基于3G網(wǎng)絡的家庭健康信息監(jiān)測儀

劉員都 王國安 劉詩宇 陳 振

沈陽航空航天大學自動化學院

基于3G網(wǎng)絡的家庭健康信息監(jiān)測儀

劉員都 王國安 劉詩宇 陳 振

沈陽航空航天大學自動化學院

目前老年人在中國的人口所占比例越來越高，老年人在醫(yī)療方面的支出也大幅超過以往，但是在我國治病貴，看病難一直是一個難題.很多時候因為發(fā)現(xiàn)不夠及時導致后來昂貴的醫(yī)藥費，如果能在早期及時檢測出問題，就能避免許多的悲劇。針對以上現(xiàn)象，設計了基于3G網(wǎng)絡的家庭健康信息檢測儀。家庭健康信息監(jiān)測系統(tǒng)的組成部分為醫(yī)生工作站、通信模塊和監(jiān)護儀終端，監(jiān)測儀集心電、血氧、血壓、呼吸模塊于一體，從監(jiān)護儀檢測到的多參數(shù)生理數(shù)據(jù)經(jīng)單片機處理后通過3G無線通信模塊傳送到醫(yī)生工作站，醫(yī)生根據(jù)傳輸來的數(shù)據(jù)對老人的健康狀況作出判斷，從而實現(xiàn)對老人的實時監(jiān)測。

從我國目前的醫(yī)療發(fā)展水平來看，設備的稀少，醫(yī)院的數(shù)量不足，再加上大量的患者，排隊往往花費大量的時間，這對于老年人是個很大的問題。為了緩解我國醫(yī)療的巨大壓力，設計一套基于無線通信的家庭健康通信儀就顯得意義的重要。

基于3G網(wǎng)絡的家庭健康信息監(jiān)測儀具有重要的意義，它可以將病人的生理參數(shù)傳輸?shù)脚R近的醫(yī)院，當病人的生理參數(shù)發(fā)生異常時，進行報警，這樣病人就能夠及時的得到救治，而且可以大幅度節(jié)省醫(yī)療費用。目前我國對醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)高度重視，人們對身體健康的高度重視以及目前市場占有率及較低，所以3G網(wǎng)絡的家庭健康信息監(jiān)測儀的研究具有深遠的意義。

系統(tǒng)總體方案設計

本文設計的基于3G網(wǎng)絡的家庭健康信息監(jiān)測儀，其原理圖如圖一所示。由于面向?qū)ο笫谴簖g人群，家庭健康信息監(jiān)測儀應具備低功耗、操作簡單、小型化、可靠性好、擴展性強等特點。家庭健康信息監(jiān)測儀中的生理參數(shù)采集模塊完成對血壓、血氧、呼吸、心電、體溫等生理參數(shù)實時、連續(xù)的采集，由基于S3C2440為核心的嵌入式系統(tǒng)完成對各種生理信號的處理、通過LCD顯示檢測的數(shù)據(jù)、存儲以及通過3G模塊把采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)结t(yī)生工作站。

系統(tǒng)硬件設計

基于3G網(wǎng)絡的家庭健康信息監(jiān)測儀按各個模塊所要實現(xiàn)的功能不同，可以為：血壓模塊、血氧模塊、心電模塊、呼吸模塊，電源模塊和3G模快和微處理器模塊，其系統(tǒng)硬件圖如圖2所示。

圖1 家庭健康信息監(jiān)測儀原理圖

圖2 系統(tǒng)硬件圖

（1）血壓模塊

血壓模塊采用武漢尤恩電子有限公司生產(chǎn)的血壓模塊UN600F，運動時抗運動干擾，其通過串行通信接口SPI與單片機通信，支持休眠功能，特別適用于便攜式電子產(chǎn)品。

（2）血氧模塊

血氧模塊采用sosure血氧模塊，其體積小，靈活的安裝，高可靠性和測量準確性。能提供最佳的測量靈敏度和穩(wěn)定性，工作電壓低，低功耗設計。

（3）心電模塊

心電模塊采用愛康電子的AIKD812－256心電圖采樣模塊，AIKD812－256心電圖采樣模塊是專門為采樣心電圖而設計的產(chǎn)品。

（4）電源模塊

電源模塊作為系統(tǒng)的供電設備，對家庭健康信息監(jiān)測儀的正常工作時間起決定性作用。本設計采用鋰電池作為供電電源，輸出電壓12v，經(jīng)DC/CD裝換電路，將其轉(zhuǎn)成5V電源為單片機供電。

（5）3G模塊

3G模塊采用華為3G模塊MU736，華為MU736是全球首款完足滿足NGFF接口規(guī)范的WWAN模塊，基于英特爾業(yè)界領先的XMMTM 6260 HSPA+通信芯片解決方案。該產(chǎn)品也更加輕薄、小巧，其超低功耗以及支持UMTS網(wǎng)絡5頻全球漫游等領先特性。

（6）微處理器模塊

本設計采用s3c224單片機作為主控芯片對各模塊進行協(xié)調(diào)控制，不僅能處理從傳感器采集來的數(shù)據(jù)，而且能把監(jiān)測的結(jié)果顯示在LCD顯示屏上。并把數(shù)據(jù)保存在SD卡上，把采集的數(shù)據(jù)通過3G模塊送到醫(yī)生工作站。

圖3 系統(tǒng)流程圖

圖4 生理參數(shù)圖

系統(tǒng)軟件設計

根據(jù)上述硬件模塊化的需求，我們對系統(tǒng)軟件也進行了模塊化，主要有：系統(tǒng)模塊化、生理參數(shù)測量、歷史記錄查詢、數(shù)據(jù)發(fā)送、系統(tǒng)待機等幾個模塊，其軟件實現(xiàn)流程圖如圖3所示。

系統(tǒng)首先對SD卡初始化、LCD顯示屏以及串口初始化，程序根據(jù)用戶的輸入控制運行的方向，主要的情況有三種：開始測量，歷史記錄查詢，待機。開始測量即測量人體的生理參數(shù).歷史是讀取之前保存的測量數(shù)據(jù)，供用戶查詢。待機就是讓系統(tǒng)處于低功耗狀態(tài)，達到省電的目的。

實驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明：基于3G網(wǎng)絡的家庭健康監(jiān)測系統(tǒng)能實時有效的檢測出用戶的生理信息，可以在顯示器上準確的顯示出各種生理參數(shù)，其生理參數(shù)圖如圖4所示，并且醫(yī)生可以通過計算機能夠?qū)崟r的了解到用戶的各種生理參數(shù)，對突發(fā)事故醫(yī)生可以迅速的回應。

結(jié)束語

本設計研究的基于3G網(wǎng)絡的家庭健康信息監(jiān)測系統(tǒng)，把無線通信和嵌入式技術應用到遠程監(jiān)測系統(tǒng)中，各模塊之間相互獨立，實用性和可擴張性強。本系統(tǒng)可有效動態(tài)監(jiān)測老年人健康信息，為家庭和醫(yī)生工作站提供可靠的健康信息支持，有利于提高老年人日常生活健康，目前該系統(tǒng)在試用階段，運行良好，得到廣大群眾的好評。

劉員都（1995-）男，本科，測控技術與儀器。

大學生創(chuàng)新訓練項目（項目編號：DX507304）