非医模式下的老年人健康监测系统

论文总字数：20794字

目 录

1 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 课题研究的目标及主要内容 1

2 老人健康监测系统整体方案设计 1

2.1 老人监测系统原理及框架 1

2.1.1 老人监测系统原理 1

2.1.2 系统整体方案框图 2

2.2 系统流程 3

2.3 本章小结 4

3 系统硬件设计 4

3.1 系统硬件总体设计 4

3.2 信号采集模块的设计 5

3.2.1 温度传感器DS18B20 5

3.2.2 脉搏传感器 6

3.3 单片机模块 8

3.3.1 STC12C5A60S2系列单片机 8

3.3.2 数据处理与传输 9

3.3.3 阈值控制 9

3.3.4 液晶屏实时监控与报警 10

3.4 通信传输模块 11

3.5 本章小结 12

4 系统软件设计 12

4.1需求分析 12

4.1.1用户需求 13

4.1.2功能需求 13

4.2 开发环境及实现功能 13

4.2.1 移动端 13

4.2.2 PC端 14

4.2.3 软件功能 14

4.3 上位机处理软件的设计与实现 15

4.3.1 移动端软件 15

4.3.2 PC端软件实现 17

4.4 本章小结 18

5 系统测试 19

5.1 建立蓝牙传输 19

5.2 硬件操作 19

5.3 软件操作 19

5.3.1移动端软件操作 19

5.3.2 PC端软件操作 20

5.4 传感器数据采集 20

5.4.1 温度数据采集 21

5.4.2 心率数据采集 21

5.5蓝牙传输性能分析 22

5.6 报警测试 22

5.7 不足分析与改进 22

6 总结 23

参考文献 24

致谢 25

非医模式下的老年人健康监测系统

郑晗

,China

Abstract:In view of the grim aging of the population, the monitoring of the elderly is becoming more and more important.The aim is to provide a humanistic monitoring system for the elderly in the non hospital environment, such as homes for the aged.The project focuses on the issue of health monitoring for the elderly under non medical mode,to explore how to assist caregivers to care and care for the elderly from the perspective of engineering application.The elderly health monitoring system is composed of hardware monitoring equipment, upper computer monitoring interface, and other hardware and software.The project is made up of wearable part and upper computer part.The wearable part is made up of various components and circuits which are based on a single chip microprocessor,collecting the temperature and heart rate information of the elderly.The information is transmitted to the host computer through Bluetooth and has the function of alarm.The host computer includes mobile terminals and PC terminals, which display the physiological data of the elderly in real time.

Keywords:Non-medical model;Health monitoring;Wearable;Monitoring equipment

1 绪论

1.1 研究背景及意义

近几年来，人口老龄化不断加重，越来越多的老年人的健康问题逐渐成为一种社会问题^[1]。随着中国经济，科技等各方面的发展，人民的生活质量和生活水平不断提高，老年人的健康情况也越来越得到大家重视，都希望能够提前诊断和治疗潜在的疾病。

目前，我国的各种监护设备数量不断增多，质量也在提高，但是核心技术仍然掌握在国外^[2]。国内临终护理很多是在医院进行，在医疗条件方面可以有较好的保障。但考虑到医院在人文关怀方面还无法达到较高的水平，或者出于经济的考虑，有很多患者希望能够在家里而非医院里度过生命的最后阶段。但在家庭中照顾临终病人却有诸多不利因素，缺乏必要的护理专业知识，缺乏基本的医疗设施，在护理的精细程度，护理的科学性和护理的及时性等都无法做到跟医院相媲美。对护理者来说，繁重的护理工作使其处于高负荷状态，但护理效果却并不见得很好。目前，社会上广泛缺乏在工程应用领域针对临终病人在非医模式下的护理和关怀的应用系统。研究表明，心血管疾病是世界范围内老年人的主要死亡原因，但大多数心血管疾病可以通过佩戴生理监测的设备来预防^[3]。而考虑到临终护理的重要性和艰难性，我们迫切需要一种机制和一种有效的应用系统来协助我们进行临终关怀和护理工作。

1.2 课题研究的目标及主要内容

本项目针对老人，提出一个非医模式下的老人健康监测系统，旨在为家庭中或在养老院等非医院环境中的老人提供一个具有人文关怀特性的监护系统。

项目主要研究非医模式下的老人健康监护问题，将从临终病人的生理需求、心理需求、个人隐私、生存尊严等角度着手，探讨如何从工程应用的角度协助护理者完成老人的关怀和护理工作。

本老年人健康监测系统由生理数据采集模块、单片机模块、无线传输模块以及手机端和PC端监护系统组成。

1. 老人健康监测系统整体方案设计

2.1 老人监测系统原理及框架

2.1.1 老人监测系统原理

非医模式下的老人健康监测系统由各类体征参数传感器、单片机系统、蓝牙无线传输系统以及移动端和PC端界面组成。老人健康监测系统主要功能是为家庭和养老机构提供人体生理参数监测和传输服务，供护理者进行诊断分析。

该系统以STC12C5A60S2单片机作为核心控制元件，由各类生理特征传感器以及显示界面组成^[4]。本系统的实质是用户使用输入输出设备访问或控制远程设备，获取远程设备当前采集的信息^[5]。

主要原理是通过温度和心率等传感器采集患者各项生命体征或其他信息，然后将模拟信号转换为数字信号，依靠蓝牙无线传输的方式传送给上位机的数据处理系统，上位机的数据处理系统会呈现出相应体征数据值，让监护人及时接触来人并作适当的治疗。既能够在护理上体现出照顾老年人的侧重点，又能够对照顾者提供积极的指导和常态化的监护，不至于对出现的各类情况手足无措。而且针对出现体温和心率不正常的老人，利用温度传感器和心率传感器进行监测，移动端界面和PC端界面会作出相应温度偏高、心率偏高、心率偏低的显示，经过护理者查看移动端软件界面或PC端界面后可找出相应方法解决。老人生理状况出现异常时，LED灯会发光，同时蜂鸣器会采用报警的方式提醒护理者。当老年人处于运动状态时，可以通过点击单片机系统上的按键对不同的阈值进行调整，防止误报警情况发生。

本系统采用LCD液晶屏，移动手机端以及PC端三端同时显示老人的生理状态。LCD液晶屏靠近老人，方便老年人自己查看自己的生理状况，同时在进行运动等活动时，可以根据具体的条件自行通过按钮设定不同的阈值，避免误报警。护理者可以打开智能手机的APP，实时监控老年人的生理状态，若出现异常情况，手机界面会作出相应的提示。PC端可以实时显示老年人的生理状态，当护理者在老年人身边时，可以放下手机，专心照顾老年人。同时，PC端留有许多接口，可以实现对老年人生理数据采集后的进一步分析，分析结果可根据类型分类，并作出统计，制成一周曲线图或表格，用来判断老年人近一阶段身体健康状况。在老年人生理状况出现异常时，还考虑到老年人或是处于紧张或焦虑状态，PC端可以自动播放舒缓的音乐来放松老年人的心理。除此之外，PC端可以接入互联网，将老年人的生理数据上传到网络，让众多医生或者护理人员查看数据并给出更综合的分析和建议。

2.1.2 系统整体方案框图

临终关怀护理系统总体结构如图2.1所示。

图2.1 系统总体结构图

首先将温度传感器贴于老人腋下，将心率传感器固定在老人的手指上，设计好信息采集端传输端和与接收端。在老年人一端，仅仅需要佩戴体征信息采集传感器，就能够在满足低心理、生理负荷的条件下，即可实现人体日常体温、心率等生命体征信息的获取，并且通过蓝牙无线的方式传送给信息接收端。信息接收端任务是通过蓝牙模块向 Android智能手机发送数据并同志护理人员老人当前状态。与此同时，当护理人在老年人身边时，上位机PC终端可以对老年人的信息进行固定显示，收集并记录采集到的信息，并对老年人的生理数据进行统计分析。

本系统分别在移动端和PC端两个平台显示数据，通过手机蓝牙端口，PC蓝牙端口，以无线通信方式获取生理信息采集模块采集的生理数据，进行实时监护^[6]。根据实现的优势以及难易程度而采取不同的实现方式。在Android系统为平台的移动端采用Java语言进行编写，而以Windows为平台的PC端应用软件则使用Visual Studio进行编写。

2.2 系统流程

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