人體健康特征智能感測(cè)與無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

吳天昱 張軍 黃心怡

摘? 要：基于目前人類(lèi)對(duì)健康的信息化需求，該文設(shè)計(jì)了一款基于無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)的在線(xiàn)健康智能監(jiān)測(cè)平臺(tái)。系統(tǒng)通過(guò)佩戴在身上的傳感器采集相應(yīng)的身體標(biāo)志信息，并通過(guò)傳感器的藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄芙K端進(jìn)行集中處理和顯示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該文設(shè)計(jì)的人體健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以收集人體的健康參數(shù)，并將傳感器采集的物理信息實(shí)時(shí)發(fā)送到Android智能終端，并以更加人性化的友好界面呈現(xiàn)在用戶(hù)面前。

關(guān)鍵詞：智能終端? 人體健康監(jiān)測(cè)軟件? 無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP212.9 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）01（a）-0007-02

智能化是信息社會(huì)發(fā)展的必然產(chǎn)物，傳感器是智能的重要基礎(chǔ)，可為智能提供更準(zhǔn)確、更可靠的數(shù)據(jù)支持，而智能醫(yī)療在社會(huì)發(fā)展過(guò)程中逐漸引起人們的重視通過(guò)收集人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和基本身體參數(shù)[1]。但是，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有研究成果的總結(jié)，大多數(shù)健康監(jiān)測(cè)都集中在單一的健康指標(biāo)上，數(shù)據(jù)的二次使用效率也很低。與此同時(shí)，隨著現(xiàn)代智能手機(jī)的普及，Android操作系統(tǒng)已成為目前最大的用戶(hù)群，并改變了過(guò)去的生活和工作方式[2]。因此，該文結(jié)合現(xiàn)有的Android智能終端，設(shè)計(jì)了基于A(yíng)ndroid智能平臺(tái)的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并對(duì)其軟件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行操作。

1? 系統(tǒng)功能概述

此次研究設(shè)計(jì)一個(gè)采集人體基本健康信息數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，可以通過(guò)傳感器收集包括血壓、體溫、脈搏等參數(shù)，再通過(guò)藍(lán)牙設(shè)備將收集的數(shù)據(jù)發(fā)送給安卓客戶(hù)端，使最終收集的信息數(shù)據(jù)在手機(jī)界面顯示出來(lái)。

2? 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

人體健康智能感測(cè)系統(tǒng)包括底層的硬件端和頂層Android軟件端，總體框架如圖1所示。運(yùn)用藍(lán)牙設(shè)備將收集的信息發(fā)送到手機(jī)APP界面。

人體健康智能感測(cè)系統(tǒng)的軟件由多個(gè)子模塊組成，所有子模塊都被賦予了相應(yīng)的功能，根據(jù)實(shí)際情況，由主程序負(fù)責(zé)統(tǒng)一調(diào)度，有利于對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試、修正和移植，達(dá)到功能擴(kuò)展的目的。

系統(tǒng)具體包括初始化、程序運(yùn)行、藍(lán)牙交換、基礎(chǔ)信息獲取、接口信息顯示、定時(shí)器中斷共6個(gè)模塊，主程序能夠調(diào)度這些功能模塊運(yùn)行，確保系統(tǒng)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2 運(yùn)行模式設(shè)計(jì)

軟件操作模式是系統(tǒng)的關(guān)鍵，首先要選擇合適的軟件操作模式，能夠讓使用者更便捷、快速的查詢(xún)到自己的健康數(shù)據(jù)。在進(jìn)入軟件首頁(yè)后，選定好控制系統(tǒng)底層信息的操作模式，如未選擇系統(tǒng)則默認(rèn)自動(dòng)連接模式。在單機(jī)模式下電機(jī)選擇按鈕，系統(tǒng)操作模式會(huì)變成自動(dòng)連接，不需要用戶(hù)再重新操作，系統(tǒng)會(huì)主動(dòng)連接遠(yuǎn)程藍(lán)牙設(shè)備，隨后連上體溫信息采集板，采集人體當(dāng)前的體溫?cái)?shù)據(jù)，并在結(jié)束會(huì)自動(dòng)斷掉藍(lán)牙連接。系統(tǒng)會(huì)將信息發(fā)送到另一個(gè)遠(yuǎn)程藍(lán)牙設(shè)備，即血壓信息采集板，自動(dòng)開(kāi)始下一步的信息檢測(cè)，測(cè)量人體的血壓信息，再次自動(dòng)斷開(kāi)當(dāng)前連接的藍(lán)牙，把信息發(fā)送到下一個(gè)遠(yuǎn)程藍(lán)牙設(shè)備，按照這樣的順序依次連接、循環(huán)往復(fù)，有利于使用者查看個(gè)人信息。

根據(jù)使用者的實(shí)際需求，系統(tǒng)增加了手動(dòng)連接，軟件在該模式下只能通過(guò)個(gè)人操作遙控器來(lái)控制遠(yuǎn)程藍(lán)牙設(shè)備（溫度模塊、脈沖模塊、心率模塊），不會(huì)自動(dòng)連接，也可以幫助使用者查看所需要的健康信息。

2.3 藍(lán)牙連接及遠(yuǎn)程端藍(lán)牙切換

人體健康特征智能感測(cè)與無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)的Android軟件當(dāng)中藍(lán)牙模塊是核心模塊之一，通過(guò)優(yōu)化、完善該模塊可以讓系統(tǒng)有效收集遠(yuǎn)程信息采集板發(fā)送的數(shù)據(jù)和信息，讓系統(tǒng)具備信息采集和顯示同時(shí)進(jìn)行的功能。

第一，選定好操作模式，在軟件界面將本地藍(lán)牙設(shè)備初始化，同時(shí)創(chuàng)建意圖過(guò)濾器分別負(fù)責(zé)傳入和傳出動(dòng)作。此時(shí)，如果它處于手動(dòng)模式，則在程序的生命周期開(kāi)始時(shí)啟動(dòng)新意圖on-Start（），完成藍(lán)牙適配器的啟動(dòng)功能。

第二，選擇系統(tǒng)中的相連按鈕，設(shè)置預(yù)先連接的藍(lán)牙地址，并開(kāi)始對(duì)藍(lán)牙進(jìn)行搜索：Blue tooth Adapter. Start Discovery（）。

第三，程序自動(dòng)對(duì)藍(lán)牙識(shí)別碼進(jìn)行識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙的連接功能。

第四，藍(lán)牙連接成功后，進(jìn)行遠(yuǎn)程信息采集。

第五，單擊“斷開(kāi)”按鈕關(guān)閉藍(lán)牙。Socket. close（），即斷開(kāi)藍(lán)牙連接。

第六，斷開(kāi)后，藍(lán)牙適配器會(huì)回自動(dòng)搜索并連接下一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備，再次搜索信息，重復(fù)上一個(gè)過(guò)程。

2.4 硬件設(shè)計(jì)及底層信息獲取

人體健康特征智能感測(cè)與無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)底部的信號(hào)采集傳感器設(shè)計(jì)采用了脈沖傳感器HKG-07A、血壓傳感器HP-6、溫傳感器DS18B20，通過(guò)這3個(gè)傳感器，信息獲取模塊才可以收集外界傳輸?shù)男畔?，再將信息發(fā)送給單片機(jī)的A/D通道進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理。在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，A/D轉(zhuǎn)換寄存器采用的操作模式是切換序列通道多轉(zhuǎn)換模式。

操作定時(shí)器A可以設(shè)置系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔，在定時(shí)器A停止工作期間，首先停止A/D轉(zhuǎn)換，其次讀取A/D通過(guò)采集得到的數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行處理。當(dāng)數(shù)據(jù)被完整取出，可以設(shè)置標(biāo)志位來(lái)通知主單元。

底層信息采集板首先啟動(dòng)I2C總線(xiàn)，寫(xiě)入傳感器的初始化（如DS18B20溫度傳感器），然后按照順序?qū)⒃O(shè)備從地址（寫(xiě)命令）、溫度寄存器子地址和設(shè)備從地址（讀取命令）發(fā)送出去，再由底層信息采集板接受。

成功連接后，Android終端可以接受通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送過(guò)來(lái)的信息。首先點(diǎn)擊信息的獲取按鈕，查看藍(lán)牙的狀態(tài)。當(dāng)前連接的藍(lán)牙非指定地址，立馬斷開(kāi)連接重新進(jìn)行搜索。當(dāng)前連接的藍(lán)牙是指定地址，查看Socket狀態(tài)是否是空。如果不是空，從遠(yuǎn)程端發(fā)來(lái)的信息則通過(guò)socket. Get Input Stream（）接受，信息被設(shè)置成8位。

Socket負(fù)責(zé)收集數(shù)據(jù)，創(chuàng)建一個(gè)寫(xiě)輸出流，選擇Buffered Writer進(jìn)行緩沖輸出，通過(guò)Print Writer格式化來(lái)寫(xiě)入數(shù)據(jù)，Mes-sage調(diào)用flush（）強(qiáng)行發(fā)出緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，完成操作遠(yuǎn)程端的過(guò)程。收到遠(yuǎn)端后，收集到的信息將被發(fā)送到移動(dòng)終端，Android終端創(chuàng)建一個(gè)定時(shí)器任務(wù)，基礎(chǔ)信息每間隔100ms被接收一次，確保信息能夠?qū)嵤└隆?/p>

3? 軟件操作與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

人體健康特征智能感測(cè)與無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)的界面要符合簡(jiǎn)單明了風(fēng)格。物理信息主界面要以簡(jiǎn)潔的風(fēng)格來(lái)設(shè)計(jì)，讓使用者快捷找到所有操作命令和顯示信息。進(jìn)入軟件后首先啟動(dòng)程序界面，等待3s后進(jìn)入，正式進(jìn)入主界面后，選擇系統(tǒng)操作模式為自動(dòng)或者手動(dòng)，如果是手動(dòng)模式需要使用者自己電機(jī)傳感器連接按鈕，當(dāng)連接斷開(kāi)時(shí)，信息獲取的按鍵在主界面上的顯示如圖2所示。

4? 結(jié)語(yǔ)

該設(shè)計(jì)基于安卓智能終端數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)了一款人體健康信息采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用傳感器收集到人體基本健康信息參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)性能良好，完全滿(mǎn)足人體標(biāo)志信息從采集到顯示的要求。

參考文獻(xiàn)

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