论文部分内容阅读
摘 要：以安全为主打的基于APP Invertor的安全智能手环，是在传统智能手环的基础上增加GPS模块、传感器模块、拍摄模块和语音模块，可通过蓝牙连接到手机，可以对位置进行导航，也可以添加关联人，在出现意外时，能够在较短时间内发信息给关联人并报警，能有效预防老人小孩等发生风险。
关键词：智能手环;安全
1.研究背景
网上预约是随着社会发展所带来的一种新的交通方式。它的發展给人们的出行带来了便利，但是在这个过程中同样也存在着一些安全隐患。
现代的人对智能手环并不陌生，智能手环一般为手表的形式被使用，并且便于携带，俗称手环。目前为止，大部分智能手环可以实时记录数据，如运动、睡眠和日常生活中的一些食物摄入量，这一些数据可以与手机电脑同步，并且通过这一些数据可以分析身体情况，从而引导健康的生活。市场上的智能手环虽然都具有不同的功能，但是其中大部分是用于跟踪健康数据。
SW安全智能手环就是为安全而生，顺应时代的潮流，操作简单，与手机联系到一起，无论是老人或者小孩皆可以进行操作，穿戴后在一定程度上增加安全保障。
2.系统总体设计方案
2.1 系统总体描述
整个系统由手机APP和安全智能手环两部分组成，手机APP由App Inventor开发平台开发而成，安全智能手环外形则是如传统的智能手环一般，具有显示屏幕，内部安装GPS定位等装置，利用蓝牙通信技术，将手机APP与手环相连接，可以通过手机APP对手环进行操控，同时也可以用手环通过手机APP操控手机进行报警。
2.2 手机APP设计
2.2.1 APP Inventor开发平台介绍
App Inventor是一款采用拖拽的可是化编程工具，主要用于构建运行在安卓平台上的移动应用。App Inventor提供了基于Web的图形用户界面设计工具，可以用它设计应用的外观，然后像拼图一样将“块”程序代码拼起来应用。
App Inventor 的官方服务器地址为：http：//ai2.appinventor.mit.edu。
2.2.2 手机APP界面设计介绍
组件设计模块主要是设计App可视界面，组件面板、组件列表、组件属性和素材都为工作面板服务。根据安全智能手环设计的功能需求，就是用户和手机用组件设计器把开发应用软件需要的设计功能组件摆放到手机设计界面上，本设计所需要的设计功能组件有在屏幕1中，使用界面布局4次，分别为水平布局3次、垂直布局1次;使用用户界面15次，分别为14次按钮、2次标签、2次列表选择框。 其中非可视组件有：电话拨号器1、蓝牙客户端1、计时器1、位置传感器1、方向传感器1、距离传感器1、摄像机1、语音识别器1、文本语音转换器1、短信收发器1、音效1、录音机1等各功能设计组件按照项目需求设置相应的功能属性和界面位置。
2.2.3 手机APP逻辑设计
逻辑设计模块主要是设计App使用程序，模块和素材都为工作面板服务。
手机APP首先选择手环进行连接，连接之后可以在APP中看到手环的基本状态，包括电量、连接情况、有无信号等情况，也可以选择对于手环和手机APP的连接状态进行切换，切换后可以对手环的时间进行设置，也可以在手机APP中可以对关联人进行设置，设置完成后一旦出现紧急情况，可以在最短时间里拨通其联系电话或发送信息。同样，可以在手机APP中进行报警。
在点击导航时，屏幕1会切换到屏幕2，在输入栏中输地址，活动启动器将打开谷歌地图并搜素选中位置的地图。
2.3 安全智能手环设计
2.3.1 安全智能手环总体设计
当智能手环通过蓝牙连接手机时，可以在手机或电脑上添加“关联人”以及其手机号，手环内加入了GPS和语音提醒系统，出行时可以利用手机设置到达地点以及出行路线，一旦偏离路线三分钟，手环语音提醒，可以关闭语音，若是持续振动一分钟没有关闭，则会自动发送消息和你所在的地点给你的关联人，关联人可通过打电话确认安全。若是手环一直没有关闭，则每隔一分钟发送定位信息给关联人。
在路边打车或者网上约车时，可在上车时通过手环对司机和车牌进行拍照，上车后可以设置路线，若是与设置路线偏离三分钟，手环语音提醒，若是一分钟内没有关闭语音，就会发信息给关联人，发送的信息包括手环持有者的信息，出现何种问题，目前所处位置以及司机和车牌号相片。若是手环一直没有关闭，则每隔一分钟发送定位信息给关联人。
2.3.2 安全智能手环硬件选择
一般的智能手环最小系统一般包括：控制模块、充电电源模块、蓝牙模块、显示模块、存储模块和加速度模块。安全智能手环是在原来的基础之上外加了新的传感器模块、拍摄模块和语音模块。
安全智能手环是采用医用橡胶材质，为了控制手环的体积厚度，所以使用了IC中的TI MSP430F5528的微控制器，并采用180 mAh的锂电池为手环供电。蓝牙模块我们采用低功耗蓝牙技术，应用TI CC2541 蓝牙4.0芯片与手机进行连接，同步更新数据。显示屏采用弯曲的1.5英寸Super AMOLDE彩色显示屏，使其看起来更加的美观。存储模块采用随机存储器中的StaticRAM静态储存器，可以随时读出、写入或者修改数据，并且储存和读取的速度极快。
传感器模块包括加速传感器、陀螺仪和GPS。
加速度传感器采用Bosch BMA222EF三轴加速度传感器。陀螺仪采用MEMS硅微电陀螺仪.MEMS是集机械元件、微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整的微机电系统。
GPS定位手环结合了软件硬件技术，实现了完整的轨迹监控。并且能够在手机和手环配对后，关联人也可以随时关注用户的位置。
拍摄模块使用Smart Smart Bracelet的摄像头可用作标准PC摄像头，需要安装随附的驱动程序。连接到手机，在一定程度上可代替手机拍照功能。
3.蓝牙通信实现过程
两个通信工具之间的通信通过手机APP调用手机蓝牙模块实现。手机客户端可以在无网络的条件下实现蓝牙连接、消息的发送和接收。蓝牙设备之间进行通信时，用户通过应用选择充当蓝牙服务器的一端和客户机，选择需要连接的蓝牙设备。
4.结语
现在纵观整个智能手环市场，智能手环在可穿戴领域的关注度很高，特别是受到老年人和年轻人喜爱，而且每一年的销量也在逐步上升。虽然智能手环现在还处于发展阶段，不能像智能手机那样成为生活的必需品，但随着行业的快速发展，智能手环最终会出现革命性的产品来改变行业。
参考文献：
[1]智能手环/手环应用程序在不同步行速度或路面中的计步有效性研究[J].何晓龙，史文越，盛张群.中国体育科技2016（06）.
[2]智能手环的应用评价[J].李红岩，段莹，卢烨，常远.世界睡眠医学杂志2014（06）.
[3]运动社交平台对用户使用智能手环行为的影响研究[J].王琳，胡梦迪，朱文静.信息资源管理学报.2017（03）.
[4]运动智能手环监测身体活动量的效度研究进展.蒿莹莹，张琳，马晓凯，曹振波.上海体育学院学报.2019（04）.
[5]基于智能手环的多元综合评价系统与功能设计[J].吴丙朕.中小学信息技术教育2019（Z1）.
（此文章为沈阳城市建设学院大学生创新创业训练计划项目结题使用）
关键词：智能手环;安全
1.研究背景
网上预约是随着社会发展所带来的一种新的交通方式。它的發展给人们的出行带来了便利，但是在这个过程中同样也存在着一些安全隐患。
现代的人对智能手环并不陌生，智能手环一般为手表的形式被使用，并且便于携带，俗称手环。目前为止，大部分智能手环可以实时记录数据，如运动、睡眠和日常生活中的一些食物摄入量，这一些数据可以与手机电脑同步，并且通过这一些数据可以分析身体情况，从而引导健康的生活。市场上的智能手环虽然都具有不同的功能，但是其中大部分是用于跟踪健康数据。
SW安全智能手环就是为安全而生，顺应时代的潮流，操作简单，与手机联系到一起，无论是老人或者小孩皆可以进行操作，穿戴后在一定程度上增加安全保障。
2.系统总体设计方案
2.1 系统总体描述
整个系统由手机APP和安全智能手环两部分组成，手机APP由App Inventor开发平台开发而成，安全智能手环外形则是如传统的智能手环一般，具有显示屏幕，内部安装GPS定位等装置，利用蓝牙通信技术，将手机APP与手环相连接，可以通过手机APP对手环进行操控，同时也可以用手环通过手机APP操控手机进行报警。
2.2 手机APP设计
2.2.1 APP Inventor开发平台介绍
App Inventor是一款采用拖拽的可是化编程工具，主要用于构建运行在安卓平台上的移动应用。App Inventor提供了基于Web的图形用户界面设计工具，可以用它设计应用的外观，然后像拼图一样将“块”程序代码拼起来应用。
App Inventor 的官方服务器地址为：http：//ai2.appinventor.mit.edu。
2.2.2 手机APP界面设计介绍
组件设计模块主要是设计App可视界面，组件面板、组件列表、组件属性和素材都为工作面板服务。根据安全智能手环设计的功能需求，就是用户和手机用组件设计器把开发应用软件需要的设计功能组件摆放到手机设计界面上，本设计所需要的设计功能组件有在屏幕1中，使用界面布局4次，分别为水平布局3次、垂直布局1次;使用用户界面15次，分别为14次按钮、2次标签、2次列表选择框。 其中非可视组件有：电话拨号器1、蓝牙客户端1、计时器1、位置传感器1、方向传感器1、距离传感器1、摄像机1、语音识别器1、文本语音转换器1、短信收发器1、音效1、录音机1等各功能设计组件按照项目需求设置相应的功能属性和界面位置。
2.2.3 手机APP逻辑设计
逻辑设计模块主要是设计App使用程序，模块和素材都为工作面板服务。
手机APP首先选择手环进行连接，连接之后可以在APP中看到手环的基本状态，包括电量、连接情况、有无信号等情况，也可以选择对于手环和手机APP的连接状态进行切换，切换后可以对手环的时间进行设置，也可以在手机APP中可以对关联人进行设置，设置完成后一旦出现紧急情况，可以在最短时间里拨通其联系电话或发送信息。同样，可以在手机APP中进行报警。
在点击导航时，屏幕1会切换到屏幕2，在输入栏中输地址，活动启动器将打开谷歌地图并搜素选中位置的地图。
2.3 安全智能手环设计
2.3.1 安全智能手环总体设计
当智能手环通过蓝牙连接手机时，可以在手机或电脑上添加“关联人”以及其手机号，手环内加入了GPS和语音提醒系统，出行时可以利用手机设置到达地点以及出行路线，一旦偏离路线三分钟，手环语音提醒，可以关闭语音，若是持续振动一分钟没有关闭，则会自动发送消息和你所在的地点给你的关联人，关联人可通过打电话确认安全。若是手环一直没有关闭，则每隔一分钟发送定位信息给关联人。
在路边打车或者网上约车时，可在上车时通过手环对司机和车牌进行拍照，上车后可以设置路线，若是与设置路线偏离三分钟，手环语音提醒，若是一分钟内没有关闭语音，就会发信息给关联人，发送的信息包括手环持有者的信息，出现何种问题，目前所处位置以及司机和车牌号相片。若是手环一直没有关闭，则每隔一分钟发送定位信息给关联人。
2.3.2 安全智能手环硬件选择
一般的智能手环最小系统一般包括：控制模块、充电电源模块、蓝牙模块、显示模块、存储模块和加速度模块。安全智能手环是在原来的基础之上外加了新的传感器模块、拍摄模块和语音模块。
安全智能手环是采用医用橡胶材质，为了控制手环的体积厚度，所以使用了IC中的TI MSP430F5528的微控制器，并采用180 mAh的锂电池为手环供电。蓝牙模块我们采用低功耗蓝牙技术，应用TI CC2541 蓝牙4.0芯片与手机进行连接，同步更新数据。显示屏采用弯曲的1.5英寸Super AMOLDE彩色显示屏，使其看起来更加的美观。存储模块采用随机存储器中的StaticRAM静态储存器，可以随时读出、写入或者修改数据，并且储存和读取的速度极快。
传感器模块包括加速传感器、陀螺仪和GPS。
加速度传感器采用Bosch BMA222EF三轴加速度传感器。陀螺仪采用MEMS硅微电陀螺仪.MEMS是集机械元件、微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整的微机电系统。
GPS定位手环结合了软件硬件技术，实现了完整的轨迹监控。并且能够在手机和手环配对后，关联人也可以随时关注用户的位置。
拍摄模块使用Smart Smart Bracelet的摄像头可用作标准PC摄像头，需要安装随附的驱动程序。连接到手机，在一定程度上可代替手机拍照功能。
3.蓝牙通信实现过程
两个通信工具之间的通信通过手机APP调用手机蓝牙模块实现。手机客户端可以在无网络的条件下实现蓝牙连接、消息的发送和接收。蓝牙设备之间进行通信时，用户通过应用选择充当蓝牙服务器的一端和客户机，选择需要连接的蓝牙设备。
4.结语
现在纵观整个智能手环市场，智能手环在可穿戴领域的关注度很高，特别是受到老年人和年轻人喜爱，而且每一年的销量也在逐步上升。虽然智能手环现在还处于发展阶段，不能像智能手机那样成为生活的必需品，但随着行业的快速发展，智能手环最终会出现革命性的产品来改变行业。
参考文献：
[1]智能手环/手环应用程序在不同步行速度或路面中的计步有效性研究[J].何晓龙，史文越，盛张群.中国体育科技2016（06）.
[2]智能手环的应用评价[J].李红岩，段莹，卢烨，常远.世界睡眠医学杂志2014（06）.
[3]运动社交平台对用户使用智能手环行为的影响研究[J].王琳，胡梦迪，朱文静.信息资源管理学报.2017（03）.
[4]运动智能手环监测身体活动量的效度研究进展.蒿莹莹，张琳，马晓凯，曹振波.上海体育学院学报.2019（04）.
[5]基于智能手环的多元综合评价系统与功能设计[J].吴丙朕.中小学信息技术教育2019（Z1）.
（此文章为沈阳城市建设学院大学生创新创业训练计划项目结题使用）