技术摘要：
本发明提供一种基于体域网的生理信号采集系统，包括：生理信号采集设备，用于采集使用者的生理信号，并将采集的生理信号通过蓝牙通信技术传输到智能终端的APP；APP，用于接收及存储生理信号，并提供与生理信号相关的应用。其中，生理信号包括表示情感状态的生理信号、  全部
背景技术：
随着网络信息技术和传感器技术的不断发展，在互联网的普及之下，已经有越来 越多的智能穿戴产品被研发出来，逐渐应用到人们的日常生活当中。智能穿戴产品已经成 为智能设备中重要的发展方向。生理传感器技术已经开始在可穿戴式设备领域得到广泛应 用。在“互联网 ”时代背景下，各种各样智能穿戴产品如同雨后春笋般浮现出来，包括智能 手环、智能手表、智能眼镜、智能服装等等。这些可穿戴式设备都使用了生理传感器，包括心 率传感器、脉搏传感器和体温传感器等。在未来，随着技术的发展和人们需求的增加，可穿 戴式设备将进一步呈现多样化、高需求的趋势。这些智能穿戴产品大多数采集的是心率、血 氧、甚至心电等生理信号。这些生理信号对于使用者的身体健康状态有着一定的象征意义。 智能可穿戴产品的特点是易携带、智能化、做工精细、多功能等。目前大多数的智 能穿戴产品具有检测用户身体健康状况的功能。比如心率检测、卡路里检测等。通过这些生 理信号数值来量化使用者运动状态和身体状况等。因为其可以对使用者的身体健康状况进 行检测，可以在运动者、老年人的健康检测中发挥重要的作用。但在产品越来越智能化的现 在，检测使用者的情感状态，也成为一种重要的事情。然而，现有的智能可穿戴产品在使用 者的情感状态检测方面关注较少。 GSR(Galvanic  Skin  Response，皮肤电反应)和BVP(BloodVolume  Pulse，血容量 脉冲)是可以表示情感状态的十分重要的生理信号。本发明致力于设计一种可以采集使用 者多种生理信号的系统。除了采集表示身体状况的体温、心率、血压、血氧和心电，还采集可 以表示情感状况的皮肤电反应GSR和血容量脉冲BVP，并通过陀螺仪数据计算使用者步数。 本系统采用软硬件结合的方式，并且使用蓝牙进行通信，能够实现生理信号的采集、存储和 其他应用，并且具有可信采集模式以应对干扰和外部入侵。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于体域网的生理信号采集系统，实现同时检测使用 者的身体健康状况和情感状态，以帮助使用者及时的调整自己的日常工作和生活，获得更 高质量和更健康的生活。 为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下方案： 一种基于体域网的生理信号采集系统，包括： 生理信号采集设备，用于采集使用者的生理信号，并将采集的生理信号通过蓝牙 通信技术传输到智能终端的APP； APP，用于接收及存储所述生理信号，并提供与所述生理信号相关的应用。 其中，所述生理信号包括表示情感状态的生理信号、表示身体状态的生理信号以 4 CN 111568398 A 说　明　书 2/11 页 及步数；所述表示情感状态的生理信号包括皮肤电反应信号和血容量脉冲信号，所述表示 身体状态的生理信号包括体温信号、心率信号、血压信号、血氧信号和心电信号；所述生理 信号采集设备与所述APP之间通过可信采集模式进行数据交互。 优选地，所述生理信号采集设备包括可穿戴的腕带、护肘和护踝；所述腕带用于采 集皮肤电反应信号和血容量脉冲信号，所述护肘用于采集体温信号、心率信号、血压信号、 血氧信号和心电信号，所述护踝用于采集步数。 优选地，所述腕带包括第一微控制器，分别与所述第一微控制器连接的第一传感 器组、第一存储器、第一蓝牙模块、第一电源、第一硬件安全模块、LCD显示屏，以及配套的外 围电路； 所述第一传感器组用于采集皮肤电反应信号和血容量脉冲信号； 所述第一存储器用于存储所述第一传感器组采集的数据； 所述第一蓝牙模块用于将采集的数据通过蓝牙通信技术传输到所述APP； 所述第一电源用于为所述腕带供电； 所述LCD显示屏用于对采集的数据进行显示； 所述第一硬件安全模块用于保障数据传输安全； 所述第一微控制器用于控制所述第一传感器组、所述第一存储器、所述第一蓝牙 模块、所述第一电源、所述第一硬件安全模块和所述LCD显示屏进行工作。 优选地，所述护肘包括第二微控制器，分别与所述第二微控制器连接的第二传感 器组、第二存储器、第二蓝牙模块、第二电源、第二硬件安全模块，以及配套的外围电路； 所述第二传感器组用于采集体温信号、心率信号、血压信号、血氧信号和心电信 号； 所述第二存储器用于存储所述第二传感器组采集的数据； 所述第二蓝牙模块用于将采集的数据通过蓝牙通信技术传输到所述APP； 所述第二电源用于为所述护肘供电； 所述第二硬件安全模块用于保障数据传输安全； 所述第二微控制器用于控制所述第二传感器组、所述第二存储器、所述第二蓝牙 模块、所述第二电源、所述第二硬件安全模块进行工作。 优选地，所述护踝包括第三微控制器，分别与所述第三微控制器连接的陀螺仪、第 三存储器、第三蓝牙模块、第三电源、第三硬件安全模块，以及配套的外围电路； 所述陀螺仪用于采集步数； 所述第三存储器用于存储所述陀螺仪采集的数据； 所述第三蓝牙模块用于将采集的数据通过蓝牙通信技术传输到所述APP； 所述第三电源用于为所述护踝供电； 所述第三硬件安全模块用于保障数据传输安全； 所述第三微控制器用于控制所述陀螺仪、所述第三存储器、所述第三蓝牙模块、所 述第三电源、所述第三硬件安全模块进行工作。 优选地，所述APP包括： 数据接收单元，用于接收采集的生理信号中的数据； 数据存储单元，用于存储采集的生理信号中的数据； 5 CN 111568398 A 说　明　书 3/11 页 数据查看单元，用于将已存储的生理信号中的数据提供给用户进行分析及查看； 数据导出单元，用于将已存储的生理信号中的数据导出； 时间校准单元，用于通过互联网获取最新时间，然后通过蓝牙通信技术传输给所 述生理信号采集设备，使所述生理信号采集设备更新时间值； 可信采集单元，用于通信时进行加密与解密，进行入侵检测，以保障数据传输安 全。 其中，存储的生理信号中的数据包括：采集时间、皮肤电反应信号值和血容量脉冲 信号值、体温信号值、心率信号值、血压信号值、血氧信号值、心电信号值、步数值。 优选地，所述可信采集模式包括： 对于所述生理信号采集设备，采用硬件安全模块来保护硬件的数据安全； 对于所述APP，采用密钥技术来保护软件的数据安全，并且使用机器学习技术设计 模型进行入侵检测，以防御外部的入侵。 优选地，所述硬件安全模块包括第四微控制器，分别与所述第四微控制器连接的 第四存储器、开关，以及配套的外围电路； 所述第四存储器用于记录日志； 所述开关用于负责可信采集模式的开关和检测到异常后的硬件重置； 所述第四微控制器用于控制所述第四存储器和所述开关进行工作。 优选地，所述APP的可信采集模式包括： 机器人学习通信安全单元，用于采用机器学习技术设计入侵检测模型，并且通过 采用三种密钥算法和一个额外数据组，进行通信时的加密与解密； 入侵检测单元，用于利用机器学习技术设计的入侵检测模型，使用支持向量机、分 解机和卷积神经网络算法进行模型训练，并比较准确率指标，通过综合考虑各项准确率指 标，选择合适的模型部署到所述APP中，以实时进行入侵检测。 本发明的上述方案至少包括以下有益效果： 1)本发明系统采集的生理信号主要为两类，通过这两类生理信号可以很好的检测 用户的情感状态和身体状态。第一类是表示情感状态的生理信号，包括皮肤电反应(GSR)信 号和血容量脉冲(BVP)信号。这两种生理信号并不是表示身体状态的，而是在一定程度上反 映心理上的情感状态。例如，根据GSR信号的特性，采用GSR信号的本系统可以实时的反映用 户的情感波动。在用户兴奋的状态下用户的GSR值会较平静状态下的GSR值更高。使用者越 兴奋，GSR值提高的越高。反之，用户在沮丧的状态下，其GSR值会变低。通过本系统采集这两 种生理信号并生成数据集，为进一步的分析提供合适的素材。第二类是表示身体状态的五 种生理信号，分别是体温、心率、血氧、血氧和心电。通过这五种信号可以通过多种角度检测 用户的身体健康状态。例如：血氧是人体呼吸和循环功能的重要生理参数；血压是一种十分 重要的生理信号，可以通过检测血压数值预防心脑血管疾病。 2)本发明系统采用蓝牙通信技术来实现软硬件结合。数据的存储功能主要由APP 实现，使得硬件部分不必受到存储芯片存储容量的限制。由于智能手机普遍拥有蓝牙通信 功能，若使用Zigbee等通信技术，手机无法直接接收腕带传来的数据。在采用蓝牙通信的情 况下，使用者拥有本系统中的腕带、护肘和护踝后，在智能手机上安装本系统的APP就可以 使用。 6 CN 111568398 A 说　明　书 4/11 页 3)本发明系统有可选择的可信采集模式。在日常生活中，人们的通信设备周围通 常有各种通信网络，在复杂的网络环境下就有被入侵的危险。本系统通过可信采集模式可 以应对外界入侵，保护硬件设备和APP。通过可信采集模式，本系统可以为用户提供更有效 的安全防护，不仅保护了十分重要的个人隐私数据，也能够更好地保障系统可用性，增强了 生理信号采集系统的可信性。 附图说明 图1是本发明实施例提供的基于体域网的生理信号采集系统的结构示意图； 图2是本发明实施例中腕带的结构示意图； 图3是本发明实施例中护肘的结构示意图； 图4是本发明实施例中护踝的结构示意图； 图5是本发明实施例中APP的结构示意图； 图6是本发明实施例中硬件安全模块的结构示意图； 图7是本发明实施例中一组数据从采集到存储再到应用的工作流程示意图； 图8是本发明实施例中腕带的主要功能示意图。 附图标记说明：1-生理信号采集设备；2-APP；3-腕带；4-护肘；5-护踝；201-数据接 收单元；202-数据存储单元；203-数据查看单元；204-数据导出单元；205-时间校准单元； 206-可信采集单元；301-第一微控制器；302-第一传感器组；303-第一存储器；304-第一蓝 牙模块；305-第一电源；306-第一硬件安全模块；307-LCD显示屏；401-第二微控制器；402- 第二传感器组；403-第二存储器；404-第二蓝牙模块；405-第二电源；406-第二硬件安全模 块；501-第三微控制器；502-陀螺仪；503-第三存储器；504-第三蓝牙模块；505-第三电源； 506-第三硬件安全模块；601-第四微控制器；602-第四存储器；603-开关。