基于无线体域网技术的老人健康监护系统的设计
智慧养老健康监测系统设计方案 (2)

智慧养老健康监测系统设计方案智慧养老健康监测系统是一种基于信息技术的养老健康管理系统,旨在通过使用智能传感技术、大数据分析等方法,对老年人的生活、健康状况进行全面监测和管理,提供个性化的健康服务,延缓老年人的生理功能退化,提高老年人的生活质量。
本文将从系统硬件设计、软件平台搭建、数据分析和健康服务等方面,介绍智慧养老健康监测系统的设计方案。
一、系统硬件设计1. 传感器:系统应配置多种传感器,如心率传感器、血压传感器、体温传感器、运动传感器等,以实时监测老年人的生理指标和运动情况。
2. 定位设备:系统应配备定位设备,以跟踪老年人的位置,避免迷路或发生意外。
3. 多媒体设备:系统中应配置多媒体设备,如摄像头和扬声器,以实现视频通话和语音提醒功能。
4. 物联网设备:系统应支持物联网技术,实现设备的联网和数据传输功能。
二、软件平台搭建1. 数据库:系统应搭建一个稳定可靠的数据库,用于存储老年人的个人信息、健康数据和服务记录等。
2. 数据分析引擎:系统应配备一个强大的数据分析引擎,用于对采集到的数据进行分析和处理,提取有用的信息,为老年人提供个性化的健康服务。
3. 用户界面:系统应设计友好易用的用户界面,方便老年人和其子女查看健康数据、通话、查询健康问题和预约医生等。
三、数据分析系统通过收集老年人的生理指标、运动情况和日常行为等数据,利用大数据和机器学习等技术,对数据进行分析和挖掘,提供以下功能:1. 健康评估:系统根据老年人的各项数据,对其健康状况进行评估和预测,及时发现潜在的健康问题,并进行预警和提醒。
2. 营养管理:系统根据老年人的身体状况和健康需求,提供个性化的饮食建议和食谱推荐。
3. 运动监测:系统实时监测老年人的运动情况,对其进行运动量评估和运动计划制定,帮助老年人保持适度的运动。
4. 睡眠监测:系统监测老年人的睡眠情况,分析睡眠质量,并提供改善睡眠的建议。
四、健康服务1. 医疗服务:系统可以提供远程医疗服务,老年人可以通过系统与医生进行视频通话,咨询健康问题,预约门诊等。
留守老人健康监测系统设计

留守老人健康监测系统设计摘要:物联网技术的出现和发展为家庭健康的发展提供了重大的契机。
本系统就是运用物联网技术设计一款基于Tlink物联网-工业物联网平台的面向留守老人以及其他相关居家患者健康监测系统,在系统中STM32F103C8T6芯片管理连接到终端的各类传感器。
系统将采集的各项基本体征数据通过WiFi模块上传到云端,云平台将数据实时同步并且下发到使用终端,从而达到对使用者相关体征数据实时监测的效果。
关键词:健康在线监测;STM32;Tlink物联网平台1 引言在线治疗、家庭医疗已经成为了当前社会发展的趋势,更是人民健康和社会发展的一道重要保障。
但是由于我国相关领域起步较晚,相关的技术还不是非常的成熟,提供的服务无法满足大众需求的增长,相关人才的集中也导致基层医疗资源和设施相对薄弱。
物联网技术的发展可以在一定程度上缓解各类问题所带来的影响,合理利用先进的科学技术去缓解需求与供应矛盾也是一个非常好的方式。
本系统所研究的留守老人健康监测是通过一系列传感器实时采集体征信息,利用无线通信模块实现对采集信息的上传和云管理平台命令的下发,实现了对使用者体征的实时监测。
虽说本系统主要针对人群为留守老人,但在一些情况下无法前往医疗机构就诊的相关患者也可以通过本系统在线监测基本的生命体征。
2 系统总体设计本系统主要检测最基础的四项体征数据,包括体温数据、血压数据、血氧数据以及心率数据,任何治疗和康复等行为都是在保持基本生命体征体征正常的基础之上的。
在本系统中,使用者的相关体征数据由信息采集模块收集并通过ESP8266模块上传至云平台,系统功能框图如图1所示。
图1 系统功能框图3 系统硬件选型及设计3.1 STM32主控芯片系统采用STM32F103C8T6开发板作为主控芯片,这是非常常用的一款开发板,芯片的工作场景是比较多元的,其正常的工作电压和工作温度的范围较广,可以保证系统在不同环境下都可以正常运行。
STM32F103C8T6在本系统中主要实现的是将各个采集相关体征的模块进行管理并收集它们采集到的数据和参数用以管理和上传。
无线体域网WBAN的人体健康指标实时监测系统

无线体域网WBAN的人体健康指标实时监测系统作者:曲彤晖赵潇腾李博文来源:《现代电子技术》2013年第18期摘要:在此介绍一种便携式的人体健康指标实时监测系统,该系统以无线体域网(WBAN)构建网络,以MSP430单片机为核心,采用NELLCOR公司的指夹式血氧探头改造后采集血氧及脉搏信号,采集的信号经单片机处理后通过cc2530ZigBee模块定时发送到液晶屏上进行显示。
当人体数据超标时可通过GPRS模块以发短信方式发到指定手机上。
此系统所采用设备可便携在人体,体积小,测量精度较高。
此系统可对人体数据实时监控与远程监控。
关键词: MSP430单片机; CC2530ZigBee模块; GPRS模块;指夹式血氧探头;体域网中图分类号: TN964⁃34 文献标识码: A 文章编号: 1004⁃373X(2013)18⁃0128⁃030 引言随着社会经济的发展及科技的进步,老年人群对医疗器械的测量精度和使用方便度的要求日益提高。
对人体血氧、脉搏的检测可直接反应一些人体的健康状况,也是医院中对一些病人必须实时检测的数据。
但传统人体检测仪体积较大、连线较多,病人携带起来极不方便,且无法让远处的医护人员及家人得知病人的安全情况。
为此,笔者设计一款基于无线体域网(Wireless Body Area Network,WBAN)的可随身携带的人体数据实时检测系统。
无线体域网(Wireless Body Area Network,WBAN)是附着在人体身上的一种网络,由一套小巧可移动、具有通信功能的传感器和一个身体主站(或称BAN协调器)组成。
目前WBAN仍处于早期发展阶段,在低功耗、传感器测量精度、数据安全性等方面存在一些挑战[1]。
国际上已经开展了对WBAN的广泛研究,然而多数论述了WBAN的实现框架,而对其具体实施方案提及不多,本文着重对系统的实现具体方案给出了较为详尽的描述。
1 系统设计方案及原理1.1 系统设计方案血氧探头的核心由两个发光二极管与一个光敏二极管构成[2],人体的信息包含在光敏二极管的接收到的光强之中,设计一个电流电压变换电路将采集的电流转化为电压数据传送给单片机进行ADC采样[1]。
面向家庭养老的智能化健康监测系统设计

面向家庭养老的智能化健康监测系统设计随着人口老龄化的不断加剧,家庭养老成为了一个亟待解决的社会问题。
如何通过智能化科技手段,实现对老年人健康状态的全面监测和管理,成为了当前研究的热点之一。
本文将探讨一种面向家庭养老的智能化健康监测系统设计方案,以提供全面的健康状况监测和及时的干预服务。
首先,一个家庭养老的智能化健康监测系统应当考虑到老年人的特殊需求。
老年人在生活习惯、身体状态、健康问题等方面都与年轻人有所不同。
因此,系统设计应当具有人性化的界面和交互方式,易于老年人操作和使用。
同时,系统应当具备友好的提示功能,通过多媒体手段提醒老年人及时服药、进食、活动等,以维持其良好的生活习惯和生活质量。
其次,智能化的健康监测系统应当具备全面的监测功能,以实时获取老年人的健康数据。
这些数据包括但不限于心率、血压、血糖、体温等多项生物参数,以及步数、睡眠质量等生活习惯和健康指标。
通过传感器技术和小型化设备的应用,可以实现对这些指标的持续监测,并将数据通过无线传输的方式上传至云端服务器,方便医护人员进行远程监控和分析。
此外,在健康数据的采集和上传过程中,应该保证数据的安全和隐私性。
老年人的健康数据具有敏感性,不应该被泄露或滥用。
因此,系统设计应当采用符合隐私保护要求的加密传输协议和存储方案,以保证老年人的个人隐私和数据安全。
在健康数据的收集和存储之上,智能化健康监测系统还应当具备数据分析和管理功能。
通过对老年人健康数据的分析,可以及时发现健康问题的苗头,预警潜在疾病风险,并及时采取相应的干预措施。
同时,系统还应当具有方便的数据管理功能,可以生成健康报告、数据图表等形式,方便医护人员和家属了解老年人的健康状况,并作出相应的决策和行动。
此外,智能化健康监测系统还应当具备紧急呼救和紧急救护功能。
老年人往往存在着突发状况的风险,如心脏病发作、昏倒等。
因此,系统设计中应当加入呼叫中心和紧急救护人员的联系方式,并通过一键呼救的功能,及时为老年人提供紧急救护服务,确保他们的生命安全。
老年人健康监测系统的设计与实现

老年人健康监测系统的设计与实现随着我国老年人口不断增加,关注老年人健康已经成为了社会的一项重要任务。
同时,随着科技的不断进步,老年人健康监测系统的设计与实现也变得越来越重要。
本文将聚焦于老年人健康监测系统的设计与实现,探讨如何通过科技手段为老年人提供更加全面、精细的健康监测服务,提高老年人的生活质量。
一、需求分析老年人的身体健康状况往往比较脆弱,在日常生活中往往需要各种健康监测服务。
这些服务包括但不限于测量血压、心率、血糖、体温等生理指标,监测老年人日常饮食、睡眠、运动等生活行为,及时发现老年人身体健康问题,为其提供早期干预、治疗等服务。
从需求的角度来看,老年人健康监测系统需要满足以下几点:1. 对老年人的生理指标及日常行为进行全面监测,并为其提供科学、可靠的健康数据。
2. 实现对老年人健康问题的早期诊断与干预,及时为其提供相关健康咨询、治疗等服务。
3. 系统运行稳定,易于使用,可靠性高,同时需要考虑老年人使用的习惯与能力。
4. 同步提供数据分析与展示服务,为老年人及其家庭成员、医生等提供全面、精细的健康监控服务。
二、系统设计基于以上需求,我们可以设计出一套针对老年人的健康监测系统。
该系统主要包括以下方面的内容:1. 传感器部分。
通过传感器监测老年人的生理指标及日常行为,包括但不限于血压、心率、血糖、体温、饮食、睡眠、运动等方面。
2. 数据采集与传输模块。
将传感器传来的数据实时采集并传输到后台服务器。
3. 数据分析与展示模块。
对采集到的数据进行分析并进行展示,为老年人及其家庭成员、医生等提供全面、精细的健康数据监控服务。
4. 健康咨询及治疗模块。
根据数据分析与监测结果,系统可以为老年人提供一系列健康咨询服务或者相关治疗服务。
5. 系统管理部分。
系统管理部分,可以包括系统的维护、升级等管理任务,以维护系统的运行稳定和可靠性。
三、技术实现系统设计完成后,需要依靠相关技术进行实现。
系统的实现可以包括软件开发、硬件设计、服务模块的开发等。
基于物联网的智能养老与健康监测系统设计

基于物联网的智能养老与健康监测系统设计随着社会的老龄化趋势不断加剧,养老与健康成为全球各国重点关注的问题之一。
为了满足老年人的健康需求并提高养老服务效率,基于物联网的智能养老与健康监测系统应运而生。
本文将探讨智能养老与健康监测系统的设计方案,旨在为老年人提供更好的养老和健康监测服务。
一、需求分析智能养老与健康监测系统应具备以下功能:1. 健康监测功能:通过传感器技术对老年人的生命体征进行实时监测,包括血压、心率、血氧等指标,提供及时准确的健康状况反馈。
2. 活动监测功能:通过智能穿戴设备或智能家居设备对老年人的活动状态进行监测,如步数、消耗能量等,促进老年人主动参与运动。
3. 安全监测功能:通过智能门窗传感器、烟雾报警器等设备对老年人的居住环境进行监测,及时发现火灾、漏水等安全隐患。
4. 紧急救援功能:老年人遭遇突发疾病或意外情况时,能够通过紧急呼叫按钮或智能手表向家人或医护人员发送求助信号,实现快速救援。
5. 数据分析功能:对老年人健康数据进行收集和分析,提供个性化的健康建议和指导,帮助老年人做出科学的生活调整。
二、系统设计基于物联网的智能养老与健康监测系统的设计需要涉及硬件设备、传感器技术、数据通信和软件开发等方面。
1. 硬件设备:首先,系统需要配备各类传感器设备,如血压计、心率计、血氧仪等,用于监测老年人的生命体征。
其次,需要智能穿戴设备或智能家居设备,用于监测老年人的活动状态。
此外,还需要设置门窗传感器、烟雾报警器等用于安全监测功能。
最后,老年人需要配戴智能手表等便携设备,用于紧急救援功能的实现。
2. 传感器技术:传感器是智能养老与健康监测系统的核心,它能够感知周围环境变化并将数据转化为可用的信号。
各种传感器技术的应用能够帮助实现对老年人的健康监测和活动监测。
3. 数据通信:系统中的传感器设备需要将获取到的数据传输到控制中心或云平台。
因此,需要选择适合的通信方式,如无线传感网(WSN)或蜂窝网络,确保数据的快速传输和可靠性。
基于无线传感器网络的远程医疗监护系统设计

摘要远程医疗监护借助于单片机、PC机、传感技术和现代无线通信技术,是一种体积小、功耗低、实时安全的便携式人体健康参数无线监测系统。
在节点的设计中,包括生理信息与数据采集单元、中央处理单元、无线数据通信单元、电源单元等部分组成;生理信息与数据采集单元负责监测被监护对象的生理信息的采集、调理和数据转换;中央处理单元负责控制整个节点的处理操作、路由协议、同步定位、功耗管理、任务管理等;无线传输单元负责与其他节点进行无线通信,交换控制消息和收发采集数据。
围绕CC2420和MSP430F149两个核心器件,以脉搏传感器为信息采集前端,提取脉搏信号,经由电荷放大、滤波、上频陷波、信号整形等调理电路,传输至MSP430单片机进行处理后,再由CC2420为核心的射频模块无线发送至远端节点,远端节点将接收到的信息传递给后端的主机,将患者的生理数据贮存并分析。
关键词:远程医疗监护,无线传感器网络,802.15.4/Zigbee, WLAN, Medicinal applications,wireless sensor networks,802.15.4/ Zigbee, WLANABSTRACTIn the presence of singlechip,wireless communication technology, based on the parameters of human's sensing technology, microcomputer, and modernthis paper presents a health, which is smallwireless monitor system low power consumption, In this system, The author designed the wireless sensor network demonstration system based Zigbee technology. Then it is introduced the designing of the network nodes as thehardware platform, including the testing and surveying unit, signal processing unit, network transmission unit and so on. The examination and survey unit is responsible to monitor physiological information of the patient gathering, adjusting and the data conversion. In this design, the data collection unit mainly takes the pulse sensor as the example. The central processing unit is responsible to control the processing operation, the route agreement, the synchronized localization, the consumption power management, the task management and so on of entire nodes. The wireless transmission unit is responsible to communicate with other nodes, exchange controlling information and receiving and sending data. The CC2420 and the MSP430F149 are used as the main chips of the system. Sensor is used as the information gathering detector to distill the pulse signal which is translated to MSP430 chip through enlarges, the filter, the labor frequency by way of the electricKey Words:Medicinal applications; wireless sensor networks;802.15.4/ Zigbee; WLAN目录摘要 (I)ABSTRACT (I)0引言 (1)1 绪论 (1)1.1 远程监护概述 (1)1.2远程监护的研究背景和意义 (2)1.2.1研究背景 (2)1.2.2研究意义 (2)1.3国内外相关研究 (2)2医疗监测原理与系统设计思想 (3)2.1医疗监测原理 (3)2.2无线通信技术 (3)2.3系统设计思想 (3)3无线监护传感器节点的设计 (5)3.1无线传感器节点结构框图 (5)3.2无线监护传感器节点的硬件设计 (5)3.2.1 MSP430系列单片机及其外围电路 (5)3.2.2脉搏测量电路的设计 (7)3.2.3通用模拟信号处理接口 (8)3.2.4电源处理部分 (11)3.2.5 Zigbee无线数据通信模块 (11)3.2.6预留人机界面 (13)3.3无线监护传感器节点的底层代码设计 (15)3.3.1底层软件整体构架 (15)3.3.2底层代码设计 (15)3.3.3时钟系统的设置 (16)3.3.4通用软件包的设计及应用 (17)3.3.5模拟量、开关量测量的代码设计 (18)3.3.6串口通讯程序设计 (18)3.4无线传感器网络通信协议 (19)3.4.1星型网络拓扑的实现 (20)3.4.2自组织网状网络通信协议 (21)4系统设计方案 (24)4.1医院监护网络体系方案 (24)4.2家庭监护网络体系方案 (24)5总结和展望 (25)5.1主要结论 (25)5.2后续研究工作的展望 (25)致 (26)参考文献 (27)附录 (28)基于无线传感器网络的远程医疗监护系统设计0 引言无线传感网络一般包括信号的采集、无线发送、无线接收和远程传送。
“互联网+健康养老”模式的智能监护系统设计

“互联网+健康养老”模式的智能监护系统设计
戴惠敏;苏康友;张鑫;黄睿;郑智雄;蒲柯龙
【期刊名称】《电子制作》
【年(卷),期】2024(32)9
【摘要】随着现代社会老龄化问题日益凸显,老年人的健康养老已成为重要焦点。
本文旨在通过研究创建智能监控系统解决老年人独居和安全问题。
该系统使用IIC、UART等通信协议,通过各种传感器收集健康数据,利用Web开发模型进行数据处
理和分析,实现对老年人健康状况的监控。
该系统不仅能有效提升老年人的生活质
量和安全性,而且对“互联网+健康养老”模式的推进具有深远意义和实际价值。
【总页数】4页(P38-41)
【作者】戴惠敏;苏康友;张鑫;黄睿;郑智雄;蒲柯龙
【作者单位】广东白云学院电气与信息工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于ZigBee的养老院健康监护系统设计
2.智能居家养老监护系统设计——让“互联网+”深层次服务养老生活
3.“互联网+健康养老”背景下的智能监护系统
4.互联网模式下智能养老管理系统设计
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基于无线体域网技术的老人健康监护系统的设计轩运动1,2 赵 湛1 方 震1 杜利东1 耿道渠1,2 史要红1,2(传感器国家重点实验室(中国科学院电子学研究所) 北京 100190)(中国科学院研究生院 北京 100049)(xuanyundong@gmail.com)A Wireless Body Sensor Network for the Elderly Health MonitoringXuan Yundong1,2,Zhao Zhan1,Fang Zhen1,Du Lidong1,Geng Daoqu1,2,and Shi Yaohong1,21(State Key Laboratory of Transducer Technology(Institute of Electronics,Chinese Academy of Sciences),Beijing100190)2(Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing100049)Abstract China has been ranked among the population aging countries earlier than we have expected.The aging problem will impact on the social economic development of China for a long time.Thegovernmental entities of China have paid more and more attention on the aging problem,especially thehealth and medical service for the aging.Health care system should be developed and perfected byadjusting the supply of medical care service to realize the health of the aging people.The developmentof micro-electro mechanical systems,integrated circuits,wireless communications have resulted in thecreation of miniature,ultra-low power,and wearable health monitoring system.The WBSN(wirelessbody sensor network)for senior citizens health monitoring integrates the technology of wirelesscommunication,sensors,signal process,data mining.The system continuously collects physiologicalinformation and process the information in a personal server such as a smartphone.And the personalserver uploads the data to a medical server center by 3Gnet or Internet.The doctors will give thesenior citizens results after they diagnosed from the physiological information.The health monitoringsystem is very cheap and suit for activities of daily living of senior citizens.Key words wireless sensor network;wireless body sensor network;aging;health monitoring摘 要 随着我国进入老龄化,老年人的健康监护越来越受到人们的关注,传统的健康监护模式已不能满足需求.而传统的面向家庭用的监护系统比较少,而且功能比较单一、操作性比较复杂、实时性差、价格比较昂贵.近年来伴随着MEMS技术、集成电路技术、无线通信技术的不断进步,无线体域网系统(wireless body sensor network)得到长足发展.基于无线体域网技术的应用系统也越来越受到人们的重视.设计了一种基于无线体域网技术的老年人健康监护系统.介绍了基于无线体域网技术的老年人健康监护系统的系统总体架构,重点介绍了无线体域网节点的设计以及无线体域网的系统构成.无线体域网节点包括无线心电与脉搏节点、无线血氧与体温节点.并介绍了各个生理参数的检测方法与检测电路.最后给出了生理参数的检测结果以及智能终端上的处理显示结果.关键词 无线传感器网络;体域网;老龄化;健康监护中图法分类号 TP212 收稿日期:2011-07-06 基金项目:国家“八六三”高技术研究发展计划基金项目(2009AA045300);国家自然科学基金项目(60971071) 一个国家65岁以上的人口占总人口的比例超过7%,就进入了联合国定义的老龄化社会.目前我国的65岁以上的人口已经超过1亿.到2040年,我国老龄人口将急增到4亿左右,占我国总人口的25%,而且这个比例还将不断攀升.另外随着我国社会经济的快速发展,生活方式的变化,以及人口流动的加速,子女数的减少,人口预期寿命的延长,老人家庭空巢率正不断的加大[1-2].近10年来,我国空巢家庭一直呈上升之势,2000年全国第5次人口普查数据表明,“空巢家庭”户占到老年家庭的22.83%,而2004年上升到25.8%.在一些大城市,空巢家庭问题更为突出.随着独生子女的父母步入老年,空巢家庭将成为我国老年人家庭的主要形式,预期到了2030年空巢老年人家庭的比例将达到90%,届时我国老年人家庭将空巢化.老年人的健康问题越来越受到关注.美国佐治亚理工学院针对孤寡老人家庭开展了“AwareHome”项目.此项目通过很多传感器,获取老人在家里的生活状况,亲人家属或者监护人可以通过互联网实时了解老人的活动状况.本系统还可以对老人进行一些生活的提示,也可以对老人的生活规律进行存储分析,方便监护人或者医护人员了解老人近段时间的生活状况.美国霍尼韦尔公司实验室研究开发了I.L.S.A(independentlifestyle assistant)系统.本系统采用无线传感器网络的方法,来检测并辅助老人的日常生活.当出现紧急情况时,系统会及时地通知家属或者监护人.并且它是一个多功能的系统,包括感知模型、情景评估、定时响应、实时响应、机器学习等[3].通过对老年患者的疾病构成进行调研发现:高血压、心脑血管疾病、肺部疾病、糖尿病等是老年人常见的疾病[4-5].这些疾病要求对心电、血压等生理参数实时的监测,发现意外情况时及时采取措施,才能避免病情突发.目前老人能够享受的健康监护资源,往往集中在医院等专业机构.面向家庭用的监护系统比较少,而且功能比较单一、操作性比较复杂、实时性差、价格比较昂贵.本文介绍了一种智能型基于物联网技术的健康监护平台,它通过穿戴在被监测对象身上的无线传感器节点来感知生理参数,由无线体域网进行数据的收集.收集的数据上传到智能终端上,由智能终端进行数据处理、显示、分析等操作.如有跌倒等意外情况发生,可以及时通知监护人或者亲人.由个人智能终端分析得到的有用数据将通过互联网、广播电视网、手机通信网等现有网络发送到医院、社区服务中心等专业医疗结构.由医疗人员诊断后回传到被测对象的智能终端上.整个系统几乎不影响被监测对象的日常活动,因此能在一个舒适的监测环境下可实现长时间的实时监测.本文首先介绍了基于无线体域网的老年人健康监护系统的总体架构.重点研究了无线体域网节点的设计以及无线体域网的搭建.无线体域网节点包括无线心电脉搏采集节点、无线血氧体温节点.并介绍了各个生理参数的检测方法与检测电路.文章最后给出了生理参数的检测结果以及智能终端的处理与显示结果.图1 系统总体架构1 系统总体设计基于无线体域网技术的老人健康监护系统融合了传感器技术、无线通信技术、嵌入式技术等.它可以实现在不影响老人日常活动情况下,利用可穿戴式的无线传感器节点收集老人的平时的生理信息,记录下老人一天生理信号的变化轨迹.并且对这些信息进行数据分析,判断意外情况的发生以及告知老人身体状况,并把分析结果发送给远端的医疗服务中心或者监护人.方便监护人时刻监测了解老人的身体状况.医疗服务中心结合这些数据以及数据库的以往数据对老人的身体状况进行分析诊断,并把诊断结果通过现有网络反馈给老人或者是老人家属.它能对被监测对象实时数据动态采集和传输,使用户足不出户便能享受医疗资源.本系统可划分653计算机研究与发展 2011,48(增刊)为3层,分别为可穿戴式无线体域网、手持式智能终端、医疗服务中心.其系统总体结构如图1所示.1.1 可穿戴式的无线体域网无线体域网是整个系统的最底层,也是关键层.它是整个老人健康监护系统的信息来源.它有一系列的智能生理参数传感器节点构成,负责采集生理参数和情景信息,并把采集到的生理参数信息无线上传到手持式智能终端上.整个网络基于Zigbee[6]协议,它是典型的星状网络.手持式智能终端为整个体域网的路由节点,它负责收集数据并上传,是体域网节点与外部数据中心的连接点.目前可以测量的参数包括心电、血氧、脉搏、体温等参数.1.2 手持式智能终端手持式智能终端充当个人服务器的功能,它可以是PDA、3G智能手机、笔记本电脑等.它嵌入了我们的Zigbee模块,能够收集各个生理参数节点上的数据,并对数据进行处理以便以后分析查询,同时也对数据进行挖掘处理,然后把结果上传到远端的数据中心.手持式智能终端提供人机接口见面,也可以把生理参数数据实时地呈现给被测对象.1.3 医疗服务中心手持式智能终端上的数据可以通过手机通信网、广播电视网、互联网等已有网络传输到远端的医疗服务中心.在这里有专业的医疗人员,基于被监测对象的电子档案以及历史数据对现有医疗数据进行诊断分析,如发现突发情况立即通知急救医疗机构采取救助措施.并把相关情况通知给老人的亲属或者监护人.同时把这些数据记录存储到数据库,供以后分析诊断.同时医院也可以基于这些数据提供很多针对性的医疗服务.2 无线体域网设计体域网是附着在人体身上的一种网络,由一套小巧可移动、具有通信功能的传感器和一个身体主站(或称协调器)组成.每一传感器既可佩戴在身上,也可植入体内.协调器是网络的管理器,也是BAN和外部网络之间的网关,使数据能够得以安全地传送和交换.体域网是一种可长期监视和记录人体健康信号的基本技术.本系统是一个典型的无线体域网系统.它在物理上有2个底层节点构成:无线腕式血氧体温节点和无线心电脉搏衣节点.这些节点都具有独立数据运算、存储、运算,电源管理,无线通信等功能.它们能持续收集原始数据信息,简单处理、存储后无线发送到主节点上,如图2所示:图2 体域网硬件结构图腕式节点上带有2个传感器模块,体表温度传感器模块和血氧Spo2传感器模块.体表温度传感器模块通过SPI接口与中央处理单元CPU进行数据通信.血氧Spo2传感器模块通过UART接口与中央处理器单元CPU进行数据通信.虽然这个节点上有2个传感器,但是却能得到3个生理参数:体温、血氧、脉搏.脉搏信号可以通过软件算法从血氧容积图上计算出来.节点的电源管理模块可以实现对节点供电电源锂电池的充放电功能.并且收集到的数据可以通过SPI接口存储在SD卡上,用于离线的数据分析.腕式血氧体温节点的实物如图3所示:图3 血氧体温节点实物图心电脉搏衣节点使用心电传感器监测心脏的活动状态,本心电的测量电极采用导电硅胶制成,可以实现与皮肤的紧密接触,测量出高信噪比的心电信号.心电传感器模块与中央处理单元通过UART口进行数据传输.实时脉搏数据可以通过软件算法从心电数据中得到.节点的电源也是由锂电池供电的.电源管理模块也可以实现对锂电池的充放电功能.心电的监测数据也可以通过SPI口存储到SD卡里面,用于数据的离线分析.心电脉搏衣节点实物如图4所示:753轩运动等:基于无线体域网技术的老人健康监护系统的设计图4 心电脉搏衣节点实物图3 关键模块设计3.1 心电模块设计心电信号是心脏的生物电过程与心脏组织的生物化学过程.心电信号具有信号微弱,仅为毫伏级别,抗干扰能力极差,而且电极与皮肤之间容易接触不良或者脱落,带来的不稳定干扰[7].所有这些要求测量电极与皮肤紧密接触,这样才能提取高质量的心电信号.所以在对心电信号测量时要采用能与皮肤紧密接触并且导电性能好的材料.我们采用2种电极,一种是镀银的薄片电极,一种是带有导电硅胶的电极.由于心电信号比较微弱,所以对其前段放大器采用仪表放大器.值得说明的是在电路设计时要充分考虑到工频干扰的问题[8].其测量电路原理如图5所示:图5 心电信号测量电路图3.2 血氧模块设计血氧即血氧饱和度(SPO2)是血液中被氧结合的氧合血红蛋白(HbO2)的容量占全部可结合的血红蛋白(Hb)容量的百分比,即血液中血氧的浓度,它是呼吸循环的重要生理参数.测量方法是采用指套式光电传感器,测量时,只需将传感器套在人手指上,利用手指作为盛装血红蛋白的透明容器,使用波长660nm的红光和940nm的近红外光作为射入光源,测定通过组织床的光传导强度,来计算血红蛋白浓度及血氧饱和度[8-10].其测量电路原理如图6所示:图6 心电信号测量电路图3.3 体表温度模块设计体表温度的测量是通过测量与皮肤紧密接触的金属箔电阻来实现的.本测量采用比例的测量方法,这种方法可以有效去除低频噪声的干扰.我们采用了AD7783集成芯片,它是一个24位的AD采集芯片,有2个200μA的集成电流源,片上可编程的放大器,片上数字滤波器.AD7783芯片适合测量低频率信号,如应变片、压力传感器、温度传感器等[11].测量电路如图7所示:图7 体温测量电路图8 手持式终端显示界面4 手持式智能终端设计手持式智能终端是无线体域网系统与外界进行数据交互的窗口.它负责按照一定的协议收集由无线体域网节点采集的生理参数数据,数据处理后实时显示给被监测用户.而且还可以通过现有网络传到远端的服务中心或者是被监测对象亲人的手机上.我们采用的手持式智能终端是特别定制的PDA,它的内部嵌入了无线通信模块.无线体域网是一个典型的星状网络,而嵌入了无线通信模块的手持式智能终端相当于星状网络的主节点也就是路由节点.它通过一定的协议收集底层传感器节点的数据并上传给手持式智能终端PDA.由PDA来完成数据的处理、实时显示、再上传等.本PDA是基于WINCE 5.0嵌入式853计算机研究与发展 2011,48(增刊)操作系统[12].在软件界面设计时,充分考虑到老年人的使用习惯,最终显示效果如图8所示.5 结束语本文采用物联网技术,成功实现了对人体心电、血氧、脉搏、体温等生理参数的实时测量.测量出的心电信号参数介绍如下.1)采样频率512Hz;2)输入阻抗大于1GΩ;3)CMRR大于80dB.测出的血氧、脉搏、体表温度参数如表1所示:表1 其他生理参数测量结果参数测量范围测量精度备注血氧0%~99%±2%测量精度是在70%~100%时脉搏30~235次?min±2%无体表温度28℃~45℃±0.2℃无综上所述,基于无线体域网的老年人健康监护系统有以下特点:1)使用无线体域网对多个生理参数进行实时数据采集,改变了传统的单参数、有线式的测量方法.提高了测量系统的便携性、灵活性、实时性.2)生理参数节点采用可穿戴性设计,移动性强.可在不影响监测对象日常活动的情况下,对生理参数进行数据采集.这样测量可靠性强,有用信息多,参考价值大.3)无线体域网系统操作简单,成本低,可与远端的医疗中心进行数据交换.提高医院的医疗资源利用率和老年人的就医成本.4)由无线体域网收集到的数据可以发送到老人家属的手机上,便于对老人的远程监护.遇到突发情况时,可以在第一时间感知并采取有效措施,减少不必要的伤害.随着我国加速进入老龄化社会,空巢老人的数量和比例急速增加,社会养老负担不断加重.另一方面我国社会医疗资源严重不足,导致医疗费用不断升高,有关医疗模式改革的需求越来越高.医疗模式必将从传统的以疾病的治疗为主,转向以疾病预防为主,从以医院医生为主,转向以家庭病人为主的.基于无线体域网的健康监护系统符合我国老龄化社会发展趋势的需求,必将产生巨大的社会效益和经济效益.参考文献[1]周白瑜,于普林.老年人跌倒和心血管疾病.中华老年医学杂志,2006,25(3):224-227[2]覃朝晖,于普林.老年人跌倒研究的现状及进展.中华老年医学杂志,2005,24:711-714[3]The Aware Home:A living laboratory for ubiquitouscomputing research.[2010-10-10].http:??www.cc.gatech.edu?fce?house[4]Honeywell Ilsa Team.[2009-08-15].http:??www.htc.honeywell.com?projects?ilsa[5]陈峥,宋岳涛.老年综合症管理指南.北京:中国协和医科大学出版社,2010:1-5[6]ZigBee 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