人体健康特征智能感测与无线传输系统的设计

吴天昱 张军 黄心怡

摘  要：基于目前人类对健康的信息化需求，该文设计了一款基于无线传输系统的在线健康智能监测平台。系统通过佩戴在身上的传感器采集相应的身体标志信息，并通过传感器的蓝牙无线通信模块将数据传输到智能终端进行集中处理和显示，实验结果表明，该文设计的人体健康监测系统可以收集人体的健康参数，并将传感器采集的物理信息实时发送到Android智能终端，并以更加人性化的友好界面呈现在用户面前。

关键词：智能终端  人体健康监测软件  无线传输系统

中图分类号：TP212.9    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）01（a）-0007-02

智能化是信息社会发展的必然产物，传感器是智能的重要基础，可为智能提供更准确、更可靠的数据支持，而智能医疗在社会发展过程中逐渐引起人们的重视通过收集人体运动数据和基本身体参数[1]。但是，通过对现有研究成果的总结，大多数健康监测都集中在单一的健康指标上，数据的二次使用效率也很低。与此同时，随着现代智能手机的普及，Android操作系统已成为目前最大的用户群，并改变了过去的生活和工作方式[2]。因此，该文结合现有的Android智能终端，设计了基于Android智能平台的健康监测系统，并对其软件实现进行操作。

1  系统功能概述

此次研究设计一个采集人体基本健康信息数据的系统，可以通过传感器收集包括血压、体温、脉搏等参数，再通过蓝牙设备将收集的数据发送给安卓客户端，使最终收集的信息数据在手机界面显示出来。

2  系统设计与实现

2.1 系统整体设计

人体健康智能感测系统包括底层的硬件端和顶层Android软件端，总体框架如图1所示。运用蓝牙设备将收集的信息发送到手机APP界面。

人体健康智能感测系统的软件由多个子模块组成，所有子模块都被赋予了相应的功能，根据实际情况，由主程序负责统一调度，有利于对程序进行调试、修正和移植，达到功能扩展的目的。

系统具体包括初始化、程序运行、蓝牙交换、基础信息获取、接口信息显示、定时器中断共6个模块，主程序能够调度这些功能模块运行，确保系统能够正常运转。

2.2 运行模式设计

软件操作模式是系统的关键，首先要选择合适的软件操作模式，能够让使用者更便捷、快速的查询到自己的健康数据。在进入软件首页后，选定好控制系统底层信息的操作模式，如未选择系统则默认自动连接模式。在单机模式下电机选择按钮，系统操作模式会变成自动连接，不需要用户再重新操作，系统会主动连接远程蓝牙设备，随后连上体温信息采集板，采集人体当前的体温数据，并在结束会自动断掉蓝牙连接。系统会将信息发送到另一个远程蓝牙设备，即血压信息采集板，自动开始下一步的信息检测，测量人体的血压信息，再次自动断开当前连接的蓝牙，把信息发送到下一个远程蓝牙设备，按照这样的顺序依次连接、循环往复，有利于使用者查看个人信息。

根据使用者的实际需求，系统增加了手动连接，软件在该模式下只能通过个人操作遥控器来控制远程蓝牙设备（温度模块、脉冲模块、心率模块），不会自动连接，也可以帮助使用者查看所需要的健康信息。

2.3 蓝牙连接及远程端蓝牙切换

人体健康特征智能感测与无线传输系统的Android软件当中蓝牙模块是核心模块之一，通过优化、完善該模块可以让系统有效收集远程信息采集板发送的数据和信息，让系统具备信息采集和显示同时进行的功能。

第一，选定好操作模式，在软件界面将本地蓝牙设备初始化，同时创建意图过滤器分别负责传入和传出动作。此时，如果它处于手动模式，则在程序的生命周期开始时启动新意图on-Start（），完成蓝牙适配器的启动功能。

第二，选择系统中的相连按钮，设置预先连接的蓝牙地址，并开始对蓝牙进行搜索：Blue tooth Adapter. Start Discovery（）。

第三，程序自动对蓝牙识别码进行识别，从而实现蓝牙的连接功能。

第四，蓝牙连接成功后，进行远程信息采集。

第五，单击“断开”按钮关闭蓝牙。Socket. close（），即断开蓝牙连接。

第六，断开后，蓝牙适配器会回自动搜索并连接下一个蓝牙设备，再次搜索信息，重复上一个过程。

2.4 硬件设计及底层信息获取

人体健康特征智能感测与无线传输系统底部的信号采集传感器设计采用了脉冲传感器HKG-07A、血压传感器HP-6、温传感器DS18B20，通过这3个传感器，信息获取模块才可以收集外界传输的信息，再将信息发送给单片机的A/D通道进行转换和处理。在该系统设计中，A/D转换寄存器采用的操作模式是切换序列通道多转换模式。

操作定时器A可以设置系统采集数据的时间间隔，在定时器A停止工作期间，首先停止A/D转换，其次读取A/D通过采集得到的数据，对其进行处理。当数据被完整取出，可以设置标志位来通知主单元。

底层信息采集板首先启动I2C总线，写入传感器的初始化（如DS18B20温度传感器），然后按照顺序将设备从地址（写命令）、温度寄存器子地址和设备从地址（读取命令）发送出去，再由底层信息采集板接受。

成功连接后，Android终端可以接受通过蓝牙发送过来的信息。首先点击信息的获取按钮，查看蓝牙的状态。当前连接的蓝牙非指定地址，立马断开连接重新进行搜索。当前连接的蓝牙是指定地址，查看Socket状态是否是空。如果不是空，从远程端发来的信息则通过socket. Get Input Stream（）接受，信息被设置成8位。

Socket负责收集数据，创建一个写输出流，选择Buffered Writer进行缓冲输出，通过Print Writer格式化来写入数据，Mes-sage调用flush（）强行发出缓冲区数据，完成操作远程端的过程。收到远端后，收集到的信息将被发送到移动终端，Android终端创建一个定时器任务，基础信息每间隔100ms被接收一次，确保信息能够实施更新。

3  软件操作与实验验证

人体健康特征智能感测与无线传输系统的界面要符合简单明了风格。物理信息主界面要以简洁的风格来设计，让使用者快捷找到所有操作命令和显示信息。进入软件后首先启动程序界面，等待3s后进入，正式进入主界面后，选择系统操作模式为自动或者手动，如果是手动模式需要使用者自己电机传感器连接按钮，当连接断开时，信息获取的按键在主界面上的显示如图2所示。

4  结语

该设计基于安卓智能终端数据设计了一款人体健康信息采集系统，该系统采用传感器收集到人体基本健康信息参数。试验结果表明，该系统性能良好，完全满足人体标志信息从采集到显示的要求。

参考文献

[1] 高明华.基于Android便携式人体健康监测系统设计[J]. 现代电子技术，2017（12）：94-97.

[2] 潘付文.多参数人体健康监护系统设计与实现[D].北京邮电大学，2012.

[3] 赵博扬，王勇.健康监测大数据系统接入协议设计[J].软件导刊，2017（9）：177-180.

[4] 刘瑜欣.人体心率与体温监测系统设计[D].大连海事大学，2014.