记录和管理日常生活的智能便携式装置设计

聂文斐 曹燕 李增

摘  要：记录和管理日常生活对现代人来说显得尤为重要，目前的传统记事本与便利贴、智能手机和笔记本电脑虽然都具有记录和管理功能，但存在某些缺陷从而无法满足人们的需求。本文提出一种记录和管理日常生活的智能便携式装置，整体呈手环或手表状，包括人机交互模块、处理模块、存储模块、用户提醒模块、无线数据传输模块、电源模块，实现了日程安排、活动记录、智能提醒、数据统计分析、数据备份等功能。该智能装置外观小巧、可穿戴、方便携带与使用、耗电少、续航强，同时，用户体验好，用户可以随时添加想要记录的内容，高度智能化，使用简单，方便实现人们的健康生活管理。

关键词：智能手环;智能装置设计;便携式装置;数据备份

中图分类号：TP274;TP368      文獻标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）16-0016-04

Abstract：Recording and management of daily life is particularly important for modern people. Although the traditional notepad，post-it notes，smart phone，and laptop have functions of recording and management，they have some defects that cannot meet people’s needs. This paper proposes an intelligent portable device for recording and managing daily life. The device looks like a bracelet or a watch and includes a human-computer interaction module，a processing module，a storage module，a user reminder module，a wireless data transmission module，a power supply module，which realizes schedule planning，activity recording，intelligent reminder，data statistical analysis，data backup，and so on. This smart device is small in appearance，wearable，convenient to carry and use，and has low power consumption and long battery life. Meanwhile，its user experience is good and users can add the content they want to record at any time. Moreover，the device is highly intelligent，simple to use and convenient to realize the management of people’s healthy life.

Keywords：intelligent bracelet;intelligent device design;portable device;data backup

0  引  言

在日益忙碌的今天，人们每天都要处理和记录很多事情，并且还要在这众多的事情里面兼顾工作、学习和生活娱乐等。每天生活工作上的事如果安排不当，人们的生活就会显得忙乱，致使人们感觉时间不够用，因此科学地管理时间和生活十分重要。目前记录和管理生活的设备按结构与体积可分为三大类：传统记事本与便利贴、智能手机和笔记本电脑。

（1）传统记事本与便利贴。传统的记事本与便利贴需要用户用笔把计划或者记录书写在纸上，比较麻烦，这样记录的数据不详细，致使实用价值不高，并且数据还需要自己统计处理，也不符合科技数字时代发展的趋势。另外，纸质记录无法自动提醒用户设定的日常规划，所以无法提醒用户进行实施。

（2）智能手机。智能手机利用闹铃提醒日程安排，利用编写记录文档来记录一日的生活。目前智能手机普遍使用，但智能手机提供的这些功能用户体验差，记录功能和设置功能不完善，得到的数据也不会智能分析，需要用户自己去分析归纳，致使绝大多数人都不会选择用手机去记录和管理自己一天的日程。

（3）笔记本电脑。笔记本电脑利用文档编辑来制定日程和记录生活，利用定时器来设置管理日常生活。但是笔记本电脑体积庞大携带不便，实时性不好，续航能力差，有可能无法完成一整天的记录和设置提醒功能。笔记本电脑的这些缺点导致大多数人都不愿意用它来完成日常生活提醒设置和记录的功能。

目前方便携带的智能穿戴设备在市场很普遍，但是该类设备多数用于帮助手机接收短信、电话、邮件或者用于生活健康上的检测[1，2]。例如：微软的Microsoft Band是一款健康追踪可穿戴设备，通过监控用户的心率、步数、卡路里消耗、睡眠质量来帮助用户达成健康目标。三星的Samsung Gear Fit是即时智能手机提醒器，和智能手机配对后，不用碰触手机就可以看到智能手机上的通知，如时间、短消息、来电显示等。谷歌眼镜Google Project Glass具有与智能手机一样的功能，通过声音控制拍照，可视频通话和分辨方向，以及上网冲浪，处理文字信息和电子邮件等。

总的来说，这些设备大多数用来记录统计健康信息和手机信息，无法添加用户想要统计的内容，不能给用户提供记录一日生活状况和安排一日行程的功能，所以无法用它们来记录和管理日常生活。随着人们现代生活节奏越来越快，生活有规划显得越来越重要。心理生理健康越来越被人们所重视，有规划的生活让人们感觉生活愉快轻松、多姿多彩，有助于延年益寿。同时记录生活状况也有助于人们在日益忙碌的今天对自己的生活情况了然于胸，然后知道如何去改进生活规划从而使自己生活越来越合理化和健康化。

1  记录和管理日常生活的智能便携式装置设计的相关研究工作

目前，智能便携式设备的应用主要集中在医疗健康、体育运动跟踪、移动支付等等，比如文献[3]具体阐述了智能手环在医疗健康方面的功能，如个人健康管理、慢性病管理等，同时提出了智能手环所面临的挑战和机遇，在文献[4]中作者也提出了可穿戴式智能设备在健康管理方面的一些思考，智能便携式设备已经深入我们的生活，给我们带来了诸多便利。

信息记录是智能便携式设备的一个重要的功能，除了对健康信息、手机信息的记录，目前也有一些可穿戴设备实现了在具体场景下对信息的详细记录与处理，比如文献[5]提出了一种具有实时语音记录与提醒功能的可穿戴智能设备，它是针对语音信息进行处理和记录的，而文献[6]提出了一种基于可穿戴设备的智能信息记录系统及方法，能够智能记录工业产品拆卸、装配、维修时的信息记录，提高了信息记录的准确性，且能够通过信息记录表跟踪各零件质量，有利于设备的维护、更新换代。在日常生活的记录和管理方面，当前的研究成果较少或这些相关设备在功能上较为单一，从而无法详细记录用户每天的生活状况和给用户提出具体的行程安排，交互性也较差。因此，人们迫切需要一种更加智能便捷的设备来实现对日常生活的记录和管理，以追求更好的生活品质。

2  记录和管理日常生活的智能便携式装置设计方案

2.1  方案概述

本文我们将提出一种记录和管理日常生活的智能便携式装置，其总体结构框图如图1所示。

总共包括五部分：一是人机交互模块，它负责显示信息与实现用户的输入，起到用户与系统交互的桥梁作用。二是处理模块，负责内部数据、指令的处理，以及用户记录数据的管理，包括中央处理器、RAM内存和存储器。三是用户提醒模块，用来提醒用户的外部硬件，它包括震动器与发声器，起到提醒用户的作用。四是数据传输模块，其中包括Wi-Fi无线收发模块和蓝牙无线模块，用于与其他电脑等智能终端设备连接交换数据。五是电池，提供电源。这五部分置于便携承载体上，方便随身携带使用。

外观上采用手环或者手表来作为承载物，如图2所示，把图1所示五部分组成的装置封装好之后嵌入到手环或者手表上（图2中的阴影部分），便于携带使用从而完成日常生活记录与管理功能。

我们可以根据图3来说明提出的智能便携式装置的软件系统工作流程。系统开机后一般处于等待，即图中系统触发开始状态，触发系统离开等待进入工作状态的触发条件有五个。一是用户选择日程安排功能时触发，系统根据用户的输入一步一步设置日常生活计划。二是用户选择活动记录功能时触发，当系统接收到用户选择活动记录功能的指令时，系统进入活动记录模块，然后用户根据自己想要记录的事件是否已在系统而选择直接记录还是先添加记录选项，用户添加完选项后就等待人为触发记录的完成。三是用户没有操作但用户设定的日程安排的时间到了，则系统进入智能提醒操作，系统把相关信息与信号发送到震动器、扬声器、显示屏用以通知用户。四是用户选择数据统计功能时触发，系统会根据用户已经记录的数据和设置的日程安排数据来进行统计和分析，给用户合理的反馈意见。五是用户选择数据备份功能时触发，系统把存储器的相关数据传输给Wi-Fi无线收发模块或蓝牙无线模块，完成数据无线传输。触发后的操作完成后，进入该轮触发的结束状态，等待下一轮的触发开始。

与现有技术相比，我们提出的记录和管理日常生活的智能便携式装置具有如下优点：

（1）可以管理日常生活，先制定计划，实施实时记录和提醒，给出管理建议，提供“生活小管家”式的贴心服务，开启智能健康生活。

（2）具备完善的记录与实时提醒功能，记录生活的点点滴滴，给人们，特别是有记忆障碍的人士带来“记忆”。

（3）可以把采集的记录数据发送到服务器或者云端存储，做进一步的数据分析和数据挖掘，更好地利用这些数据来管理人们的健康生活。

（4）外观小巧，可穿戴，方便携带与使用。

（5）耗电少，续航强，用户体验好。

（6）外观设计好，人机交互性好，用户可以随时添加想要记录的内容，高度智能化，使用简单。

2.2  模块介绍

记录和管理日常生活的智能便携式装置包括处理模块、人机交互模块、用户提醒模块、数据传输模块、软件系统、电池和便携承载体，接下来我们详细介绍这些模块。

处理模块包括CPU中央处理器、RAM内存和存储器。中央处理器的主要功能是完成逻辑控制与数据运算。RAM内存的主要功能是用来暂时存储系统或者程序所需要的数据和指令。由于中央处理器的高速性能导致一般的存储器无法直接与中央处理器交换数据，这就要通过RAM内存先把中央处理器的高速数据缓存下来再交给存储器。同时其他部件例如：人机交互模块给中央处理器发送数据也需要经过RAM内存把数据缓存下来再变成高速数据传输给中央处理器。RAM内存在中央处理器与存储器、人机交互模块、数据传输模块传输中起缓存速率匹配的作用。存储器的主要功能是存储用户的记录和管理的数据。中央处理器读取存储器里面的数据，既可以把数据通过显示器显示给用户看，也可以通过数据传输模块把存储器的数据上传到云端服务器或用户电脑、手机等。

人机交互模块包括显示器和开关机按键。显示器主要功能是显示数据、接收用户的输入，通过显示和可触摸的输入来实现人机的交互，可用电容屏显示器实现。当用户需要进行记录和管理设置的操作时，显示器屏幕会显示相关信息，用户根据自己的需求选择自己需要的功能并输入相关的数据。同时显示器得到用户的数据和指令后会通过系统总线传输给RAM内存缓存下来再交给中央处理器处理，待中央处理器处理完后再把处理后的结果数据缓存到RAM内存里，再由系统总线把数据从RAM内存读取出来传输給显示器，显示给用户。显示器在用户和系统中起了桥梁的作用，使用户可以操控系统完成设定的功能。开关机按键是用硬件按键来启动整个系统的开启和关闭。

用户提醒模块包括扬声器和震动器。扬声器发出声音信息提醒用户。如当用户对显示屏操作时可发出声音配合用户的操作，使系统更人性化合理化。当系统检测到用户设置的计划时间到了后，系统会给扬声器发送发声的指令，当扬声器接收到发声指令与相关的数据后就会发出相关的声音来提醒用户计划的时间到了，以便让用户按着规划去完成日常生活安排。用户提醒模块的震动器的主要功能是通过震动提醒用户。比如，当系统检查到用户设定的计划的实施时间到了后系统会向震动器发出震动指令，当震动器接收到震动指令后发出震动提醒用户某计划的时间到了，以便用户能更好地完成日常生活的规划。

数据传输模块包括Wi-Fi无线收发模块和蓝牙无线模块。Wi-Fi无线收发模块的主要功能是提供无线上网。Wi-Fi无线收发模块使用户可以在连接可用Wi-Fi的情况下把采集的记录数据发送到云端存储起来，同时也可以从云端把用户自己上传的数据下载使用。蓝牙无线模块主要功能是可与具有蓝牙功能的设备直接传输数据，使得数据可以直接传输到手机等具有蓝牙功能的设备。

软件系统是整个设备智能工作的核心。软件系统具备良好的人机交互功能的界面，另外，软件系统协调上述各个硬件模块工作。当用户进行操作时，软件系统从用户得到数据与命令，然后中央处理器完成数据处理和命令处理，再把数据返回给显示器显示给用户。软件系统还具有可拓展性，用户可以根据自己需求拓展软件系统在生活记录方面没有涉及到的内容。

2.3  系统功能

在各个模块的配合工作下，记录和管理日常生活的智能便携式装置形成了一个智能化的系统，该系统具有以下几个功能。

该系统通过软件系统设置可以实现日程安排的功能。当用户选择安排一天或者更长久的日程时，显示器会把用户选择安排日常生活的操作转换成正确的信号经过RAM传输给中央处理器，然后中央处理器经过判断处理得到结果后再传输回显示器使其显示时间表，用户只需要把自己日程安排在时间表上即可，时间段可以由用户自由选择与划分。得到安排表后系统总线会把它传输到中央处理器和存储器，中央处理器会时刻关注设定的安排表，当时间到了某项安排后中央处理器会发送命令与数据到震动器、扬声器、显示器，此时震动器会震动，扬声器会发出声音提醒用户，显示器也显示相关内容。该日常生活的安排也会在存储器存储，以便日后使用以及分析。用户也可以选择重复某天的设置而达到快速设置的效果，不必每天都花时间来设定日程。当突发事件打乱了用户已经设定好的安排后，例如：开会时间过长、飞机延误等，系统会让用户选择把所有的安排推迟一段时间或者重新制定计划或者放弃今天的所有计划。

该系统通过软件系统设置可以实现记录日常生活活动和智能提醒的功能。例如：当用户选择记录日常生活时，显示器会把用户选择记录的操作经过RAM发送给中央处理器，中央处理器处理后再把显示器需要的相关操作与信息返回到显示器，显示器显示不同的选项，例如：工作、吃饭、休息、锻炼等等，另外还有添加选项来添加个人需要但系统没考虑的选项，用以记录用户在每个时间段完成的事情。当该项活动结束后，选择停止记录，且把数据记录到存储器里以便日后读取分析。例如：学生在学习开始后选择记录学习开始的选项，当停止学习后选择停止学习的选项从而完成记录，同时把学习时间段的数据记录到存储器里，可供日后读取分析。系统根据用户的需求添加用户需要记录的选项从而可以更加具体地记录个人生活状态。当用户添加的选项足够多后，生活中的点点滴滴都会被记录。

该系统通过软件系统设置可以完成数据统计与备份的功能。中央处理器对存储在存储器的记录数据进行分析，比较每天记录的活动与当天安排的日程，得出用户能否按日程安排把日常生活工作有规划地完成;也可以把一段时间的生活记录做个比较，从而得出用户生活习惯等数据分析报告。用户记录在存储器的数据可以通过蓝牙无线模块或者通过Wi-Fi无线收发模块把数据上传到服务器、电脑以及手机上，服务器整理和备份用户的数据，可做更详细的数据分析。当用户需要使用时又可以通过手机或电脑下载数据以及分析报告。

该系统通过软件系统设置可以完成智能判断功能，例如：睡眠时间少于正常人时它会自动提醒“生活规律不好缺少睡眠”，或者当运动时间过少时它也会有诸如“多加强锻炼身体才能有个好身体”的自动提醒。

3  结  论

本文提出了一种记录和管理日常生活的智能便携式装置，通过装置各个模块的配合工作，实现了日程安排、记录日常生活活动、智能提醒、数据统计与备份以及智能判断等功能，而且外观小巧、可穿戴、方便携带与使用、耗电少、续航强，同时，用户体验好，高度智能化，使用简单，方便实现人们的健康生活管理，具有较好的实际应用前景。

参考文献：

[1] 张鹏宇.关于日常生活可穿戴设备现状与前景研究 [J].科技经济导刊，2018，26（28）：48-50.

[2] 刘亚男，丛杉.可穿戴技术在人体健康监测中的应用进展 [J].纺织学报，2018，39（10）：175-179.

[3] 许丽娟，欧阳伟坚，刘裕，等.大数据与智能手环 [J].智能城市，2016，2（2）：29-33.

[4] 廖显辉.基于健康管理的可穿戴式智能设备发展桎梏及未来路径 [J].体育科技文献通报，2019，27（5）：139-140+143.

[5] 朱进玉，郝熠，赵丽丽，等.一种具有实时语音记录与提醒功能的可穿戴智能设备：CN205232214U [P].2016-05-11.

[6] 陈成军，张春林，李东年，等.一种基于可穿戴设备的智能信息记录系统及方法：CN109542228A [P].2019-03-29.

作者简介：聂文斐（1964-），女，汉族，河南新乡人，就职于国家移动超聲探测工程技术研究中心，副主任，本科，研究方向：信号检测;通讯作者：曹燕（1980-），女，汉族，重庆人，副教授，博士，研究方向：声信号处理。