专利名称：智能健康呵护机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种智能健康监护设备，特别涉及一种便携式基于3G网络实时监控远程健康监护设备。
背景技术：
随着社会的进步，人们生活质量的提高，一般的医疗、保健的方案已经不能满足人们的需求，而日常生理参数的检查显得更有意义；再者，国内的人口众多，人均医疗资源紧缺，面对大量的亚健康人群，时刻需要医护人员的监护，对病人的生理数据进行实时监控， 有利于病变的及时发现和危急情况的处理。传统的监护技术存在下述明显的缺点( 1)现有设备多数体积较大，不便于随身携带，灵活性差。(2)传统的数据传输使用有线传输方式，设备移动不方便，目前也有使用Zigbee、 GPRS等无线传输方式，但其传输距离或带宽有限。(3)用户和医护人员缺乏必要的交互，医护人员不能及时传递有效信息至用户端。(4)缺乏对运动量的统计。(5)缺少将趣味性的措施应用于健康监护上。(6)缺乏对突发危险事件的检测和处理，如摔倒检测及处理。(7)缺乏紧急情况下的GPS定位。(8)实用性不强，很难处理突发状况，而且处理方式过于单一，缺乏灵活多变的方案。(9)现有设备多数是单机版本，缺乏一个完善的监护网络。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服传统监护设备的缺点和不足，设计一个便携式的智能健康呵护机终端设备，并搭建一个健康监护网络服务器。终端设备用于实时采集数据并作预处理，利用3G网络将数据传输至服务器，在服务器端智能分析和处理数据，并将处理结果推送到终端设备上。本实用新型旨在建立一个完备健康监护系统，能够检测用户多种生理参数，同时也可以监测突发事件的发生，如摔倒检测，提供合理的预警措施以及稳定灵活的危险事件处理方案。本实用新型的主要组成设备包括电源系统、3G网络适配器、传感器数据采集模块、数据处理模块、液晶显示模块、触摸屏控制模块、接口电路、音频模块；其特征在于数据采集模块由生理特征传感器、三轴加速度传感器、摔倒检测模块和GPS模块组成；接口电路由USB型3G网卡接口、PC通讯口、Micro SD卡接口组成；音频模块由音频解码电路和BTL 功率放大电路组成；电源系统为各模块提供电源。本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的本实用新型所述的传感器数据采集模块包括有体温传感器、血氧脉搏传感器、三轴加速度传感器、摔倒检测模块和GPS接收模块。作为对上述采集装置的进一步限定，所述的三轴加速度传感器通过采集数据，提取动作特征，然后进行四种动作识别，分别是静止、跑步、行走、跳跃，并可根据加速度信号统计运动量。作为对上述终端采集信息的再进一步限定，所述的摔倒检测模块由微处理器 STM32和三轴加速度传感器ADXL345组成，加速度传感器通过实时采样用户的运动信号，捕获其重力特征，再根据信号的重力特征及相关算法处理来监测用户摔倒状态。作为对上述终端采集信息的再进一步限定，所述的GPS模块用于采集用户的地理位置信息，所获取的定位信息可以回传到用户终端，用户可以通过3G网络，调用Google地图提供的API接口来显示用户当前位置；同时可将定位信息发送到服务器端，以便在紧急情况下监护人员能快速定位用户位置。本实用新型所述的数据传输途径是通过3G网络传输，无线通信终端利用AT指令进行拨号连接，高速接入互联网，通过加密算法，进行稳定可靠的数据传输。再者，可以利用 AT指令实现发送短信、拨打电话等功能。本实用新型所述的服务器端处理平台是通过Web服务器实现的，通过接受用户端所采集的数据，在Web服务器中实现数据处理与响应。本实用新型所述的突发事件处理方案，先通过用户端扬声器的报警，引起周边人员的注意；也可以使用3G网卡进行发送短信和拨打电话提示用户的亲人；而且3G网络可以把报警信息传输到服务器端，服务器端在进行统一的调配和处理。本实用新型所述的音频模块，可用于语音播报信息，其另一个新颖的用途是，可将娱乐趣味性与智能的健康呵护结合起来，例如可以根据用户走路、跑步的步速来播放不同节奏的音乐，增强用户体验。本实用新型与现有技术相比具有如下的优点(1)便携式设计，体积较小；通过无线方式传输数据，便于随身携带，灵活性较强。(2)数据传输方式采用3G网络传输，其网络类型为⑶MA2000。数据传输速率为 下行3. 1Mbps，上行1.8Mbps。其内部自带收发天线，与处理器使用USB总线连接，突显3G 网络带宽及覆盖面的优势。(3)为了紧密用户和监护人员的联系，服务器端接收采集数据，经过分析处理后， 可以通过网页的后台发送健康提示信息到用户端的一个交互程序中，从而有利于监护人员的信息反馈。(4)可以在进行动作识别的过程中，通过运动状态估算用户的运动量，而运动量指标可以一定程度反映用户的身体状况。(5)将娱乐趣味性与智能健康呵护相结合，例如可以根据用户走路、跑步的步速来播放不同节奏的音乐，具有独特的用户体验。(6)使用独立的模块来监测用户摔倒状态，大大简化了摔倒检测的算法，该模块具有32级FIFO缓存和内部数字低通滤波器，有效降低了外围电路的复杂性，能够实时检测摔倒事件，检测信号后通过3G网络触发摔倒报警，并在扬声器中播出求救信号。(7)对于出现突发事件，可以通过3G网络发送GPS数据到服务器端，提供用户的即时地理坐标信息，相关人员就可以确定用户此刻的所在位置，有利于监护人员及时处理。[0032](8)有全方位的处理机制，用户端扬声器可以发出报警声；可以通过3G网卡发送短信预警；还可以通过服务器端进行监控。(9)本系统有用户终端和服务器端，通过3G网络无线传输数据达到无缝连接，建立一个完备的健康监护网络。
图1是本实用新型智能健康呵护机外观示意图。图2是图1所示智能健康呵护机的电路结构方框图。图3是图1所示智能健康呵护机的主控程序流程图。图4是智能健康呵护机的主界面示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步具体的描述。图1示出了本实用新型的外观形状，由图1可见，本智能健康呵护机由机壳、核心电路板、液晶(LCD)显示屏、触摸屏、3G网络适配器、音频模块、电源系统共同组成；LCD显示屏(1)和触摸屏(2)固定在机壳正面，核心电路板、3G模块、音频模块、电源系统安装在机壳内部；机壳面板上各部件具体说明如下(1)为IXD显示屏，显示文字，图片和动画；(2)为触摸屏，使用者通过点击触摸屏向系统发出各种指令；(3)为耳机接口，使用者可以通过插入3. 5mm的耳机收听音乐；(4)为红外体温探头，使用者可通过这个体温探头测量体温；(5)为串口调试接口，在调试过程中，可以在终端中打印有效信息，在产品完成阶段，作为血氧脉搏仪的接口，读取血氧脉搏信息；(6 ) USB充电接口及下载程序接口 ；(7)内嵌式USB拨动开关。所谓内嵌式，是指该开关不凸出于外壳，而是与外壳平齐或略低。这样是为了避免因该开关或按钮被不必要的触碰到而产生的误操作。当开关处于打开状态时，3G模块才被驱动；(8) SD 卡接口；(9)电源拨动开关；(10)外置供电接口。本智能健康呵护机的具体结构如图2所示，由图可见，本智能健康呵护机由核心处理模块、数据采集模块、接口电路、音频解码电路、扬声器电路、LCD显示接口电路、触摸屏、摔倒检测电路、电源系统电路、GPS电路、3G网络适配器共同连接组成；其相互连接关系为数据采集模块中的红外体温探头使用IIC总线与处理器连接，血氧脉搏模块、GPS模块、 摔倒检测模块均使用USART异步串行通信口与处理器连接，处理通过内部的ADC接口与加速度传感器连接，处理器使用RGB总线和液晶控制总线与LCD液晶屏连接，使用内置触摸屏控制总线与触摸屏连接，处理器与音频解码电路使用IIS总线连接，音频解码电路通过BTL 功率放大电路连接到扬声器，3G网络适配器使用USB接口与处理器连接；电源系统为各个电路提供电源。[0051]本实用新型的工作原理是各个采集模块负责采集数据(包括体温、血氧脉搏、运动状态及运动量等生理参数、GPS定位信息、摔倒信号)，并将采集到的数据传输到核心处理模块上，再由处理器对数据进行处理；核心处理模块通过程序响应用户的操作，利用内置 IXD驱动控制器控制液晶输出图像显示，并通过IIS总线驱动音频解码模块输出音频信号， 音频信号由BTL功率放大电路放大后送至扬声器输出。并定时传输数据到网络服务器上， 与网络进行信息交互。当有突发事件发生，如摔倒检测电路发送警报到核心处理模块，启动相应的报警机制处理，其主控程序流程图如图3所示，依据程序来实现各种功能。本实用新型的软件系统使用开源系统Linux组建。通过移植Linux 2. 6内核，建立根文件系统，编写各个传感器对应的驱动程序，实现数据的采集；移植PPP等开源软件实现3G网络的连接；移植Qt，设计完成监护设备的用户接口 ；使用Qt内置的ffeWdt，完成功能较完善的网页浏览器；编写具有良好扩展性的程序库，可自动从服务器获取最新程序列表；实现友好的健康信息弹出提示。本实用新型的工作过程为上电后，系统首先进行初始化。对各个驱动和设备进行初始化。以上初始化完成后，驱动IXD显示屏显示开机画面。然后系统进入主界面(图4)， 用户可选择各个子程序。可以很直观地在功能菜单中的点击各个图标，系统会自动通过触摸屏驱动控制电路接收使用者的指令，并打开各个子程序。屏幕将弹出选中的子程序，可选的子程序有温度血氧显示窗口、状态识别窗口、用户留言窗口、网络连接窗口和GPS定位显示窗口。而且自动运行后台程序，内置定时功能。采集模块分别采集三轴加速度数据、摔倒信号和GPS定位数据并传输到各自的子程序中；数据传输模块把采集到的数据传输到服务器端，然后服务器端可以进行适当的处理，例如通过动作识别来估算运动量，并且根据用户的习惯适当推送建议，并通过网络传输留言到用户终端的用户留言窗口中。后台程序还包括报警机制，当检测到报警信号时，首先通过用户端扬声器的报警，引起周边人员的注意；然后通过3G网卡进行发送短信和拨打电话提示用户的亲人；最后3G网络也可以把报警信息传输到服务器端，服务器端可以启动相应的报警机制。用户可通过显示在主界面上的子程序，利用触摸屏点击各按钮来进入相应的界面。相应的功能如下温度、血氧、脉搏窗口 界面可以显示采集到的温度、血氧饱和度和脉搏速率数据， 方便用户自己查看。状态识别窗口 界面通过分析三轴加速度速度，识别静止、跑步、行走、跳跃4类动作，并估算用户的运动量；而且在每一个动作持续的过程中都会有对应的音乐在扬声器中响起。特别是在行走或跑步的过程中，可以根据用户的步速来播放不同节奏的音乐，增强娱乐趣味性和用户体验。用户留言窗口 当服务器有消息推送给用户时，本界面会显示相应的留言信息。网络连接窗口 此界面可以控制3G网卡的连接和断开。GPS定位窗口 在此界面中，通过采集经纬度信息，调用Google地图开放的API接口，利用3G网络载入地图。除了这些可视化的应用程序之外，操作系统的后台还运行着较多的程序，如文件系统管理，3G网络连接、实时数据采集等应用程序。
权利要求1.智能健康呵护机，其特征在于包括通过3G网络相互连接的终端设备和网络服务器， 所述终端设备实时采集数据并将数据传输至网络服务器，所述网络服务器端分析和处理数据，并将处理结果发送到终端设备；所述终端设备包括机壳、电路板、显示屏、3G网络适配器、声音播放器，所述显示屏设置在机壳表面，所述电路板、3G网络适配器、声音播放器和供电设备安装在机壳内部；所述电路板包括处理器模块、数据采集模块、接口电路、音频播放电路、显示电路、供电电路，所述数据采集模块、接口电路、音频播放电路和显示电路分别与处理器模块连接，供电电路为其它模块或电路供电；所述数据采集模块包括生理参数监测传感器、加速度传感器、摔倒检测模块和GPS模块，数据采集模块将采集到的数据传输到处理器模块，由处理器模块对数据进行处理，处理后的数据通过显示电路和显示屏输出图像显示，并通过音频播放电路和声音播放器输出音频信号，还通过3G网络适配器进行网络信息交互。
2.根据权利要求1所述的智能健康呵护机，其特征在于所述的生理参数监测传感器包括体温传感器和血氧脉搏传感器。
3.根据权利要求1所述的智能健康呵护机，其特征在于所述摔倒检测模块由微处理器和三轴加速度传感器组成，摔倒检测模块实时采样用户的运动信号，捕获其重力特征，再根据信号的重力特征及内置算法监测用户摔倒状态。
专利摘要本实用新型提供一种智能健康呵护机，包括通过3G网络相互连接的终端设备和网络服务器，终端设备包括机壳、电路板、显示屏、3G网络适配器、声音播放器，显示屏设置在机壳表面，电路板、3G网络适配器、声音播放器和供电设备安装在机壳内部；电路板包括处理器模块、数据采集模块、接口电路、音频播放电路、显示电路、供电电路，数据采集模块、接口电路、音频播放电路和显示电路分别与处理器模块连接，供电电路为其它模块或电路供电；数据采集模块将采集到的数据传输到处理器模块，由处理器模块对数据进行处理，处理后的数据通过显示电路和显示屏输出图像显示，并通过音频播放电路和声音播放器输出音频信号，还通过3G网络适配器进行网络信息交互。
文档编号A61B5/0205GK202135161SQ20112013092
公开日2012年2月1日 申请日期2011年4月28日 优先权日2011年4月28日
发明者冼启源, 李天豪, 梁康楠, 金连文, 麦松涛 申请人:华南理工大学