智能健康終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)

黃岑宇，王宇航，尹悅悅，陳 蓉，王彩鳳

（1.江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院鎮(zhèn)江分院，江蘇 鎮(zhèn)江212000；2.鎮(zhèn)江高等專科學(xué)校，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

智能健康終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)

黃岑宇1，王宇航2，尹悅悅1，陳 蓉1，王彩鳳1

（1.江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院鎮(zhèn)江分院，江蘇 鎮(zhèn)江212000；2.鎮(zhèn)江高等專科學(xué)校，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

智能健康終端系統(tǒng)針對(duì)現(xiàn)有智能健康監(jiān)測(cè)設(shè)備分散，健康數(shù)據(jù)采集單一的不足，充分利用現(xiàn)有資源，利用多個(gè)可選式配套組件獲取用戶健康參數(shù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，并利用智能健康終端收集上述健康參數(shù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，并加入了對(duì)環(huán)境信息的采集，為用戶提供更為準(zhǔn)確的健康狀態(tài)判斷和進(jìn)行更為有效的健康監(jiān)督。

智能健康；信息采集；生理參數(shù)監(jiān)測(cè)

隨著人口老齡化的不斷加劇，人們對(duì)于自身的健康數(shù)據(jù)的需求越來(lái)越大，智慧健康信息系統(tǒng)是結(jié)合電子、計(jì)算機(jī)、通信、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，旨在提供一種健康管理和監(jiān)護(hù)的新型智能服務(wù)模式，有效的整合現(xiàn)有醫(yī)療資源[1]。隨著智能醫(yī)療的發(fā)展，各國(guó)學(xué)者都在積極探索新的健康服務(wù)模式。鄒焱飚、謝存禧在“基于家庭的遠(yuǎn)程健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)進(jìn)展”一文中指出為實(shí)現(xiàn)健康監(jiān)護(hù)長(zhǎng)期性、連續(xù)性，將不斷吸收先進(jìn)傳感器、網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)的最新研究成果，同時(shí)提出在具體實(shí)施時(shí)，客戶端配備適當(dāng)設(shè)備以減輕護(hù)理壓力[2]。姜鵬等提出通過(guò)將檢測(cè)設(shè)備改造為可通信設(shè)備的方式形成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)健康數(shù)據(jù)的采集和上傳[3]。

基于以上研究發(fā)現(xiàn)主流的健康信息采集系統(tǒng)存在很多不足。系統(tǒng)對(duì)生理數(shù)據(jù)采集單一，都是比較常見的血壓、脈搏等常見信息，對(duì)于環(huán)境信息等涉及很少。系統(tǒng)平臺(tái)只是用于處理單一的數(shù)據(jù)信息，很大程度上浪費(fèi)了資源。常見的健康生理采集系統(tǒng)都停留在舊技術(shù)之上，沒有利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)人體狀況進(jìn)行預(yù)判斷功能，而且采集的數(shù)據(jù)信息也只提供給當(dāng)前使用者查看，不能提供給家屬和醫(yī)院參考。綜合考慮了以上問(wèn)題，我們提出了基于數(shù)據(jù)處理的智能健康終端系統(tǒng)，充分利用現(xiàn)有資源，來(lái)解決當(dāng)前所存在的問(wèn)題。

1 系統(tǒng)軟件模塊設(shè)計(jì)

如圖1所示，為智能健康終端的主要軟件功能模塊，包括健康模型建立模塊、健康數(shù)據(jù)處理模塊、健康計(jì)劃生成模塊、健康監(jiān)督模塊、環(huán)境預(yù)警模塊以及緊急報(bào)警模塊。

圖1 系統(tǒng)主要軟件功能模塊組成

2 各功能模塊介紹

2.1 健康模型建立模塊

健康模型建立模塊用于實(shí)現(xiàn)初始用戶健康模型的建立，首先在該模塊首先通過(guò)攝像頭模塊獲取人臉圖像并經(jīng)人臉識(shí)別匹配進(jìn)入，然后基于用戶基本資料的問(wèn)卷填寫確定用戶人群分類，之后調(diào)用數(shù)據(jù)輸入子模塊，完成健康數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表格，若調(diào)用數(shù)據(jù)輸入子模塊未得到有效數(shù)據(jù)，健康數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表格可為空。根據(jù)確定的用戶人群分類，結(jié)合健康數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表格中的健康統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，建立個(gè)性化的用戶健康模型。最后基于建立的個(gè)性化用戶健康模型，確定用戶的個(gè)性化生活指標(biāo)，生活指標(biāo)包括飲食、運(yùn)動(dòng)、睡眠、環(huán)境耐受等。用戶的健康模型確認(rèn)之后，用戶可隨時(shí)調(diào)用健康模型建立模塊對(duì)健康模型進(jìn)行重置。

2.2 健康數(shù)據(jù)處理模塊

健康數(shù)據(jù)處理模塊用于實(shí)現(xiàn)用戶日常健康數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理，以便用戶健康狀態(tài)的判斷以及用戶健康模型的調(diào)整。健康數(shù)據(jù)處理模塊是以數(shù)據(jù)輸入為基礎(chǔ)的，數(shù)據(jù)輸入用于通過(guò)交互模塊及通信模塊獲取用戶的相關(guān)健康信息輸入。通過(guò)通信模塊獲取外部導(dǎo)入數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)尋找健康指標(biāo)相關(guān)的外部數(shù)據(jù)，外部數(shù)據(jù)可包括電子版體檢報(bào)告，若無(wú)外部導(dǎo)入數(shù)據(jù)，則可跳過(guò)此步驟。通過(guò)攝像頭模塊獲得圖像輸入，利用圖像識(shí)別技術(shù)識(shí)別與健康指標(biāo)關(guān)的數(shù)據(jù)輸入，通過(guò)攝像頭模塊拍攝與用戶名字相同的紙質(zhì)版體檢報(bào)告，若圖像識(shí)別判斷存在該用戶名字，則進(jìn)一步進(jìn)行圖像識(shí)別并對(duì)健康指標(biāo)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，若無(wú)圖像輸入數(shù)據(jù)，則可跳過(guò)此步驟。通過(guò)音頻模塊獲得語(yǔ)音輸入，利用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)識(shí)別與健康指標(biāo)相關(guān)的數(shù)據(jù)輸入，若無(wú)語(yǔ)音輸入數(shù)據(jù)，則可跳過(guò)此步驟。

當(dāng)數(shù)據(jù)輸入之后，需進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。該模塊通過(guò)連接可選式配套組件獲取人體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)調(diào)用數(shù)據(jù)輸入子模塊，獲取用戶的相關(guān)健康信息輸入。通過(guò)中央處理模塊對(duì)獲得的人體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和相關(guān)健康信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)前的健康模型進(jìn)行調(diào)整，并與健康人群的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析以獲得人體的健康狀況初判。獲得的人體健康狀況初判的多次統(tǒng)計(jì)結(jié)果，判斷是否有確診的必要，若判斷為用戶的健康狀態(tài)異常，將獲得的人體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和相關(guān)健康信息以及獲得的人體健康狀況初判的多次統(tǒng)計(jì)結(jié)果傳送至遠(yuǎn)程醫(yī)生處，若遠(yuǎn)程醫(yī)生可以確診，則通過(guò)觸摸屏模塊顯示對(duì)用戶的警示信息，并通知用戶去醫(yī)院進(jìn)行復(fù)查確診。

2.3 健康計(jì)劃生成模塊模塊

健康計(jì)劃生成模塊用于生成用戶的健康計(jì)劃，在該模塊首先根據(jù)用戶當(dāng)前的健康模型生成初始用戶健康計(jì)劃。綜合存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)的用戶生活習(xí)慣信息調(diào)整初始用戶健康計(jì)劃以生成推薦用戶健康計(jì)劃。用戶生活習(xí)慣信息包括用戶生活習(xí)慣問(wèn)卷結(jié)果以及可選式配套組件監(jiān)測(cè)到的用戶生活習(xí)慣（如運(yùn)動(dòng)時(shí)間、睡眠時(shí)間等）。用戶根據(jù)自己的實(shí)際情況，通過(guò)觸摸屏模塊對(duì)生成的推薦用戶健康計(jì)劃中對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)健康監(jiān)督指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，從而生成最終的用戶健康計(jì)劃。用戶健康計(jì)劃確認(rèn)之后，用戶可隨時(shí)調(diào)用健康模型建立模塊對(duì)健康模型進(jìn)行重置，同時(shí)智能健康終端調(diào)用健康監(jiān)督模塊對(duì)用戶進(jìn)行健康監(jiān)督。

2.4 健康監(jiān)督模塊

健康監(jiān)督模塊用于根據(jù)用戶的健康計(jì)劃對(duì)用戶的生活進(jìn)行監(jiān)督，包括按時(shí)提醒用戶的待做健康事項(xiàng)（起床、運(yùn)動(dòng)、吃飯、睡覺、定期測(cè)量血糖和/或血壓等）或健康禁忌事項(xiàng)（運(yùn)動(dòng)量不達(dá)標(biāo)、食入量不足或超標(biāo)、熬夜等）。以飲食監(jiān)控子模塊為例，首先根據(jù)用戶的健康計(jì)劃確定用戶的用餐提醒時(shí)間，并在規(guī)定時(shí)間對(duì)用戶進(jìn)行用餐提醒。用戶進(jìn)餐時(shí)通過(guò)攝像頭模塊對(duì)食物進(jìn)行拍攝，利用圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)所拍攝的食物圖像進(jìn)行識(shí)別，對(duì)每餐的食物進(jìn)行記錄，同時(shí)判斷食物中是否有用戶健康計(jì)劃中的忌食物品，若有忌食物品則對(duì)用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)提醒。若用戶的健康計(jì)劃中包括用戶設(shè)定的每日食入限額，則當(dāng)用戶當(dāng)天某種食物的食用量超出限額時(shí)，通過(guò)觸摸屏模塊對(duì)用戶進(jìn)行提醒。根據(jù)一段時(shí)間的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對(duì)用戶食物中的蛋白質(zhì)、脂肪和各類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并與用戶健康計(jì)劃中的數(shù)值相比較，根據(jù)比較結(jié)果對(duì)用戶的飲食生成建議，并通過(guò)觸摸屏模塊進(jìn)行顯示。

2.5 環(huán)境預(yù)警模塊及緊急報(bào)警模塊

環(huán)境預(yù)警模塊用于根據(jù)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)用戶進(jìn)行提醒。環(huán)境預(yù)警模塊根據(jù)健康模型建立模塊中所獲得的用戶人群分類設(shè)置不同的環(huán)境監(jiān)測(cè)閾值，當(dāng)環(huán)境監(jiān)測(cè)器的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)值超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，通過(guò)觸摸屏模塊提醒用戶盡快離開當(dāng)前環(huán)境。

緊急報(bào)警模塊用于在用戶健康出現(xiàn)緊急狀況時(shí)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警。當(dāng)中央處理模塊根據(jù)可選式配套組件所獲得的人體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判斷出用戶出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)，例如用戶的心率、血壓、血氧飽和度等指標(biāo)嚴(yán)重異常，通過(guò)GPS模塊對(duì)用戶進(jìn)行定位，與預(yù)先設(shè)定的手機(jī)、計(jì)算機(jī)或者云端服務(wù)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接并發(fā)送用戶當(dāng)前的地理位置信息，以便相應(yīng)人員進(jìn)行急救。

3 結(jié)束語(yǔ)

智能健康信息采集終端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包含對(duì)信息采集模塊的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)有效利用多個(gè)可選式配套組件獲取用戶健康參數(shù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，并將環(huán)境數(shù)據(jù)納入檢測(cè)范圍，為用戶提供更為準(zhǔn)確的健康狀態(tài)判斷和進(jìn)行更為有效的健康監(jiān)督。為保證健康信息采集的長(zhǎng)期性和連續(xù)性，采集系統(tǒng)還應(yīng)不斷吸收先進(jìn)傳感器、網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)的最新研究成果。由于信息數(shù)據(jù)量大，針對(duì)健康信息的有效數(shù)據(jù)處理，是日后研究的重點(diǎn)。

[1]馮正偉.智慧健康信息采集終端的設(shè)計(jì)[D].南京大學(xué)，2016.

[2]鄒焱飚，謝存禧.基于家庭的遠(yuǎn)程健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)進(jìn)展[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2005（10）：30-34.

[3]姜 鵬.遠(yuǎn)程醫(yī)療健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].黑龍江大學(xué)，2015.

Design of Intelligent Health Terminal System

HUANG Cen-yu1，WANG Yu-hang2，YIN Yue-yue1，CHEN Rong1，WANG Cai-feng1
（1.Zhenjiang Branch，Jiangsu Lianhe Technical Institute，Zhenjiang Jiangsu 212000，China；2.Zhenjiang Higher Vocational School，Zhenjiang Jiangsu 212000，China）

The intelligent health terminal system is distributed to the existing intelligent health monitoring equipment，the health data collection single deficiency，full utilization of the existing resources，using multiple optional components to obtain the user health parameters monitoring results，and using intelligent health terminal to collect the above health parameters monitoring results，and added to the environmental information collection，to provide users more accurate health state judgment and more effective health supervision.

intelligent health；information acquisition physiological parameter monitoring

TP311.5

A

1672-545X（2017）08-0286-02

2017-05-16

黃岑宇（1986-），男，江蘇人，碩士，講師，研究方向：電子。