基于Androiddroid的医疗设备无线数据采集与维护系统的设计

俸　皓　陈俊彦　牛　旭

（桂林电子科技大学广西高校云计算与复杂系统重点实验室，广西　桂林　54411000044）

·电子信息与计算机技术·

基于Androiddroid的医疗设备无线数据采集与维护系统的设计

俸皓陈俊彦牛旭

（桂林电子科技大学广西高校云计算与复杂系统重点实验室，广西桂林54411000044）

为了提高医疗设备数据采集与维护的效率，设计了基于Android终端的数据采集系统。终端可通过低功耗蓝牙对医疗设备实施数据采集、参数设置和维护操作，采集得到的数据可在终端上进行暂存和统计分析管理，并可通过移动互联网上传至服务器。以血液细胞分析仪的数据采集为实际背景实现了本系统，测试和部署结果表明，本设计能够满足应用需求。

医疗设备；数据采集；Android；BLE（Bluetooth Low Energy）

在传统的医疗设备的开发和维护中，工程师们往往是通过串口、以太网或CAN总线等有线的方式获取医疗仪器的数据，并对仪器进行故障诊断和参数设置［1］。这种方式非常的麻烦和繁琐，它需要工程师既要携带有线传输所依靠的各种线材，又需要带安装有专用软件的个人电脑。这种传统的方式大大增加了开发和维护的成本，并降低了工作效率。

本设计首先采用市场占有率最高的Android终端替代PC作为上位机来构建数据的采集与维护系统。其次应用较新的BLE（Bluetooth Low Energy，低功耗蓝牙）技术［2］，设计了数据采集与云端备份机制。系统针对医疗设备提供了一整套的、现代化的无线数据采集与维护的解决方案，可以很好地解决传统的“有线+个人电脑”数据采集的弊端。

1　系统模型

系统的总体框架如图1所示，整个系统由运行在Android上的App、提供BLE接入能力的医疗设备和通过移动互联网进行连接的云端服务器组成。Android作为整个系统的核心，起到了数据中转站的作用。在信号不好甚至没有信号的时候，终端能够对采集到的数据提供暂存，并向工程师提供较为全面的统计分析和常用维护所需要的决策支持功能，特别适合于边远地区等特殊的应用环境。

2　关键技术

2.1基于BLE的数据传输

低功耗蓝牙4.0BLE子系统是本设计的关键技术，传输过程中的几个关键问题如下：

图1　系统结构示意图

2.1.1权限和feature

Android想要使用和操作BLE，必须申请相应的权限和feature。需要申请的权限有：BLUETOOTH、BLUETO OTH_ADMIN，这里还需要声明uses-feature，uses-feature声明为true表示只能在有BLE的安卓设备上安装此应用。

2.1.2开启BLE

在使用BLE之前，首先要确认安卓是否支持BLE。在具体操作上，首先是获取BLE对应的Bluetooth Adapter，然后通过此Bluetooth Adapter来执行判断是否支持BLE、判断蓝牙是否打开以及打开蓝牙等操作。

2.1.3搜索BLE

搜索BLE有两种方法，一种是通过获得的Bluetooth Adapter中的搜索BLE的方法来搜索BLE，此方法可能会搜到多台设备；另一种是通过制定的属性UUID去搜索设备，此方法一般搜索的只有一台设备。

2.1.4建立连接

用主设备的Bluetooth Device的connect Gatt方法去建立连接并获得GATTServer，下面可以通过这个Server来进行相关操作。

2.1.5通信

每一个属性都有唯一的标示UUID，通过UUID去获取相应的属性对象，我们就可以对相应的属性进行操作。这些属性有用来设置的，有用来读取数据的，有用来写数据的，需要什么操作就获得什么对象，然后进行相应的处理即可。

2.2基于移动互联网的云端数据储存

本设计采用了近年来非常流行的云服务器LeanCloud来完成云服务端的设计。LeanCloud提供了多种平台的原生的SDK，可以很简便地集成到安卓App中。由于LeanCloud平台是需要网络的，在网络连接质量较差甚至无法连接到互联网的恶劣环境下，本设计先将采集来的数据在Android本地进行存储，等在Wifi环境下或用户自己选择通过移动互联网上传的时候才会将数据同步到云端服务器，如果用户数据丢失也可以自行选择与云端进行同步从而下载原有的数据。这样的设计极大地保证了对恶劣环境的适应能力。

3　测试及分析

在完成的系统中，App的部分界面如图2所示，App主页面中有本设计所支持的所有功能，在数据采集结果页面中有关于采集到的数据展示。在测试过程中，发现App可部署在所有版本大于或等于4.3且具有BLE模块的Android设备之上，具有良好的兼容性。此外，在通过与多家医疗器械厂商的血液分析仪进行联合测试及试用，反馈结果均表明本设计能够满足用户的最终需求。

图2　

4　结论

本设计基于Android终端和BLE协议栈，设计了一种面向医疗设备的无线数据采集和配置维护系统。在实际的部署和应用过程中，该系统能够使现场工程师彻底摆脱“PC+传输线”的传统维护模式，提高了工作效率，降低了开发维护成本，达到了设计的目标。

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

广西高校云计算与复杂系统重点实验室基金资助项目（15209）。

俸皓（1978.5-），男，博士，讲师，研究方向：嵌入式系统，物联网技术及应用，无线传感器网络。

［1］刘道群.信息技术在新一代智能交通中的应用探讨［J］.计算机科学，2014，41（11）：55-57.

［2］李晓丹.基于STM32的物联网嵌入式网关的设计［J］.计算机工程与应用，2015，51（4）：61-66.