、P型半导体串联，最后给锂离子电池充电；光照到薄膜太阳能电池上根据光 伏效应会直接转化为电能，由于光照会产生一定热量传导给金属片，使其具有稍 高温度作为热端；导热板会直接接触人体皮肤，其温度接近体温作为冷端，其温 度低于热端的金属片，两者的温度差刚好作用于安装在中间的N型半导体和P 型半导体，通过热电效应产生电能；
锂离子电池为各个模块单元供电；
所述的第一压力传感器、第二压力传感器、心率传感器、光照传感器、一氧 化碳传感器、体温传感器、陀螺仪传感器分别与控制器单元电连接；所述的第一 压力传感器设置于左脚鞋子的底部，第二压力传感器设置于右脚鞋子的底部，心 率传感器设置于手腕处、陀螺仪传感器设置于鞋底处，体温传感器设置于内衣的 内表面，光照传感器、一氧化碳传感器设置于外衣的外表面；
当一氧化碳传感器检测到的浓度大于正常浓度数值时，控制器单元与云服务 器通信，然后云服务器将浓度超标的情况发送给监护人智能手机，同时控制器单 元控制显示单元显示浓度超标的情况；
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，同时控制 器单元控制显示单元显示体温异常的情况；
当陀螺仪传感器检测到被监护人由运动状态变为静止状态时，控制器单元就 控制存储器单元存储此时第一压力传感器、第二压力传感器检测到的数值，然后 控制器单元从存储器单元读取100个第一压力传感器数值和100个第二压力传感 器数值，所有数值相加除以100，记为被监护人的体重G；
以上存储器单元存储的数值以及被监护人的体重G也保存在云服务器上，当 云服务器计算过去10天被监护人的体重G一直递减，这时云服务器会向监护人 智能手机发送被监护人体重逐渐变轻的提示信息；
当陀螺仪传感器检测到被监护人处于静止状态，并且控制器单元的定时器计 时3秒钟，第一压力传感器检测到的数值都小于等于G，但是第二压力传感器检 测到的数值至少有3次大于2*G时；3秒钟之后，控制器单元的定时器再计时3 秒钟，第二压力传感器检测到的数值都小于等于G，但是第一压力传感器检测到 的数值至少有3次大于2*G时，这时控制器单元通过无线通信单元向云服务器发 送被监护人处于人为意外危险状况和被监护人的具体位置，然后云服务器向监护 人智能手机发送被监护人处于人为意外危险状态的通知和被监护人的具体位置；
当陀螺仪传感器检测到被监护人处于静止状态，并且控制器单元的定时器计 时80秒钟，心率传感器检测到的数值小于20但是80秒钟之后心率传感器大于 平时的心率，这时控制器单元通过无线通信单元向云服务器发送被监护人处于人 为意外危险状况和被监护人的具体位置，然后云服务器向监护人智能手机发送被 监护人处于人为意外危险状态的通知(可以是文字提醒也可以是语音提醒)和被 监护人具体的位置；
当陀螺仪传感器检测到被监护人处于静止状态，并且控制器单元的定时器计 时3分钟钟，心率传感器检测到的数值明显高于或者低于平时的心率，这时控制 器单元通过无线通信单元向云服务器发送被监护人处于非人为意外危险状况和 被监护人的具体位置，然后云服务器向监护人智能手机发送被监护人处于非人为 意外危险状态的通知和被监护人的具体位置。
其中，所述的云服务器采用阿里云服务器；监护人智能手机采用iPhone6s。
下面对本发明的工作原理详细说明：
首先，当陀螺仪传感器检测到被监护人处于静止状态，并且控制器单元的 定时器计时3秒钟，第一压力传感器检测到的数值都小于等于G，但是第二压力 传感器检测到的数值至少有3次大于2*G时；3秒钟之后，控制器单元的定时器 再计时3秒钟，第二压力传感器检测到的数值都小于等于G，但是第一压力传感 器检测到的数值至少有3次大于2*G时，这时控制器单元通过无线通信单元向云 服务器发送被监护人处于人为意外危险状况和被监护人的具体位置，然后云服务 器向监护人智能手机发送被监护人处于人为意外危险状态的通知和被监护人的 具体位置；
以上是当被监护人被绑架时，由于被监护人无法打电话也不能说话，由于平 时被监护人无论是跑步还是静止不动或者散步，第一压力传感器和第二压力传感 器检测到的数值几乎是0.5*G，通过这样暗语的方式，这时候被监护人左脚不动， 右脚在3秒钟连续至少3次跺地面，这时候右脚下面的第二压力传感器检测到的 数值会明显大于2*G时，而左脚下面的第一压力传感器检测到的数值会小于等于 G，然后右脚不动，左脚至少3次跺地面，并且3秒钟完成，这其实是一种暗语， 通过这种方式被监护人可以很容易的告诉监护人自己被绑架了。
当陀螺仪传感器检测到被监护人处于静止状态，并且控制器单元的定时器计 时80秒钟，心率传感器检测到的数值小于20但是80秒钟之后心率传感器大于 平时的心率(平时的心率采用24小时内心率的平均值)，这时控制器单元通过无 线通信单元向云服务器发送被监护人处于人为意外危险状况和被监护人的具体 位置，然后云服务器向监护人智能手机发送被监护人处于人为意外危险状态的通 知和被监护人具体的位置。
以上也是当被监护人被绑架时候，可以通过屏住呼吸告知被监护人，由于屏 住呼吸心率肯定会低于20，但是当被监护人不再屏住呼吸时由于处于惊吓状态 心率肯定会高于平时的心率。
下面说明本发明如何实现被监护人健康状况检测：
当陀螺仪传感器检测到被监护人由运动状态变为静止状态时，控制器单元就 控制存储器单元存储此时第一压力传感器、第二压力传感器检测到的数值，每间 隔24小时，控制器单元从存储器单元读取100个第一压力传感器数值和100个 第二压力传感器数值，所有数值相加除以100，记为被监护人的体重G；
以上陀螺仪传感器检测到被监护人由运动状态变为静止状态时，这时候第一 压力传感器和第二压力传感器检测到的数值之和也就接近人体的体重，为了更准 确的计算人体的体重G，采取多个数值相加取平均值的方式。
当陀螺仪传感器检测到被监护人处于静止状态，并且控制器单元的定时器计 时3分钟钟，心率传感器检测到的数值明显高于或者低于平时的心率(一般是昏 阙)，这时控制器单元通过无线通信单元向云服务器发送被监护人处于非人为意 外危险状况和被监护人的具体位置，然后云服务器向监护人智能手机发送被监护 人处于非人为意外危险状态的通知和被监护人的具体位置。
明显的高于或者低于平时的心率是指高于或者低于平时心率的20％。
以上情况一般都是被监护人处于昏阙状态才会出现心率数值明显高于或者 低于平时的心率，并且持续时间较久。