專利名稱：物聯(lián)網(wǎng)人體智能接入系統(tǒng)及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
物聯(lián)網(wǎng)人體智能接入系統(tǒng)是一種具備人體信息的智能采集，智能提醒，智能保健等功能的新型系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，包括傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動通信網(wǎng)絡(luò)、信號定位技術(shù)、智能信息處理等，利用醫(yī)療資源可共享的網(wǎng)絡(luò)化契機，結(jié)合中醫(yī)穴位針灸按摩理論將各種傳感器、電極片嵌入到可穿戴設(shè)備上，完成人體的健康智能維護，屬于嵌入式應(yīng)用與自動控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
物聯(lián)網(wǎng)是未來網(wǎng)絡(luò)的一種集成，可以被定義為可自配置、基于標(biāo)準(zhǔn)、相互通訊的全 球動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，在那里，虛擬和真實的物可以被表示，有物理屬性，有虛擬的個性、有智能的界面，可以無縫的接入信息網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)這個詞的上下文，物是被定義為真實或者數(shù)字化的事體，在時空中存在并可以移動，也能夠被標(biāo)識。物可以被標(biāo)識號、名字和地址等來指明。物聯(lián)網(wǎng)中的物能夠互相通信并與環(huán)境通信、可以使用其接口來使用服務(wù)、是有社會性的，相互可以協(xié)作。根據(jù)歐洲對物聯(lián)網(wǎng)的研究預(yù)測表明，到2020年左右，物聯(lián)網(wǎng)中的物將具有自修復(fù)、智能等特點。人做為物聯(lián)網(wǎng)的中可移動的、智能的物，對于自身健康的維護需求更加強烈。為此，本發(fā)明使用物聯(lián)網(wǎng)支撐技術(shù)，利用醫(yī)療保健中心等機構(gòu)數(shù)據(jù)庫和簡單的中醫(yī)穴位針灸按摩理論,維護人體的健康。本系統(tǒng)也可為從事一些身心失調(diào)的疾病、突發(fā)傳染病、慢性病、癌癥和亞健康問題的醫(yī)療研究者提供數(shù)據(jù)。隨著生物醫(yī)學(xué)發(fā)展，醫(yī)療用傳感器越來越小，可植入芯片已經(jīng)成為了可能，另外，一些可降解的植入芯片研究正在蓬勃發(fā)展。本研究利用這些傳感器芯片，設(shè)計特殊功能的服裝，來做為人體接入物聯(lián)網(wǎng)的延展手段。各個醫(yī)療機構(gòu)都已經(jīng)非常重視網(wǎng)絡(luò)化、信息化。所有的大醫(yī)院都有自己的機構(gòu)數(shù)據(jù)庫，積累了相當(dāng)多的案例和專家，有很多也在積極推動遠程醫(yī)療的開展。同時，從非典的流行，讓我們重新認(rèn)識到中國中醫(yī)在個人保健和疾病防治方面的力量。尤其是電針按摩針灸技術(shù)已廣泛使用于中醫(yī)臨床，受到國際上的廣泛認(rèn)可。這些醫(yī)學(xué)技術(shù)和醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得連接人體進入物聯(lián)網(wǎng)平臺，共享和獲得醫(yī)療資源成為可能，也成為了本發(fā)明的前提。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種人體接入物聯(lián)網(wǎng)的方式。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下方案設(shè)計一種物聯(lián)網(wǎng)人體智能接入系統(tǒng)，其特征在于，包括微控器、可編程邏輯陣列、人體體征傳感器集、按摩電極群、存儲模塊、無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊集群和可穿戴設(shè)備；可編程邏輯陣列FPGA對傳感器集、按摩電極群和無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊集群的進行控制?；谖⑻幚砥?、可編程邏輯陣列(FPGA)、可擴展連接多種人體體征傳感器集、按摩電極群，存儲模塊，多種無線網(wǎng)絡(luò)連接方式兼容(Zigbee、LTE、WiFi)的可穿戴設(shè)備。FPGA的可硬件邏輯使得硬件邏輯可變，從而完成對傳感器集、按摩電極群和無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊集群的智能控制。軟件上擁有自主智能服務(wù)請求和獲取功能。存儲模塊完成系統(tǒng)暫時不在網(wǎng)時的通訊數(shù)據(jù)存儲。該接入系統(tǒng)的工作方式為I.定時利用體征傳感器收集體征數(shù)據(jù)。2. FPGA中設(shè)計模塊對采集數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)平穩(wěn)、補充因硬件暫時故障漏采集的個別數(shù)據(jù)等；3.未來本系統(tǒng)可能同時處于多種無線網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)情況，微控器中的智能程序自動完成最佳網(wǎng)絡(luò)選取，然后控制FPGA完成無線收發(fā)模塊的選擇，從而獲得最佳傳送效果。4.如果暫時沒有網(wǎng)絡(luò)，則存儲數(shù)據(jù)入存儲模塊。5.定時或根據(jù)需要進行服務(wù)獲取請求，從物聯(lián)網(wǎng)上的醫(yī)療機構(gòu)獲得服務(wù)。如是一般按摩服務(wù)，并由微控器和FPGA—起對按摩電極群進行啟動，完成簡單治療。如果醫(yī)療機構(gòu)給出救助服務(wù)，則派出救護車接患者入院，同時，由系統(tǒng)按照醫(yī)療機構(gòu)給出的特殊服務(wù)要求，完成體征數(shù)據(jù)的特殊要求采集。6.本系統(tǒng)可以實時地將監(jiān)測結(jié)果傳送到物聯(lián)網(wǎng)平臺上，供使用者和關(guān)心群體查詢，如果有健康預(yù)警則及時告知使用者和訂購警報的人群。7.該系統(tǒng)由于采用FPGA等設(shè)計方式，具有硬件上一定的自修復(fù)能力。8.可以接收穿戴者發(fā)出的命令來選測人體的某些生理指標(biāo)，選測結(jié)果通過與手機相連的端口顯示到顯示屏上。本發(fā)明的有益效果這種人體物聯(lián)網(wǎng)接入系統(tǒng)利用了物聯(lián)網(wǎng)的全新概念，結(jié)合醫(yī)療健康和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，具有全新的自修復(fù)、自保健、自救助功能。本發(fā)明可大大加快物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，提高個人健康監(jiān)測的水平。


圖I :物聯(lián)網(wǎng)人體接入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)架構(gòu)示意圖。圖2 :物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)犾取不意圖。圖3 :物聯(lián)網(wǎng)人體智能接入系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖4 :利用FPGA自修復(fù)功能示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合圖對本發(fā)明中的一實施例作具體描述
如圖1，2，3所示，準(zhǔn)備接入物聯(lián)網(wǎng)的用戶，可以穿上該系統(tǒng)，系統(tǒng)經(jīng)過與服裝設(shè)計相結(jié)合，外形是一套衣服(見服裝設(shè)計外觀專利請求)。用戶穿上該系統(tǒng)后，人體體征如體溫、心跳等將被實時采集，并根據(jù)用戶的設(shè)定，傳送到某個訂閱該數(shù)據(jù)的用戶手中。如圖I中數(shù)據(jù)被送到某醫(yī)院，醫(yī)院根據(jù)其實時體征數(shù)據(jù)，結(jié)合其歷史數(shù)據(jù)和專家知識，給出某一診斷。如果診斷處方是一般按摩保健意見，則當(dāng)保健意見回傳到該系統(tǒng)時，系統(tǒng)中的微控器和FPGA —起根據(jù)處方中的穴位，啟動按摩電極群中的若干電極進行按摩，從而完成簡單保健治療。如果醫(yī)療機構(gòu)給出救助服務(wù)診斷，則自動派出救護車接患者入院，同時發(fā)救助待查內(nèi)容給系統(tǒng)。該系統(tǒng)接收到待查內(nèi)容后，按照醫(yī)療機構(gòu)給出的特殊待查項，由微控制器和FPGA一起，控制傳感器集，啟動指定的傳感器，按照要求，完成體征數(shù)據(jù)的特殊要求采集，并實時傳送給物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)則分發(fā)數(shù)據(jù)給訂閱的醫(yī)院和救護車。圖2中描述了整個物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的獲取架構(gòu)，個人做為服務(wù)請求方，醫(yī)療機構(gòu)做為服務(wù)提供方。個人對物聯(lián)網(wǎng)提出服務(wù)請求，通過物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系到相應(yīng)的醫(yī)療機構(gòu)，提供所需要的服務(wù)，再將服務(wù)傳送給個人端，獲得服務(wù)的效果。結(jié)合上面的例子，服務(wù)請求則指個人健康情況診查的需求，服務(wù)提供則指根據(jù)個人數(shù)據(jù)結(jié)合專家意見對其健康給出的評價。服務(wù)獲取指獲得醫(yī)療機構(gòu)給出的診斷、處方、檢查等信息。圖3描述了物聯(lián)網(wǎng)人體智能接入系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。按摩電極群，是將按摩電極根據(jù)人體穴位，依靠服裝設(shè)計安放在相應(yīng)位置。無線收發(fā)模塊集群中集合了 Zigbee、WiFi、LTE等多種無線通訊方式的通訊模塊，由微控器和FPGA來自動選擇最佳傳送方式。體征傳感器集包含了體溫、心跳、血氧、血壓等模塊，依靠服裝設(shè)計安放在相應(yīng)位置。根據(jù)用戶事先設(shè)置 和來自醫(yī)療機構(gòu)的檢查命令，由微控器和FPGA來自動選擇啟動相關(guān)傳感器。圖4描述了接入系統(tǒng)中基于FPGA的電源的智能切換功能。該功能是自修復(fù)功能的一個示例。FPGA與2塊電池直接相連。其中一塊是正在使用的電源。FPGA上的電源電壓檢測模塊電路能隨時了解電源電量存儲的情況。在電源電壓檢測模塊設(shè)定一個電壓閾值，當(dāng)供電電源電壓值低于這個閾值時，F(xiàn)PGA中的電源電路模塊就會啟動，完成從一塊電池向另一塊電池的電源的切換，與此同時會通過無線模塊向用戶端發(fā)出及時更換電源的報警提示。這種設(shè)計是最簡單的一種自修復(fù)使用。復(fù)雜時，F(xiàn)PGA中可自構(gòu)造出損壞的部分電路，從而保證系統(tǒng)在出故障情況下也能夠繼續(xù)工作一段時間。
權(quán)利要求
1.物聯(lián)網(wǎng)人體智能接入系統(tǒng)，其特征在于，包括微控器、可編程邏輯陣列、人體體征傳感器集、按摩電極群、存儲模塊、無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊集群和可穿戴設(shè)備；可編程邏輯陣列FPGA對傳感器集、按摩電極群和無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊集群的進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的物聯(lián)網(wǎng)人體智能接入系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，步驟如下 1)定時利用體征傳感器收集體征數(shù)據(jù)； 2)FPGA中設(shè)計模塊對采集數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，預(yù)處理包括數(shù)據(jù)平穩(wěn)、補充因硬件暫時故障漏采集的個別數(shù)據(jù)； 3)微控器完成多種無線網(wǎng)絡(luò)中的最佳網(wǎng)絡(luò)選取，然后控制可編程邏輯陣列FPGA完成無線收發(fā)模塊的選擇，如果暫時沒有網(wǎng)絡(luò)，則存儲數(shù)據(jù)入存儲模塊； 4)無線收發(fā)模塊定時或根據(jù)需要進行服務(wù)獲取請求，從物聯(lián)網(wǎng)上的醫(yī)療機構(gòu)獲得服務(wù)；如是一般按摩服務(wù)，并由微控器和FPGA—起對按摩電極群進行啟動，完成簡單治療；如果醫(yī)療機構(gòu)給出救助服務(wù)，由系統(tǒng)按照醫(yī)療機構(gòu)給出的服務(wù)要求，完成體征數(shù)據(jù)的采集； 5)實時地將監(jiān)測結(jié)果傳送到物聯(lián)網(wǎng)平臺上。
全文摘要
物聯(lián)網(wǎng)人體智能接入系統(tǒng)及其使用方法屬于嵌入式應(yīng)用與自動控制領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)人體智能接入系統(tǒng)， 其特征在于，包括微控器、可編程邏輯陣列、人體體征傳感器集、按摩電極群、存儲模塊、無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊集群和可穿戴設(shè)備；可編程邏輯陣列FPGA對傳感器集、按摩電極群和無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊集群的進行控制。該系統(tǒng)使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，包括傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動通信網(wǎng)絡(luò)、信號定位技術(shù)、智能信息處理等，利用醫(yī)療資源可共享的網(wǎng)絡(luò)化契機，結(jié)合中醫(yī)穴位針灸按摩理論將各種傳感器、電極片嵌入到可穿戴設(shè)備上，完成人體的健康智能維護。
文檔編號A61B5/00GK102715887SQ201210138739
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月4日
發(fā)明者嚴(yán)海蓉, 曲黎明, 李振中, 王文娟 申請人:北京工業(yè)大學(xué)