基于移动互联的睡眠监控系统设计

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随着人们对睡眠质量重视程度的提高,市场上如智能手环和睡枕的应用式睡眠监测设备逐渐融入大众的生活。但目前监测设备普遍存在三大问题:(1)睡眠质量分析条件单一,仅通过睡眠时长或体动次数作为判断指标。(2)睡眠监测过程中并没有对用户的睡眠质量进行实质性改善措施。(3)可穿戴式设备需在夜间全程佩戴,对使用者的睡眠舒适度造成干扰。为了解决以上问题,本文设计了一款基于移动互联技术的非接触式睡眠监控系统。该设备集无线采集控制端、通讯云平台和移动客户端于一体,实现对用户的睡眠状态监测与睡眠环境自动调控等功能。首先搭建LabVIEW为主的实验平台进行睡眠影响因素的探究实验,通过多条件下的数据分析发现微环境下温湿度变化和体动行为的相关性。探索睡眠期间的适宜温温度,设计融入温湿度判断条件的睡眠质量评估方法,基于微环境温湿度的调控来对睡眠过程进行有效改善。然后根据睡眠监控的功能需求进行总体架构设计,将其分为移动客户端、通讯云平台和无线采集控制端共三大模块。选用云平台搭建通讯服务器和云数据库,保证应用层和硬件层的数据传输稳定性,对软件用户和睡眠数据进行管理。随后设计了非接触式的采集和控制硬件系统,主要分为数据采集、无线通信和设备控制三大部分。以STM32F103为核心处理器,集多种传感器对睡眠环境和体动行为进行采集,采用Wi-Fi和GPRS自主调节通讯模式解决室内不同网络信号问题,设备控制模块通过多路继电器对环境调控设备进行自动控制,并留有多个IO口提高系统的扩展性。最后开发一款微信小程序应用软件作为移动客户端,解决了软件跨平台使用问题,合理设计交互界面和睡眠服务功能。客户端一方面可对用户的当夜睡眠进行分数评估,另一方面在睡眠过程中对环境信息进行实时监测,根据温湿度阈值进行环境的自动调控,调节被内合适温湿度以减少使用者体动行为的发生,提高睡眠质量。该系统最终设计完成并实现,通过睡眠测试验证了产品睡眠监控基本功能的实现,本系统的研究对睡眠监测产品的设计方向具有一定的意义。
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