一種物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下居家養(yǎng)老健康信息感知分析和預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種居家養(yǎng)老健康信息感知分析和預(yù)警系統(tǒng)，使用于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，分為健康信息獲取層、數(shù)據(jù)接入處理層、智慧網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層；所述健康信息獲取層利用不同的傳感器從人體上獲取心電信號、血氧濃度和運動狀態(tài)原始信息來滿足健康信息獲知層的需要；所述數(shù)據(jù)接入處理層是將與系統(tǒng)所需不一致的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，利用傳感器的源代碼找出各模塊現(xiàn)有的數(shù)據(jù)類型格式用一套新的算法進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，將經(jīng)過整合后含有血氧、心電和加速度信息的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送給服務(wù)器；所述智慧網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層是接收、存儲傳感器所采集的健康信息數(shù)據(jù)，并通過軟件對各類健康信息實時分析，同時添加預(yù)警功能。
【專利說明】
-種物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下居家養(yǎng)老健康信息感知分析和預(yù)譬系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及居家老年人健康信息監(jiān)測，利用物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫、藍(lán)牙傳輸、串口鏈接 等技術(shù)，研制可穿戴健康監(jiān)測預(yù)警終端。
【背景技術(shù)】
[0002] 物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與普及之后，蓬勃興起的世界信息技術(shù)革命的 第=次浪潮，它有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，遍及智能運輸、智能建筑、遙感勘測、環(huán)境保護(hù)、工業(yè)自 動化、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防等領(lǐng)域，無疑是當(dāng)今世界備受矚目的焦點之 O
[0003] 在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)盛行的今天，人們越來越注重于技術(shù)與生活的緊密聯(lián)系，隨著人口 老齡化進(jìn)程的加速和亞健康人群的增多，慢性病例數(shù)量急劇增長，運給醫(yī)療帶來了沉重負(fù) 擔(dān)。因此，為了提供持續(xù)有效的健康服務(wù)、降低潛在的健康隱患，設(shè)計更為完善的人體健康 監(jiān)測系統(tǒng)成為一項重要的科學(xué)工程。人們已進(jìn)行了基于智能輪椅的家居安全健康遠(yuǎn)程監(jiān)測 系統(tǒng)、基于ZigBee的老年健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)、養(yǎng)老住宅監(jiān)控系統(tǒng)等多項研究，同時，項目負(fù)責(zé)人 已經(jīng)參與基于3G網(wǎng)絡(luò)的屯、電采集系統(tǒng)開發(fā)項目，該系統(tǒng)基本可W實現(xiàn)屯、電圖W及屯、率的采 集和上傳、分析等功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種可穿戴的居家老年人健康信息采集預(yù)警終端，實現(xiàn)對居 家老人生理狀況的實時監(jiān)測。
[0005] 技術(shù)方案:一種居家養(yǎng)老健康信息感知分析和預(yù)警系統(tǒng)，使用于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，其特 征在于:網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為健康信息獲取層、數(shù)據(jù)接入處理層、智慧網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層；
[0006] 所述健康信息獲取層包括屯、電采集模塊、血氧采集模塊、運動狀態(tài)采集模塊，所述 屯、電采集模塊、血氧采集模塊、運動狀態(tài)采集模塊利用不同的傳感器從人體上獲取屯、電信 號、血氧濃度和運動狀態(tài)原始信息來滿足健康信息獲知層的需要，所述屯、電采集模塊的采 集參數(shù)是屯、電圖，所述血氧采集模塊的采集參數(shù)是血氧飽和度SP02，所述運動狀態(tài)采集模 塊的測量參數(shù)是運動狀態(tài)特征值(SVM，SVM，TA);
[0007] 所述數(shù)據(jù)接入處理層是將與系統(tǒng)所需不一致的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，利用傳感器的 源代碼找出各模塊現(xiàn)有的數(shù)據(jù)類型格式用一套新的算法進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，擬用藍(lán)牙或串口 方式將S個采集模塊連接到An化Oid開發(fā)板上，再用Amlroid開發(fā)板對S個模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)整 合，將經(jīng)過整合后含有血氧、屯、電和加速度信息的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)(Wi-Fi)傳送給服務(wù)器；
[000引所述智慧網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層是接收、存儲傳感器所采集的健康信息數(shù)據(jù)，并通過軟件對 各類健康信息實時分析，同時添加預(yù)警功能，將服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫連接，滿足數(shù)據(jù)存儲和調(diào)用 的需求;服務(wù)器提供交互界面給終端用戶，緊急情況信息傳遞:通過算法監(jiān)測出發(fā)生摔倒或 者屯、電圖和SP02相關(guān)參數(shù)出現(xiàn)異常，應(yīng)用程序調(diào)用短息網(wǎng)關(guān)功能給指定號碼發(fā)送預(yù)警短 信。
[0009] 本發(fā)明所述健康信息獲取層劃分為數(shù)據(jù)感知單元、數(shù)據(jù)采集控制單元、數(shù)據(jù)傳輸 單元、數(shù)據(jù)整合與交互控制單元W及第一數(shù)據(jù)接口單元；
[0010] 所述數(shù)據(jù)感知單元、數(shù)據(jù)采集控制單元、數(shù)據(jù)傳輸單元共同構(gòu)成健康信息采集模 塊，健康信息采集模塊包括屯、電采集模塊、血氧采集模塊W及運動狀態(tài)采集模塊；
[0011] 所述數(shù)據(jù)感知單元：負(fù)責(zé)獲取模擬健康信息，將屯、率、血氧、加速度信息轉(zhuǎn)化成的 電壓變化，通過A/D轉(zhuǎn)換形成原始數(shù)字信號，交付給數(shù)據(jù)采集控制單元處理；
[0012] 所述數(shù)據(jù)采集控制單元:作為健康信息采集傳感器的控制核屯、，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)控制數(shù) 據(jù)感知單元和數(shù)據(jù)傳輸單元，一方面對數(shù)據(jù)感知單元提供的原始數(shù)字信號進(jìn)行基本算法處 理，得到原始健康信息數(shù)據(jù)，另一方面響應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸單元的請求提供原始健康信息數(shù)據(jù)；
[0013] 所述數(shù)據(jù)傳輸單元:負(fù)責(zé)將健康信息采集模塊傳感器采集到的健康信息數(shù)據(jù)傳輸 到數(shù)據(jù)整合與交互控制單元，實現(xiàn)時通過藍(lán)牙或串口；
[0014] 所述數(shù)據(jù)整合與交互控制單元:一方面，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和控制=個傳感器模塊，使得= 個模塊各自完成向本單元提供健康信息數(shù)據(jù)的功能，另一方面，負(fù)責(zé)整合=類不同的健康 信息數(shù)據(jù)，重新規(guī)定健康信息的數(shù)據(jù)格式；
[0015] 所述數(shù)據(jù)接口單元:實現(xiàn)數(shù)據(jù)整合與交互單元和健康監(jiān)測服務(wù)器的信息交互，通 過REST風(fēng)格的數(shù)據(jù)服務(wù)接口完成數(shù)據(jù)交互，將經(jīng)過整合后的健康信息數(shù)據(jù)上傳到健康監(jiān)測 服務(wù)器，通過HTTP post傳輸機制實現(xiàn)。
[0016] 所述屯、電采集模塊的采集參數(shù)是屯、電圖，通過手握電極片反映屯、電信號的變化， 再通過A/D轉(zhuǎn)化將屯、電信號W屯、電圖的形式反映到顯示界面上。
[0017] 所述血氧采集模塊的采集參數(shù)是血氧飽和度SP02,采用光電容積脈搏波描記法， 通過將光電傳感器套在人手指上，使用紅光(波長660nm)和近紅外光(波長940nm)作為射入 光源，測定光電傳感器的光接收強度來計算血氧飽和度。
[0018] 所述運動狀態(tài)采集模塊的測量參數(shù)是運動狀態(tài)特征值(5￥1，5￥1，14)，使用模塊化 的=軸加速度傳感器和巧螺儀收集身體的運動信息，=軸加速度傳感器用于感知物體在空 間X，Y，Z方向的加速度，巧螺儀則測量物理角度性的移動，再通過特征值判別算法分析人體 是否發(fā)生跌倒行為。
[0019] 有益效果:本發(fā)明所設(shè)計的基于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下居家養(yǎng)老健康信息感知分析和預(yù)警 系統(tǒng)，具有明顯的智能、方便、多樣化的特性，該系統(tǒng)主要由屯、電采集模塊、血氧采集模塊、 S軸加速度傳感器等部分組成，通過Amlroid開發(fā)板的藍(lán)牙或串口獲取數(shù)據(jù)，采用客戶端-服務(wù)器思想，搭建數(shù)據(jù)庫平臺進(jìn)行健康信息分析，使得該系統(tǒng)具備有強大數(shù)據(jù)分析和存儲 功能，用模塊化的思想實現(xiàn)低禪合，并通過硬件改裝使得信號采集模塊更方便攜帶，最終做 成一套能同時監(jiān)測屯、電信號、血氧數(shù)據(jù)并且具有防摔預(yù)警系統(tǒng)的便攜式穩(wěn)定遠(yuǎn)程實時健康 監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)不同于單片機和打吾言實現(xiàn)集成，使用Amlroid開發(fā)板作為下位機，將S個 模塊集成在同一個開發(fā)板上進(jìn)行統(tǒng)一數(shù)據(jù)分析，反映出多項測量指標(biāo)，可使受測者查看自 身生理數(shù)據(jù)、監(jiān)測者通過客戶端查看健康信息數(shù)據(jù)分析、受測者發(fā)生摔倒則自動發(fā)出警告 信號。所W，此系統(tǒng)易于佩戴者或其他人觀察，方便快捷地獲取信息。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)分層設(shè)計圖。
[0021 ]圖2為本發(fā)明的健康信息數(shù)據(jù)獲取部分結(jié)構(gòu)圖。
[0022] 圖3為本發(fā)明的預(yù)判跌倒的流程框圖。
[0023] 圖4為本發(fā)明的健康信息數(shù)據(jù)存儲與展現(xiàn)部分結(jié)構(gòu)圖。
[0024] 圖5為本發(fā)明用例說明圖。
【具體實施方式】
[0025] W下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0026] 本發(fā)明設(shè)計的居家養(yǎng)老健康信息感知分析和預(yù)警系統(tǒng)，采用了物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計思 想。如圖1所示，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為健康信息獲取層、數(shù)據(jù)接入處理層、智慧網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層。老人 居家健康信息數(shù)據(jù)可W從屯、率、血氧飽和度和運動狀態(tài)上采集，因此可通過=個主要的采 集模塊(屯、電采集模塊、血氧采集模塊、防摔倒模塊)利用不同的傳感器從人體上獲取屯、電 信號、血氧濃度和運動狀態(tài)等原始信息來滿足健康信息獲知層的需要。屯、電傳感器的采集 參數(shù)是屯、電圖，血氧傳感器的采集參數(shù)是血氧飽和度SP02，防摔預(yù)警傳感器的測量參數(shù)是 運動狀態(tài)特征值(SVM，SVM，TA)。
[0027] 數(shù)據(jù)接入處理層是將與系統(tǒng)所需不一致的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行轉(zhuǎn)換。利用傳感器的源代 碼找出各模塊現(xiàn)有的數(shù)據(jù)類型格式用一套新的算法進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，擬用藍(lán)牙、串口等方 式將S個采集模塊連接到Android開發(fā)板上，再用An化Oid開發(fā)板對S個模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)整 合，將經(jīng)過整合后含有血氧、屯、電和加速度信息的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)(Wi-Fi)傳送給服務(wù)器。
[0028] 智慧網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層的主要功能是接收、存儲傳感器所采集的健康信息數(shù)據(jù)，并通過 軟件對各類健康信息實時分析，同時添加預(yù)警功能。將服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫連接，滿足數(shù)據(jù)存儲 和調(diào)用的需求。服務(wù)器提供交互界面給終端用戶。緊急情況信息傳遞:通過算法監(jiān)測出發(fā)生 摔倒或者屯、電圖和SP02相關(guān)參數(shù)出現(xiàn)異常，應(yīng)用程序調(diào)用短息網(wǎng)關(guān)功能給指定號碼發(fā)送預(yù) 警短信。
[0029] 居家養(yǎng)老健康信息分析與預(yù)警應(yīng)用軟件主要應(yīng)用在如今非常主流的Android平 臺，實現(xiàn)對服務(wù)器數(shù)據(jù)訪問，并提供查詢功能;該軟件還具有預(yù)警模塊，用戶可W設(shè)置自己 的地理位置和最佳救助地點，當(dāng)預(yù)警發(fā)生，軟件會發(fā)送請求，通知救助單位進(jìn)行及時救助。
[0030] 本發(fā)明的較佳實施總體上可分為健康信息數(shù)據(jù)獲取部分和健康信息數(shù)據(jù)存儲與 展現(xiàn)部分。
[0031] 1.1健康信息數(shù)據(jù)獲取部分
[0032] 如圖2,健康信息數(shù)據(jù)獲取部分按照功能可W劃分為數(shù)據(jù)感知單元、數(shù)據(jù)采集控制 單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、數(shù)據(jù)整合與交互控制單元W及數(shù)據(jù)接口單元。
[0033] 其中，數(shù)據(jù)感知單元、數(shù)據(jù)采集控制單元、數(shù)據(jù)傳輸單元共同構(gòu)成了健康信息采集 模塊。健康信息采集模塊主要包括屯、電采集模塊、血氧采集模塊W及運動狀態(tài)采集模塊。
[0034] 數(shù)據(jù)感知單元：負(fù)責(zé)獲取模擬健康信息，將屯、率、血氧、加速度信息轉(zhuǎn)化成的電壓 變化，通過A/D轉(zhuǎn)換形成原始數(shù)字信號，交付給數(shù)據(jù)采集控制單元處理。
[0035] 數(shù)據(jù)采集管理控制單元:作為健康信息采集傳感器的控制核屯、，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)控制數(shù) 據(jù)感知單元和數(shù)據(jù)傳輸單元，一方面對數(shù)據(jù)感知單元提供的原始數(shù)字信號進(jìn)行基本算法處 理，得到原始健康信息數(shù)據(jù)，另一方面響應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸單元的請求提供原始健康信息數(shù)據(jù)。
[0036] 數(shù)據(jù)傳輸單元:負(fù)責(zé)將該健康信息監(jiān)測傳感器采集到的健康信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù) 整合與交互控制單元，實現(xiàn)時通過藍(lán)牙或串口。
[0037] 數(shù)據(jù)整合與交互控制單元:一方面，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和控制=個傳感器模塊，使得=個模 塊各自完成向本單元提供健康信息數(shù)據(jù)的功能，另一方面，負(fù)責(zé)整合=類不同的健康信息 數(shù)據(jù)，重新規(guī)定健康信息的數(shù)據(jù)格式。
[0038] 數(shù)據(jù)接口單元：實現(xiàn)數(shù)據(jù)整合與交互單元和健康監(jiān)測服務(wù)器的信息交互，通過 REST風(fēng)格的數(shù)據(jù)服務(wù)接口完成數(shù)據(jù)交互，將經(jīng)過整合后的健康信息數(shù)據(jù)上傳到健康監(jiān)測服 務(wù)器，通過HTTP post傳輸機制實現(xiàn)。
[0039] 下面，本實施例詳細(xì)說明=類健康信息采集模塊主要測量參數(shù)及測量方法：
[0040] 屯、電采集模塊：
[0041] 測量參數(shù):屯、電圖化CG)
[0042] 測量方法:通過手握電極片反映屯、電信號的變化，再通過A/D轉(zhuǎn)化將屯、電信號W屯、 電圖的形式反映到顯示界面上。
[0043] 血氧采集模塊：
[0044] 測量參數(shù):血氧飽和度(SP02)
[0045] 測量方法:采用光電容積脈搏波描記法，通過將光電傳感器需套在人手指上，使用 紅光(波長660皿)和近紅外光(波長940皿)作為射入光源，測定光電傳感器的光接收強度來 計算血氧飽和度。
[0046] 運動狀態(tài)采集模塊：
[0047] 測量參數(shù):運動狀態(tài)特征值(SVM，SVM，TA)
[0048] 測量方法：本發(fā)明使用模塊化的=軸加速度傳感器和巧螺儀收集身體的運動信 息，=軸加速度傳感器可W感知物體在空間X，Y，Z方向的加速度，巧螺儀則可W很好的測量 物理角度性的移動，再通過特征值判別算法分析人體是否發(fā)生跌倒行為。流程框圖如圖3。
[0049] 1.2健康信息數(shù)據(jù)存儲與展現(xiàn)部分
[0050] 健康信息的存儲與展現(xiàn)部分采用了MVC框架，適用于An化Oid與windows平臺，通過 后端數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)健康數(shù)據(jù)的存儲和監(jiān)測，前端通過數(shù)據(jù)接口單元獲取數(shù)據(jù)并展現(xiàn)給用戶， 同時具備預(yù)警功能，其各組成單元如圖4所示。該部分主要包括:健康監(jiān)測服務(wù)器、數(shù)據(jù)接口 單元、數(shù)據(jù)展現(xiàn)單元、預(yù)警單元、數(shù)據(jù)存儲單元。
[0051] 健康監(jiān)測服務(wù)器:作為MVC框架中的控制器，控制軟件前端與后端服務(wù)器的數(shù)據(jù)交 互W及后端服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)交互，是整個軟件部分的邏輯核屯、，通過web service 實現(xiàn)。
[0052] 數(shù)據(jù)接口單元1:實現(xiàn)健康監(jiān)測服務(wù)器和前端單元(數(shù)據(jù)展現(xiàn)單元、預(yù)警單元)數(shù)據(jù) 交互，通過REST風(fēng)格的接口實現(xiàn)。
[0053] 數(shù)據(jù)展現(xiàn)單元:MVC框架中的視圖部分，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)展示功能，從數(shù)據(jù)接口單元1 獲取需要的健康數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)頁形式展現(xiàn)，適用于PC端或移動端。
[0054] 預(yù)警單元:實現(xiàn)系統(tǒng)的預(yù)警功能，從數(shù)據(jù)接口單元1獲取預(yù)警信號，向用戶顯示預(yù) 警消息，同時通過調(diào)用受測者的移動設(shè)備的短信功能發(fā)送預(yù)警短信。
[0055] 數(shù)據(jù)接口單元2:實現(xiàn)健康監(jiān)測服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲單元間的數(shù)據(jù)交互，一方面，通 過肝A持久化數(shù)據(jù)對象到后端數(shù)據(jù)庫中，另一方面，服務(wù)器通過該接口可調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù) 據(jù)，來響應(yīng)數(shù)據(jù)展現(xiàn)單元的查詢請求。
[0056] 數(shù)據(jù)存儲單元:作為MVC框架中的模型部分，負(fù)責(zé)按照規(guī)定的數(shù)據(jù)模型存儲健康信 息數(shù)據(jù)，便于統(tǒng)一管理和健康監(jiān)測服務(wù)器調(diào)用，通過My S化數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)。
[0057] 實際數(shù)據(jù)庫設(shè)計：
[005引后端數(shù)據(jù)庫通過MyS化數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)，分為兩張表單，分別是用戶信息數(shù)據(jù)表和測量 信息數(shù)據(jù)表，兩張表單通過統(tǒng)一的ID實現(xiàn)相互關(guān)聯(lián)。
[0059] 用戶信息數(shù)據(jù)表
[0060]
[0061] 用戶信息數(shù)據(jù)表中包含:姓名，字符串類型數(shù)據(jù)，同時也是用戶登陸系統(tǒng)時使用的 登陸名;年齡，整數(shù)型數(shù)據(jù);身高和體重，浮點型數(shù)據(jù);登錄密碼，字符串類型數(shù)據(jù)，由用戶自 定義;ID，數(shù)據(jù)庫自動分配，便于表間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。
[0062] 測量信息數(shù)據(jù)表
[0064] 健康信息數(shù)據(jù)表中包含：ID，與用戶信息數(shù)據(jù)表中的ID相對應(yīng)，表明本條數(shù)據(jù)屬于 某用戶;測量時間，字符串類型數(shù)據(jù);屯、率，血氧和加速度，浮點型數(shù)據(jù)，反映受測者狀態(tài)。 [00化]2.工作流程說明
[0066] -般情況下，本系統(tǒng)的工作流程大體上可分為四個步驟:獲取健康信息、處理健康 信息、存儲健康信息和展現(xiàn)健康信息。另外，對于特殊情況將啟動預(yù)警相關(guān)的功能。
[0067] 現(xiàn)W-般情況下的使用為例，詳細(xì)說明系統(tǒng)的工作流程。
[006引健康信息的獲?。?br>[0069] 受測者佩戴上健康信息采集模塊后，如已注冊，首先登陸系統(tǒng)，系統(tǒng)便獲取受測者 ID。接著，健康信息采集模塊通過自身的數(shù)據(jù)感知單源獲取健康信息的模擬信號，通過A/D 轉(zhuǎn)換形成原始數(shù)字信號，交付給數(shù)據(jù)采集控制單元。數(shù)據(jù)采集控制單元對數(shù)據(jù)感知單元提 供的原始數(shù)字信號進(jìn)行基本算法處理，處理后得到原始健康信息數(shù)據(jù)。
[0070] 健康信息的處理：
[0071] 健康信息采集模塊通過自身的數(shù)據(jù)傳輸單元將原始健康信息數(shù)據(jù)發(fā)送至Amlroid 開發(fā)板(數(shù)據(jù)整合與交互控制單元KAmlroid開發(fā)板對S類原始健康信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，將 整合好的健康信息通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至健康監(jiān)測服務(wù)器。
[0072] 健康信息的存儲：
[0073] 健康監(jiān)測服務(wù)器在獲取整合好的健康信息數(shù)據(jù)后，通過肝A持久化數(shù)據(jù)對象，并將 該健康信息存入后端數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)該受測者ID的測量信息數(shù)據(jù)表中。
[0074] 健康信息的展現(xiàn)：
[0075] 當(dāng)受測者(家中老人)或監(jiān)測者(在他處的家人)通過網(wǎng)頁登陸系統(tǒng)提出查詢請求 時，數(shù)據(jù)展現(xiàn)單元向健康監(jiān)測服務(wù)器提出數(shù)據(jù)獲取請求并提供受測者ID和測量時間等相關(guān) 信息，健康監(jiān)測服務(wù)器收到請求后與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互，獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)反饋給前端程序，最終 在網(wǎng)頁上W實時監(jiān)測數(shù)據(jù)(屯、率、血氧、加速度)或圖形(如屯、電圖）的形式展現(xiàn)給用戶。
[0076] 3.用例說明：
[0077] 如圖5所示，本發(fā)明的具體實施有W下S種主要用例：
[0078] (I)受測者(如家中老人)可在手機或PC上通過網(wǎng)頁查看自身生理數(shù)據(jù)
[0079] (2)他處的監(jiān)測者可在PC上通過網(wǎng)頁查看健康信息數(shù)據(jù)分析
[0080] (3)監(jiān)測出受測者出現(xiàn)異常狀態(tài)(屯、率、血氧指標(biāo)不正?；虬l(fā)生摔倒），即調(diào)用受測 者手機短信功能發(fā)送預(yù)警信息給關(guān)聯(lián)監(jiān)測者(他處的家人）。
[0081] 本發(fā)明的具體實施實現(xiàn)了對受測者(家中老人)主要生理狀態(tài)和運動狀態(tài)的實時 監(jiān)測，并實現(xiàn)了在發(fā)生緊急情況下的預(yù)警功能，有較好的健康監(jiān)測與健康信息數(shù)據(jù)分析的 功能。
[0082] W上是對本發(fā)明的較佳實施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實例。 熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可W作出種種的等同變換或替換， 運些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種居家養(yǎng)老健康信息感知分析和預(yù)警系統(tǒng)，使用于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，其特征在于：網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)分為健康信息獲取層、數(shù)據(jù)接入處理層、智慧網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層； 所述健康信息獲取層包括心電采集模塊、血氧采集模塊、運動狀態(tài)采集模塊，所述心電 采集模塊、血氧采集模塊、運動狀態(tài)采集模塊利用不同的傳感器從人體上獲取心電信號、血 氧濃度和運動狀態(tài)原始信息來滿足健康信息獲知層的需要，所述心電采集模塊的采集參數(shù) 是心電圖，所述血氧采集模塊的采集參數(shù)是血氧飽和度SP02,所述運動狀態(tài)采集模塊的測 量參數(shù)是運動狀態(tài)特征值(SVM，SVM，TA); 所述數(shù)據(jù)接入處理層是將與系統(tǒng)所需不一致的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，利用傳感器的源代 碼找出各模塊現(xiàn)有的數(shù)據(jù)類型格式用一套新的算法進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，擬用藍(lán)牙或串口方式 將三個采集模塊連接到Android開發(fā)板上，再用Android開發(fā)板對三個模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)整合， 將經(jīng)過整合后含有血氧、心電和加速度信息的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)(Wi-Fi)傳送給服務(wù)器； 所述智慧網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層是接收、存儲傳感器所采集的健康信息數(shù)據(jù)，并通過軟件對各類 健康信息實時分析，同時添加預(yù)警功能，將服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫連接，滿足數(shù)據(jù)存儲和調(diào)用的需 求;服務(wù)器提供交互界面給終端用戶，緊急情況信息傳遞:通過算法監(jiān)測出發(fā)生摔倒或者心 電圖和SP02相關(guān)參數(shù)出現(xiàn)異常，應(yīng)用程序調(diào)用短息網(wǎng)關(guān)功能給指定號碼發(fā)送預(yù)警短信。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述健康信息獲取層劃分為數(shù)據(jù)感知單 元、數(shù)據(jù)采集控制單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、數(shù)據(jù)整合與交互控制單元以及第一數(shù)據(jù)接口單元； 所述數(shù)據(jù)感知單元、數(shù)據(jù)采集控制單元、數(shù)據(jù)傳輸單元共同構(gòu)成健康信息采集模塊，健 康信息采集模塊包括心電采集模塊、血氧采集模塊以及運動狀態(tài)采集模塊； 所述數(shù)據(jù)感知單元：負(fù)責(zé)獲取模擬健康信息，將心率、血氧、加速度信息轉(zhuǎn)化成的電壓 變化，通過A/D轉(zhuǎn)換形成原始數(shù)字信號，交付給數(shù)據(jù)采集控制單元處理； 所述數(shù)據(jù)采集控制單元:作為健康信息采集傳感器的控制核心，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)控制數(shù)據(jù)感 知單元和數(shù)據(jù)傳輸單元，一方面對數(shù)據(jù)感知單元提供的原始數(shù)字信號進(jìn)行基本算法處理， 得到原始健康信息數(shù)據(jù)，另一方面響應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸單元的請求提供原始健康信息數(shù)據(jù)； 所述數(shù)據(jù)傳輸單元:負(fù)責(zé)將健康信息采集模塊傳感器采集到的健康信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù) 據(jù)整合與交互控制單元，實現(xiàn)時通過藍(lán)牙或串口； 所述數(shù)據(jù)整合與交互控制單元:一方面，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和控制三個傳感器模塊，使得三個模 塊各自完成向本單元提供健康信息數(shù)據(jù)的功能，另一方面，負(fù)責(zé)整合三類不同的健康信息 數(shù)據(jù)，重新規(guī)定健康信息的數(shù)據(jù)格式； 所述數(shù)據(jù)接口單元：實現(xiàn)數(shù)據(jù)整合與交互單元和健康監(jiān)測服務(wù)器的信息交互，通過 REST風(fēng)格的數(shù)據(jù)服務(wù)接口完成數(shù)據(jù)交互，將經(jīng)過整合后的健康信息數(shù)據(jù)上傳到健康監(jiān)測服 務(wù)器，通過HTTP post傳輸機制實現(xiàn)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于： 所述心電采集模塊的采集參數(shù)是心電圖，通過手握電極片反映心電信號的變化，再通 過A/D轉(zhuǎn)化將心電信號以心電圖的形式反映到顯示界面上。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于： 所述血氧采集模塊的采集參數(shù)是血氧飽和度SP02,采用光電容積脈搏波描記法，通過 將光電傳感器套在人手指上，使用紅光（波長660nm)和近紅外光（波長940nm)作為射入光 源，測定光電傳感器的光接收強度來計算血氧飽和度。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于： 所述運動狀態(tài)采集模塊的測量參數(shù)是運動狀態(tài)特征值(SVM，SVM，TA)，使用模塊化的三 軸加速度傳感器和陀螺儀收集身體的運動信息，三軸加速度傳感器用于感知物體在空間X， Y，Z方向的加速度，陀螺儀則測量物理角度性的移動，再通過特征值判別算法分析人體是否 發(fā)生跌倒行為。6. 根據(jù)權(quán)利要求3至5之一所述的系統(tǒng)，其特征在于： 所述智慧網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層采用MVC框架，適用于Android與windows平臺，通過后端數(shù)據(jù)庫實 現(xiàn)健康數(shù)據(jù)的存儲和監(jiān)測，前端通過數(shù)據(jù)接口單元獲取數(shù)據(jù)并展現(xiàn)給用戶，同時具備預(yù)警 功能，它包括:健康監(jiān)測服務(wù)器、第二數(shù)據(jù)接口單元、數(shù)據(jù)展現(xiàn)單元、預(yù)警單元、第三數(shù)據(jù)接 口單元、數(shù)據(jù)存儲單元； 所述健康監(jiān)測服務(wù)器:作為MVC框架中的控制器，控制軟件前端與后端服務(wù)器的數(shù)據(jù)交 互以及后端服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)交互，是整個軟件部分的邏輯核心，通過web service 實現(xiàn)； 所述第二數(shù)據(jù)接口單元:實現(xiàn)健康監(jiān)測服務(wù)器和數(shù)據(jù)展現(xiàn)單元、預(yù)警單元數(shù)據(jù)交互，通 過REST風(fēng)格的接口實現(xiàn)； 所述數(shù)據(jù)展現(xiàn)單元:MVC框架中的視圖部分，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)展示功能，從第二數(shù)據(jù)接口 單元獲取需要的健康數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)頁形式展現(xiàn)，適用于PC端或移動端； 所述預(yù)警單元:實現(xiàn)系統(tǒng)的預(yù)警功能，從第二數(shù)據(jù)接口單元獲取預(yù)警信號，向用戶顯示 預(yù)警消息，同時通過調(diào)用受測者的移動設(shè)備的短信功能發(fā)送預(yù)警短信； 所述第三數(shù)據(jù)接口單元:實現(xiàn)健康監(jiān)測服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲單元間的數(shù)據(jù)交互，一方面， 通過JPA持久化數(shù)據(jù)對象到后端數(shù)據(jù)庫中，另一方面，服務(wù)器通過該接口可調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的 數(shù)據(jù)，來響應(yīng)數(shù)據(jù)展現(xiàn)單元的查詢請求； 所述數(shù)據(jù)存儲單元:作為MVC框架中的模型部分，負(fù)責(zé)按照規(guī)定的數(shù)據(jù)模型存儲健康信 息數(shù)據(jù)，便于統(tǒng)一管理和健康監(jiān)測服務(wù)器調(diào)用，通過My SQL數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于： 后端數(shù)據(jù)庫通過MySQL數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)，分為兩張表單，分別是用戶信息數(shù)據(jù)表和測量信息 數(shù)據(jù)表，兩張表單通過統(tǒng)一的ID實現(xiàn)相互關(guān)聯(lián)； 所述用戶信息數(shù)據(jù)表中包含:姓名，字符串類型數(shù)據(jù)，同時也是用戶登陸系統(tǒng)時使用的 登陸名;年齡，整數(shù)型數(shù)據(jù);身高和體重，浮點型數(shù)據(jù);登錄密碼，字符串類型數(shù)據(jù)，由用戶自 定義;ID，數(shù)據(jù)庫自動分配，便于表間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)； 所述測量信息數(shù)據(jù)表中包含：ID，與用戶信息數(shù)據(jù)表中的ID相對應(yīng)，表明本條數(shù)據(jù)屬于 某用戶;測量時間，字符串類型數(shù)據(jù);心率，血氧和加速度，浮點型數(shù)據(jù)，反映受測者狀態(tài)。8. -種居家養(yǎng)老健康信息感知分析和預(yù)警方法，首先建立物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下居家養(yǎng)老健康 信息感知分析和預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為健康信息獲取層、數(shù)據(jù)接入處理層、 智慧網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層，具體步驟為:獲取健康信息、處理健康信息、存儲健康信息和展現(xiàn)健康信 息； 步驟一、獲取健康信息： 受測者佩戴上健康信息采集模塊后，如已注冊，首先登陸系統(tǒng)，系統(tǒng)便獲取受測者ID; 接著，健康信息采集模塊通過自身的數(shù)據(jù)感知單元獲取健康信息的模擬信號，通過A/D轉(zhuǎn)換 形成原始數(shù)字信號，交付給數(shù)據(jù)采集控制單元;數(shù)據(jù)采集控制單元對數(shù)據(jù)感知單元提供的 原始數(shù)字信號進(jìn)行基本算法處理，處理后得到原始健康信息數(shù)據(jù)； 步驟二、處理健康信息： 健康信息采集模塊通過自身的數(shù)據(jù)傳輸單元將原始健康信息數(shù)據(jù)發(fā)送至Android開發(fā) 板(數(shù)據(jù)整合與交互控制單元）;Android開發(fā)板對三類原始健康信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，將整合 好的健康信息通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至健康監(jiān)測服務(wù)器； 步驟三、存儲健康信息： 健康監(jiān)測服務(wù)器在獲取整合好的健康信息數(shù)據(jù)后，通過JPA持久化數(shù)據(jù)對象，并將該健 康信息存入后端數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)該受測者ID的測量信息數(shù)據(jù)表中； 步驟四、展現(xiàn)健康信息： 當(dāng)受測者(家中老人)或監(jiān)測者(在他處的家人)通過網(wǎng)頁登陸系統(tǒng)提出查詢請求時，數(shù) 據(jù)展現(xiàn)單元向健康監(jiān)測服務(wù)器提出數(shù)據(jù)獲取請求并提供受測者ID和測量時間等相關(guān)信息， 健康監(jiān)測服務(wù)器收到請求后與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互，獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)反饋給前端程序，最終在網(wǎng) 頁上以實時監(jiān)測數(shù)據(jù)(心率、血氧、加速度)或圖形(如心電圖）的形式展現(xiàn)給用戶。
【文檔編號】H04L29/08GK105847351SQ201610166110
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月22日
【發(fā)明人】周宇, 吳婷, 張倩, 嚴(yán)宇倞, 朱洪波, 郭永安
【申請人】南京郵電大學(xué)