本發(fā)明涉及可穿戴設(shè)備，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)人體姿勢(shì)監(jiān)測(cè)，特別是坐姿監(jiān)測(cè)的智能檢測(cè)系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代人們生活方式的改變和伴隨而來的長(zhǎng)期久坐導(dǎo)致的脊椎問題日益突出，其中長(zhǎng)期不正確的坐姿是導(dǎo)致脊椎問題產(chǎn)生的重要原因。坐姿監(jiān)測(cè)的重要性日漸突出?，F(xiàn)有的坐姿監(jiān)測(cè)方案，大多基于圖像處理的方法來實(shí)現(xiàn)，需要有攝像頭的支持，易受他人干擾，且難以解決便攜性問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于電磁場(chǎng)感應(yīng)的可穿戴坐姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種基于電磁場(chǎng)感應(yīng)的可穿戴坐姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括衣服本體和座椅背板；

所述衣服本體的正面設(shè)有口袋，口袋內(nèi)裝有交流電產(chǎn)生模塊，交流電產(chǎn)生模塊的輸出端和gnd端通過一根閉合導(dǎo)線連接，所述閉合導(dǎo)線依次固定在衣服本體正面的豎向中軸線、衣服本體領(lǐng)口邊緣、衣服本體背面的豎向中軸線和衣服本體下邊緣，形成閉環(huán)回路；所述交流電產(chǎn)生模塊向?qū)Ь€輸出1-30khz的振蕩電流；

所述座椅背板從上至下設(shè)有至少一組平行的電磁感應(yīng)模塊組，每組包括兩個(gè)關(guān)于中軸對(duì)稱的電磁感應(yīng)模塊；所述電磁感應(yīng)模塊包括依次連接的磁場(chǎng)感應(yīng)和選頻模塊、放大模塊、檢波模塊；所有電磁感應(yīng)模塊的檢波模塊的輸出端連接a/d轉(zhuǎn)換模塊，a/d轉(zhuǎn)換模塊連接微處理器；所述磁場(chǎng)感應(yīng)和選頻模塊的線圈感應(yīng)固定在衣服本體的導(dǎo)線的電流，并通過電容和線圈的諧振實(shí)現(xiàn)選頻；經(jīng)過放大和檢波得到模擬電壓信號(hào)，經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換模塊向微處理器輸出數(shù)字電壓信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述座椅背板從上至下設(shè)有三組平行的電磁感應(yīng)模塊組，第一組電磁感應(yīng)模塊組的位置與衣服本體的領(lǐng)口處相對(duì)應(yīng)，第二組電磁感應(yīng)模塊組的位置與衣服本體的胸口處相對(duì)應(yīng)，第三組電磁感應(yīng)模塊組的位置與衣服本體的腰處相對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步地，所述交流電產(chǎn)生模塊向?qū)Ь€輸出20khz，100ma的振蕩電流；所述磁場(chǎng)感應(yīng)和選頻模塊的線圈為10mh的線圈，電容為6.8nf電容。

進(jìn)一步地，所述微處理器連接蜂鳴器模塊和顯示模塊；所述顯示模塊用于向用戶展示訓(xùn)練坐姿和該用戶的坐姿類型；所述蜂鳴器模塊用于在用戶坐姿不準(zhǔn)確時(shí)報(bào)警。

進(jìn)一步地，所述座椅背板為可收納便攜式背板，與座椅靠背分離，具備數(shù)據(jù)接口和藍(lán)牙模塊；所述數(shù)據(jù)接口用于電池充電和數(shù)字電壓信號(hào)數(shù)據(jù)輸出；所述藍(lán)牙模塊用于連接手機(jī)實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙尋物功能。

進(jìn)一步地，所述微處理器包括訓(xùn)練模塊和檢測(cè)模塊；所述訓(xùn)練模塊用于根據(jù)用戶的不同坐姿類型和其對(duì)應(yīng)的電磁感應(yīng)模塊采集的數(shù)字電壓信號(hào)進(jìn)行聚類分析，獲得檢測(cè)模型；所述檢測(cè)模塊用于在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過程中采集用戶實(shí)時(shí)數(shù)字電壓信號(hào)，輸入檢測(cè)模型中，獲得實(shí)時(shí)坐姿類型。

一種基于電磁場(chǎng)感應(yīng)的可穿戴坐姿監(jiān)測(cè)方法，該方法包括以下步驟：

(1)用戶穿戴衣服本體，顯示模塊的顯示屏上展示多組待訓(xùn)練的坐姿類型，所述坐姿類型包括標(biāo)準(zhǔn)坐姿、駝背坐姿、左肩偏高坐姿、右肩偏高坐姿；

(2)用戶按照顯示屏顯示的圖像訓(xùn)練動(dòng)作，每組類型訓(xùn)練多次，每次采集多個(gè)電磁感應(yīng)模塊的數(shù)字電壓信號(hào)；

(3)微處理器根據(jù)采集到的訓(xùn)練完成后的所有數(shù)字電壓信號(hào)及且對(duì)應(yīng)的坐姿類型，通過聚類分析得到監(jiān)測(cè)模型，訓(xùn)練結(jié)束；

(4)在監(jiān)測(cè)過程中，通過電磁感應(yīng)模塊實(shí)時(shí)采集用戶的數(shù)字電壓信號(hào)，將得到的數(shù)字電壓信號(hào)輸入監(jiān)測(cè)模型中，得到實(shí)時(shí)坐姿類型。

進(jìn)一步地，在步驟4得到實(shí)時(shí)坐姿類型后，若坐姿類型為錯(cuò)誤坐姿，通過蜂鳴器模塊進(jìn)聲音報(bào)警，并通過顯示模塊的顯示屏提示錯(cuò)誤坐姿類型。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過安裝在可收納便攜式背板上的至少一組平行的電磁感應(yīng)模塊組，感應(yīng)固定在衣服本體的導(dǎo)線的電流產(chǎn)生的電磁場(chǎng)。通過顯示器向用戶展示訓(xùn)練坐姿，并將采集的多個(gè)電磁感應(yīng)模塊的數(shù)字電壓信號(hào)進(jìn)行聚類分析。得到包括標(biāo)準(zhǔn)坐姿、駝背坐姿、左肩偏高坐姿、右肩偏高坐姿的檢測(cè)模型。在坐姿監(jiān)測(cè)過程中，將采集的多個(gè)電磁感應(yīng)模塊的數(shù)字電壓信號(hào)輸入檢測(cè)模型，獲得實(shí)時(shí)坐姿類型，在錯(cuò)誤坐姿類型時(shí)進(jìn)行報(bào)警，并通過顯示屏提示錯(cuò)誤坐姿類型。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的可穿戴坐姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的衣服本體正面示意圖。

圖2是本發(fā)明的可穿戴坐姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的衣服本體背面示意圖。

圖3是座椅背板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是衣服本體部分產(chǎn)生振蕩的電路示意圖。

圖5是座椅背板部分的電源模塊工作電路。

圖6是感應(yīng)磁場(chǎng)信號(hào)采集、選頻、放大、檢波的電路。

圖7一路感應(yīng)信號(hào)經(jīng)過adc0809到微處理器，以及系統(tǒng)的后向通道示意圖。

圖8是微處理器的程序框圖。

圖中：1、導(dǎo)線，2、口袋，3、電磁感應(yīng)模塊，4、座椅背板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1-3所示，本發(fā)明提供的一種基于電磁場(chǎng)感應(yīng)的可穿戴坐姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括衣服本體和座椅背板4。

所述衣服本體的正面設(shè)有口袋2，口袋2內(nèi)裝有交流電產(chǎn)生模塊，交流電產(chǎn)生模塊的輸出端和gnd端通過一根閉合導(dǎo)線1連接，所述閉合導(dǎo)1線依次固定在衣服本體正面的豎向中軸線、衣服本體領(lǐng)口邊緣、衣服本體背面的豎向中軸線和衣服本體下邊緣，形成閉環(huán)回路；所述交流電產(chǎn)生模塊向?qū)Ь€輸出1-30khz的振蕩電流。

如圖4所示，所述交流電產(chǎn)生模塊可以采用ne555芯片組成的電路產(chǎn)生。

所述座椅背板4從上至下設(shè)有至少一組平行的電磁感應(yīng)模塊組，每組包括兩個(gè)關(guān)于中軸對(duì)稱的電磁感應(yīng)模塊3；所述電磁感應(yīng)模塊3包括依次連接的磁場(chǎng)感應(yīng)和選頻模塊、放大模塊、檢波模塊；所有電磁感應(yīng)模塊3的檢波模塊的輸出端連接a/d轉(zhuǎn)換模塊，a/d轉(zhuǎn)換模塊連接微處理器；所述磁場(chǎng)感應(yīng)和選頻模塊的線圈感應(yīng)固定在衣服本體的導(dǎo)線的電流，并通過電容和線圈的諧振實(shí)現(xiàn)選頻；經(jīng)過放大和檢波得到模擬電壓信號(hào)，經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換模塊向微處理器輸出數(shù)字電壓信號(hào)。所述平行的電磁感應(yīng)模塊組固定在座椅背板的位置為對(duì)應(yīng)用戶坐姿發(fā)生變化時(shí)，衣服本體背部發(fā)生形變的高度。

進(jìn)一步地，所述座椅背板從上至下設(shè)有三組平行的電磁感應(yīng)模塊組，第一組電磁感應(yīng)模塊組的位置與衣服本體的領(lǐng)口處相對(duì)應(yīng)，第二組電磁感應(yīng)模塊組的位置與衣服本體的胸口處相對(duì)應(yīng)，第三組電磁感應(yīng)模塊組的位置與衣服本體的腰處相對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步地，所述交流電產(chǎn)生模塊向?qū)Ь€輸出20khz，100ma的振蕩電流；所述磁場(chǎng)感應(yīng)和選頻模塊的線圈為10mh的線圈、電容為6.8nf電容。

進(jìn)一步地，所述微處理器連接蜂鳴器模塊和顯示模塊；所述顯示模塊用于向用戶展示訓(xùn)練坐姿和該用戶的坐姿類型；所述蜂鳴器模塊用于在用戶坐姿不準(zhǔn)確時(shí)報(bào)警。

進(jìn)一步地，所述座椅背板為可收納便攜式背板，與座椅靠背分離，具備數(shù)據(jù)接口和藍(lán)牙模塊；所述數(shù)據(jù)接口用于電池充電和數(shù)字電壓信號(hào)數(shù)據(jù)輸出；所述藍(lán)牙模塊用于連接手機(jī)實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙尋物功能。

進(jìn)一步地，所述微處理器包括訓(xùn)練模塊和檢測(cè)模塊；所述訓(xùn)練模塊用于根據(jù)用戶的不同坐姿類型和其對(duì)應(yīng)的電磁感應(yīng)模塊采集的數(shù)字電壓信號(hào)進(jìn)行聚類分析，獲得檢測(cè)模型；所述檢測(cè)模塊用于在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過程中采集用戶實(shí)時(shí)數(shù)字電壓信號(hào)，輸入檢測(cè)模型中，獲得實(shí)時(shí)坐姿類型。

一種基于電磁場(chǎng)感應(yīng)的可穿戴坐姿監(jiān)測(cè)方法，該方法包括以下步驟：

(1)用戶穿戴衣服本體，顯示模塊的顯示屏上展示多組待訓(xùn)練的坐姿類型，所述坐姿類型包括標(biāo)準(zhǔn)坐姿、駝背坐姿、左肩偏高坐姿、右肩偏高坐姿；

(2)用戶按照顯示屏顯示的圖像訓(xùn)練動(dòng)作，每組類型訓(xùn)練多次，每次采集多個(gè)電磁感應(yīng)模塊的數(shù)字電壓信號(hào)；

(3)微處理器根據(jù)采集到的訓(xùn)練完成后的所有數(shù)字電壓信號(hào)及且對(duì)應(yīng)的坐姿類型，通過聚類分析得到監(jiān)測(cè)模型，訓(xùn)練結(jié)束；

(4)在監(jiān)測(cè)過程中，通過電磁感應(yīng)模塊實(shí)時(shí)采集用戶的數(shù)字電壓信號(hào)，將得到的數(shù)字電壓信號(hào)輸入監(jiān)測(cè)模型中，得到實(shí)時(shí)坐姿類型。

進(jìn)一步地，在步驟(4)得到實(shí)時(shí)坐姿類型后，若坐姿類型為錯(cuò)誤坐姿，通過蜂鳴器模塊進(jìn)聲音報(bào)警，并通過顯示模塊的顯示屏提示錯(cuò)誤坐姿類型。其中顯示“t”表示駝背坐姿；顯示“l(fā)”表示左肩偏高坐姿；顯示“r”表示右肩偏高坐姿。

實(shí)施例1

如圖1、圖2所示，閉合導(dǎo)線依次固定在衣服本體正面的豎向中軸線、衣服本體領(lǐng)口邊緣、衣服本體背面的豎向中軸線和衣服本體下邊緣。產(chǎn)生振蕩電流的ne555模塊和電池盒放在衣服前方的2號(hào)口袋，電池盒內(nèi)置3節(jié)5號(hào)電池對(duì)振蕩產(chǎn)生模塊供電。

圖3為可收納便攜式背板的示意圖，從上至下設(shè)有三組平行的電磁感應(yīng)模塊組，每組包括兩個(gè)關(guān)于中軸對(duì)稱的電磁感應(yīng)模塊，第一組電磁感應(yīng)模塊組的位置與衣服本體的領(lǐng)口處相對(duì)應(yīng)，第二組電磁感應(yīng)模塊組的位置與衣服本體的胸口處相對(duì)應(yīng)，第三組電磁感應(yīng)模塊組的位置與衣服本體的腰處相對(duì)應(yīng)。

圖4為ne555振蕩產(chǎn)生的電路。

圖5為可收納便攜式背板的供電模塊的示意圖，由12v的電池經(jīng)過78l05穩(wěn)壓模塊后輸出5v電壓，為可收納便攜式背板整個(gè)系統(tǒng)供電。

圖6為單個(gè)感應(yīng)電磁場(chǎng)模塊的電路圖，由依次連接的磁場(chǎng)感應(yīng)和選頻模塊、放大模塊、檢波模塊組成。所有電磁感應(yīng)模塊的檢波模塊out口輸出的模擬信號(hào)連接到圖7電路圖adc。

圖7為微處理器系統(tǒng)。所述的微處理器系統(tǒng)帶有一個(gè)按鈕。adc將轉(zhuǎn)化后的信號(hào)輸入到微處理器，通過蜂鳴器和數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的反饋。

其中，衣服本體部分，電池組正極通過一個(gè)電源開關(guān)后ne555芯片的4、8號(hào)引腳，同時(shí)通過電阻r1后接到7號(hào)引腳。7號(hào)引腳通過電阻r2后接到1號(hào)和6號(hào)引腳。2號(hào)引腳通過電容和c2后接到1號(hào)引腳，1號(hào)引腳接地，5號(hào)引腳通過電容c1后接地。在ne555的3號(hào)引腳和電池負(fù)極組之間串一電阻，并連接閉合導(dǎo)線。

可收納便攜式背板部分，6路檢波模塊的輸出分別依次接到adc09809模塊的26、27、28、1、2、3號(hào)引腳。adc0809模塊的12號(hào)引腳接電源模塊vcc，16引腳接gnd，22、23、24、25號(hào)引腳分別連接到微處理器的3、7、6、5號(hào)引腳，8號(hào)引腳到微處理器的3號(hào)腳，7號(hào)引腳連接到微處理器的2號(hào)腳，9號(hào)腳連接到微處理器的1號(hào)腳，10號(hào)腳連接到微處理器的4號(hào)腳。21、20、19、18、8、15、14、17號(hào)腳分別連接到微處理器的17、16、15、14、13、12、11、10號(hào)腳。開關(guān)s2為電源開關(guān)按鈕，接在微處理器40號(hào)引腳和電池盒正極之間；微處理器的18、19號(hào)引腳分別連接晶振x1的兩端；微處理器u1的引腳18和引腳19分別通過電容c3和電容c4接地；微處理器u1的引腳9通過電容c5接開關(guān)s2靠近微處理器側(cè)，又通過電阻r4接地；微處理器的39號(hào)引腳，通過一個(gè)按鍵k1后接地。38號(hào)引腳接到蜂鳴器驅(qū)動(dòng)模塊作開關(guān)信號(hào)，37號(hào)連接到數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)作開關(guān)信號(hào)。21-28號(hào)引腳，分別連接到數(shù)碼管的8位信號(hào)位。