錢璟軒

運動時，很多人喜歡借助智能手環(huán)、智能腰帶、智能手表等設備督促自己。由于受舒適度和攜帶的便利性所限，人們常常忘記穿戴，因此需要一款更加智能的穿戴設備。

我設計了一款基于物聯(lián)網(wǎng)的智能運動襪，它能監(jiān)測使用者的運動狀態(tài)，通過運動監(jiān)測模型分析用戶的運動參數(shù)，從而制定個性化的運動方案。

一、設計方案

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能運動襪包括襪子本體和智能模塊。襪子本體包括襪身和襪腰。襪腰為雙層的空腔結(jié)構(gòu)，內(nèi)有智能模塊。

智能模塊包括電源模塊、運動采集模塊、單片機、運動監(jiān)測模塊、云平臺及通信模塊。運動采集模塊包括脈搏傳感器、GPS定位單元和加速度傳感器。單片機將其獲取的數(shù)據(jù)通過通信模塊傳輸并存儲至云平臺，云平臺通過移動蜂窩網(wǎng)與智能終端實現(xiàn)通信，供用戶遠程訪問，并利用云平臺的運動監(jiān)測模塊分析獲取的運動時間、路程及節(jié)奏等信息，進行監(jiān)測及預警。

脈搏傳感器位于襪腰空腔內(nèi)，它的感應探頭部分通過內(nèi)層測量孔與用戶皮膚接觸，采集的數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換器傳輸至單片機，實現(xiàn)用戶心率的實時監(jiān)測。

加速度傳感器直接與單片機的I2C口連接，實時監(jiān)測用戶運動。GPS模塊與單片機的USART2口連接，實時定位用戶的位置，采集的數(shù)據(jù)包含標準定位時間、緯度、經(jīng)度、相對位移、速度和相對位移方向。

通信模塊選用型號為HC-06的藍牙模塊和SIM900A的 GSM模塊，藍牙模塊與單片機的USART3口連接，將單片機采集的數(shù)據(jù)傳輸至云平臺。

用戶所測的心率數(shù)據(jù)和運動信息在云平臺中利用運動監(jiān)測模型處理分析后，當用戶心率值不在正常范圍、運動量過大或運動量不足時，通過GSM模塊發(fā)送預警提示信息到智能終端。

系統(tǒng)采用紐扣電池為各模塊供電，電源模塊與單片機的電源接口VDD和VSS連接，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的直流電。加速度傳感器內(nèi)部自帶三軸的加速度傳感器、陀螺儀，可實時監(jiān)測用戶的運動步數(shù)、加速度和距離。將MPU6050加速度傳感器與GPS、GSM模塊結(jié)合，可實現(xiàn)用戶運動位置的記錄。

云平臺不僅可以存儲數(shù)據(jù)，還可存儲多種算法和模型，包括數(shù)據(jù)分析模型、預警模型和推薦模型等。根據(jù)模型對采集的運動數(shù)據(jù)進行評估后，可以及時反饋個人運動負荷及進行疲勞預警，并通過算法構(gòu)建個性化運動方案，根據(jù)運動強度推薦健康飲食套餐及保健知識。

二、創(chuàng)新點

1.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能運動襪不僅能滿足消費者對運動數(shù)據(jù)的記錄，而且可以深層次地挖掘數(shù)據(jù)的價值。

2.與云平臺結(jié)合，具有智能監(jiān)測和推薦功能，可滿足不同用戶的需求。

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能運動襪設計合理、使用方便，是一款集運動、保健為一體的智能穿戴設備。