Я жду автобус за пределами этого магазина, который показывает фантастическую одежду для тренировок. Я вздыхаю и поворачиваю голову, чтобы увидеть рекламный щит о новом спортзале в городе. Я разрываюсь между чувством вины из-за того, что я никогда не тренируюсь, и удивлением от блестящих монет, которые люди, очевидно, готовы раскошелиться, чтобы быть в форме и стильными. Автобус проезжает, мне удается втиснуться в кресло, и затем я открываю свой журнал на странице, где статья называется «Это неотъемлемая наука за фитнес-трекерами». Вселенная говорит мне что-то, не так ли?
Я достаточно вдохновлен, чтобы написать эту статью, где я расскажу о различных сенсорах, которые заставляют трекеры активности тикать.
Мини-лаборатории по обработке сложных данных — фитнес-трекеры
Это похоже на часы. Похоже на смартфон. Это намного больше …
Этот носимый монитор представляет собой монитор на запястье с датчиками, которые сообщают вам, достаточно ли вы шли, спите и едите, бегаете трусцой или бегаете слишком долго на солнце, и отслеживают множество других вещей, чтобы держать вас в руках. настолько здоровым, насколько вы можете.
Исследования могут напугать вас до покупки
Знаете ли вы, что говорит ВОЗ? Каждый год 38 миллионов человек умирают от неинфекционных заболеваний во всем мире, и сердечно-сосудистые заболевания составляют большую часть. Удивительно, что мы не носим группу активности на каждой руке.
Хотя вы не можете привязать мониторы сердечного ритма к показателям потенциально смертельных заболеваний, обеспечение того, что вы снизили частоту сердечных сокращений в состоянии покоя, является ценным показателем здоровья и фитнеса. (В настоящее время у нас нет надежных клинических исследований, подтверждающих точность носимых устройств с этой точки зрения.)
Эти слова — ожирение, диабет, отсутствие физической активности, курение, алкоголь, соль, кровяное давление, холестерин и характер сна — фигурируют в основном в докладах, касающихся здоровья, и в статьях об изменении образа жизни миллениалов. Итак, нужны ли нам эти носимые цифровые мониторы? Да, черт возьми!
Защитники здоровья, похоже, так думают. Сидячий образ жизни с потоком активности время от времени не сокращает это. Кто знал, что счастье может быть связано с тем, что ты прошел 10 000 шагов в день? Поскольку потеря веса, кажется, в списке «сделать» большинства людей. Если они могут сказать вам, сколько калорий вы сжигаете, то нет ничего лучше, чем они, чтобы повысить мотивацию записывать цели в области здравоохранения и достигать их.
Разгадывая тайну этих крошечных чудес
Некоторые считают, что сложность системы фитнес-трекеров гораздо меньше, чем у полноценных умных часов. Но я не согласен, и я уверен, что после прочтения этой статьи вы также поймете, что фитнес-трекер — это своего рода гениальный компаньон, который вы должны иметь.
Приступая к деталям …
- Чувствительный слой: этот слой имеет датчики, встроенные в устройство; эти датчики собирают такие данные, как количество шагов, частоту сердечных сокращений, температуру тела и т. д. Данные, собранные датчиками, отправляются на серверы с использованием глобальной сети, такой как GSM, GPRS и LTE.
- Уровень MAC: этот уровень отвечает за мониторинг и контроль устройств, управление качеством обслуживания и управление питанием.
- Сетевой уровень: этот уровень заботится о передаче, маршрутизации и адресации с использованием IPV6. При использовании IPV6 распределение адресов и управление ими могут выполняться более эффективно, поэтому его выбирают среди других интернет-протоколов.
- Уровень обработки и хранения: на этом уровне данные, полученные от чувствительного уровня, анализируются и хранятся в базах данных. Этот слой также отвечает за контроль безопасности.
- Сервисный уровень: этот уровень предоставляет проанализированные и обработанные данные другим сервисам, таким как мобильное приложение на Android или iOS.
Что отличает одну фитнес-группу от другой? Да, чувствительный слой. Здесь вы можете видеть крошечные датчики, внимательно следящие за каждым движением и постоянно отслеживающие их. Функциональные возможности этих крошечных чудес находятся за пределами нашего воображения.
Теперь давайте внимательно рассмотрим некоторые из этих датчиков. Неважно, есть ли у вас Fitbit Blaze или Apple Watch. У обоих есть акселерометр, гироскоп, высотомер, пульсометр, мигающий светодиод, но нет GPS.
Акселерометры
Акселерометры — это электромеханические устройства, способные измерять силы ускорения, которые представляют собой интенсивность и направление движения. Проще говоря, эти устройства контролируют ваше движение. (Знаете ли вы, что ракеты тоже их используют?) Они могут быть 3-осными (в смартфонах) или 2-осными (в автомобилях) и основываться на емкостных датчиках или пьезоэлектрических кристаллах. Для измерения ориентации и вращения некоторые акселерометры поставляются с гироскопами.
Это изображение того, как работают акселерометры в смартфонах.
Вот отличное видео, если вы хотите узнать, как ваш Apple iPhone узнает о нём.
Ожидается, что приложения и мобильные устройства увеличат спрос на массив этих датчиков. Исследования показывают, что к концу этого десятилетия более 50 миллиардов устройств, подключенных к Интернету, будут иметь акселерометры. Производительность и энергопотребление будут ключевыми параметрами дизайна. Например, в прошлом году mCube выпустила MC3600, семейство акселерометров, которые потребляют ток только 0,6 мкА, что в 3 раза меньше.
Давайте с нетерпением ждем некоторых наворотов!
GPS
Глобальная система позиционирования (GPS) является неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, я сомневаюсь, что она нуждается в каких-либо объяснениях. Эта технология отслеживает людей, объекты и находит места, направления. GPS от отслеживания угнанных транспортных средств и мобильных телефонов до ценных отправлений обеспечивает безопасность несколькими способами. Навигация никогда не была проще. (Больше не надо бороться за лучший маршрут до Белладжио.)
По крайней мере четыре из 24 (может быть до 32) спутников, которые вращаются вокруг Земли, всегда видны из любой точки. Спутник передает сигналы на приемник GPS, который вычисляет, насколько он далеко, вычисляя разницу между временем вещания сигнала и временем приема сигнала. Приемник может точно рассчитать высоту, время, долготу и широту. Ваш смартфон прослушивает эти сигналы. Концепция позиционирования основана на трилатерации . (Но не ждите, что вас легко найдут, если вы попадете в подземный бункер.)
Опять же, IoT и GPS работают в тандеме. IoT чувствует, когда вы попадаете в автомобильную аварию. GPS доставит вам фельдшеров в случае чрезвычайной ситуации.
Гальванический датчик реакции кожи
Galvanic Skin Response Sensor — это еще один датчик, который заставляет трекер активности тикать. Вспомните, как О.Дж. Симпсон не прошел тест на детекторе лжи во время гражданского разбирательства?
Он измеряет электропроводность кожи с помощью двух электродов, прикрепленных к руке. Сильные эмоции посылают стимул в симпатическую нервную систему, что приводит к большему выделению пота потовыми железами; это увеличивает электропроводность кожи. Когда вы начинаете потеть от физической нагрузки или другого раздражителя, фитнес-трекер обнаружит его, и после сопоставления его с данными других датчиков трекер узнает уровень и интенсивность активности. Отслеживать уровень стресса всегда хорошо, верно?
Посмотрите на простую принципиальную схему и видео измерителя правды Шона Монтгомери ( датчик GSR ).
Датчики GSR могут помочь пациентам, страдающим от стресса, фобии, ПТСР или тревоги. Эти удивительные датчики имеют такой большой потенциал, особенно в медицинских приложениях IoT.
Вот несколько графиков, которые демонстрируют изменение проводимости, воспринимаемое GSR и соответствующим внешним или внутренним стимулятором.
Если вас это заинтересует, то «сверхчеловеческий терапевт» — группа чувствующего эмоции Виная, Zenta, станет настоящим удовольствием. Эмоциональный искусственный интеллект — тенденция, на которую стоит обратить внимание в 2017 году. Настроение читателей? Что дальше!
Оптический датчик сердечного ритма (OHRM)
Носимые устройства с оптическим датчиком сердечного ритма используют метод, называемый фотоплетизмографией (PPG), для измерения сердечного ритма. Самое простое объяснение гласило бы, что на кожу падает свет и измеряется перфузия крови. Рассеяние предсказуемо, оно меняется при изменении частоты сердечных сокращений или сердечного выброса. Вариант времени, или AC, создается только светом, отраженным кровью от артерии. Другие компоненты кости или ткани вносят вклад только в компонент постоянного тока. Вы получаете профиль PPG после того, как фотодиод преобразует свет в ток.
Чтобы получить сигнал PPG, оптический излучатель, процессор цифровых сигналов, акселерометр и алгоритм работают вместе. Это DSP, который дает вам соответствующие данные сердца путем преобразования преломленных световых сигналов в 1 и 0. Для достижения наилучших результатов и для противодействия таким проблемам, как изменения оттенка кожи, оптические излучатели используют светодиоды различной длины волны для измерения частоты сердечных сокращений у отдельных людей. Например, более темная кожа поглощает больше зеленого света. Алгоритмы дают вам «терпимые к движению» данные сердца, включая другие ключевые биометрические данные, путем обработки сигналов от DSP и акселерометра. Наряду с различными оттенками кожи, оптический шум, низкая перфузия, проблемы кроссовера и расположение сенсоров, как правило, влияют на точность УЛР.
Биоимпедансные датчики
Работа датчика биоимпеданса
Биоимпеданс измеряет, насколько хорошо организм противостоит потоку электрического тока. В принципе, сопротивление измеряется путем подачи небольшого электрического тока через пару электродов; Результирующее напряжение измеряется с помощью другой пары электродов.
Мембраны клеток тонкие и имеют более высокое удельное сопротивление, чем жидкость внутри и снаружи клеток, которые имеют более высокую проводимость. Мембраны с более высоким удельным сопротивлением хранят заряды и ведут себя как маленькие конденсаторы.
С помощью этих электрических свойств датчики измеряют крошечные изменения напряжения на паре приемных электродов и измеряют полное сопротивление (Z), используя эту формулу.
Сопротивление ткани выражается в сердечных сокращениях в минуту.
Датчики температуры
Я говорю о термометре! Измерение температуры тела в процессе физической активности — это функция, которую предоставляют большинство фитнес-трекеров. Для спортсменов это помогает определить лучшее время восстановления между интенсивными тренировками и разработать свои планы тренировок. Если вы видите необычные капли или шипы, возможно, визит к врачу может оказаться на карточке.
У вас также есть УФ-датчики, говорящие вам, чтобы защитить себя от вредного излучения и датчики окружающего света, которые сообщают вам время суток.
Поиск подходящего фитнес-трекера
Ответ заключается в том, что вы хотите, чтобы ваш фитнес-трекер делал. Рынок наводнен этими стильными мониторами, которые дают представление о вашем здоровье и образе жизни. Я собираюсь рассказать вам о нескольких лидерах рынка. Правильно. Купите Garmin Vivosmart HR +, который работает на iOS и Android, если вы хотите измерить частоту сердечных сокращений, сон и отслеживать другие повседневные действия. О, это тоже водонепроницаемый.
Вот скриншот приложения.
Garmin Vivosmart HR + приложение
Для общей физической подготовки вы можете попробовать Fitbit Charge 2. Он имеет отличные оздоровительные функции, включая дыхательную тренировку, помимо измерения частоты сердечных сокращений, сна и шагов. У вас есть UP4 от Jawbone, который, по-видимому, является одним из самых продвинутых и дорогих трекеров. Он использует биоимпеданс для измерения потоотделения, частоты сердечных сокращений и дыхания. Все, что вы хотите знать о калориях и активном времени, расскажет вам этот трекер. Когда вы идете спать, трекер может сказать!
Вот несколько скриншотов приложения.
Приложение Fitbit Charge 2
Тогда у вас есть Samsung Gear Fit2. Это можно обнаружить, когда вы спите и спите, катаетесь на велосипеде и делаете отжимания, наряду с обычными показателями и замечательными функциями, такими как встроенный GPS, который не требует телефона. Вы можете выбрать из других достойных групп активности, таких как Withings Go, Microsoft Band 2, Basis Peak, Moov Now и Misfit Ray, которые являются победителями в различных категориях.
Что касается точности измерений, нужно преодолеть еще несколько миль. Как говорит Крис Харрисон, который руководит Группой будущих интерфейсов в Институте взаимодействия человека с компьютером (Карнеги-Меллон): «Вы можете сделать миллионы умных часов, которые идентичны, но у вас есть миллионы людей, которые не идентичны. Трудно найти что-то такое, что было бы надежным для всех этих людей ». Но суть в том, что фитнес-трекеры стремятся дать вам более долгую и здоровую жизнь. Вот подвох: вы должны использовать их правильно, чтобы пользоваться правильными преимуществами.
Фитнес трекер 