裘珊珊 曾歷 瞿瑋 符珂

【摘? 要】現(xiàn)如今，睡眠健康問題已成為社會(huì)談?wù)摰慕裹c(diǎn)問題。調(diào)查研究顯示，全球約1/3的人或多或少地經(jīng)歷過或正在經(jīng)歷失眠等睡眠障礙。不健康的睡眠習(xí)慣會(huì)誘發(fā)一系列的身心問題，進(jìn)而影響工作學(xué)習(xí)生活。該系統(tǒng)通過智能化的管理與輔助，借助數(shù)字化的手段將用戶的睡眠狀態(tài)記錄下來，并有針對(duì)性地給出助眠方案，從而達(dá)到緩解睡眠問題的目標(biāo)。論文先從現(xiàn)有技術(shù)方面進(jìn)行分析，介紹了睡眠監(jiān)測(cè)的技術(shù)支持，而后在需求方面對(duì)整個(gè)程序的功能性及非功能性需求的分析研究作了詳細(xì)介紹，繼而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)作出了詳細(xì)的闡述。

【Abstract】Nowadays， the problem of sleep health has become the focus of social discussion. Research shows that about a third of the world's population has experienced or is experiencing a sleep disorder such as insomnia at some point. Unhealthy sleeping habits will cause a series of physical and mental problems， and then affect work， study and life. This system through intelligent management and assistance， with the help of digital means to record the sleep state of users， and targeted to provide sleep assistance program， so as to achieve the goal of alleviating sleep problems. This paper firstly analyzes the existing technology， introduces the technical support of sleep monitoring， and then analyzes and studies the functional and non-functional requirements of the whole program on the demand side in detail， and then elaborates on the design and implementation of the whole system.

【關(guān)鍵詞】睡眠健康;智能化;助眠

【Keywords】sleep health; intelligent; sleeping

【中圖分類號(hào)】TP212.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）10-0158-02

1 研究背景

人的一生大約有1/3的時(shí)間是在睡眠中度過的，睡眠對(duì)于人的記憶力的鞏固和整合、身體各項(xiàng)機(jī)能的恢復(fù)有重要作用。研究表明，睡眠不足會(huì)導(dǎo)致免疫力功能障礙，慢性疾病和新陳代謝紊亂。據(jù)調(diào)查，全世界范圍內(nèi)約有1/3的人存在睡眠問題。這其中，青年人的睡眠問題尤為嚴(yán)重，由于生活節(jié)奏越來越快，壓力不斷加大，青年人睡眠問題頻發(fā)[1]。中國睡眠研究協(xié)會(huì)日前發(fā)布《2017中國青年睡眠狀況報(bào)告》中指出，“睡個(gè)好覺”現(xiàn)已成為青年們的奢望[2]。76%的受訪者表示入睡艱難，只有24%的受訪者表示睡眠情況不錯(cuò)，一覺睡到天亮的只有11%。僅有5%的受訪者作息時(shí)間規(guī)律，而93%的受訪者睡前玩手機(jī)。

正是由于睡前手機(jī)的使用率極高，而大多數(shù)人無法戒除“睡前手機(jī)癮”，針對(duì)該問題，論文設(shè)計(jì)并開發(fā)出這一套睡眠健康管理系統(tǒng)。通過對(duì)人們睡眠問題的研究，設(shè)計(jì)出舒緩睡眠的音樂鋪助工具;通過對(duì)用戶睡眠規(guī)律的記錄分析，為用戶制定并培養(yǎng)良好的睡眠習(xí)慣;通過對(duì)界面的色調(diào)及動(dòng)畫設(shè)計(jì)，協(xié)助用戶進(jìn)入睡眠狀態(tài)，以達(dá)到輔助睡眠的效果。本系統(tǒng)對(duì)于改善睡眠質(zhì)量、提高睡眠效率、促進(jìn)身心健康具有現(xiàn)實(shí)意義。

2 睡眠檢測(cè)依據(jù)

對(duì)于睡眠狀態(tài)的檢測(cè)，本文將心理治療、藥物治療、物理治療等運(yùn)用于智能APP，使系統(tǒng)更加科學(xué)合理。對(duì)于本系統(tǒng)的睡眠監(jiān)測(cè)功能，論文采用幾個(gè)檢測(cè)方法的組合進(jìn)行。

2.1 陀螺儀

依靠陀螺儀內(nèi)部陀羅輪子的角動(dòng)量，及其不依從方向改變的特殊屬性，由于陀螺效應(yīng)，它的軸始終與初始方位平行，根據(jù)其在初始方向上的偏差，可計(jì)算出實(shí)際方向。手機(jī)陀螺儀也是一個(gè)構(gòu)造十分精密的芯片，包括超微小的陀螺在其內(nèi)部，其測(cè)量的參考標(biāo)準(zhǔn)是內(nèi)部中間在與地面垂直的方向上進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的陀螺依靠設(shè)備與陀螺的夾角計(jì)算得到結(jié)果[3]。根據(jù)陀螺儀檢測(cè)角度發(fā)生的偏差可判斷用戶的睡眠狀態(tài)，但還需作進(jìn)一步判斷。

2.2 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)

用來檢測(cè)手機(jī)收到的加速度方向及大小的工具，我們叫線性加速計(jì)，由于手機(jī)靜置的時(shí)候只感應(yīng)重力加速度，故也稱為重力感應(yīng)。重力感應(yīng)是根據(jù)內(nèi)部測(cè)量組件在各個(gè)方向上的受力狀況來判斷。它的強(qiáng)項(xiàng)在于檢測(cè)計(jì)量設(shè)備的受力狀況，對(duì)設(shè)備相對(duì)外部參考物的運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)更擅長(zhǎng)[4]。通過重力加速度來檢測(cè)手機(jī)是否處于靜置狀態(tài)是較為準(zhǔn)確的。

2.3 亮屏及解鎖檢測(cè)

當(dāng)用戶進(jìn)入睡眠狀態(tài)后，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)手機(jī)是否處于亮屏狀態(tài)。在此狀態(tài)下對(duì)手機(jī)是否解鎖作出判斷，從而得知用戶是否正在使用手機(jī)。

綜合上訴，只有滿足上訴的3個(gè)條件，我們才認(rèn)為用戶大概率處于清醒狀態(tài)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架

系統(tǒng)預(yù)采用三級(jí)架構(gòu)，前端界面開發(fā)與接口借入采用Unity3D開發(fā)引擎;后臺(tái)控制程序編寫，函數(shù)封裝采用C#語言，且后臺(tái)為本程序鏈接前端與服務(wù)器數(shù)據(jù)交互的一個(gè)橋梁，服務(wù)器接入后，系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)交互在服務(wù)器端完成[5]。

3.1 基于Unity開發(fā)

本系統(tǒng)采用Unity引擎開發(fā)，系統(tǒng)共完成設(shè)計(jì)部分后，使用Unity來完成前端界面及接口的設(shè)計(jì)與制作，依靠UGUI技術(shù)完成，主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。

3.1.1 創(chuàng)建速度快

在不編輯任何代碼的前提下，就可以快速且簡(jiǎn)單地在系統(tǒng)中建立起一整套的UI界面。Unity中預(yù)定義了很多常見的UI控件，它們以獨(dú)立的對(duì)象的形式存在于界面之中，而預(yù)定義里的UI控件包括了大部分用戶所熟知的UI控件，方便拉取。

3.1.2 直觀，易于使用

對(duì)于UI控件，開發(fā)者可以直接使用鼠標(biāo)在視圖中改變它的位置、大小和旋轉(zhuǎn)角度，而無須編輯任何其他代碼，整套UI設(shè)計(jì)編輯下來十分輕松，即使是新手也能很快入門。

3.1.3 效果好，效率高

通過對(duì)紋理圖集、批處理和新的Canvas組件的支持，Unity的UGUI系統(tǒng)提供了一個(gè)已經(jīng)優(yōu)化的解決方案，使得開發(fā)者添加到系統(tǒng)中的UI可以迅速地被GPU執(zhí)行繪制。并且在Unity支持的一切硬件平臺(tái)上，DrawCall能夠降得很低，同時(shí)效率與效果依然能夠維持在很高的水準(zhǔn)之上。

3.2 系統(tǒng)的交互界面設(shè)計(jì)

前端主要控制用戶界面的布局及響應(yīng)事件的添加。Unity3D作為游戲開發(fā)工具，在3D游戲開發(fā)方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，而其所特有的UGUI又讓2D應(yīng)用的開發(fā)更加便利，可視化的布局設(shè)計(jì)大大地減輕了系統(tǒng)開發(fā)的工作量[6]。

前端開發(fā)用戶界面，根據(jù)手機(jī)分辨率，自動(dòng)調(diào)整畫布大小，既滿足了主流手機(jī)的分辨率要求，又普適了其他小眾手機(jī)。而界面上的其他控件，包括輸入框、按鈕、圖標(biāo)等一系列控件，只需在層級(jí)Hierachy面板中創(chuàng)建出來，可以方便地設(shè)置控件各個(gè)屬性，調(diào)整控件的大小、位置、旋轉(zhuǎn)角度等屬性，設(shè)置合適參數(shù)。此外，更改控件的Image屬性值，還可以更換圖標(biāo)，使得界面布局便一步步向設(shè)計(jì)圖靠攏了。

3.3 后臺(tái)程序控制

后臺(tái)為程序連接前端和服務(wù)器的一個(gè)重要橋梁。通過對(duì)前端控件的控制，將用戶數(shù)據(jù)接收后，利用From表單提交數(shù)據(jù)請(qǐng)求，通過數(shù)據(jù)庫連接池，繼而將數(shù)據(jù)向服務(wù)器端傳輸，而服務(wù)器端接收到數(shù)據(jù)后，請(qǐng)求數(shù)據(jù)庫鏈接，將數(shù)據(jù)存入相應(yīng)表格中，服務(wù)器將數(shù)據(jù)處理結(jié)果通過json編碼的方式返回客戶端后臺(tái)，后臺(tái)便可接收到數(shù)據(jù)處理結(jié)果[7]。

4 系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)意義

智能健康助眠系統(tǒng)是一款針對(duì)于睡眠困難人群，緩解失眠，幫助失眠的智能系統(tǒng)。系統(tǒng)收集用戶的入睡及結(jié)束睡眠的時(shí)間，并在睡眠期間對(duì)周圍環(huán)境聲音分貝進(jìn)行提取檢測(cè)，綜合以上數(shù)據(jù)，給用戶提供一個(gè)切實(shí)可用的助眠意見。此外，用戶通過睡前收聽催眠曲和瀏覽助眠小貼士咨詢等信息能夠進(jìn)一步達(dá)到助眠的效果。系統(tǒng)的核心在于，除普通物理助眠手段之外，還添加了智能數(shù)據(jù)分析功能，數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)用戶每一次的數(shù)據(jù)信息，高效地捕獲、存儲(chǔ)、分析和管理數(shù)據(jù)，使得系統(tǒng)更加精準(zhǔn)地服務(wù)于用戶，迎合了數(shù)字化時(shí)代的需求。

【參考文獻(xiàn)】

【1】李燕燕.拯救睡眠——謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給我國正在發(fā)展中的心理健康事業(yè)[J].北京文學(xué)（精彩閱讀），2019（04）：52-75.

【2】吳執(zhí)軍，張忠漢，卿尚云.正確的睡眠才能保證健康[J].中外健康文摘，2012，9（49）：406-407.

【3】田明.手機(jī)中應(yīng)用的傳感器[J].黑龍江科技信息，2013（28）：39.

【4】金云水.淺析主流體感互動(dòng)設(shè)備在交互作品中的應(yīng)用[C]//全國新媒體藝術(shù)系主任/院長(zhǎng)論壇.中國圖學(xué)學(xué)會(huì);教育部學(xué)位辦，2011.

【5】DanielSolis.C#圖解教程[M].北京：人民郵電出版社，2009.

【6】顧文佳.UI設(shè)計(jì)中用戶交互體驗(yàn)的視覺思維[D].杭州：中國美術(shù)學(xué)院，2012.

【7】王珊，薩師煊.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.