基于Androiddroid的醫療設備無線數據采集與維護系統的設計

俸　皓　陳俊彥　?！⌒?/p>

（桂林電子科技大學廣西高校云計算與復雜系統重點實驗室，廣西　桂林　54411000044）

·電子信息與計算機技術·

基于Androiddroid的醫療設備無線數據采集與維護系統的設計

俸皓陳俊彥牛旭

（桂林電子科技大學廣西高校云計算與復雜系統重點實驗室，廣西桂林54411000044）

為了提高醫療設備數據采集與維護的效率，設計了基于Android終端的數據采集系統。終端可通過低功耗藍牙對醫療設備實施數據采集、參數設置和維護操作，采集得到的數據可在終端上進行暫存和統計分析管理，并可通過移動互聯網上傳至服務器。以血液細胞分析儀的數據采集為實際背景實現了本系統，測試和部署結果表明，本設計能夠滿足應用需求。

醫療設備；數據采集；Android；BLE（Bluetooth Low Energy）

在傳統的醫療設備的開發和維護中，工程師們往往是通過串口、以太網或CAN總線等有線的方式獲取醫療儀器的數據，并對儀器進行故障診斷和參數設置［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人電腦。這種傳統的方式大大增加了開發和維護的成本，并降低了工作效率。

本設計首先采用市場占有率最高的Android終端替代PC作為上位機來構建數據的采集與維護系統。其次應用較新的BLE（Bluetooth Low Energy，低功耗藍牙）技術［2］，設計了數據采集與云端備份機制。系統針對醫療設備提供了一整套的、現代化的無線數據采集與維護的解決方案，可以很好地解決傳統的“有線+個人電腦”數據采集的弊端。

1　系統模型

系統的總體框架如圖1所示，整個系統由運行在Android上的App、提供BLE接入能力的醫療設備和通過移動互聯網進行連接的云端服務器組成。Android作為整個系統的核心，起到了數據中轉站的作用。在信號不好甚至沒有信號的時候，終端能夠對采集到的數據提供暫存，并向工程師提供較為全面的統計分析和常用維護所需要的決策支持功能，特別適合于邊遠地區等特殊的應用環境。

2　關鍵技術

2.1基于BLE的數據傳輸

低功耗藍牙4.0BLE子系統是本設計的關鍵技術，傳輸過程中的幾個關鍵問題如下：

圖1　系統結構示意圖

2.1.1權限和feature

Android想要使用和操作BLE，必須申請相應的權限和feature。需要申請的權限有：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的安卓設備上安裝此應用。

2.1.2開啟BLE

在使用BLE之前，首先要確認安卓是否支持BLE。在具體操作上，首先是獲取BLE對應的Bluetooth Adapter，然后通過此Bluetooth Adapter來執行判斷是否支持BLE、判斷藍牙是否打開以及打開藍牙等操作。

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，此方法可能會搜到多臺設備；另一種是通過制定的屬性UUID去搜索設備，此方法一般搜索的只有一臺設備。

2.1.4建立連接

用主設備的Bluetooth Device的connect Gatt方法去建立連接并獲得GATTServer，下面可以通過這個Server來進行相關操作。

2.1.5通信

每一個屬性都有唯一的標示UUID，通過UUID去獲取相應的屬性對象，我們就可以對相應的屬性進行操作。這些屬性有用來設置的，有用來讀取數據的，有用來寫數據的，需要什么操作就獲得什么對象，然后進行相應的處理即可。

2.2基于移動互聯網的云端數據儲存

本設計采用了近年來非常流行的云服務器LeanCloud來完成云服務端的設計。LeanCloud提供了多種平臺的原生的SDK，可以很簡便地集成到安卓App中。由于LeanCloud平臺是需要網絡的，在網絡連接質量較差甚至無法連接到互聯網的惡劣環境下，本設計先將采集來的數據在Android本地進行存儲，等在Wifi環境下或用戶自己選擇通過移動互聯網上傳的時候才會將數據同步到云端服務器，如果用戶數據丟失也可以自行選擇與云端進行同步從而下載原有的數據。這樣的設計極大地保證了對惡劣環境的適應能力。

3　測試及分析

在完成的系統中，App的部分界面如圖2所示，App主頁面中有本設計所支持的所有功能，在數據采集結果頁面中有關于采集到的數據展示。在測試過程中，發現App可部署在所有版本大于或等于4.3且具有BLE模塊的Android設備之上，具有良好的兼容性。此外，在通過與多家醫療器械廠商的血液分析儀進行聯合測試及試用，反饋結果均表明本設計能夠滿足用戶的最終需求。

圖2　

4　結論

本設計基于Android終端和BLE協議棧，設計了一種面向醫療設備的無線數據采集和配置維護系統。在實際的部署和應用過程中，該系統能夠使現場工程師徹底擺脫“PC+傳輸線”的傳統維護模式，提高了工作效率，降低了開發維護成本，達到了設計的目標。

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

廣西高校云計算與復雜系統重點實驗室基金資助項目（15209）。

俸皓（1978.5-），男，博士，講師，研究方向：嵌入式系統，物聯網技術及應用，無線傳感器網絡。

［1］劉道群.信息技術在新一代智能交通中的應用探討［J］.計算機科學，2014，41（11）：55-57.

［2］李曉丹.基于STM32的物聯網嵌入式網關的設計［J］.計算機工程與應用，2015，51（4）：61-66.