“知心睡眠”

孔繁軒+高群霞+李晶+車文標+林子尊+劉德威

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

關鍵詞：睡眠監測；睡眠評估；加速度傳感器；Android應用

中圖分類號：TP311.56 文獻標志碼：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律與人體生理及心理健康關系密切，是反映身心健康水平的重要指標。據統計社會心理因素導致的睡眠障礙成為高校大學生常見的疾病之一，國內報道青年學生失眠癥狀的現患率為，現代大學生的睡眠質量不容樂觀。受各種因素和壓力的影響，很多大學生情緒長期處于緊張狀態，心理承受力常處于超負荷狀態，造成大學生睡眠質量逐漸下降[1]。我們在問卷星上發布了一份睡眠問卷對廣東東軟學院學生進行了調查（https：//sojump.com/jq/12915658.aspx），結果顯示，有將近1/3的學生存在睡眠問題。

大學生睡眠問題不容樂觀，睡眠質量下降是危害大學生健康的主要問題之一，嚴重影響了大學生的學習、生活質量。為了解決大學睡眠問題，設計與開發了基于手機加速度傳感器[2]的大學生睡眠監測APP——“知心睡眠”。通過監測睡眠狀態的變化，能為大學生了解自身情況，達到良好睡眠提供指導途徑，降低發生高危情況的風險；同時也為家長提供監測學生睡眠的途徑，降低父母擔憂。

2 睡眠監測APP設計

2.1 APP簡介

由于Android系統對硬件要求較低、普便使用率以及便攜性等特點[3]，開發了基于Android手機的睡眠監測

APP——“知心睡眠”。通過手機自帶的加速度傳感器采集睡眠時的加速度信號[4]，通過對信號進行進一步分析，自動識別出睡眠各階段并計算出睡眠得分，為提高評價的準確性，結合睡眠量表打分給出一個睡眠綜合得分。

該軟件不僅可以監測睡眠狀態的變化、有效評估睡眠健康、定期發送睡眠狀況至親友、及時采取適當的治療方案，而且還可以通過音樂、文章等輔助睡眠，調節情緒狀態。有利于預防和診斷失眠癥等睡眠相關疾病，降低患者發生高危疾病的風險。

2.2 軟件開發流程

本文設計的基于手機加速度傳感器的睡眠狀態識別過程為：先利用手機加速度傳感器采集睡眠時由于肢體運動所引起的加速度信號，然后進行濾波處理，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。

由于個人睡眠質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。由公式可知睡眠質量‘SQ的取值范圍為50到100之間。

3 睡眠監測APP實現

3.1 APP功能實現

本睡眠APP主要模塊如圖1所示，包括睡眠監測模塊、算法模塊、數據顯示模塊（包括分析結果、睡眠圖譜、個人信息等）、匹茲堡睡眠質量指數量表（PSQI）的多媒體化模塊等。

3.2 軟件界面展示

（1）可視化查看睡眠質量。通過簡單美觀的界面展示用戶每天、每周、每月的相關睡眠質量狀況（如圖2所示），同時對這些采集到的數據做相應的質量評估，提出一些適當的建議。

（2）提供睡眠報告。用戶每天睡醒后會給出詳細的睡眠質量分析報告（如圖3所示）。

（3）睡眠量表的輔助監測。將匹茲堡睡眠質量指數量表（PSQI）在手機上進行多媒體化（如圖4所示），用于評定被試者最近一個月的主觀睡眠質量。為使結果更準確，最終可結合信號檢測和睡眠量表對睡眠進行綜合評價。

（4）睡眠數據共享。本睡眠應用APP將實現睡眠數據的特別共享功能，讓關心自己或者自己關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 系統功能測試

來自各個大學的200名志愿者對本產品進行了試用，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89%，可較好評估睡眠質量。

4 結束語

本文提出、設計并實現了基于手機加速度傳感器的睡眠監測APP。能實時監測睡眠狀態的變化，為大學生了解自身情況，達到良好睡眠提供指導途徑，降低發生高危情況的風險；同時也為家長提供監測學生睡眠的途徑，降低父母擔憂。隨著大學生睡眠疾病的高發，該產品將具有較好市場價值和意義。

參考文獻：

[1]施少平，熊定宇，晏渠如.大學生睡眠質量及相關因素調查[J].中國學校衛生，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].計算機系統應用，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智能手機客戶端的睡眠監測系統設計[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APP設計[J].科技創新與應用，2015（33）：104.endprint