基于Android的老年人健康預警與安全出行系統設計

黃旭潔

摘要：利用藍牙4.0單模（BLE）技術、Android、云服務技術開發了老年人健康預警與安全出行系統。硬件系統集成了智能手環的生理數據采集、傳輸模塊，以及智能手機的定位模塊。軟件使用了Android系統接口、數據分析云服務和高德地圖服務，提升了老年人的健康服務水平。

關鍵字：老年人健康；智能手環；Android系統；云服務

中圖分類號：TP939 文獻標識碼：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到17%，并持續增長，預計到2050年65歲以上老年人口將超過總人口的28%[1]，隨之而來老年人服務和護理問題與日俱增，尤其在老年人逐漸喪失生活自理機能情況下，其衣食住行問題更加突出，因此，全社會都非常關注老齡事業，積極推行老齡化戰略，從社會管理和信息服務等角度共同為老年人提供優質的服務，在此背景下，老年人生理數據的實時監測、行為檢測就成為構建優質老年人服務體系的基礎工作。

物聯網是國家新型戰略產業之一，已經在各行各業得到了普及應用，物聯網擴展了互聯網，也為老年人服務開創了新的途徑[2]。有了物聯網、云計算、大數據等技術的支持，老年人不但可以足不出戶就享受到無微不至的照顧，而且可以在物聯網設備支持下，居家完成常規醫療服務[3，4]。本文基于物聯網和云服務技術構建了老年人健康預警與安全出行系統，通過該系統獲取老年人的生理數據，并及時給出預警信息，提高老年人的服務水平。

2 健康預警與安全出行系統設計

老年人日常生活中，身體健康狀況極易受到天氣、環境、飲食的影響而致??；另外，由于記憶力衰退、身體素質下降等因素的影響，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生身體損傷。因此，健康預測與安全出行系統主要從二方面來設計系統的功能：

生理參數采集與預警和位置跟蹤與安全出行。生理參數采集與預警子系統采用低功耗智能手環為數據采集設備，通過溫度傳感器、壓力傳感器實現體溫、血壓、血糖等生理數據的采集，并利用藍牙通信接口對外發布數據，智能手機APP再通過藍牙接口獲取數據包，解包后將數據發給后端健康數據分析系統，并將分析結果呈現于APP界面，及時告知并警示相關人員；位置跟蹤與安全出行子系統利用老年人隨身攜帶的智能手機中的GPS全球定位系統獲取地理位置信息，在地圖云服務平臺支持下，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，通過設立一定地理范圍的電子柵欄，當老年人外出超出范圍時，系統能夠自動判斷，并給出報警。系統拓撲如下圖1所示。

2.1 生理數據采集

智能手環采用藍牙4.0單模（BLE）技術，利用 BLE 芯片內部 8 通道的 12 位 ADC 對模擬前端的心率信號進行采集，功耗低，采用藍牙 4.0 單模 BLE 片上系統（SoC）進行藍牙數據傳輸[5]。主要實現以下功能：（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）信號數據顯示：分析心電信號數據，驅動 LCD 顯示心率數據；（4）信號數據傳送：通過藍牙模塊將心率數據傳送給外部藍牙設備。智能手環原理如圖2所示。

2.2 生理數據分析

智能手環內部各功能模塊由內置程序統一控制，模擬信號前端處理器獲取傳感電極產生的數據，形成多路數據信號并轉發到BLE部件進行采樣處理，最后通過藍牙天線傳送到智能手機藍牙接口，由手機APP完成數據分析。

APP采用兩種方式進行數據分析，數據包解析、數據顯示等低計算消耗工作在智能手機本地完成，數據的統計分析、關聯分析等高計算消耗工作在云端完成。APP獲取到手環數據后，一方面根據功能需要直接將數據提交到云端，另一方面，在手機內進行本地處理，云端回發結果數據后，結合地圖云服務，在手機本地進行結果顯示。

3 軟件系統開發

3.1 手機APP

軟件采用混合架構，軟件主體是原生Android本地軟件，能夠調用手機本地硬件接口獲得數據和地理環境數據，軟件開發平臺采用Eclipse，地圖以及數據顯示采用Html5+Javascript+CSS3技術。軟件整體模塊如圖3所示。

3.2 云端分析系統

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

3.3 地圖云服務

老年人定位顯示和電子圍欄功能基于高德地圖云服務實現。（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）電子圍欄設置與告警：設置圍欄功能，可以在地圖上用鼠標 設置 圍欄，并保存，如果老人定位信息越過圍欄，則發出 告警信息。

4 結論

該系統搭建了一個基于智能手環和Android的老年人健康服務系統，運用藍牙4.0技術和云服務技術完成了老年人生理數據采集、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支持。后續工作將從兩方面進一步完善系統：一是數據感知層增加數據采集的多樣性和精度，二是擴展云端數據挖掘與分析系統的功能，增加老年人社交增強功能。

參考文獻

[1]王峰，宣伯凱，楊鵬.基于Android的家庭移動醫療監護系統的設計[J].計算機測量與控制，2015.23（5）.

[2]耿蕊，阮安民，沈鵬悅等.基于物聯網的智慧健康養老服務平臺構建[J].智慧健康，2016.10.

[3]呂俊文，劉志敏，田慧等.老年人健康信息管理系統的開發與應用[J].軍醫進修學院學報，2010 Feb，31（2）.

[4]李山，李鵬飛，田雨等.基于移動醫療的老年人健康管理系統設計與實現[J].中國數字醫學，2015.10（8）.

[5]王磊，邵平凡.基于MSP430和μC/OS-Ⅱ的低功耗智能手環設計[J]，微型機與應用，2015.34（15）.

基金項目：浙江省大學生創新創業計劃訓練項目（201511842001）。