基于Android的老年人健康预警与安全出行系统设计

黄旭洁

摘要：利用蓝牙4.0单模（BLE）技术、Android、云服务技术开发了老年人健康预警与安全出行系统。硬件系统集成了智能手环的生理数据采集、传输模块，以及智能手机的定位模块。软件使用了Android系统接口、数据分析云服务和高德地图服务，提升了老年人的健康服务水平。

关键字：老年人健康；智能手环；Android系统；云服务

中图分类号：TP939 文献标识码：A 文章编号：

1 引言

我国老年人口比例不断增加，60岁以上老年人口占比达到17%，并持续增长，预计到2050年65岁以上老年人口将超过总人口的28%[1]，随之而来老年人服务和护理问题与日俱增，尤其在老年人逐渐丧失生活自理机能情况下，其衣食住行问题更加突出，因此，全社会都非常关注老龄事业，积极推行老龄化战略，从社会管理和信息服务等角度共同为老年人提供优质的服務，在此背景下，老年人生理数据的实时监测、行为检测就成为构建优质老年人服务体系的基础工作。

物联网是国家新型战略产业之一，已经在各行各业得到了普及应用，物联网扩展了互联网，也为老年人服务开创了新的途径[2]。有了物联网、云计算、大数据等技术的支持，老年人不但可以足不出户就享受到无微不至的照顾，而且可以在物联网设备支持下，居家完成常规医疗服务[3，4]。本文基于物联网和云服务技术构建了老年人健康预警与安全出行系统，通过该系统获取老年人的生理数据，并及时给出预警信息，提高老年人的服务水平。

2 健康预警与安全出行系统设计

老年人日常生活中，身体健康状况极易受到天气、环境、饮食的影响而致病；另外，由于记忆力衰退、身体素质下降等因素的影响，老年人在外出行走或者户外活动过程中也容易走失或者发生身体损伤。因此，健康预测与安全出行系统主要从二方面来设计系统的功能：

生理参数采集与预警和位置跟踪与安全出行。生理参数采集与预警子系统采用低功耗智能手环为数据采集设备，通过温度传感器、压力传感器实现体温、血压、血糖等生理数据的采集，并利用蓝牙通信接口对外发布数据，智能手机APP再通过蓝牙接口获取数据包，解包后将数据发给后端健康数据分析系统，并将分析结果呈现于APP界面，及时告知并警示相关人员；位置跟踪与安全出行子系统利用老年人随身携带的智能手机中的GPS全球定位系统获取地理位置信息，在地图云服务平台支持下，将老年人地理定位信息实时显示在地图上，防止老年人外出走失，另外，通过设立一定地理范围的电子栅栏，当老年人外出超出范围时，系统能够自动判断，并给出报警。系统拓扑如下图1所示。

2.1 生理数据采集

智能手环采用蓝牙4.0单模（BLE）技术，利用 BLE 芯片内部 8 通道的 12 位 ADC 对模拟前端的心率信号进行采集，功耗低，采用蓝牙 4.0 单模 BLE 片上系统（SoC）进行蓝牙数据传输[5]。主要实现以下功能：（1）心电信号测量：将前端模拟心电信号放大、滤波后送至 ADC 采样模块，放大增益为 1000倍，滤波器带宽为 7 - 25 Hz；（2）心电信号采样：使用 BLE 芯片采样心电信号，心电信号幅值最大约为 3 V；（3）信号数据显示：分析心电信号数据，驱动 LCD 显示心率数据；（4）信号数据传送：通过蓝牙模块将心率数据传送给外部蓝牙设备。智能手环原理如图2所示。

2.2 生理数据分析

智能手环内部各功能模块由内置程序统一控制，模拟信号前端处理器获取传感电极产生的数据，形成多路数据信号并转发到BLE部件进行采样处理，最后通过蓝牙天线传送到智能手机蓝牙接口，由手机APP完成数据分析。

APP采用两种方式进行数据分析，数据包解析、数据显示等低计算消耗工作在智能手机本地完成，数据的统计分析、关联分析等高计算消耗工作在云端完成。APP获取到手环数据后，一方面根据功能需要直接将数据提交到云端，另一方面，在手机内进行本地处理，云端回发结果数据后，结合地图云服务，在手机本地进行结果显示。

3 软件系统开发

3.1 手机APP

软件采用混合架构，软件主体是原生Android本地软件，能够调用手机本地硬件接口获得数据和地理环境数据，软件开发平台采用Eclipse，地图以及数据显示采用Html5+Javascript+CSS3技术。软件整体模块如图3所示。

3.2 云端分析系统

云端分析系统主要完成老年人生理数据分析、异常数据警告功能。（1）生理数据显示：以表格形式显示老年人的最新一次的身体检查各项数据，以折线形式显示老年人最近十次的身体检查各项数据；（2）异常数据警告显示：根据系统制定的阈值，以表格形式显示身体检查数据中 出现异常的数据，并以闪动图片显示。

3.3 地图云服务

老年人定位显示和电子围栏功能基于高德地图云服务实现。（1）老人地图定位：选择老人地图定位功能后，在电子地图中显示老人的位置；（2）电子围栏设置与告警：设置围栏功能，可以在地图上用鼠标 设置 围栏，并保存，如果老人定位信息越过围栏，则发出 告警信息。

4 结论

该系统搭建了一个基于智能手环和Android的老年人健康服务系统，运用蓝牙4.0技术和云服务技术完成了老年人生理数据采集、传送、处理、分析、展示等工作，为老年人的健康管理和出行安全管理提供了技术支持。后续工作将从两方面进一步完善系统：一是数据感知层增加数据采集的多样性和精度，二是扩展云端数据挖掘与分析系统的功能，增加老年人社交增强功能。

参考文献

[1]王峰，宣伯凯，杨鹏.基于Android的家庭移动医疗监护系统的设计[J].计算机测量与控制，2015.23（5）.

[2]耿蕊，阮安民，沈鹏悦等.基于物联网的智慧健康养老服务平台构建[J].智慧健康，2016.10.

[3]吕俊文，刘志敏，田慧等.老年人健康信息管理系统的开发与应用[J].军医进修学院学报，2010 Feb，31（2）.

[4]李山，李鹏飞，田雨等.基于移动医疗的老年人健康管理系统设计与实现[J].中国数字医学，2015.10（8）.

[5]王磊，邵平凡.基于MSP430和μC/OS-Ⅱ的低功耗智能手环设计[J]，微型机与应用，2015.34（15）.

基金项目：浙江省大学生创新创业计划训练项目（201511842001）。