基于云和智能終端的營養(yǎng)與生活管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種營養(yǎng)與生活管理系統(tǒng)，通過傳感器和智能終端收集食物攝入與運(yùn)動信息，通過云處理方式進(jìn)行智能化的分析和計算，對營養(yǎng)的攝取和消耗進(jìn)行閉環(huán)管理，并綜合各項常規(guī)生理數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對熱量和生活活動的精準(zhǔn)管理；并以此建立大數(shù)據(jù)庫，為飲食與生活方面的生產(chǎn)與消費提供指導(dǎo)。主要特點是：使用方便，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，易于計劃和統(tǒng)計。本營養(yǎng)與生活管理系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)組成：1.傳感器組：主傳感器包含食物傳感器、運(yùn)動傳感器和生理傳感器，輔助傳感器包括環(huán)境傳感器和姿態(tài)傳感器；2.用戶終端：作為主要的用戶交互端口，并作為前端設(shè)備負(fù)責(zé)將傳感器組收集到的數(shù)據(jù)傳送到云端；3.云端：包含數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計報告以及數(shù)據(jù)共享交換等功能。
【專利說明】基于云和智能終端的營養(yǎng)與生活管理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于物聯(lián)網(wǎng)與云【技術(shù)領(lǐng)域】，通過云處理方式對傳感器采集的食物、運(yùn)動與生理數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和統(tǒng)計，全面管理熱量的攝入和消耗，并綜合各項常規(guī)生理數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對健康生活的管理。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)和社會的不斷發(fā)展，關(guān)注健康飲食和健康生活的人越來越多，但長期以來卻一直缺乏一種快速便捷的手段來幫助大家精準(zhǔn)地搜集和管理這些數(shù)據(jù)。近年來，隨著傳感器和物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的日趨成熟，各種便攜乃至穿戴設(shè)備如雨后春筍般誕生，因此，我們認(rèn)為，綜合這些技術(shù)，可以開發(fā)出一套具有高度易用性和用戶黏性的營養(yǎng)與生活管理系統(tǒng)。
[0003]該領(lǐng)域現(xiàn)有的產(chǎn)品，一類是如中國專利申請?zhí)朇N201310672186之類的電子營養(yǎng)秤，其實質(zhì)還是傳統(tǒng)的電子秤，僅內(nèi)置了一個簡單的食物熱量參數(shù)表，用戶在稱量時輸入食品代碼就得到食品的熱量值。因此，其缺點是明顯的:首先是使用不便，每當(dāng)下廚或者就餐就需要將食物一一設(shè)定一一稱量；其次，數(shù)據(jù)是孤立的非存儲的，既不能與使用者的身體狀況相結(jié)合，也不具備回溯性和可分析性；其適用性也受到較大的限制，食品種類有限且都是單一品種，無法擴(kuò)展，不能適應(yīng)食品的多樣性和混合性的特點。
[0004]另一類是各類便攜或可穿戴的運(yùn)動記錄裝置，這些產(chǎn)品普遍地已經(jīng)實現(xiàn)或部分實現(xiàn)對人體運(yùn)動和能量消耗數(shù)據(jù)的采集并能夠上傳至服務(wù)器端，但同樣普遍地，由于缺少對營養(yǎng)攝入階段的探測管理手段，無法實現(xiàn)對人體能量攝取和消耗的完整的閉環(huán)管理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明正是出于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提出的。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明要解決的問題是提供一種營養(yǎng)與生活管理系統(tǒng)，通過傳感器和智能終端收集食物攝入與運(yùn)動信息，通過云處理方式進(jìn)行智能化的分析和計算，對營養(yǎng)的攝取和消耗進(jìn)行閉環(huán)管理，并綜合各項常規(guī)生理數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對熱量和生活活動的精準(zhǔn)管理，對注重生活質(zhì)量的現(xiàn)代人群、對營養(yǎng)物質(zhì)的攝入量和消耗量有較高要求的病人、以及廣大少年兒童都有很強(qiáng)的實用意義。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明要解決的另一個問題是建立關(guān)于熱量和生活活動的大數(shù)據(jù)庫和交互共享平臺，為企業(yè)和社會團(tuán)體在飲食與生活方面的生產(chǎn)與消費提供指導(dǎo)，幫助人們提高健康生活水平。
[0006]優(yōu)選地，該營養(yǎng)與生活管理系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)組成:
1)傳感器組:主傳感器包含食物傳感器(含稱重計量、光譜分析、電子鼻、攝像頭等傳感器)、運(yùn)動傳感器(含衛(wèi)星定位、軌跡、速度、加速度、幅度等傳感器)和生理傳感器(含體溫、呼吸、心率、血壓、血氧度等傳感器)，輔助傳感器包括環(huán)境傳感器(含溫度、濕度、氣壓、照度等傳感器)和姿態(tài)傳感器(含重力、定位、高度等傳感器);
2)用戶終端:作為主要的用戶交互端口，并作為前端設(shè)備負(fù)責(zé)將傳感器組收集到的數(shù)據(jù)傳送到云端，可以是移動智能終端(手機(jī)和平板電腦等)、智能前置主機(jī)、智能家電、電腦，
坐坐.寸寸;
3)云端:包含數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計報告以及數(shù)據(jù)共享交換等功能。
[0007]優(yōu)選地，該營養(yǎng)與生活管理系統(tǒng)包括以下五大功能模塊。
[0008]一、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。
[0009]I)用戶個人基本信息:優(yōu)選地，記錄用戶的年齡、性別、身高、體重、人種、健康狀況(尤其是對營養(yǎng)和熱量攝入有要求的病癥)、偏好等信息。用戶個人基本信息主數(shù)據(jù)記錄在云端，并可復(fù)制到智能終端或便攜設(shè)備上以實現(xiàn)更佳的用戶交互和客戶化。
[0010]2)營養(yǎng)管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫:優(yōu)選地，記錄各種食品的營養(yǎng)構(gòu)成、熱值、加工過程、圖片、識別特征、形態(tài)、形狀、密度、顏色、含鹽量、保存方式、偏好地域、偏好人群等信息。存放于云端，并不斷學(xué)習(xí)積累。
[0011]3)運(yùn)動管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫:優(yōu)選地，記錄各種日?；顒优c體育運(yùn)動的熱量消耗計算公式、參數(shù)、變量、調(diào)整系數(shù)等信息。存放于云端，并不斷學(xué)習(xí)積累。
[0012]4)生理指標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫:優(yōu)選地，記錄各種民族、地域、性別、年齡的人群的生理指標(biāo)信息，包括呼吸、心率、血壓、血氧度等。存放于云端，并不斷學(xué)習(xí)積累。
[0013]二、營養(yǎng)攝入管理模塊。
[0014]I)食物識別部:通過食物傳感器(含光譜分析、電子鼻、攝像頭等傳感器)掃描食物，然后將獲取的數(shù)據(jù)與云端存儲的食物特征數(shù)據(jù)庫進(jìn)行模式匹配，確定食物種類與組成。特征數(shù)據(jù)庫使用自適應(yīng)、模糊數(shù)學(xué)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法，能夠在使用中不斷學(xué)習(xí)積累。在自動識別算法不適合或者軟硬件配置不完備的情況下，也可支持用戶在智能終端手工設(shè)定食物種類。
[0015]2)營養(yǎng)分析部:根據(jù)食物種類與組成，參照營養(yǎng)管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，分析出各種營養(yǎng)成分的組成和比例，這個環(huán)節(jié)可以檢測出有害的成分，如各種過敏源、毒素、化學(xué)品等，幫助實現(xiàn)食品安全。
[0016]3)重量計量部:通過稱重計量傳感器測定出質(zhì)量數(shù)據(jù)，然后通過輔助傳感器數(shù)據(jù)計算出補(bǔ)償量，計算出食物的質(zhì)量、體積，并可計算出密度。輔助傳感器的使用可以稱重和姿態(tài)為例，若工作平面不在水平位置，假設(shè)重量計量傳感器得到的食品質(zhì)量為m，通過重力傳感器和三維度加速度傳感器得到的工作平面與水平面的夾角為Θ，則實際的食物質(zhì)量m’ =m/cos ( θ ),具體可參考圖4。
[0017]4)營養(yǎng)計算部:綜合營養(yǎng)構(gòu)成、質(zhì)量、體積、營養(yǎng)單位熱量等數(shù)據(jù)計算出總熱量、含鹽量等數(shù)據(jù)。
[0018]5)歷史數(shù)據(jù)部:記錄用戶營養(yǎng)攝入的歷史數(shù)據(jù)，長期數(shù)據(jù)記錄在云端形成大數(shù)據(jù)庫，短期數(shù)據(jù)可以同時保留在智能終端和便攜設(shè)備上以提供更好的用戶體驗。
[0019]6)統(tǒng)計分析部:參照用戶個人基本信息，對其飲食和營養(yǎng)攝入進(jìn)行長期和短期統(tǒng)計和分析，同時，按照民族、地域、性別、年齡、偏好等維度對大數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析挖掘，結(jié)合生理數(shù)據(jù)和運(yùn)動消耗數(shù)據(jù)，適時對用戶進(jìn)行有益的提示、建議和推薦。
[0020]三、運(yùn)動與消耗管理模塊。
[0021]I)軌跡測量部:通過衛(wèi)星定位和軌跡跟蹤記錄用戶運(yùn)動軌跡，結(jié)合高度等傳感器數(shù)據(jù)計算出精確的三維度軌跡與運(yùn)動距離。[0022]2)速度測量部:通過速度和加速度等傳感器全程記錄用戶位移速度和速度變化。
[0023]3)幅度測量部:通過幅度、加速度和重力等傳感器全程記錄用戶動作幅度和頻度。
[0024]4)運(yùn)動計算部:綜合用戶基本信息、運(yùn)動軌跡、速度、幅度、溫度、濕度、高度等數(shù)據(jù)，計算出用戶這段行程或時段的能量消耗。
[0025]5)歷史數(shù)據(jù)部:記錄用戶運(yùn)動和能量消耗的歷史數(shù)據(jù)，長期數(shù)據(jù)記錄在云端形成大數(shù)據(jù)庫，短期數(shù)據(jù)可以同時保留在智能終端和便攜設(shè)備上以提供更好的用戶體驗。
[0026]6)統(tǒng)計分析部:參照用戶個人基本信息，對其運(yùn)動和能量消耗進(jìn)行長期和短期統(tǒng)計和分析，同時，按照民族、地域、性別、年齡、偏好等維度對大數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析挖掘，結(jié)合生理數(shù)據(jù)和營養(yǎng)攝入數(shù)據(jù)，適時對用戶進(jìn)行有益的提示、建議和推薦。
[0027]四、規(guī)生理數(shù)據(jù)管理模塊。
[0028]I)數(shù)據(jù)測量部:按一定周期通過生理傳感器(含體溫、呼吸、心率、血壓、血氧度等傳感器)為用戶測量常用生理數(shù)據(jù)。
[0029]2)歷史數(shù)據(jù)部:記錄用戶歷史生理數(shù)據(jù)，長期數(shù)據(jù)記錄在云端形成大數(shù)據(jù)庫，短期數(shù)據(jù)可以同時保留在智能終端和便攜設(shè)備上以提供更好的用戶體驗。
[0030]3)對照分析部:參照用戶個人基本信息，對其生理狀況進(jìn)行長期檢測，并按需要結(jié)合營養(yǎng)的攝入和運(yùn)動消耗進(jìn)行長期和短期統(tǒng)計和分析，同時，按照民族、地域、性別、年齡、偏好等維度對大數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析挖掘，適時對用戶進(jìn)行有益的提示、建議和推薦。
[0031]五、健康分析與生活管理分享平臺。
[0032]I)計劃管理部:
a)對用戶的營養(yǎng)攝入和運(yùn)動消耗進(jìn)行閉環(huán)管理，將營養(yǎng)攝入數(shù)據(jù)、運(yùn)動消耗數(shù)據(jù)和生理數(shù)據(jù)充分結(jié)合，提高其科學(xué)性和穩(wěn)定性，幫助維持健康；
b)按照用戶的長期或短期健康需求自動生成控制方案，監(jiān)控、提示并幫助用戶按計劃執(zhí)行；
c)對病人等特殊用戶，根據(jù)其基本信息及健康狀況進(jìn)行控制和調(diào)整，自動通過智能終端或者便攜設(shè)備對用戶予以監(jiān)控及提示。
[0033]2)統(tǒng)計分析部:參照用戶個人基本信息，對其生理健康狀況、營養(yǎng)的攝入和運(yùn)動消耗進(jìn)行長期和短期統(tǒng)計和分析，同時，按照民族、地域、性別、年齡、偏好等維度對大數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析挖掘，適時對用戶進(jìn)行有益的提示、建議和推薦。
[0034]3)分享平臺部:用戶可以依托本平臺，分享和交換其健康生活經(jīng)驗，包括食品的選擇、加工、保存，食品安全，飲食的頻率、時間、數(shù)量，營養(yǎng)的搭配，運(yùn)動的種類、頻度、激烈程度、運(yùn)動量，各種不同期限的飲食計劃和運(yùn)動計劃，以及實際的效果、反饋和討論，等等，所有這些分享和交換均可是有償或者無償?shù)摹?br> [0035]4)大數(shù)據(jù)部:
a)積累的不同民族、地域、性別、年齡、偏好的用戶群的食物、飲食和營養(yǎng)熱量攝入數(shù)
據(jù)；
b)積累的不同民族、地域、性別、年齡、偏好的用戶群的運(yùn)動消耗數(shù)據(jù)；
c)積累的不同民族、地域、性別、年齡、偏好的用戶群的日常生理數(shù)據(jù)；
d)基于a)b) c)項進(jìn)行交叉分析和挖掘。
[0036]綜上所述，營養(yǎng)與生活管理系統(tǒng)是一項對于提高人民健康生活水平有益的重要發(fā)明，擁有廣闊的應(yīng)用前景。由于物聯(lián)網(wǎng)、無線通訊、智能終端、云、大數(shù)據(jù)等【技術(shù)領(lǐng)域】的迅速發(fā)展，無論傳感器的選擇、部署、外形形態(tài)和數(shù)據(jù)傳輸，還是用戶終端的選擇，或者云端和大數(shù)據(jù)的功能和部署，都具有高度的靈活性，本文所述只是在目前技術(shù)條件下本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)原理、步驟、功能、應(yīng)用和實施框架的前提下，還有相當(dāng)大的提升和發(fā)展空間，這些改進(jìn)、重組和變形也應(yīng)視為本專利的保護(hù)范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1基于云和智能終端的營養(yǎng)與生活管理系統(tǒng)架構(gòu)圖。
[0038]圖2食物營養(yǎng)分析流程圖。
[0039]圖3運(yùn)動消耗分析流程圖。
[0040]圖4稱重工作平面傾斜補(bǔ)償示例圖。
【權(quán)利要求】
1.一種營養(yǎng)與生活管理系統(tǒng)，包括: 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，包括: 用戶個人基本信息:記錄年齡、性別、身高、體重、人種、健康狀況、偏好等信息； 營養(yǎng)管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫:記錄各種食品的營養(yǎng)構(gòu)成、熱值、加工過程、圖片、識別特征、形態(tài)、形狀、密度、顏色、含鹽量、保存方式、偏好地域、偏好人群等信息； 運(yùn)動管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫:記錄各種日常活動與體育運(yùn)動的熱量消耗計算公式、參數(shù)、變量、調(diào)整系數(shù)等信息； 生理指標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫:記錄各種民族、地域、性別、年齡的人群的生理指標(biāo)信息，包括呼吸、心率、血壓、血氧度等； 營養(yǎng)攝入管理模塊，包括: 食物識別部:通過食物傳感器掃描食物，然后將獲取的數(shù)據(jù)與云端存儲的特征數(shù)據(jù)庫進(jìn)行模式匹配，確定食物種類與組成；也可支持用戶在智能終端手工設(shè)定食物種類； 營養(yǎng)分析部:根據(jù)食物種類與組成，參照營養(yǎng)管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，分析出各種營養(yǎng)成分的組成和比例，這個環(huán)節(jié)可以檢測出有害的成分，幫助實現(xiàn)食品安全； 重量計量部:通過稱重計量傳感器測定數(shù)據(jù)，然后通過輔助傳感器數(shù)據(jù)計算出補(bǔ)償量，計算出食物的質(zhì)量、體積、密度； 營養(yǎng)計算部:綜合營養(yǎng)構(gòu)成、質(zhì)量、體積、營養(yǎng)單位熱量等數(shù)據(jù)計算出總熱量、含鹽量等數(shù)據(jù)； 歷史數(shù)據(jù)部:記錄用戶營養(yǎng)攝入的歷史數(shù)據(jù)； 統(tǒng)計分析部:參照用戶個人基本信息，對其飲食和營養(yǎng)攝入進(jìn)行長期和短期統(tǒng)計和分析，提供提示、建議和推薦； 運(yùn)動與消耗管理模塊，包括: 軌跡測量部:通過定位和軌跡跟蹤記錄用戶運(yùn)動軌跡，結(jié)合高度等傳感器數(shù)據(jù)計算出精確的三維度軌跡與運(yùn)動距離； 速度測量部:通過速度和加速度等傳感器全程記錄用戶位移速度和速度變化； 幅度測量部:通過幅度、加速度和重力等傳感器全程記錄用戶動作幅度和頻度； 運(yùn)動計算部:綜合用戶基本信息、運(yùn)動軌跡、速度、幅度、溫度、濕度、高度等數(shù)據(jù)，計算出用戶這段行程或時段的總體能量消耗； 歷史數(shù)據(jù)部:記錄用戶運(yùn)動和能量消耗的歷史數(shù)據(jù)； 統(tǒng)計分析部:參照用戶個人基本信息，對其運(yùn)動和能量消耗進(jìn)行長期和短期統(tǒng)計和分析，適時提供提示、建議和推薦； 常規(guī)生理數(shù)據(jù)管理模塊，包括: 數(shù)據(jù)測量部:按一定周期通過生理傳感器為用戶測量常用生理數(shù)據(jù)； 歷史數(shù)據(jù)部:記錄用戶歷史生理數(shù)據(jù)； 對照分析部:參照用戶個人基本信息，對其生理狀況進(jìn)行長期檢測，并按需要結(jié)合營養(yǎng)的攝入和運(yùn)動消耗進(jìn)行長期和短期統(tǒng)計和分析，適時給予提示、建議和推薦； 健康分析與生活管理分享平臺，包括: 計劃管理部:對用戶的營養(yǎng)攝 入和運(yùn)動消耗進(jìn)行閉環(huán)管理，并根據(jù)用戶的需求生成方案，并幫助用戶執(zhí)行計劃；統(tǒng)計分析部:參照用戶個人基本信息，對其健康狀況、營養(yǎng)的攝入和運(yùn)動消耗進(jìn)行長期和短期統(tǒng)計和分析，適時給予提示、建議和推薦； 分享平臺部:提供平臺讓用戶有償或者無償?shù)胤窒砗徒粨Q其健康生活經(jīng)驗； 大數(shù)據(jù)部:積累不同民族、地域、性別、年齡、偏好的用戶群的食物、飲食和營養(yǎng)熱量攝入數(shù)據(jù)、運(yùn)動消耗數(shù)據(jù)、日常生理數(shù)據(jù)并進(jìn)行交叉分析和挖掘。
2.如權(quán)利I要求所述的系統(tǒng)，其特征在于:系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)與云技術(shù)，而非孤立的設(shè)備，系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)組成，包括: 傳感器組，包括:主傳感器，包括食物傳感器、運(yùn)動傳感器和生理傳感器；輔助傳感器，包括環(huán)境傳感器和姿態(tài)傳感器； 用戶終端:作為主要的用戶交互端口，并作為前端設(shè)備負(fù)責(zé)將傳感器組收集到的數(shù)據(jù)傳送到云端； 云端:連接在互連網(wǎng)的服務(wù)器及相關(guān)軟硬件系統(tǒng)，包含數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計報告以及數(shù)據(jù)共享交換等功能。
3.如權(quán)利1-2要求所述的系統(tǒng)，其特征在于:對營養(yǎng)的攝入和消耗進(jìn)行閉環(huán)管理，并綜合各項常規(guī)生理數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對熱量和生活活動的精準(zhǔn)管理。
4.如權(quán)利1-3要求所述的系統(tǒng)，其特征在于:營養(yǎng)攝入管理模塊的營養(yǎng)分析部可用于檢測有害的食物成分，幫助實現(xiàn)食品安全。
5.如權(quán)利1-4要求所述的系統(tǒng)，其特征在于:傳感器可以以餐具和便攜式設(shè)備的形式出現(xiàn)，并通過無線和有線數(shù)據(jù)鏈路結(jié)合智能終端，進(jìn)行交互式使用。
6.如權(quán)利1-5要求所述的系統(tǒng)，其特征在于:以主傳感器收集核心數(shù)據(jù)，輔助傳感器收集補(bǔ)償數(shù)據(jù)，并結(jié)合調(diào)整系數(shù)計算補(bǔ)償量；輔助傳感器的使用可以稱重和姿態(tài)為例，若工作平面不在水平位置，假設(shè)重量計量傳感器得到的食品質(zhì)量為m，通過重力傳感器和三維度加速度傳感器得到的工作平面與水平面的夾角為Θ，則實際的食物質(zhì)量m’=m/cos(0)，具體可參考圖4。
7.如權(quán)利1-6要求所述的系統(tǒng),其特征在于:基于云和大數(shù)據(jù)積累的自適應(yīng)學(xué)習(xí)方式，不斷優(yōu)化分析和計算公式，更新調(diào)整系數(shù)。
【文檔編號】G06F19/00GK103888549SQ201410157018
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月19日
【發(fā)明者】顧堅敏, 陳琳 申請人:顧堅敏