基于藍(lán)牙傳輸?shù)倪h(yuǎn)程健康檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)

王凱+成浩+陸遠(yuǎn)廣+熊勝+梁戈+彭冰倩

摘要：我國(guó)人口老齡化日趨顯著，發(fā)展老年健康服務(wù)產(chǎn)業(yè)，有效地將家庭、社會(huì)的資源結(jié)合起來(lái)，承擔(dān)起關(guān)愛(ài)老人的責(zé)任成為當(dāng)下熱門話題。智能可穿戴設(shè)備能夠給老年人提供時(shí)間顯示，心跳、血壓、脈搏檢測(cè)等信息，并對(duì)不良情況實(shí)施報(bào)警，能起到很好的健康維持作用。在現(xiàn)今市場(chǎng)，已有的智能可穿戴設(shè)備得到廣泛推崇，但都有不足，特別是針對(duì)老年人，因此，盡快改進(jìn)這些設(shè)備顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：藍(lán)牙傳輸；健康檢測(cè)；報(bào)警系統(tǒng)

1 引言

近些年，物聯(lián)網(wǎng)以驚人的速度蓬勃發(fā)展，其中尤以可穿戴智能設(shè)備最為惹人注目。這些可穿戴設(shè)備能夠監(jiān)控生物計(jì)量指標(biāo)，從而可以更高效地管理我們的健康和健身。

智能可穿戴設(shè)備市場(chǎng)已經(jīng)從啟動(dòng)培養(yǎng)階段到現(xiàn)在的終端產(chǎn)品的不斷完善以及生態(tài)系統(tǒng)的逐步建立，例如功能的豐富性，結(jié)果實(shí)用性及服務(wù)性特征等，都有進(jìn)一步的完善；很多功能及性能實(shí)現(xiàn)已有進(jìn)一步的技術(shù)突破，例如，功耗、體積以及使用的方便性等；開(kāi)發(fā)可穿戴設(shè)備的公司越來(lái)越多，幾乎幾乎所有的品牌手機(jī)廠商都在進(jìn)行著某種形式的投資及開(kāi)發(fā)；越來(lái)越多的IDH參與到相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，尤其是在軟件數(shù)據(jù)處理方面。

然而在老年智能可穿戴設(shè)備上國(guó)內(nèi)市場(chǎng)幾乎空白。從而有了很大的市場(chǎng)。目前，人民的生活質(zhì)量在不斷隨著經(jīng)濟(jì)水平的提升而提升，人類的健康問(wèn)題得到了社會(huì)的高度關(guān)注，特別是現(xiàn)代老年人的健康備受成千上萬(wàn)的家庭關(guān)注。并且，加上現(xiàn)今老年人獨(dú)居現(xiàn)象的普遍性和交通便利造成的老年人交通事故的隨機(jī)性，如何保障老年人的健康得到了家長(zhǎng)們的高度重視；與此同時(shí)，老年人的健康狀況不穩(wěn)定，自己身體的各項(xiàng)生理參數(shù)波動(dòng)起伏大，并容易受到外在因素的干擾。隨時(shí)記載老年人們的各種參數(shù)，對(duì)保障他們的身體健康具有重要意義。

2 研究?jī)?nèi)容及擬解決方案

2.1 生命手環(huán)功能設(shè)計(jì)

生命手環(huán)形態(tài)是設(shè)計(jì)成戴在使用者手腕上的僅3厘米寬度的手環(huán)，里面包括有血壓傳感器、血氧傳感器、脈搏傳感器、GPS定位芯片、藍(lán)牙傳輸芯片以及中央處理芯片。血壓傳感器、血氧傳感器以及脈搏傳感器通過(guò)與中央處理器連接，每隔三秒把人體的血壓、血氧和脈搏情況反饋給中央處理器，中央處理器把數(shù)據(jù)發(fā)給終端，與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，再把結(jié)果反饋到用戶的APP上；另外，GPS定位芯片與藍(lán)牙傳輸芯片通過(guò)與中央處理器連接，把準(zhǔn)確的位置數(shù)據(jù)，通過(guò)gsm技術(shù)，傳送到用戶的APP軟件上，用戶就可以隨時(shí)隨地的了解老人的位置，當(dāng)老人遇到突發(fā)狀況，如心率、血壓、體溫等等生命體征超過(guò)或低于設(shè)定值時(shí)，其家人接到警報(bào)信息后可以快速準(zhǔn)確地呼叫急救服務(wù)，最大限度地減少了因突發(fā)健康狀況來(lái)不及救援而釀成的慘劇。

本產(chǎn)品有以下功能：

（1）GPS定位：手環(huán)具有定位系統(tǒng)，通過(guò)移動(dòng)設(shè)備可以準(zhǔn)確顯示手環(huán)所在位置。

血壓測(cè)量：手環(huán)能準(zhǔn)確測(cè)出人體的血壓變化情況，把數(shù)據(jù)反饋到數(shù)據(jù)接收端。

血氧與脈搏測(cè)量：手環(huán)內(nèi)部集成有血氧與脈搏傳感器，能準(zhǔn)確測(cè)出人體血氧與脈搏情況。

（2）遠(yuǎn)程診斷：擁有智能診斷處理系統(tǒng)，通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，第一時(shí)間診斷出人體的健康情況。

（3）與手機(jī)APP同步：手環(huán)數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端，與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，把最終結(jié)果定時(shí)與手機(jī)APP同步。

（4）遠(yuǎn)程報(bào)警：手環(huán)反饋的數(shù)據(jù)如果異常，終端會(huì)在第一時(shí)間把分析結(jié)果反饋到用戶手機(jī)，并進(jìn)行報(bào)警提示。

2.2 擬解決途徑

針對(duì)我們研究的項(xiàng)目?jī)?nèi)容和所要實(shí)現(xiàn)的基本手環(huán)功能，我們經(jīng)過(guò)前期一段時(shí)間的討論策劃，基本確定擬解決方案。

（1）合理排布GPS，血壓、血氧、脈搏測(cè)量器，藍(lán)牙、顯示器，陀螺儀等設(shè)備。如果Arduino電源開(kāi)啟，并和生命手環(huán)應(yīng)用配對(duì)完畢，那么主板將每秒讀取加速計(jì)數(shù)據(jù)20次。接著，它將數(shù)據(jù)每秒發(fā)送一次到移動(dòng)設(shè)備上。加速計(jì)測(cè)量x軸、y軸和z軸數(shù)據(jù)（20次x3軸），發(fā)送它們到移動(dòng)設(shè)備上。安卓應(yīng)用收到兩秒之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，找出用戶在步伐加速上的周期。在用戶步伐加速時(shí)，就計(jì)算為用戶踏出了一步。接著，安卓應(yīng)用根據(jù)用戶的體重和步數(shù)計(jì)算消耗的熱量，并按月、日和小時(shí)進(jìn)行疊加。我們團(tuán)隊(duì)用了Arduino板Arduino Pro Mini 3.3伏（ATmega328）。選擇它的原因是它能在鋰聚合物電池3.7伏電壓下工作以及它的尺寸。如果你不介意模塊和電池的尺寸，而僅僅拿來(lái)測(cè)試，那用Arduino Nano板也未嘗不可（容易實(shí)現(xiàn)和測(cè)試）。Arduino Pro Mini以8兆赫頻率工作，在5伏時(shí)則是16兆赫，但8兆赫的頻率就足夠了?？偟膩?lái)說(shuō)，只需要準(zhǔn)備Arduino Pro Mini 3.3伏板和USB異步收發(fā)機(jī)轉(zhuǎn)接器模塊。

（2）建立數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各手環(huán)佩戴者的生命體征。設(shè)計(jì)軟件將手環(huán)與手機(jī)APP通過(guò)藍(lán)牙整合在一起，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)手環(huán)位置及健康狀況。（3）將健康數(shù)據(jù)通過(guò)子APP共享給子女。用的藍(lán)牙模塊都是HC-06模塊，而且有控制界面板。界面板上有重設(shè)按鈕、工作狀態(tài)LED，支持3.3伏或5伏工作電壓，就顯得比較方便，但尺寸就較大了。而LED不是必須的，而且還耗電。所以我直接就用HC-06模塊，忽略界面板。

3 團(tuán)隊(duì)密切協(xié)作

對(duì)于人員分工及管理，負(fù)責(zé)人進(jìn)行全面的管理工作，下一級(jí)分為業(yè)務(wù)部（負(fù)責(zé)宣傳及收集市場(chǎng)信息，以及后期后期擴(kuò)大市場(chǎng)尋找合作）、技術(shù)部（負(fù)責(zé)硬件的維修保障和軟件的性能，包括軟件的執(zhí)行性能和安全性）、財(cái)務(wù)部（負(fù)責(zé)日常財(cái)務(wù)管理及核算工作）。技術(shù)部負(fù)責(zé)項(xiàng)目APP的開(kāi)發(fā)更新維護(hù)主要負(fù)責(zé)記錄手環(huán)采集到的各項(xiàng)人體生命體征數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)的制作以及顯示界面的制作，收集整理材料；負(fù)責(zé)手環(huán)模擬電子電路部分的設(shè)計(jì)與制作，元器件以及相關(guān)模塊的購(gòu)買，系統(tǒng)測(cè)試，說(shuō)明書的撰寫工作；負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)內(nèi)置手環(huán)中的GPS定位系統(tǒng)，智能手環(huán)與手機(jī)APP間的藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸和手環(huán)檢測(cè)人生命體征的傳感器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制作，以及各模塊的整合調(diào)試。負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)調(diào)整各模塊的應(yīng)用環(huán)境和跟進(jìn)項(xiàng)目的各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)進(jìn)程，確保系統(tǒng)整合后穩(wěn)定工作。

4 遠(yuǎn)程健康檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)開(kāi)發(fā)特色與創(chuàng)新點(diǎn)

生命手環(huán)體積小，便于佩帶，老人們?nèi)菀讛y帶，且不易丟失；一鍵呼救，操作簡(jiǎn)單，“傻瓜式”操作更適合老年人擁有；GPS智能定位，方便快捷救助；時(shí)間顯示，心跳、血壓、脈搏檢測(cè)，功能多樣，給予消費(fèi)客戶多種到位的服務(wù)；低功 耗藍(lán)牙4.0數(shù)據(jù)傳輸，速度快、接受方便；高能鋰電池，續(xù)航能力強(qiáng)。

5 應(yīng)用前景

智能可穿戴設(shè)備市場(chǎng)在不斷擴(kuò)大，老年人對(duì)于可攜帶的智能手環(huán)的需求質(zhì)量越來(lái)越高，現(xiàn)在市場(chǎng)上能用于老年人群體并且可以實(shí)施報(bào)警功能的生環(huán)手環(huán)還沒(méi)有出現(xiàn)，本研究期望在已有的技術(shù)基礎(chǔ)上突破難關(guān)，制造出穩(wěn)定可靠的生命手環(huán)，填補(bǔ)現(xiàn)今市場(chǎng)的空白。便攜生命手環(huán)給老年人的出行帶來(lái)了巨大的方便，同時(shí)解決了一系列不確定性問(wèn)題，是一款值得探索的設(shè)備。

基金項(xiàng)目：本論文是國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目階段性成果，項(xiàng)目編號(hào)：201610595064