GWaken - 智能睡眠监测与唤醒系统

智能睡眠监测系统，专为红米手环2优化

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🌙 项目概述

GWaken 是一个智能睡眠监测与唤醒系统，专门适配红米手环2设备。通过分析心率和体动数据，系统能够准确检测睡眠阶段，并在浅睡眠阶段智能唤醒用户，提供更舒适的起床体验。

最新更新：系统现已支持Android平台！ 我们已将GWaken系统成功移植到Android平台，创建了完整的移动应用版本，使用户可以在手机上直接使用智能睡眠监测功能。

🌟 核心功能

• 睡眠阶段检测：基于心率和体动数据检测深睡、浅睡、REM等睡眠阶段
• 智能唤醒：在浅睡眠阶段唤醒用户，提供更舒适的起床体验
• 数据记录：记录和分析睡眠数据，生成睡眠质量报告
• 红米手环2适配：支持通过蓝牙连接红米手环2，获取实时传感器数据
• Web API接口：提供RESTful API接口，支持远程监控和控制
• 多传感器支持：支持蓝牙、硬件和模拟传感器
• Android应用：完整的移动应用版本，支持在Android设备上直接使用
• 跨平台兼容：支持桌面和移动平台，统一的算法和用户体验

🏗️ 系统架构

GWaken/
├── README.md              # 项目说明
├── CHANGELOG.md           # 更新日志
├── requirements.txt       # 依赖包列表
├── setup.py               # 安装配置
├── config.json            # 配置文件
├── Dockerfile             # 容器化配置
├── GWaken-Android/        # Android应用目录
│   ├── main.py            # Kivy主应用入口
│   ├── android_bluetooth_sensor.py # Android蓝牙传感器模块
│   ├── buildozer.spec     # Buildozer构建配置
│   ├── requirements.txt   # Android依赖
│   ├── build_apk.sh       # APK构建脚本
│   ├── assets/            # 资源文件
│   │   └── icons/         # 应用图标
│   └── README.md          # Android应用说明
├── sleep_monitor/         # 主要代码目录
│   ├── main.py            # 主程序入口
│   ├── run_api.py         # API运行脚本
│   ├── sensors/           # 传感器模块
│   │   ├── bluetooth_sensor.py # 蓝牙传感器
│   │   ├── hardware_sensor.py # 硬件传感器
│   │   └── sensor_simulator.py # 传感器模拟器
│   ├── sleep_analysis/    # 睡眠分析模块
│   │   ├── sleep_stage_detector.py # 睡眠阶段检测器
│   │   └── signal_processor.py   # 信号处理器
│   ├── alarm/             # 闹钟模块
│   │   └── smart_alarm.py # 智能闹钟
│   ├── api/               # API接口
│   │   └── sleep_api.py   # Web API实现
│   ├── utils/             # 工具模块
│   └── tests/             # 测试模块
└── docs/                  # 文档目录

🚀 快速开始

环境要求

• Python 3.6+
• 蓝牙适配器（用于连接手环）

安装步骤

1. 克隆项目：

   git clone https://github.com/DuanZGit/GWaken.git
   cd GWaken

2. 安装依赖：

   pip install -r requirements.txt
   # 或使用setup.py
   pip install -e .

运行方式

方式1：运行主监测程序

python -m sleep_monitor.main

方式2：启动Web API服务

python -m sleep_monitor.run_api
# 或指定端口
python -m sleep_monitor.run_api 5000

API服务启动后，访问 http://localhost:5000 查看Web界面。

方式3：构建Android应用

cd GWaken-Android
# 安装构建工具
pip install buildozer
# 构建APK
buildozer android debug

构建完成后，APK文件将位于 GWaken-Android/bin/ 目录中。

📡 API接口

设备管理

• GET /api/bluetooth/devices - 搜索可用蓝牙设备
• POST /api/bluetooth/connect - 连接蓝牙设备
• GET /api/device/info - 获取设备信息
• POST /api/device/sync - 同步设备数据

数据获取

• GET /api/sensor_data - 获取传感器数据
• GET /api/heart_rate - 获取心率数据
• GET /api/movement - 获取体动数据
• GET /api/sleep_data - 获取睡眠数据

睡眠分析

• POST /api/sleep_analysis - 分析睡眠阶段
• GET /api/status - 获取系统状态

⚙️ 配置文件

config.json 包含以下配置项：

{
  "sleep_detection": {
    "sampling_rate": 60,
    "deep_sleep_hr_threshold": 60,
    "light_sleep_hr_threshold": 70,
    "movement_threshold": 5
  },
  "alarm_settings": {
    "wake_time": "07:00",
    "alarm_window": 30,
    "alarm_duration": 5
  },
  "device_settings": {
    "device_model": "Redmi Band 2",
    "max_battery_usage": 20,
    "data_sync_interval": 300,
    "bluetooth_address": "",
    "device_name": "Redmi Band 2",
    "sensor_type": "bluetooth"
  }
}

🧠 算法原理

睡眠阶段检测

系统基于以下生理指标判断睡眠阶段：

• 深睡眠：心率较低且稳定（<60 BPM），体动很少
• 浅睡眠：心率稍有波动（60-70 BPM），体动较少
• REM睡眠：心率变化较大，体动中等
• 清醒：心率较高（>70 BPM），体动频繁

智能唤醒逻辑

系统在以下条件下触发唤醒：

1. 当前睡眠阶段为浅睡眠
2. 时间在唤醒窗口内（默认目标时间前30分钟）
3. 接近目标唤醒时间

📋 测试

运行单元测试：

python -m unittest discover -s sleep_monitor.tests -p "test_*.py" -v

🚢 部署

本地部署

python -m sleep_monitor.run_api 5000

Docker部署

docker build -t g-waken .
docker run -p 5000:5000 g-waken

Android部署

cd GWaken-Android
buildozer android debug
# 生成的APK位于 bin/ 目录

生产环境部署

使用WSGI服务器（如Gunicorn）部署API服务：

pip install gunicorn
gunicorn -w 4 -b 0.0.0.0:5000 sleep_monitor.api.sleep_api:app

📝 更新日志

查看 CHANGELOG.md 获取详细的更新信息。

🤝 贡献

欢迎提交 Issues 和 Pull Requests 来帮助改进项目。

📄 许可证

本项目仅供学习和研究使用。

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