基于Android的老年人健康預(yù)警與安全出行系統(tǒng)設(shè)計

黃旭潔

摘要：利用藍(lán)牙4.0單模（BLE）技術(shù)、Android、云服務(wù)技術(shù)開發(fā)了老年人健康預(yù)警與安全出行系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)集成了智能手環(huán)的生理數(shù)據(jù)采集、傳輸模塊，以及智能手機(jī)的定位模塊。軟件使用了Android系統(tǒng)接口、數(shù)據(jù)分析云服務(wù)和高德地圖服務(wù)，提升了老年人的健康服務(wù)水平。

關(guān)鍵字：老年人健康；智能手環(huán)；Android系統(tǒng)；云服務(wù)

中圖分類號：TP939 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

1 引言

我國老年人口比例不斷增加，60歲以上老年人口占比達(dá)到17%，并持續(xù)增長，預(yù)計到2050年65歲以上老年人口將超過總?cè)丝诘?8%[1]，隨之而來老年人服務(wù)和護(hù)理問題與日俱增，尤其在老年人逐漸喪失生活自理機(jī)能情況下，其衣食住行問題更加突出，因此，全社會都非常關(guān)注老齡事業(yè)，積極推行老齡化戰(zhàn)略，從社會管理和信息服務(wù)等角度共同為老年人提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，在此背景下，老年人生理數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測、行為檢測就成為構(gòu)建優(yōu)質(zhì)老年人服務(wù)體系的基礎(chǔ)工作。

物聯(lián)網(wǎng)是國家新型戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)之一，已經(jīng)在各行各業(yè)得到了普及應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展了互聯(lián)網(wǎng)，也為老年人服務(wù)開創(chuàng)了新的途徑[2]。有了物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的支持，老年人不但可以足不出戶就享受到無微不至的照顧，而且可以在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備支持下，居家完成常規(guī)醫(yī)療服務(wù)[3，4]。本文基于物聯(lián)網(wǎng)和云服務(wù)技術(shù)構(gòu)建了老年人健康預(yù)警與安全出行系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)獲取老年人的生理數(shù)據(jù)，并及時給出預(yù)警信息，提高老年人的服務(wù)水平。

2 健康預(yù)警與安全出行系統(tǒng)設(shè)計

老年人日常生活中，身體健康狀況極易受到天氣、環(huán)境、飲食的影響而致?。涣硗?，由于記憶力衰退、身體素質(zhì)下降等因素的影響，老年人在外出行走或者戶外活動過程中也容易走失或者發(fā)生身體損傷。因此，健康預(yù)測與安全出行系統(tǒng)主要從二方面來設(shè)計系統(tǒng)的功能：

生理參數(shù)采集與預(yù)警和位置跟蹤與安全出行。生理參數(shù)采集與預(yù)警子系統(tǒng)采用低功耗智能手環(huán)為數(shù)據(jù)采集設(shè)備，通過溫度傳感器、壓力傳感器實現(xiàn)體溫、血壓、血糖等生理數(shù)據(jù)的采集，并利用藍(lán)牙通信接口對外發(fā)布數(shù)據(jù)，智能手機(jī)APP再通過藍(lán)牙接口獲取數(shù)據(jù)包，解包后將數(shù)據(jù)發(fā)給后端健康數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，并將分析結(jié)果呈現(xiàn)于APP界面，及時告知并警示相關(guān)人員；位置跟蹤與安全出行子系統(tǒng)利用老年人隨身攜帶的智能手機(jī)中的GPS全球定位系統(tǒng)獲取地理位置信息，在地圖云服務(wù)平臺支持下，將老年人地理定位信息實時顯示在地圖上，防止老年人外出走失，另外，通過設(shè)立一定地理范圍的電子?xùn)艡冢?dāng)老年人外出超出范圍時，系統(tǒng)能夠自動判斷，并給出報警。系統(tǒng)拓?fù)淙缦聢D1所示。

2.1 生理數(shù)據(jù)采集

智能手環(huán)采用藍(lán)牙4.0單模（BLE）技術(shù)，利用 BLE 芯片內(nèi)部 8 通道的 12 位 ADC 對模擬前端的心率信號進(jìn)行采集，功耗低，采用藍(lán)牙 4.0 單模 BLE 片上系統(tǒng)（SoC）進(jìn)行藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸[5]。主要實現(xiàn)以下功能：（1）心電信號測量：將前端模擬心電信號放大、濾波后送至 ADC 采樣模塊，放大增益為 1000倍，濾波器帶寬為 7 - 25 Hz；（2）心電信號采樣：使用 BLE 芯片采樣心電信號，心電信號幅值最大約為 3 V；（3）信號數(shù)據(jù)顯示：分析心電信號數(shù)據(jù)，驅(qū)動 LCD 顯示心率數(shù)據(jù)；（4）信號數(shù)據(jù)傳送：通過藍(lán)牙模塊將心率數(shù)據(jù)傳送給外部藍(lán)牙設(shè)備。智能手環(huán)原理如圖2所示。

2.2 生理數(shù)據(jù)分析

智能手環(huán)內(nèi)部各功能模塊由內(nèi)置程序統(tǒng)一控制，模擬信號前端處理器獲取傳感電極產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，形成多路數(shù)據(jù)信號并轉(zhuǎn)發(fā)到BLE部件進(jìn)行采樣處理，最后通過藍(lán)牙天線傳送到智能手機(jī)藍(lán)牙接口，由手機(jī)APP完成數(shù)據(jù)分析。

APP采用兩種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)包解析、數(shù)據(jù)顯示等低計算消耗工作在智能手機(jī)本地完成，數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、關(guān)聯(lián)分析等高計算消耗工作在云端完成。APP獲取到手環(huán)數(shù)據(jù)后，一方面根據(jù)功能需要直接將數(shù)據(jù)提交到云端，另一方面，在手機(jī)內(nèi)進(jìn)行本地處理，云端回發(fā)結(jié)果數(shù)據(jù)后，結(jié)合地圖云服務(wù)，在手機(jī)本地進(jìn)行結(jié)果顯示。

3 軟件系統(tǒng)開發(fā)

3.1 手機(jī)APP

軟件采用混合架構(gòu)，軟件主體是原生Android本地軟件，能夠調(diào)用手機(jī)本地硬件接口獲得數(shù)據(jù)和地理環(huán)境數(shù)據(jù)，軟件開發(fā)平臺采用Eclipse，地圖以及數(shù)據(jù)顯示采用Html5+Javascript+CSS3技術(shù)。軟件整體模塊如圖3所示。

3.2 云端分析系統(tǒng)

云端分析系統(tǒng)主要完成老年人生理數(shù)據(jù)分析、異常數(shù)據(jù)警告功能。（1）生理數(shù)據(jù)顯示：以表格形式顯示老年人的最新一次的身體檢查各項數(shù)據(jù)，以折線形式顯示老年人最近十次的身體檢查各項數(shù)據(jù)；（2）異常數(shù)據(jù)警告顯示：根據(jù)系統(tǒng)制定的閾值，以表格形式顯示身體檢查數(shù)據(jù)中 出現(xiàn)異常的數(shù)據(jù)，并以閃動圖片顯示。

3.3 地圖云服務(wù)

老年人定位顯示和電子圍欄功能基于高德地圖云服務(wù)實現(xiàn)。（1）老人地圖定位：選擇老人地圖定位功能后，在電子地圖中顯示老人的位置；（2）電子圍欄設(shè)置與告警：設(shè)置圍欄功能，可以在地圖上用鼠標(biāo) 設(shè)置 圍欄，并保存，如果老人定位信息越過圍欄，則發(fā)出 告警信息。

4 結(jié)論

該系統(tǒng)搭建了一個基于智能手環(huán)和Android的老年人健康服務(wù)系統(tǒng)，運用藍(lán)牙4.0技術(shù)和云服務(wù)技術(shù)完成了老年人生理數(shù)據(jù)采集、傳送、處理、分析、展示等工作，為老年人的健康管理和出行安全管理提供了技術(shù)支持。后續(xù)工作將從兩方面進(jìn)一步完善系統(tǒng)：一是數(shù)據(jù)感知層增加數(shù)據(jù)采集的多樣性和精度，二是擴(kuò)展云端數(shù)據(jù)挖掘與分析系統(tǒng)的功能，增加老年人社交增強(qiáng)功能。

參考文獻(xiàn)

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基金項目：浙江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃訓(xùn)練項目（201511842001）。