人體健康特征智能感測與無線傳輸系統(tǒng)的設計

吳天昱 張軍 黃心怡

摘? 要：基于目前人類對健康的信息化需求，該文設計了一款基于無線傳輸系統(tǒng)的在線健康智能監(jiān)測平臺。系統(tǒng)通過佩戴在身上的傳感器采集相應的身體標志信息，并通過傳感器的藍牙無線通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄芙K端進行集中處理和顯示，實驗結(jié)果表明，該文設計的人體健康監(jiān)測系統(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時發(fā)送到Android智能終端，并以更加人性化的友好界面呈現(xiàn)在用戶面前。

關鍵詞：智能終端? 人體健康監(jiān)測軟件? 無線傳輸系統(tǒng)

中圖分類號：TP212.9 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）01（a）-0007-02

智能化是信息社會發(fā)展的必然產(chǎn)物，傳感器是智能的重要基礎，可為智能提供更準確、更可靠的數(shù)據(jù)支持，而智能醫(yī)療在社會發(fā)展過程中逐漸引起人們的重視通過收集人體運動數(shù)據(jù)和基本身體參數(shù)[1]。但是，通過對現(xiàn)有研究成果的總結(jié)，大多數(shù)健康監(jiān)測都集中在單一的健康指標上，數(shù)據(jù)的二次使用效率也很低。與此同時，隨著現(xiàn)代智能手機的普及，Android操作系統(tǒng)已成為目前最大的用戶群，并改變了過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，設計了基于Android智能平臺的健康監(jiān)測系統(tǒng)，并對其軟件實現(xiàn)進行操作。

1? 系統(tǒng)功能概述

此次研究設計一個采集人體基本健康信息數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，可以通過傳感器收集包括血壓、體溫、脈搏等參數(shù)，再通過藍牙設備將收集的數(shù)據(jù)發(fā)送給安卓客戶端，使最終收集的信息數(shù)據(jù)在手機界面顯示出來。

2? 系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)整體設計

人體健康智能感測系統(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。運用藍牙設備將收集的信息發(fā)送到手機APP界面。

人體健康智能感測系統(tǒng)的軟件由多個子模塊組成，所有子模塊都被賦予了相應的功能，根據(jù)實際情況，由主程序負責統(tǒng)一調(diào)度，有利于對程序進行調(diào)試、修正和移植，達到功能擴展的目的。

系統(tǒng)具體包括初始化、程序運行、藍牙交換、基礎信息獲取、接口信息顯示、定時器中斷共6個模塊，主程序能夠調(diào)度這些功能模塊運行，確保系統(tǒng)能夠正常運轉(zhuǎn)。

2.2 運行模式設計

軟件操作模式是系統(tǒng)的關鍵，首先要選擇合適的軟件操作模式，能夠讓使用者更便捷、快速的查詢到自己的健康數(shù)據(jù)。在進入軟件首頁后，選定好控制系統(tǒng)底層信息的操作模式，如未選擇系統(tǒng)則默認自動連接模式。在單機模式下電機選擇按鈕，系統(tǒng)操作模式會變成自動連接，不需要用戶再重新操作，系統(tǒng)會主動連接遠程藍牙設備，隨后連上體溫信息采集板，采集人體當前的體溫數(shù)據(jù)，并在結(jié)束會自動斷掉藍牙連接。系統(tǒng)會將信息發(fā)送到另一個遠程藍牙設備，即血壓信息采集板，自動開始下一步的信息檢測，測量人體的血壓信息，再次自動斷開當前連接的藍牙，把信息發(fā)送到下一個遠程藍牙設備，按照這樣的順序依次連接、循環(huán)往復，有利于使用者查看個人信息。

根據(jù)使用者的實際需求，系統(tǒng)增加了手動連接，軟件在該模式下只能通過個人操作遙控器來控制遠程藍牙設備（溫度模塊、脈沖模塊、心率模塊），不會自動連接，也可以幫助使用者查看所需要的健康信息。

2.3 藍牙連接及遠程端藍牙切換

人體健康特征智能感測與無線傳輸系統(tǒng)的Android軟件當中藍牙模塊是核心模塊之一，通過優(yōu)化、完善該模塊可以讓系統(tǒng)有效收集遠程信息采集板發(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進行的功能。

第一，選定好操作模式，在軟件界面將本地藍牙設備初始化，同時創(chuàng)建意圖過濾器分別負責傳入和傳出動作。此時，如果它處于手動模式，則在程序的生命周期開始時啟動新意圖on-Start（），完成藍牙適配器的啟動功能。

第二，選擇系統(tǒng)中的相連按鈕，設置預先連接的藍牙地址，并開始對藍牙進行搜索：Blue tooth Adapter. Start Discovery（）。

第三，程序自動對藍牙識別碼進行識別，從而實現(xiàn)藍牙的連接功能。

第四，藍牙連接成功后，進行遠程信息采集。

第五，單擊“斷開”按鈕關閉藍牙。Socket. close（），即斷開藍牙連接。

第六，斷開后，藍牙適配器會回自動搜索并連接下一個藍牙設備，再次搜索信息，重復上一個過程。

2.4 硬件設計及底層信息獲取

人體健康特征智能感測與無線傳輸系統(tǒng)底部的信號采集傳感器設計采用了脈沖傳感器HKG-07A、血壓傳感器HP-6、溫傳感器DS18B20，通過這3個傳感器，信息獲取模塊才可以收集外界傳輸?shù)男畔ⅲ賹⑿畔l(fā)送給單片機的A/D通道進行轉(zhuǎn)換和處理。在該系統(tǒng)設計中，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。

操作定時器A可以設置系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的時間間隔，在定時器A停止工作期間，首先停止A/D轉(zhuǎn)換，其次讀取A/D通過采集得到的數(shù)據(jù)，對其進行處理。當數(shù)據(jù)被完整取出，可以設置標志位來通知主單元。

底層信息采集板首先啟動I2C總線，寫入傳感器的初始化（如DS18B20溫度傳感器），然后按照順序?qū)⒃O備從地址（寫命令）、溫度寄存器子地址和設備從地址（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終端可以接受通過藍牙發(fā)送過來的信息。首先點擊信息的獲取按鈕，查看藍牙的狀態(tài)。當前連接的藍牙非指定地址，立馬斷開連接重新進行搜索。當前連接的藍牙是指定地址，查看Socket狀態(tài)是否是空。如果不是空，從遠程端發(fā)來的信息則通過socket. Get Input Stream（）接受，信息被設置成8位。

Socket負責收集數(shù)據(jù)，創(chuàng)建一個寫輸出流，選擇Buffered Writer進行緩沖輸出，通過Print Writer格式化來寫入數(shù)據(jù)，Mes-sage調(diào)用flush（）強行發(fā)出緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，完成操作遠程端的過程。收到遠端后，收集到的信息將被發(fā)送到移動終端，Android終端創(chuàng)建一個定時器任務，基礎信息每間隔100ms被接收一次，確保信息能夠?qū)嵤└隆?/p>

3? 軟件操作與實驗驗證

人體健康特征智能感測與無線傳輸系統(tǒng)的界面要符合簡單明了風格。物理信息主界面要以簡潔的風格來設計，讓使用者快捷找到所有操作命令和顯示信息。進入軟件后首先啟動程序界面，等待3s后進入，正式進入主界面后，選擇系統(tǒng)操作模式為自動或者手動，如果是手動模式需要使用者自己電機傳感器連接按鈕，當連接斷開時，信息獲取的按鍵在主界面上的顯示如圖2所示。

4? 結(jié)語

該設計基于安卓智能終端數(shù)據(jù)設計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)。試驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)性能良好，完全滿足人體標志信息從采集到顯示的要求。

參考文獻

[1] 高明華.基于Android便攜式人體健康監(jiān)測系統(tǒng)設計[J]. 現(xiàn)代電子技術，2017（12）：94-97.

[2] 潘付文.多參數(shù)人體健康監(jiān)護系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].北京郵電大學，2012.

[3] 趙博揚，王勇.健康監(jiān)測大數(shù)據(jù)系統(tǒng)接入?yún)f(xié)議設計[J].軟件導刊，2017（9）：177-180.

[4] 劉瑜欣.人體心率與體溫監(jiān)測系統(tǒng)設計[D].大連海事大學，2014.