专利名称：基于应用统计方法和嵌入式计算的智能电子闹钟设定方法
技术领域：
本发明是一种基于应用统计方法和嵌入式计算的智能电子闹钟设计方案，其目标在于使闹钟的使用更加可靠方便及智能化，对提高时间利用效率有着十分重要的意义。本项目属于嵌入式计算和应用统计技术的交叉领域。
背景技术：
时间是非常宝贵的资源，我们每个人都在如何安排好自己的时间这个问题上下了不少功夫，而闹钟对于每个人来说是管理时间必不可少的工具之一。它清晨提醒着我们上班上学，做菜时提醒我们饭菜汤水的炖煮时间。但是往往由于闹钟的功能不够智能化，使我们往往忽视闹钟的提醒，导致闹钟失去本有的作用。经过调研发现主要存在以下几个问题(1)现在的闹钟对于闹铃时间长短的控制比较死板不够灵活。很多时候在没有把用户叫醒时就已经停止闹铃的工作，亦或者用户忘记关闹钟，使闹钟持续响铃浪费电能，更会造成声音污染。(2)闹钟没有人性化的模式设计，诸如用户次日有很重要的日程安排，和用户次日休假这两种不同情况，闹钟的提醒模式可能是相同的，这显然是不够人性化的。(3)闹钟没有存储功能，用户不能查询以往的响铃记录，也不能够了解自己以往的起床习惯，并通过已有的记录来改善自己的作息。(4)现在的闹钟只具备叫醒功能，对于一般的突发性状况没有及时的应对措施，诸如当清晨下大雨道路堵塞的时候，闹钟不能及时向用户作出示意，提醒用户做好相应的预防措施。(5)闹钟不具备接入网络的能力，不能在网络上搜索一些与用户相关、或者用户感兴趣的信息，如与节日相关的习俗文化，对于天气变化的防护措施等。(6)闹钟没有内置温湿度等功能传感器，不能向用户提供房间的一些温湿度等相关的信息，不能针对房间的温度湿度的变化给用户等一些有用的建议。因此，解决以上问题对于利用闹钟来提高时间利效率具有十分普遍和重要的意义。嵌入式计算系统是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”，是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件是可裁剪的，适用于对功能、可靠性、成本、体积、 功耗等有严格要求的专用计算机系统。一般而言，嵌入式计算系统的构架可以分成四个部分处理器、存储器、输入输出(I/O)和软件。嵌入式计算系统最典型的特点与人们的日常生活紧密相关。应用统计学是指统计学的一般理论和方法在社会、自然、经济和工程等各个领域的应用以及在应用中遇到的具体方法问题，它是统计学和其他学科之间形成的交叉学科也是理论统计学发展的源泉。应用统计学主要通过利用概率论建立数学模型，收集所观察系统的数据，进行量化的分析、总结，并进行推断和预测，为相关决策提供依据和参考，它被广泛的应用在各门学科中。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种基于应用统计方法和嵌入式计算的智能电子闹钟设定方法，用来解决普通电子闹钟存在的一些实际问题，通过本方案对各种各样的用户基本信息(可能包括用户的个人信息、一周天气情况、近日的交通情况信息等等)做一个数据统计分析处理，然后把得到的结果进行优化，从而获取用户的作息习惯，进而优化时钟功能，使闹钟更加人性化和智能化。技术方案本方法基于嵌入式计算系统，通过用户输入、互联网搜索、计时器计时的方式对用户信息和常用信息进行采集，再通过应用统计的技术对信息进行处理与优化。本发明的基于应用统计方法和嵌入式计算的智能电子闹钟设定方法具体为步骤一用户在使用前要完成对智能电子闹钟的初始化，初始化包括用户输入个人信息、闹钟接入网络和闹钟生成随机数(闹钟生成随机数是用来选定测试日)。用户需输入自己的性别年龄，并将闹钟接入网络。闹钟刚接入网后，闹钟开始搜索必要的常用信息如天气情况、交通情况信息等。步骤二 若闹钟完成初始化，则用户自行设定响铃时间，选择要用的闹铃模式，并连接网络，找到所需的出行路线(出行路线可沿用已有的，也可自行修改)。步骤三闹钟的数据处理模块针对用户模式选择进行分析，如果是正常模式，采用步骤四，如果是紧急模式，采用步骤五，如果是假日模式，采用步骤六。步骤四闹钟在闹钟网络搜索时刻开始进行网络搜索工作，更新常用信息。若闹钟搜索到突发状况，则立即开始响铃，若无突发状况，则将会在响铃时刻开始响铃，且一直持续到用户关闭时钟。如果用户没有关闭响铃，则闹钟将持续响铃，持续响铃的时长是最大限额时长。在闹铃关闭后，断开网络连接，采用步骤七。步骤五闹钟在闹钟网络搜索时刻开始进行网络搜索工作，更新常用信息。更新完信息后，闹钟就开始响铃，直到用户关闭时钟。如果用户没有关闭响铃，则闹钟将持续响铃， 持续响铃的时长是最大限额时长。在闹铃关闭后，断开网络连接，采用步骤七。步骤六闹钟的网络功能只进行天气、交通状况的搜索，不会处理突发状况，而且闹钟是在期望响铃时间开始响铃，且持续时间为最小响铃时长。在闹铃关闭后，断开网络连接，采用步骤七。步骤七传感器检测温湿度等，闹钟更新屏幕显示信息，包括当前时间、路况信息、 出行建议、天气状况、用户偏好。在用户偏好里，用户可以选择查看存储器里的数据，如响铃时长的记录，自己选择的闹铃歌曲，可以根据查询的内容，来调整自己的作息。步骤八当用户按下闹钟时，若当日是测试日，则记录下用户当日的响铃时长，更新存储器。开始进行新一轮最大限额时长和最小响铃时长的计算。在测试日中，若用户没有按下闹钟，则闹钟在3小时后自动关闭闹铃。有益效果本发明提出一种基于嵌入式系统和应用统计的智能电子闹钟的设计方案，相比于现有的闹钟，该方案具有如下优点(1)目前国内还没有闹钟和互联网相连，以解决突发状况的技术方案，本方案弥补了这一空白，帮助用户更有效率的使用时间，节约时间成本。(2)本方案基于嵌入式系统和应用统计方法计算出的响铃时间，既有较高概率叫醒用户又能防止出现用户忘记关闹钟而持续响铃以至于浪费电能造成污染的情况，是一种低碳节能的方法。(3)闹钟具有人性化的闹铃模式可供选择，对于不同需求的用户都有考虑，使得闹钟更加便利和智能化。
图1为智能电子闹钟内部的工作模块和硬件结构；图2为智能电子闹钟使用的工作流程；图3为智能电子闹钟屏幕显示信息。
具体实施例方式如图1所示，智能电子闹钟内部工作流程分为数据处理，存储和数据搜集这三个模块，其硬件结构主要有处理器、存储器、触摸屏、温湿度传感器、计时装置和无线网卡这六个部分。数据搜集主要由用户输入、用户选择、计时装置、网络搜索、温湿度等传感这五部分完成。用户输入是指用户自己通过闹钟的触摸屏，向闹钟输入个人信息(包括用户年龄、 用户性别、用户出行信息即出行方式和出行路线等个性化信息)，一般在智能电子闹钟初始化的时候完成。用户选择是指用户根据自己的需求，通过触摸屏，选择自己所需要的闹铃模式。计时装置用于记录用户的响铃时长，只有在测试日(即专门用来测试用户作息习惯的日子)的时候闹钟才使用计时装置进行计时。闹钟内置无线网卡使之具有接入网络的能力，实现网络搜索。每天闹钟开始启动的时候，只要家中有无线局域网环境，都会进行网络搜索，收集最新的常用信息，如闹钟所需的天气情况、交通情况信息。温湿度传感器用于检测用户所在房间的温湿度信息。存储器主要用于记录用户的个人信息，用户的响铃时长，用户的模式选择以及用户的期望响铃时间。可以根据用户喜好，存放相应的歌曲作为闹铃。也可以记录用户待办重要事宜用于提醒用户。闹钟应用嵌入式计算，完成数据处理。数据处理最主要的功能包括计算最大限额时长和控制响铃时间。最大限额时长是数据处理模块根据存储器中记录的用户的响铃时长和个人信息计算出的时间长度，具体计算方法如下我们把存储器中已有的η个记录设为y1; I2, ...，yn，歹表示这η个响铃时长的均值，我们可以得到关于响铃时长的一个的置信区
间[y - U” -彻β J + U” -彻 β]，其中 f兄—刃2 ' ι-α/2(η-1)表示自
V ηV ηn-i )=,
由度为n-1的t分布置信度为Ι-α/2的置信区间的上界，是这个置信区间的置信
水平，我们至少取α = 0.01即置信水平为99%才能保证可靠性。取最大限额长度为
-OsJ-。
V η闹钟数据处理模块根据用户选择的闹铃模式，以及网络搜索到的路况信息、天气信息来决定闹钟的响铃时刻和响铃时长。
具体的统计策略可描述如下首先让闹钟在一个星期中选择三天作为测试日。闹钟在1到7之间生成三个随机数N1A2, N3 (若有两两相同的情况则重新选择随机数)，则选定星期N1, N2, N3这三天作为测试日，例如随机数取值1、2、3则每个星期1、星期2和星期3 作为测试日。在测试日中闹钟在响铃时刻之后，响铃的时间不是持续最大限额时长，而是持续两个睡眠周期即3个小时(人类睡眠周期约为90分钟，人在没有任何其他外界干扰的情况下自然睡眠，平均会在90分钟的倍数时间后醒来)，若在响铃3个小时内用户关闭闹钟响铃，闹钟把用户的响铃时长记录在存储器中；若闹钟持续响铃3个小时，用户没有关闭闹钟，则闹钟自动关闭响铃，不记录响铃时长。下面给出本发明相关的几个重要定义期望响铃时间用户自己期望的起床时间。响铃时刻闹钟开始响铃的时刻。响铃时长从闹钟开始响铃到用户关闭闹钟响铃所花费的时间。这个时间将会被记录在闹钟的存储器里，并每三个月更新一次(因为随着使用时间的变长，用户的睡眠习惯可能会发生变化，而且闹钟的存储器资源有限，故以一个季度为单位更换数据)。最大限额时长闹钟根据存储器中用户的响铃时长的记录和个人信息计算出的时间长度。用户任一的响铃时长都有99%的概率小于或等于最大限额时长。最小响铃时长闹钟存储器中最短的响铃时长。搜索时间闹钟根据自身的性能、网络时延和网络带宽，算出搜索到相关信息到给出处理方案的时间。存储器用于存贮用户的响铃时长的记录和用户的个人信息。一般默认只存贮3 个月信息量，防止过期信息影响对用户现在的睡眠习惯的估计。闹钟网络搜索时刻闹钟开始进行网络搜索，与网络服务器进行通信的时刻。个人信息包括用户年龄、用户性别、用户出行信息即出行方式和出行路线等个性
息 ο用户出行信息主要包括出行方式(如乘公交、坐地铁、骑自行车等)和出行路线。 用户只要向闹钟输入自己的出行方式以及自己的出发地点和目的地，闹钟将在自带的电子地图中搜索出相应路线共用户选择。常用信息闹钟所需的天气情况、交通情况信息，这些信息的收集是闹钟经网络搜索完成。突发状况主要是指以下几种，可能还包含其它(1)天气情况糟糕，例如大风大雨，对于用户的出行有影响的状况。(2)交通路况糟糕，例如在用户路线上出现交通事故、严重的交通堵塞、例如公共交通的人员过多等，对于用户的出行有影响的状况。(3)网络状况糟糕，例如闹钟网络连接不上、网络速度太慢以至于在正常模式等待时间内都没有完成最新的信息更新。闹铃模式根据闹钟对于闹铃时间长短，以及闹铃起始时间的控制，可以分为以下三种。正常模式用户可自主选择此模式(通常为闹钟的默认模式)。正常模式的闹钟网络搜索时刻的计算闹钟网络搜索时刻=期望响铃时间-最大
6限额时长-搜索时间。正常模式的响铃时刻的计算闹钟响铃时刻=期望响铃时间-(1/2)最大限额时长。紧急模式用户可自主选择此模式。此模式专门为第二天有急事，必须准时起床的用户准备的。紧急模式的闹钟网络搜索时刻=正常模式的闹钟网络搜索时刻紧急模式的响铃时刻的计算闹钟响铃时刻=期望响铃时间-搜索时间。假日模式用户可自主选择此模式。在此模式下，闹钟的网络功能只进行天气、交通状况的搜索，不会处理突发状况，传感器检测温湿度等，而且闹钟是在期望响铃时间开始响铃，且持续时间为最小响铃时长。用户偏好每次闹钟响铃关闭之后，触摸屏上显示的信息之一，主要有最大响铃时长，最小响铃时长，用户选择的闹铃模式，以及存储器响铃时长查询选项这几部分组成。若用户点击存储器响铃时长查询选项，可以查询存储器中所存储的响铃时长。下面以一个老师使用闹钟起床为例，具体阐述此闹钟的使用过程。用户A性别男， 职业教师，早上8点上班，智能电子闹钟已经使用了 8周，有M天的闹钟记录存储在闹钟里且记载有用户去上班的路线记录，并假设存在无线局域网环境。步骤一用户A输入个人信息(性别男，职业教师，早上8点上班)并将闹钟接入网络来完成闹钟的初始化。闹钟刚接入网后，闹钟开始搜索必要的常用信息如天气情况、交通情况信息等。闹钟生成的随机数是1，4，5，则星期一、星期四和星期五是测试日。步骤二 用户A设定了响铃时间早上7点，选择正常模式这一闹铃模式。闹钟连接网络，用户A找到所需的出行路线(出行路线可沿用已有的，也可自行修改)。步骤三闹钟的数据处理模块针对用户模式选择进行分析，如果是正常模式，采用步骤四，如果是紧急模式，采用步骤五，如果是假日模式，采用步骤六。步骤四闹钟在响铃时间6:50之前一直处于网络连接的状态，以检测有无突发状况发生。在6:30时，闹钟收到因大雨导致道路堵塞、地铁的人数也在增加、出行困难的突发状况，立即开始响铃。如果用户没有关闭响铃，则闹钟将持续响铃，持续响铃的时长是最大限额时长。在闹铃关闭后，断开网络连接，采用步骤七。步骤五闹钟在闹钟网络搜索时刻6:00开始进行网络搜索工作，更新常用信息。 更新完信息后，闹钟就开始响铃，直到用户A关闭时钟。如果用户A没有关闭响铃，则闹钟将持续响铃，持续响铃的时长是最大限额时长。在闹铃关闭后，断开网络连接，采用步骤七。步骤六闹钟的网络功能只进行天气、交通状况的搜索，不会处理突发状况，而且闹钟是在期望响铃时间7:00开始响铃，且持续时间为最小响铃时长。在闹铃关闭后，断开网络连接，采用步骤七。步骤七传感器检测温湿度等，闹钟更新屏幕显示信息，包括当前时间、路况信息、 出行建议、天气状况、用户偏好。在用户偏好里，用户可以选择查看存储器里的数据，如响铃时长的记录，自己选择的闹铃歌曲，可以根据查询的内容，来调整自己的作息。步骤八用户A在7:22的时候醒来，关闭闹铃。今天是星期四，为测试日，闹钟记录下响铃时长，存入存储器，开始计算最新的用户最大限额时长和最小响铃时长，并断开网络连接。用户A在屏幕上看到用户偏好的信息，发现最近自己起床所花的时间都在40分钟左右，为了上班不迟到，用户A觉得自己应该把期望响铃时间提前。
权利要求
1. 一种基于应用统计方法和嵌入式计算的智能电子闹钟设定方法，其特征在于采用嵌入式计算和应用统计方法来设定步骤一用户在使用前要完成对智能电子闹钟的初始化，初始化包括用户输入个人信息、闹钟接入网络和闹钟生成随机数(闹钟生成随机数是用来选定测试日)。用户需输入自己的性别年龄，并将闹钟接入网络。闹钟刚接入网后，闹钟开始搜索必要的常用信息如天气情况、交通情况信息等；步骤二 若闹钟完成初始化，则用户自行设定响铃时间，选择要用的闹铃模式，并连接网络，找到所需的出行路线，出行路线可沿用已有的，或自行修改；步骤三闹钟的数据处理模块针对用户模式选择进行分析，如果是正常模式，采用步骤四；如果是紧急模式，采用步骤五；如果是假日模式，采用步骤六；步骤四闹钟在闹钟网络搜索时刻开始进行网络搜索工作，更新常用信息，若闹钟搜索到突发状况，则立即开始响铃，若无突发状况，则将会在响铃时刻开始响铃，且一直持续到用户关闭时钟；如果用户没有关闭响铃，则闹钟将持续响铃，持续响铃的时长是最大限额时长；在闹铃关闭后，断开网络连接，采用步骤七；步骤五闹钟在闹钟网络搜索时刻开始进行网络搜索工作，更新常用信息，更新完信息后，闹钟就开始响铃，直到用户关闭时钟；如果用户没有关闭响铃，则闹钟将持续响铃，持续响铃的时长是最大限额时长，在闹铃关闭后，断开网络连接，采用步骤七；步骤六闹钟的网络功能只进行天气、交通状况的搜索，不会处理突发状况，而且闹钟是在期望响铃时间开始响铃，且持续时间为最小响铃时长；在闹铃关闭后，断开网络连接， 采用步骤七；步骤七传感器检测温湿度，闹钟更新屏幕显示信息，包括当前时间、路况信息、出行建议、天气状况、用户偏好；在用户偏好里，用户选择查看存储器里的响铃时长的记录、自己选择的闹铃歌曲的数据，根据查询的内容，来调整自己的作息；步骤八当用户按下闹钟时，若当日是测试日，则记录下用户当日的响铃时长，更新存储器，开始进行新一轮最大限额时长和最小响铃时长的计算；在测试日中，若用户没有按下闹钟，则闹钟在3小时后自动关闭闹铃。
全文摘要
本发明是一种基于嵌入式计算和应用统计方法的智能电子闹钟设定方法，闹钟对各种各样的用户基本信息(可能包括用户的个人信息、闹钟所需的天气情况、交通情况信息等等)做一个数据的统计分析得出最优的响铃时长，并且设置了三种响铃模式使得时钟更加人性化、智能化，从而解决普通电子闹钟中存在的诸多实际问题。然后把得到的结果进行优化，从而获取用户的作息习惯，进而优化时钟功能，使闹钟更加人性化和智能化。
文档编号G04G13/00GK102193498SQ20111006889
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者佘宝阳, 孙力娟, 戴庭, 曹啸, 王汝传, 章韵, 纪平凡, 蔡启旺, 谭志刚, 高迪, 黄俊杰, 黄海平 申请人:南京邮电大学