“知心睡眠”

孔繁軒+高群霞+李晶+車文標(biāo)+林子尊+劉德威

摘 要：受現(xiàn)代生活中各種壓力和因素的影響，很多大學(xué)生都存在睡眠問題。為監(jiān)測大學(xué)生睡眠質(zhì)量，開發(fā)了一款基于Android系統(tǒng)的睡眠監(jiān)測APP——“知心睡眠”，除了能顯示睡眠得分、睡眠圖譜、生成睡眠報(bào)告、提供音樂、文章等助眠的功能外，還將匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)量表（PSQI）在手機(jī)上進(jìn)行多媒體化以輔助監(jiān)測睡眠，同時還有親友共享功能。通過監(jiān)測睡眠狀態(tài)的變化，能為大學(xué)生了解自身情況，達(dá)到良好睡眠提供指導(dǎo)途徑，降低發(fā)生高危情況的風(fēng)險(xiǎn)；同時也為家長提供監(jiān)測學(xué)生睡眠的途徑，降低父母擔(dān)憂。安全、便捷，具有很好市場潛力。

關(guān)鍵詞：睡眠監(jiān)測；睡眠評估；加速度傳感器；Android應(yīng)用

中圖分類號：TP311.56 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）01-0046-02

Abstract： Affected by various pressures and factors in modern life， many college students have sleep problems. In order to monitor the sleep quality of college students， a sleep monitoring APP based on Android system was developed， which， in addition to the ability to displaying sleep scores， sleep maps and sleep reports and providing music， articles and other sleep aids， uses Pittsburgh Sleep Quality Index （PSQI） on mobile phone to help monitor sleep， as well as to share friends and relatives. By monitoring the changes of sleep state， it can provide guidance for college students to understand their own situation， achieve good sleep， and reduce the risk of high risks. It also provides parents with a way to monitor the students' sleep and reduce their parents' worry， hence safe， convenient， and with good market potential.

Keywords： sleep monitoring； sleep evaluation； acceleration sensor； Android application

1 背景及意義

正常的睡眠時間和節(jié)律與人體生理及心理健康關(guān)系密切，是反映身心健康水平的重要指標(biāo)。據(jù)統(tǒng)計(jì)社會心理因素導(dǎo)致的睡眠障礙成為高校大學(xué)生常見的疾病之一，國內(nèi)報(bào)道青年學(xué)生失眠癥狀的現(xiàn)患率為，現(xiàn)代大學(xué)生的睡眠質(zhì)量不容樂觀。受各種因素和壓力的影響，很多大學(xué)生情緒長期處于緊張狀態(tài)，心理承受力常處于超負(fù)荷狀態(tài)，造成大學(xué)生睡眠質(zhì)量逐漸下降[1]。我們在問卷星上發(fā)布了一份睡眠問卷對廣東東軟學(xué)院學(xué)生進(jìn)行了調(diào)查（https：//sojump.com/jq/12915658.aspx），結(jié)果顯示，有將近1/3的學(xué)生存在睡眠問題。

大學(xué)生睡眠問題不容樂觀，睡眠質(zhì)量下降是危害大學(xué)生健康的主要問題之一，嚴(yán)重影響了大學(xué)生的學(xué)習(xí)、生活質(zhì)量。為了解決大學(xué)睡眠問題，設(shè)計(jì)與開發(fā)了基于手機(jī)加速度傳感器[2]的大學(xué)生睡眠監(jiān)測APP——“知心睡眠”。通過監(jiān)測睡眠狀態(tài)的變化，能為大學(xué)生了解自身情況，達(dá)到良好睡眠提供指導(dǎo)途徑，降低發(fā)生高危情況的風(fēng)險(xiǎn)；同時也為家長提供監(jiān)測學(xué)生睡眠的途徑，降低父母擔(dān)憂。

2 睡眠監(jiān)測APP設(shè)計(jì)

2.1 APP簡介

由于Android系統(tǒng)對硬件要求較低、普便使用率以及便攜性等特點(diǎn)[3]，開發(fā)了基于Android手機(jī)的睡眠監(jiān)測

APP——“知心睡眠”。通過手機(jī)自帶的加速度傳感器采集睡眠時的加速度信號[4]，通過對信號進(jìn)行進(jìn)一步分析，自動識別出睡眠各階段并計(jì)算出睡眠得分，為提高評價(jià)的準(zhǔn)確性，結(jié)合睡眠量表打分給出一個睡眠綜合得分。

該軟件不僅可以監(jiān)測睡眠狀態(tài)的變化、有效評估睡眠健康、定期發(fā)送睡眠狀況至親友、及時采取適當(dāng)?shù)闹委煼桨福疫€可以通過音樂、文章等輔助睡眠，調(diào)節(jié)情緒狀態(tài)。有利于預(yù)防和診斷失眠癥等睡眠相關(guān)疾病，降低患者發(fā)生高危疾病的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 軟件開發(fā)流程

本文設(shè)計(jì)的基于手機(jī)加速度傳感器的睡眠狀態(tài)識別過程為：先利用手機(jī)加速度傳感器采集睡眠時由于肢體運(yùn)動所引起的加速度信號，然后進(jìn)行濾波處理，接著提取出時域和頻域特征，最后送入分類器自動識別出睡眠各狀態(tài)。

由于個人睡眠質(zhì)量的評估有賴于整個睡眠過程中各睡眠階段所占的比例，可通過以下公式來評估睡眠質(zhì)量：

（1）

式中：REM、Deep、Light分別代表睡眠各階段的時長。由公式可知睡眠質(zhì)量‘SQ的取值范圍為50到100之間。

3 睡眠監(jiān)測APP實(shí)現(xiàn)

3.1 APP功能實(shí)現(xiàn)

本睡眠APP主要模塊如圖1所示，包括睡眠監(jiān)測模塊、算法模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊（包括分析結(jié)果、睡眠圖譜、個人信息等）、匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)量表（PSQI）的多媒體化模塊等。

3.2 軟件界面展示

（1）可視化查看睡眠質(zhì)量。通過簡單美觀的界面展示用戶每天、每周、每月的相關(guān)睡眠質(zhì)量狀況（如圖2所示），同時對這些采集到的數(shù)據(jù)做相應(yīng)的質(zhì)量評估，提出一些適當(dāng)?shù)慕ㄗh。

（2）提供睡眠報(bào)告。用戶每天睡醒后會給出詳細(xì)的睡眠質(zhì)量分析報(bào)告（如圖3所示）。

（3）睡眠量表的輔助監(jiān)測。將匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)量表（PSQI）在手機(jī)上進(jìn)行多媒體化（如圖4所示），用于評定被試者最近一個月的主觀睡眠質(zhì)量。為使結(jié)果更準(zhǔn)確，最終可結(jié)合信號檢測和睡眠量表對睡眠進(jìn)行綜合評價(jià)。

（4）睡眠數(shù)據(jù)共享。本睡眠應(yīng)用APP將實(shí)現(xiàn)睡眠數(shù)據(jù)的特別共享功能，讓關(guān)心自己或者自己關(guān)心的人能互相了解對方的睡眠狀況，以間接了解對方的健康情況。

3.3 系統(tǒng)功能測試

來自各個大學(xué)的200名志愿者對本產(chǎn)品進(jìn)行了試用，受試者普遍反映改軟件方便好用，睡眠各階段平均識別率達(dá)89%，可較好評估睡眠質(zhì)量。

4 結(jié)束語

本文提出、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于手機(jī)加速度傳感器的睡眠監(jiān)測APP。能實(shí)時監(jiān)測睡眠狀態(tài)的變化，為大學(xué)生了解自身情況，達(dá)到良好睡眠提供指導(dǎo)途徑，降低發(fā)生高危情況的風(fēng)險(xiǎn)；同時也為家長提供監(jiān)測學(xué)生睡眠的途徑，降低父母擔(dān)憂。隨著大學(xué)生睡眠疾病的高發(fā)，該產(chǎn)品將具有較好市場價(jià)值和意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]施少平，熊定宇，晏渠如.大學(xué)生睡眠質(zhì)量及相關(guān)因素調(diào)查[J].中國學(xué)校衛(wèi)生，2013（12）：1462-1464.

[2]徐川龍，顧勤龍，姚明海.一種基于三維加速度傳感器的人體行為識別方法[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2013（06）：132-135.

[3]Gautam A， Naik V， Gupta A， et al. An smartphone-based algorithm to measure and model quantity of sleep[J].2014.

[4]葛 ，陸新晨，梁凌峰，等.基于Android智能手機(jī)客戶端的睡眠監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].無線電工程，2017（02）：7-10.

[5]楊鐵光，王元俊，郝靜，等.面向移動化辦公的手機(jī)APP設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（33）：104.endprint