基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的健康體檢系統(tǒng)

張曉丹++孟凡燕++王浩淼++喬晶++宋吾力

摘 要本文借助于現(xiàn)在日益發(fā)展起來的無線傳感器，建立起不受環(huán)境和距離高度限制的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)終端通過采集大量數(shù)據(jù)，建立起健康體檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，可以實(shí)時(shí)對(duì)身體各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控和記錄，并且提供健康常識(shí)的查詢，通過數(shù)據(jù)分析反饋健康狀況并且給予藥物治療的方法的功能。對(duì)提高我們健康提供便捷，準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，幫助用戶了解自身的身體狀況，有希望成為每個(gè)家庭不可或缺的“私人醫(yī)生”。

【關(guān)鍵詞】無線傳感器 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 健康體檢 智能終端

當(dāng)前信息化的不斷進(jìn)步，無線傳感器技術(shù)也在各個(gè)領(lǐng)域得到了深入的發(fā)展。借助于現(xiàn)在日益發(fā)展起來的無線傳感器，建立起不受環(huán)境和距離高度限制的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)終端通過采集大量數(shù)據(jù)，建立起健康體檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，可以實(shí)時(shí)對(duì)身體各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控和記錄，并且提供健康常識(shí)的查詢，通過數(shù)據(jù)分析反饋健康狀況并且給予藥物治療的方法的功能。對(duì)提高我們健康提供便捷，準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，幫助用戶了解自身的身體狀況，有希望成為每個(gè)家庭不可或缺的“私人醫(yī)生”。

1 無線傳感器在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀

最近幾年，尤其是無線通信、集成電路和傳感器等技術(shù)的飛速發(fā)展，使得大批低成本、低功耗、多功能的無線傳感器占據(jù)了大量的市場(chǎng)。而隨之發(fā)展的還有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)近幾年來在世界上有著廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)。它不僅僅是在在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、環(huán)境、等傳統(tǒng)領(lǐng)域取得了巨大成就，還在醫(yī)療和護(hù)理領(lǐng)域也得到了快速發(fā)展。羅徹斯特大學(xué)的科學(xué)家根據(jù)室內(nèi)的微塵來測(cè)量居住者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）、睡覺姿勢(shì)以及每天24小時(shí)的活動(dòng)狀況。英特爾公司也推出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的家庭護(hù)理技術(shù)。利用無線通信技術(shù)將獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并且根據(jù)這些信息進(jìn)行護(hù)理，從而減輕護(hù)理人員的工作量?；跓o線傳感器應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及其發(fā)展大潮，為我們研究的健康體檢系統(tǒng)提供了支撐和動(dòng)力。

2 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的健康體檢系統(tǒng)

2.1 功能及設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要是通過無線傳感器進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)。通過表面粘貼的傳感器作為神經(jīng)系統(tǒng)使用，來對(duì)使用者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）進(jìn)行測(cè)量。通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取和整理，系統(tǒng)對(duì)用戶提出幫助和解決問題。根據(jù)已經(jīng)檢測(cè)的數(shù)據(jù)分析健康狀況并給予合適的意見，可以通過圖標(biāo)等形式顯示在智能終端。

2.1.1 通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取和整理

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常由大量密集部署在某個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的傳感器節(jié)點(diǎn)以及一個(gè)或多個(gè)位于區(qū)域內(nèi)或區(qū)域附近的數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)組成。這些傳感器節(jié)點(diǎn)體積小，但配備有傳感器、嵌入式微處理器和無線收發(fā)器等器件，集信息采集、數(shù)據(jù)處理和無線通信等功能于一體，能夠通過無線通信和自組織方式形成網(wǎng)絡(luò)，可以檢測(cè)和處理監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境數(shù)據(jù)或目標(biāo)信息，并將所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)和信息傳送給匯聚節(jié)點(diǎn)，從而協(xié)作完成指定的監(jiān)測(cè)任務(wù)。同時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)還可以通過匯聚節(jié)點(diǎn)作為網(wǎng)關(guān)，與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施（如互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等）建立連接，使遠(yuǎn)程的監(jiān)控中心或終端用戶能夠使用采集到的數(shù)據(jù)和信息。該系統(tǒng)以智能終端設(shè)備的Android操作系統(tǒng)平臺(tái)，用戶通過手機(jī)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)建立聯(lián)系，將無線傳感器處理后的數(shù)據(jù)反映到手機(jī)中，讓用戶可以隨時(shí)查看健康狀況。

2.1.2 無線傳感器進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)

通過表面粘貼的傳感器作為神經(jīng)系統(tǒng)使用，來對(duì)使用者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）進(jìn)行測(cè)量。該系統(tǒng)在腕環(huán)設(shè)備中嵌入半導(dǎo)體傳感器，幫用戶隨時(shí)了解自己的狀況，利用無線通信傳遞必要的信息，來感知和預(yù)報(bào)身體狀況。

2.1.3 無線傳感器系統(tǒng)對(duì)用戶提出幫助和解決問題

根據(jù)已經(jīng)檢測(cè)的健康狀況，在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對(duì)比查找，針對(duì)不同用戶的各項(xiàng)身體指標(biāo)反饋不同的健康建議，并顯示在手機(jī)客戶端。

2.2 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的健康體檢系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)首先提示用戶進(jìn)行注冊(cè)，并設(shè)置賬戶名和密碼。注冊(cè)成功即可利用已經(jīng)注冊(cè)的用戶名和密碼登錄健康體檢系統(tǒng)中心，與數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)用戶名和密碼進(jìn)行匹配，若匹配不成功則返回錯(cuò)誤信息，要求重新輸入；只有在匹配完全成功時(shí)，進(jìn)入系統(tǒng)的頁面，頁面設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.2.2 系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)表示層、控制層、業(yè)務(wù)邏輯層。表示層是處理數(shù)據(jù)，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，執(zhí)行通用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的功能。控制層主要是進(jìn)行函數(shù)間參數(shù)傳遞。業(yè)務(wù)邏輯層為了實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)接口函數(shù)，符合系統(tǒng)的功能。分層系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)已成功在軟件系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用。分層設(shè)計(jì)可以使系統(tǒng)分工，有利于系統(tǒng)修改與維護(hù)，增強(qiáng)系統(tǒng)靈活性?？倳?huì)出現(xiàn)業(yè)務(wù)流程改造的情況，然而接口的功能。在系統(tǒng)的需求下，轉(zhuǎn)換調(diào)用順序可以實(shí)現(xiàn)不同功能，不用對(duì)接口進(jìn)行再次開發(fā)，體現(xiàn)了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。 細(xì)化系統(tǒng)三層把它們分為表示層、應(yīng)用層、服務(wù)層、實(shí)體域、數(shù)據(jù)層。各層之間相互連接相互貫通，體現(xiàn)了系統(tǒng)的連通性。表示層劃分為表示層和應(yīng)用層。功能是顯示系統(tǒng)的頁面情況，應(yīng)用層功能是進(jìn)行信息交換，通過參數(shù)傳遞并成功發(fā)送信息。服務(wù)層用XML語言，為業(yè)務(wù)類服務(wù)提供業(yè)務(wù)功能接口。實(shí)體層是數(shù)據(jù)實(shí)體，通過數(shù)據(jù)驗(yàn)證和封裝完成數(shù)據(jù)。

其具體工作原理見圖2。

3 結(jié)論

本系統(tǒng)借助于現(xiàn)在日益發(fā)展起來的無線傳感器，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，收集和分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)，建立起健康體檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)分析檢測(cè)身體健康狀況，并且提供健康常識(shí)的查詢，通過數(shù)據(jù)分析反饋健康狀況并且給予藥物治療的建議。

對(duì)于創(chuàng)建這樣一套健康體檢系統(tǒng)，基于所學(xué)的計(jì)算機(jī)程序語言及其容易開發(fā)出來，但是在系統(tǒng)推廣上還有不足，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)完整性問題、傳感器成本問題及能源供給問題，都需要進(jìn)一步改進(jìn)。

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作者簡(jiǎn)介

張曉丹（1995-），女，現(xiàn)為泰山醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院2013級(jí)信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)學(xué)生。

孟凡燕（1994-），女，現(xiàn)為泰山醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院2013級(jí)信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)學(xué)生。

王浩淼 （1994-），男，現(xiàn)為泰山醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院2014級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)學(xué)生。

喬晶（1982-），女，山東省萊蕪市人。碩士學(xué)位?，F(xiàn)為泰山醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院講師。主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用，信息管理。

通訊作者簡(jiǎn)介

宋吾力（1978-），男，山東省汶上縣人?，F(xiàn)為泰山醫(yī)學(xué)院醫(yī)副教授。主要研究方向電子信息、計(jì)算機(jī)應(yīng)用。

作者單位

泰山醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院 山東省泰安市 271016