一种多功能家庭监护系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种多功能家庭监护系统，包括家庭监护计算机终端、智能手机终端、云数据中心、智能PDA终端和其他智能终端；家庭监护计算机终端包括：参数监测部分、信号处理与控制电路、单片机、蓝牙硬件模块、触摸屏模块、报警装置硬件模块和电源模块；参数监测部分包括：心电模块、血压模块、体温模块、脉搏血氧饱和度模块及加速度传感器模块。本案所公开的一种多功能家庭监护系统，将实时监护与网络传输有机结合，实现了远程诊断和远程监护；同时引入智能手机作为纽带，便于实现数据传输、共享及界面人性化；依托云数据服务中心，实现数据的隐私和共享的平衡，便于医生和家属对病人生理数据的查看。
【专利说明】一种多功能家庭监护系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种医疗监护系统，特别涉及一种基于蓝牙和互联网的多功能家庭监护系统。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展和科技的进步，人们越来越想通过高科技产品来提高自己的健康水准。同时，我国也逐步迈入老龄化社会，老年人的健康问题日趋严重，独生子女居多，因此独居老人的比例也越来越高。我们越来越迫切的想能够在家里实现一些生理信号的采集或监测。目前，监护功能的常用技术发展日益成熟，诸如心电、血压、体温、血氧饱和度等技术已经实现小型化和集成化。
[0003]蓝牙技术是一种支持设备短距离通信的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用蓝牙技术，能够有效简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与互联网之间的通信，从而数据传输变得更加迅速有效，为无线通信拓宽道路。
[0004]近年来，随着芯片技术的进步，手机的功能越来越强大，智能手机也越来越成为人们生活中不可或缺的设备，智能手机普及率也超过70%，远远大于电脑的普及率。因此，采用智能手机作为家庭监护设备与云数据中心的桥梁，是未来家庭式监护系统的发展趋势。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种多功能家庭监护系统，能够使病人在自己家中也一直处于亲属和医院的远程监控中。
[0006]本发明所提供的一种多功能家庭监护系统，包括家庭监护计算机终端、智能手机终端、云数据服务中心和智能PDA终端；
[0007]所述家庭监护计算机终端包括:单片机、蓝牙硬件模块、报警装置硬件模块和电源模块；所述电源模块与所述单片机电连接，所述蓝牙硬件模块和报警装置硬件模块与所述单片机电连接，且受到所述单片机的控制；
[0008]智能手机终端，其与所述家庭监护计算机终端通过蓝牙硬件模块通讯连接；
[0009]智能PDA终端，其设置在所述家庭监护计算机终端的壳体表面，所述家庭监护计算机终端的壳体上表面设置有插座，智能PDA终端插接在插座上，且插座上具有与智能PDA的充电端相配合的充电电极和通讯接口 ；智能PDA终端还通过弹性绳缆连接在所述家庭监护计算机终端的壳体上表面，智能PDA终端具有触摸屏，触摸屏的触摸信息通过所述通讯接口传递给所述家庭监护计算机终端；
[0010]云数据服务中心，其与所述智能手机终端通讯连接。
[0011]优选地，所述的一种多功能家庭监护系统，还包括其他智能终端，所述其他智能终端包括医院终端和亲属手机终端，所述医院终端与所述云数据服务中心通讯连接，所述亲属手机终端分别与所述智能手机终端、云数据服务中心心通讯连接。[0012]优选地，所述的一种多功能家庭监护系统，所述家庭监护计算机终端还包括信号处理与控制电路和参数监测部分；所述信号处理与控制电路分别与所述单片机、参数监测部分电连接；所述参数监测部分包括:心电模块、血压模块、体温模块、脉搏血氧饱和度模块及加速度传感器模块；五种模块之间相互独立，所述心电模块、血压模块、体温模块及脉搏血氧饱和度模块分别与所述信号处理与控制电路通过USB连接，所述加速度传感器模块集成在所述信号处理与控制电路；所述加速度传感器上固设有一个备用电源和一个故障报警模块，所述备用电源与所述加速度传感器电连接；所述故障报警模块与所述加速度传感器电连接。
[0013]优选地，所述的一种多功能家庭监护系统，所述云数据服务中心设有数据备份装置，所述数据备份装置固设于所述云数据服务中心内，并与云数据服务中心电连接。
[0014]优选地，所述的一种多功能家庭监护系统，所述家庭监控计算机终端还包括触摸屏模块，所述触摸屏模块采用电容式触摸屏。
[0015]优选地，所述的一种多功能家庭监护系统，所述报警装置硬件模块包括报警灯和报警蜂鸣器，所述报警灯是红色LED灯。[0016]优选地，所述的一种多功能家庭监护系统，所述智能手机终端是采用基于安卓系统的智能手机。
[0017]本发明的有益效果是:1)将实时监护与网络传输有机结合，实现了远程诊断和远程监护；2)引入智能手机作为纽带，便于实现数据传输、共享及界面人性化；3)依托云数据中心，实现数据的隐私和共享的平衡，便于医生和家属对病人生理数据的查看；4)及时传递病人信息，提高了救治速度，降低了病情扩大的风险。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明所述的一种多功能家庭监护系统整体架构图。
[0019]图2为本发明所述的一种多功能家庭监护系统中家庭监护计算机终端组成图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0021]请参见图1和图2，其说明本发明一实施例的一种多功能家庭监护系统，包括家庭监护计算机终端、智能手机终端、云数据服务中心、智能PDA终端和其他智能终端。云数据服务中心可以接入多个家庭监护平台和智能终端的数据。每一组家庭监护系统都可以包含一个家庭监护计算机终端、一个智能手机终端、一个智能PDA终端和若干个其他智能终端设备。若干个家庭监护系统可以共同使用一个云数据服务中心。家庭监护计算机终端负责监测病人的各项基本生理参数，对传感器传上来的生理信号进行处理，在处理之后通过蓝牙发送到智能手机终端。另外，家庭监护计算机终端作为一个微控制器系统，能够显示相应的测量结果、设置各监测模块功能参数、处理报警信息。智能手机终端通过蓝牙接收到家庭监护计算机终端上传的监护数据，经过简单的处理，通过GPRS或Wifi上传至云数据服务中心。另外，智能手机终端还可以经过安装在其内部应用程序的判断，直接将报警信息发送至亲属手机终端。云数据服务中心负责所有数据的集中、处理、保存和反馈，将智能手机终端上传的数据保存在对应的账号数据库中。同时，云数据服务中心还可以判定病人的病情，在出现危险征兆时，通过互联网推送实时消息到亲属的智能手机终端或医院终端，使病人获救时间最短化。
[0022]家庭监护计算机终端包括参数监测部分、信号处理与控制电路、单片机、蓝牙硬件模块、触摸屏模块、报警装置硬件模块和电源模块。
[0023]智能PDA终端，其设置在家庭监护计算机终端的壳体表面，家庭监护计算机终端的壳体上表面设置有插座，智能PDA终端插接在插座上，且插座上具有与智能PDA的充电端相配合的充电电极和通讯接口 ；智能PDA终端还通过弹性绳缆连接在家庭监护计算机终端的壳体上表面，智能PDA终端具有触摸屏，触摸屏的触摸信息通过通讯接口传递给家庭监护计算机终端；智能PDA终端可以实现人机交互，其可通过人为输入操作指令来控制家庭监护计算机终端，也可通过其触摸显示屏向使用者反馈一些监测参数。
[0024]参数监测部分可以配置心电模块、血压模块、体温模块、脉搏血氧饱和度模块、加速度传感器模块等。各模块与 信号处理与控制电路电连接，分别将监测的信号传导至单片机处理。五种模块可选配，亦可独立工作。其中，心电模块用来监测心电波形、心率等参数。血压模块用于测量血压，包括收缩压、舒张压、平均压和脉率。体温模块用于实时监测病人体表温度。脉搏血氧饱和度模块用来测量病人脉搏血氧饱和度情况。加速度传感器模块用来测定病人人体的运动情况，在发生跌倒或晕厥等情况时，记录并发出报警信息。其中，心电模块、血压模块、体温模块、血氧饱和度模块分别与信号处理与控制电路通过USB连接，方便在不进行检测的时候取下，而加速度传感器模块集成在信号处理与控制电路上，随时随地监测病人活动情况，若出现晕厥或跌倒情况则通过云数据中心推送消息到亲属终端或医院终端。
[0025]信号处理与控制电路包括两个部分，即信号处理电路和命令控制电路。其中，信号处理电路经过信号采集、信号放大、信号滤波、AD转换将各种生理信号转换成相应的数字信号。命令控制电路对单片机发送至各参数监测模块的控制信号进行处理和发送，以实现单片机对各参数监测模块的控制。
[0026]单片机作为家庭监护平台的硬件核心，处理各种生理信息、对各监测部分发出各种指令，同时负责各种外设设备的控制，如蓝牙收发、触摸屏操作与显示、控制报警装置等。单片机负责参数监测部分的控制、生理监测信号的预处理、数据的上传、报警信息的发送、触摸屏的接收显示控制等功能。作为家庭监护平台的核心部分，采用较为强大的STM32进行设计。
[0027]蓝牙硬件模块实现家庭监护计算机终端与智能手机终端的信息传递。家庭监护计算机终端的蓝牙模块与智能手机终端自带的蓝牙首先完成配对，再通过智能手机终端的应用程序完成数据的接收和命令的发送。同时，当前的蓝牙技术能够实现一对多的配对，所以一部智能手机亦可以同时负责多个家庭监护计算机终端的信息接收和处理。蓝牙模块实现信息的无线传输功能，是连接家庭监护计算机终端与智能手机终端的桥梁。采用Nordi c推出的低功耗蓝牙芯片nRFSOOl来实现。该芯片只要消耗之前蓝牙芯片的十分之一的能源就能做到同样的传输效果。同时，满足蓝牙4.0的协议，功能强大且利于使用。
[0028]触摸屏模块主要用来显示监测到的心电数据、血压、体温以及脉搏血氧饱和度。该模块同时具备触摸功能，能够进行信息的输入，完成参数监测部分的配置等。这些配置功能也可以通过智能手机终端来配置。触摸屏模块采用电容式触摸屏，它有两个优点:首先是采用电容式触摸屏能够有效的防止误触，其次是显示效果较好。
[0029]报警装置硬件模块包括报警灯和报警蜂鸣器，当病人出现晕厥或跌倒等意外情况时，报警灯闪烁，报警蜂鸣器鸣响，提示相关人员及时处理意外突发事件。同时，报警灯还可以用来提示系统的错误信息，当家庭监护平台内部出现故障信号时，通过报警灯提示错误，同时触摸显示屏可以显示具体的错误信息，以便进行设备维护。
[0030]电源模块分别与其他模块相连，为监护平台提供其工作所需的电源，本电源模块采用锂电池作为供电设备，同时设计充电电路，在锂电池电量不足的时候，会通过屏幕内容显示电量不足信息，家庭监护平台的USB端口连接至充电器或PC机USB 口充电。考虑到家庭监护平台的功耗，所采用的锂电池至少为3000mAh。
[0031]智能手机终端作为连接家庭监护计算机终端与云数据服务中心的纽带，既能够实现监护平台的信息接收与集成控制，又能够实现云数据服务中心的访问和数据上传。智能手机的发展较快，目前比较流行的操作系统是安卓系统，由于其开放性和易用性，受到越来越多的智能手机厂商和程序开发者的青睐。由于安卓系统的开放性，采用基于安卓系统的智能终端能够获取ROOM权限，获取蓝牙接口操作、网络数据接口操作，轻松实现生理监测信号的获取和数据的上传。智能手机与云数据中心的数据传输可以通过两种方式来实现，一是通过运营商提供的GPRS服务，二是通过无线网络互联技术Wifi实现。若采用第二种方式来实现，智能手机终端需具备Wifi功能，且存在可利用的WLAN。作为本发明的纽带部分，在智能手机上安装一个具备如下功能的安卓客户端:(I)能够通过蓝牙接收家庭监护计算机终端上传的数据。(2)能够通过蓝牙发送控制命令给家庭监护计算机终端。(3)能够显示监测到的数据，如心电图、心率、血压结果、体温、脉搏血氧饱和度。⑷能够通过互联网与云数据服务中心建立连接，实现数据的上传和下载。具体的网络连接方式可以为Wif1、GPRS等。(5)能够与亲属手机终端建立联系，当病人发生晕厥或跌倒等意外时，也可以选择通过直接发送短信到亲属手机 终端。
[0032]云数据服务中心是所有信息的汇总中心，云数据服务中心通过网络与许多家庭监护计算机终端相连接。每套家庭监护计算机终端独自拥有一个帐号，通过该帐号的唯一性识别，云数据服务中心将对应的信息储存到相应帐号的数据库中，保证用户数据的私密性。云数据服务中心还具有简单诊断功能，在分析到用户上传的生理参数数据中存在不正常的情况下，会及时的推送实时消息给亲属手机终端或医院的网络终端，及时的告知详情。云数据服务中心位于某一服务器上，成本较高，可由企业或医院建立，普通用户可通过付费方式租用。
[0033]其他智能终端包括亲属手机终端和医院终端，作为信息接收终端，需连接在互联网上，以能够及时的接收到来自云数据服务中心推送的消息，及时处理相关病人的不良状态。同时，手机终端和医院网络终端能够登陆云数据服务中心的账号，获取账号下保存的多种数据。
[0034]尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【权利要求】
1.一种多功能家庭监护系统，其特征在于，包括家庭监护计算机终端、智能手机终端、云数据服务中心和智能PDA终端； 所述家庭监护计算机终端包括:单片机、蓝牙硬件模块、报警装置硬件模块和电源模块；所述电源模块与所述单片机电连接，所述蓝牙硬件模块和报警装置硬件模块与所述单片机电连接，且受到所述单片机的控制； 智能手机终端，其与所述家庭监护计算机终端通过蓝牙硬件模块通讯连接； 智能PDA终端，其设置在所述家庭监护计算机终端的壳体表面，所述家庭监护计算机终端的壳体上表面设置有插座，智能PDA终端插接在插座上，且插座上具有与智能PDA的充电端相配合的充电电极和通讯接口 ；智能PDA终端还通过弹性绳缆连接在所述家庭监护计算机终端的壳体上表面，智能PDA终端具有触摸屏，触摸屏的触摸信息通过所述通讯接口传递给所述家庭监护计算机终端； 云数据服务中心，其与所述智能手机终端通讯连接。
2.根据权利要求1所述的一种多功能家庭监护系统，其特征在于，还包括其他智能终端，所述其他智能终端包括医院终端和亲属手机终端，所述医院终端与所述云数据服务中心通讯连接，所述亲属手机终端分别与所述智能手机终端、云数据服务中心心通讯连接。
3.根据权利要求1所述的一种多功能家庭监护系统，其特征在于，所述家庭监护计算机终端还包括信号处理与控制电路和参数监测部分；所述信号处理与控制电路分别与所述单片机、参数监测部分电连接；所述参数监测部分包括:心电模块、血压模块、体温模块、脉搏血氧饱和度模块及加速度传感器模块；五种模块之间相互独立，所述心电模块、血压模块、体温模块及脉搏血氧饱和度模块分别与所述信号处理与控制电路通过USB连接，所述加速度传感器模块集成在所述信号处理与控制电路；所述加速度传感器上固设有一个备用电源和一个故障报警模块，所述备用电源与所述加速度传感器电连接；所述故障报警模块与所述加速度传感器电连接。
4.根据权利要求1所述的一种多功能家庭监护系统，其特征在于，所述云数据服务中心设有数据备份装置，所述数据备份装置固设于所述云数据服务中心内，并与云数据服务中心电连接。
5.根据权利要求1所述的一种多功能家庭监护系统，其特征在于，所述家庭监控计算机终端还包括触摸屏模块，所述触摸屏模块采用电容式触摸屏。
6.根据权利要求1所述的一种多功能家庭监护系统，其特征在于，所述报警装置硬件模块包括报警灯和报警蜂鸣器，所述报警灯是红色LED灯。
7.根据权利要求1所述的一种多功能家庭监护系统，其特征在于，所述智能手机终端是采用基于安卓系统的智能手机。
【文档编号】G08C17/02GK103536286SQ201310535354
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】钱庆, 王钟周, 程文播 申请人:中国科学院苏州生物医学工程技术研究所