CN104013470A - 基于Android系统的智能联合体征监测与定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于Android系统的智能联合体征监测与定位装置。该发明以目前已有传感器技术与定位技术为基础，以当前最流行的Android系统为平台，搭建一种具有友好人机交互界面、通过GPS和WIFI技术相结合的方式实现被动室内外定位、被监护者体征监测与一键触发的移动信息传输系统。该发明包括定位装置(下位机)与手机终端(上位机)。定位装置包括：数据采集模块，指令处理模块，无线收发模块和定位模块。手机终端包括地理位置界面，佩戴者体征状况界面，模式选择界面。

Description

基于Android系统的智能联合体征监测与定位装置

技术领域

本发明涉及一种基于Android系统的智能联合体征监测与定位装置，属于通信应用技术领域。 

背景技术

随着社会老龄化程度的加深，空巢老人越来越多，已经成为一个不容忽视的社会问题。老人行动不便，记忆力减退，往往出现迷路、摔倒、突发疾病等需要紧急救助的情况，而由于子女工作繁忙，不能时刻关注老人，通常不能及时提供救助，甚至导致悲剧的发生。 

而相应的，孩子的健康和安全也是父母最关心的问题。但是，因家长工作繁忙等种种原因，儿童出现监护真空，儿童安全事件时有发生，家长急需随时监护孩子的有效途径。经常会出现孩子随家长外出，突然消失在视野之外；孩子出去玩耍迟迟没有按约定时间回家；孩子贪玩，总是很晚回家，但是家长却不知道孩子的位置的情况。 

现阶段的中年人多是同时面临以上两种问题的“夹心”一代，不光顶着巨大的工作压力，家庭生活中的各种意外情况都是影响家庭幸福的潜在危机。 

而当下，GPS技术的成熟，Wi-Fi覆盖范围的扩大，以及智能手机功能的进步为本发明提供了实现平台。 

新型定位技术的应用很好地实现加强老人与子女间的联系，保证子女随时了解老年人的活动状况，避免危险情况的发生，同时为了父母能随时了解孩子的动态，又能给孩子一定的自由活动空间，在照顾家庭的同时兼顾到自身繁忙的工作的效果。 

发明内容

要解决的技术问题 

本发明开发的是基于Android系统的定位装置，搭建Android系统平台上，通过3G通讯、GPS与Wi-Fi定位技术，实现便捷被动定位、监测被监护者体征情况和一键式触发报警的效果，而且可以与现有传感技术相结合，应用于上述老人儿童监护，甚至可以拓展至物流运输监管，监狱监管等诸多不同领域。 

技术方案 

本发明的技术特征在于，包括定位装置(下位机)与手机终端(上位机)。定位装置包括：数据采集模块，指令处理模块，无线收发模块和定位模块。手机终端包括地理位置界面，佩戴者体征状况界面，模式选择界面。其进一步的特征在于： 

采用双网融合定位，一般情况下，用户两种模式同时开启，GPS具有较高优先级，相当于提供第一次定位数据，GPS无法正常接受位置信息时，还能借助WiFi进行精细化的室内定位，这样就可以获得用户全部的定位信息，避免监护盲区，实现无缝、精确定位。 

由用户手机终端自动选择数据推送方式，适用多种不同情况，包括周期上报体征值与地理位置数据，被动模式和主动呼救等。 

全方位的功能拓展，将单纯的定位与体征监测功能相结合，使定位的作用和体征监测的作用得到充分应用。 

友好的人机交互界面更人性化，使用户更方便操作。 

有益效果 

本发明相对于现有定位装置的优点在于： 

(1)无需类似于RFID定位中涉及的庞杂的基础设施，能直接利用当下较为成熟的GPS定位系统，以及作为基础设施且覆盖范围较广的Wi-Fi网络，没有额外成本。 

(2)上位机为搭载在当下最广泛使用的Android手机平台上的自主开发的手机软件，无需额外的手持机，操作简单，功能齐全，基本没有成本。 

(3)为避免个人体征状况以及位置信息泄露，每部下位机有自带的密码，上位机需获知下位机SIM卡号与自带密码，才可获取所有信息，保障了个人信息的安全性。 

(4)能够双网融合定位，室外采用GPS定位，室内采用Wi-Fi定位，弥补了GPS在有遮挡物情况下定位不准，Wi-Fi定位范围和精度有限的问题，较大程度实现无缝定位，避免监控漏洞。 

(5)功能有较大范围延伸，能实时监测佩戴者多种体征状况，面对各种突发情况，比如老人与儿童受到意外伤害，老年人突发心脑血管疾病，能第一时间通知手机终端，避免危险状况恶化。 

(6)下位机除了能被动接收指令，反馈信息之外，还设有紧急状况触发按键，当佩戴者遇到多种紧急状况皆可触发该按键，进行求助。 

(7)当下位机数据采集出现异常，即上位机未能按时和按设定模式接收到数据，皆会触发上位机的异常提示，能对下位机的异常情况如意外脱落、电量耗尽等情况进行监测(尤适用于监狱犯人擅自拆卸下位机的情况)。 

附图说明

图1是定位器组成示意图 

图2是手机短信与设备数据交互的具体流程与安全性实现方式 

图3是定位界面初步设计 

图4是生理数值界面初步设计(以心率为例) 

图5是选择数据推送方式 

图6是手机控制设备(被动定位)过程 

图7是手机接收设备上传的报警信息(自主反馈)过程 

图8是设备一键式触发报警过程 

图9是双网定位示意图 

具体实施方式

下面结合图1至图9对本发明作进一步的详细描述。 

(1)定位装置 

本装置包括四大模块(见图1)：数据采集模块，指令处理模块，无线收发模块和定位模块。数据采集模块包括血压传感器、心率传感器和其他体征传感器和一键式触发按键；指令处理模块以stm32为独立处理单元；无线收发模块主要包括GSM模块；定位模块主要是GPS芯片和Wi-Fi。本发明的硬件设计中将四种功能模块糅合，主要考虑到便携性的要求。数据采集模块完成信号的采集和预处理，并将采集数据传到指令处理模块；定位模块中的GPS芯片与内置Wi-Fi按不同环境情况进行定位，并将获取到的经纬度信息或MAC地址传到指令处理模块；由客户手机终端发送指令给GSM模块选择反馈信息推送模式，GSM模块将手机终端指令传到指令处理模块进行模式选择，并将指令处理模块处理完成并反馈出的信息发送回手机终端。 

(2)通讯方式 

定位器与手机终端的通讯则主要借助于GSM短信方式，通讯及安全性解决方案具体如下，原理图见图2、图3： 

首先，在信息加密传输方面，选用密钥匹配的方法，最大程度上保证信息的安全性。 

另外，设备安全性管理当定位系统网关提供短消息接口接收用户对定位器进行监控时，网关不可避免的会面临接收到垃圾消息的问题，这样很容易对定位器产生误操作。为了避免定位系统由于网关接收到不必要的信息内容而产生误操作，本设计中采用通过区别手机号码的方法来增强对定位器的安全性管理。 

设置定位系统网关使其只接收受信任手机号码发来的信息，即除了特定的号码能对设备进行控制外， 其他号码发送的消息均为无效的指令。 

当收到信息时，首先分析发送信息的手机号码是不是受信任的号码，如果不是，则忽略该信息；如果是，就进一步对信息进行解析处理，最后实现对定位器的控制。 

设置受信任手机号码的另一目的是当被监护对象遇到紧急情况时可通过一键式触发方式直接通知手机用户。 

由于采用了筛选号码的方式，使得用手机对定位器进行控制成为可能，而且还避免了对设备的误操作，大大提高了系统的安全性。 

(3)定位方式 

实现方式如下： 

1)室外情况，借助于定位器内的GPS芯片。该技术已广泛应用，硬件配备也较为完善，大体原理为，被监护对象在地面用定位器接收来自卫星的坐标数据，接收装置与这些卫星互相传送信号，确定定位器所在的位置，并且计算出经纬度。 

2)室内情况，借助于定位器内的无线路由即Wi-Fi定位。当前比较流行的Wi-Fi定位是无线局域网络系列标准之IEEE802.11的一种定位解决方案。它靠的是侦测附近周围所有的无线网路基地台(Wi-Fi Access Point)的MAC Address去比对资料库中该MAC Address的座标，交叉连集出所在地。 

一般情况下，用户两种模式同时开启，GPS具有较高优先级，相当于提供第一次定位数据，GPS无法正常接受位置信息时，还能借助WIFI进行精细化的室内定位，这样就可以获得用户全部的定位信息，避免监护盲区，实现无缝、精确定位。 

(4)手机终端部分 

手机终端部分的开发主要涉及软件部分，要构建一个Android的定位平台(见图4、图5)。 

本部分重点在于友好人机界面的设计，全面的功能覆盖，完美的用户体验，设计侧重以下几个重点： 

1)由于GPS与WIFI定位提供的数据为经纬度和MAC地址，因此，本设计需要结合直观的地图模式显示其位置，并配有相关文字备注，方便用户查看； 

2)由于单纯散点的定位显示难以显示一定规律性，所以定位界面上将按时间顺序将定位位置生成一幅轨迹图，方便手机终端统计预测； 

3)由于该产品用户并非专业医护人士，因此，为了直观显示佩戴者生理数值，界面将采用更直观的曲线图方式呈现生理数值走向，并根据现医学临床统计经验，在疾病高发时段提示手机用户注意监测； 

4)模式切换：由于受众既有病情高发群体，也有一般群体，故适用于病情高发群体的模式，用在一般群体上将会造成一定的资源浪费，影响使用质量，因此，本设计根据不同受众采取不同使用模式，主要涉及内容有数据推送方式等。 

具体工作流程如下： 

(1)数据推送(见图5、图6、图7、图8) 

在一般情况下，由用户手机终端自动选择数据推送方式： 

1)周期上报体征值与地理位置数据。此种方式主要针对老年人监护，考虑到多发的心脑血管疾病一旦发病，病患的时间就相当紧迫，因此，抢在第一时间救援或者提前预防就显得非常重要。而在发病之前一段时间，病患的各项体征值均会呈现一定变化趋势，所以，病患的发病是有一定的可预测性的，此种情况就更适用于固定周期上报数据模式。 

2)被动模式，当每次手机终端发送一次短信，定位器即反馈一次完整信息。且接收数据出现异常，如检测值大幅变化甚至消失时，则主动反馈信息。此类模式更适合于一般状况。 

3)其他情况下，被监护人也可主动操作，当被监护人主观感受到处于危险情况时，可按下定位器的一键触发按键，主动呼救。 

(2)双网定位(见图9) 

一般情况下，用户两种模式同时开启，GPS具有较高优先级，相当于提供第一级定位数据，当进入室内，或有建筑物遮挡，GPS无法正常接受位置信息时，还能以最后一次GPS定位信息为参考，借助WIFI进行精细化的室内定位，这样就可以获得用户全部的定位信息，避免监护盲区，实现无缝、精确定位。两种模块采集到的经纬度信息和MAC地址信息都先送入指令处理模块进行协议化，方便上位机读取。 

(3)体征监测 

当GSM模块将上位机指令传到指令处理模块后，指令处理模块进行定时设定，周期触发或直接触发数据采集模块上的传感器进行数据采集，并将采集的数据协议化，等待发送。 

Claims (5)

1.一种基于Android系统的智能联合体征监测与定位装置，其特征在于，包括定位装置(下位机)与手机终端(上位机)。定位装置包括：数据采集模块，指令处理模块，无线收发模块和定位模块。手机终端包括地理位置界面，佩戴者体征状况界面，模式选择界面。

2.根据权利要求1所述的基于Android系统的智能联合体征监测与定位装置，其特征在于：采用双网融合定位，一般情况下，用户两种模式同时开启，GPS具有较高优先级，相当于提供第一次定位数据，GPS无法正常接受位置信息时，还能借助WiFi进行精细化的室内定位，这样就可以获得用户全部的定位信息，避免监护盲区，实现无缝、精确定位。

3.根据权利要求1所述的基于Android系统的智能联合体征监测与定位装置，其特征在于：由用户手机终端自动选择数据推送方式，适用多种不同情况，包括周期上报体征值与地理位置数据，被动模式和主动呼救等。

4.根据权利要求1所述的基于Android系统的智能联合体征监测与定位装置，其特征在于：全方位的功能拓展，将单纯的定位与体征监测功能相结合，使定位的作用和体征监测的作用得到充分应用。

5.根据权利要求1所述的基于Android系统的智能联合体征监测与定位装置，其特征在于：友好的人机交互界面更人性化，使用户更方便操作。