基于Androiddroid的醫(yī)療設(shè)備無線數(shù)據(jù)采集與維護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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（桂林電子科技大學(xué)廣西高校云計(jì)算與復(fù)雜系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西　桂林　54411000044）

·電子信息與計(jì)算機(jī)技術(shù)·

基于Androiddroid的醫(yī)療設(shè)備無線數(shù)據(jù)采集與維護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

俸皓陳俊彥牛旭

（桂林電子科技大學(xué)廣西高校云計(jì)算與復(fù)雜系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西桂林54411000044）

為了提高醫(yī)療設(shè)備數(shù)據(jù)采集與維護(hù)的效率，設(shè)計(jì)了基于Android終端的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。終端可通過低功耗藍(lán)牙對(duì)醫(yī)療設(shè)備實(shí)施數(shù)據(jù)采集、參數(shù)設(shè)置和維護(hù)操作，采集得到的數(shù)據(jù)可在終端上進(jìn)行暫存和統(tǒng)計(jì)分析管理，并可通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)上傳至服務(wù)器。以血液細(xì)胞分析儀的數(shù)據(jù)采集為實(shí)際背景實(shí)現(xiàn)了本系統(tǒng)，測(cè)試和部署結(jié)果表明，本設(shè)計(jì)能夠滿足應(yīng)用需求。

醫(yī)療設(shè)備；數(shù)據(jù)采集；Android；BLE（Bluetooth Low Energy）

在傳統(tǒng)的醫(yī)療設(shè)備的開發(fā)和維護(hù)中，工程師們往往是通過串口、以太網(wǎng)或CAN總線等有線的方式獲取醫(yī)療儀器的數(shù)據(jù)，并對(duì)儀器進(jìn)行故障診斷和參數(shù)設(shè)置［1］。這種方式非常的麻煩和繁瑣，它需要工程師既要攜帶有線傳輸所依靠的各種線材，又需要帶安裝有專用軟件的個(gè)人電腦。這種傳統(tǒng)的方式大大增加了開發(fā)和維護(hù)的成本，并降低了工作效率。

本設(shè)計(jì)首先采用市場(chǎng)占有率最高的Android終端替代PC作為上位機(jī)來構(gòu)建數(shù)據(jù)的采集與維護(hù)系統(tǒng)。其次應(yīng)用較新的BLE（Bluetooth Low Energy，低功耗藍(lán)牙）技術(shù)［2］，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集與云端備份機(jī)制。系統(tǒng)針對(duì)醫(yī)療設(shè)備提供了一整套的、現(xiàn)代化的無線數(shù)據(jù)采集與維護(hù)的解決方案，可以很好地解決傳統(tǒng)的“有線+個(gè)人電腦”數(shù)據(jù)采集的弊端。

1　系統(tǒng)模型

系統(tǒng)的總體框架如圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)由運(yùn)行在Android上的App、提供BLE接入能力的醫(yī)療設(shè)備和通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接的云端服務(wù)器組成。Android作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，起到了數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站的作用。在信號(hào)不好甚至沒有信號(hào)的時(shí)候，終端能夠?qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)提供暫存，并向工程師提供較為全面的統(tǒng)計(jì)分析和常用維護(hù)所需要的決策支持功能，特別適合于邊遠(yuǎn)地區(qū)等特殊的應(yīng)用環(huán)境。

2　關(guān)鍵技術(shù)

2.1基于BLE的數(shù)據(jù)傳輸

低功耗藍(lán)牙4.0BLE子系統(tǒng)是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，傳輸過程中的幾個(gè)關(guān)鍵問題如下：

圖1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.1.1權(quán)限和feature

Android想要使用和操作BLE，必須申請(qǐng)相應(yīng)的權(quán)限和feature。需要申請(qǐng)的權(quán)限有：BLUETOOTH、BLUETO OTH_ADMIN，這里還需要聲明uses-feature，uses-feature聲明為true表示只能在有BLE的安卓設(shè)備上安裝此應(yīng)用。

2.1.2開啟BLE

在使用BLE之前，首先要確認(rèn)安卓是否支持BLE。在具體操作上，首先是獲取BLE對(duì)應(yīng)的Bluetooth Adapter，然后通過此Bluetooth Adapter來執(zhí)行判斷是否支持BLE、判斷藍(lán)牙是否打開以及打開藍(lán)牙等操作。

2.1.3搜索BLE

搜索BLE有兩種方法，一種是通過獲得的Bluetooth Adapter中的搜索BLE的方法來搜索BLE，此方法可能會(huì)搜到多臺(tái)設(shè)備；另一種是通過制定的屬性UUID去搜索設(shè)備，此方法一般搜索的只有一臺(tái)設(shè)備。

2.1.4建立連接

用主設(shè)備的Bluetooth Device的connect Gatt方法去建立連接并獲得GATTServer，下面可以通過這個(gè)Server來進(jìn)行相關(guān)操作。

2.1.5通信

每一個(gè)屬性都有唯一的標(biāo)示UUID，通過UUID去獲取相應(yīng)的屬性對(duì)象，我們就可以對(duì)相應(yīng)的屬性進(jìn)行操作。這些屬性有用來設(shè)置的，有用來讀取數(shù)據(jù)的，有用來寫數(shù)據(jù)的，需要什么操作就獲得什么對(duì)象，然后進(jìn)行相應(yīng)的處理即可。

2.2基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的云端數(shù)據(jù)儲(chǔ)存

本設(shè)計(jì)采用了近年來非常流行的云服務(wù)器LeanCloud來完成云服務(wù)端的設(shè)計(jì)。LeanCloud提供了多種平臺(tái)的原生的SDK，可以很簡(jiǎn)便地集成到安卓App中。由于LeanCloud平臺(tái)是需要網(wǎng)絡(luò)的，在網(wǎng)絡(luò)連接質(zhì)量較差甚至無法連接到互聯(lián)網(wǎng)的惡劣環(huán)境下，本設(shè)計(jì)先將采集來的數(shù)據(jù)在Android本地進(jìn)行存儲(chǔ)，等在Wifi環(huán)境下或用戶自己選擇通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)上傳的時(shí)候才會(huì)將數(shù)據(jù)同步到云端服務(wù)器，如果用戶數(shù)據(jù)丟失也可以自行選擇與云端進(jìn)行同步從而下載原有的數(shù)據(jù)。這樣的設(shè)計(jì)極大地保證了對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力。

3　測(cè)試及分析

在完成的系統(tǒng)中，App的部分界面如圖2所示，App主頁面中有本設(shè)計(jì)所支持的所有功能，在數(shù)據(jù)采集結(jié)果頁面中有關(guān)于采集到的數(shù)據(jù)展示。在測(cè)試過程中，發(fā)現(xiàn)App可部署在所有版本大于或等于4.3且具有BLE模塊的Android設(shè)備之上，具有良好的兼容性。此外，在通過與多家醫(yī)療器械廠商的血液分析儀進(jìn)行聯(lián)合測(cè)試及試用，反饋結(jié)果均表明本設(shè)計(jì)能夠滿足用戶的最終需求。

圖2　

4　結(jié)論

本設(shè)計(jì)基于Android終端和BLE協(xié)議棧，設(shè)計(jì)了一種面向醫(yī)療設(shè)備的無線數(shù)據(jù)采集和配置維護(hù)系統(tǒng)。在實(shí)際的部署和應(yīng)用過程中，該系統(tǒng)能夠使現(xiàn)場(chǎng)工程師徹底擺脫“PC+傳輸線”的傳統(tǒng)維護(hù)模式，提高了工作效率，降低了開發(fā)維護(hù)成本，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

Design of Wireless Data Acquisition and Maintenance System for Medical Equipment based on Android

Feng Hao Chen Junyan Niu Xu
（Key Laboratory of Guangxi Cloud Computing and Complex Systems，Guilin University of Electronic Technology，Guilin Guangxi 541004）

To improve the efficiency of data acquisition and maintenance of medical devices，the data acquisition system has been designed based on Android terminal.This kind of terminal can do data acquisition，parameter configuration and maintenance on the medical device by low power consumption bluetooth.The collected data could be temporarily restored for statistical analysis and management on the terminal，finally it will be transferred to the server through mobile Internet.We implement the system based on the data collected by blood cell analysis device，and the design can reach the practical requirement.

Medical Devices；Data acquisition；Android；BLE

TP274

A

1003-5168（2015）10-0001-2

2015-9-25

廣西高校云計(jì)算與復(fù)雜系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金資助項(xiàng)目（15209）。

俸皓（1978.5-），男，博士，講師，研究方向：嵌入式系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

［1］劉道群.信息技術(shù)在新一代智能交通中的應(yīng)用探討［J］.計(jì)算機(jī)科學(xué)，2014，41（11）：55-57.

［2］李曉丹.基于STM32的物聯(lián)網(wǎng)嵌入式網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)［J］.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2015，51（4）：61-66.