CN107767950A - 一种基于物联网技术的生理健康监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网技术的生理健康监测系统，包括智能手环和监控中心，智能手环包括可调节腕带，可调节腕带的中间处连接有监测表盘，且表盘上表面镶嵌有调控面板，内部安装有监测系统；监测系统包括生理信息采集单元，生理信息采集单元的输出端连接有信号调理单元，信号调理单元用于进行格式转换，转换后输出数字信号至微处理器单元，微处理器单元的以太网控制端口连接有物联网通信单元；监控中心的主机内置有健康信息数据库、实时监测统计单元和评估干预单元。本实用能够自动实现对老人的生理健康远程不间断实时监测，并自动生成评估报告，及时给出相应的医疗服务，提高医疗服务水平并且节省人力资源。

Description

一种基于物联网技术的生理健康监测系统及方法

技术领域

本发明涉及医疗监测系统领域，具体为一种基于物联网技术的生理健康监测系统及方法。

背景技术

生理健康就是人体生理功能上健康状态的总合。“生理健康”是“新健康教育”的一个重要组成部分，它是以培养身心健康社会公民为目的，通过运用健康管理的方法，以校园环境、功能环境的改善为主，人文环境的改善相配合，为老师和学生两个主体，提供科学、健康、专业的指导。“新健康教育”在学校建设了专门的健康室，由公司配备专业的医护人员，开设生理健康课程，对青春期孩子生理上出现的各种变化进行及时科学的指导，对他们的各种生活习惯进行规划，从而保障孩子们的生理健康。

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。其英文名称是：“Internet of things(IoT)”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。

目前我国的人口老龄化较为严重，从国际上的通常看法是，当一个国家或地区60岁以上老年人口占人口总数的10％，或65岁以上老年人口占人口总数的7％，即意味着这个国家或地区的人口处于老龄化社会。目前，我国60岁(含)以上老年人口已经达到2.2亿，占总人口的16％左右。据科学预计，2050年我国老年人口数量将达到最高值达到4亿之多，届时每三个人里面就会有一个老年人。老年人身体免疫力低下，生病自我调整能力不强，如果又缺少随时看护照看，很容易出现危险，甚至危及生命。我国老龄化的速度比较快，随之会出现老年人在健康护理及医疗等方面的需求也会快速增长，这样就给卫生资源和服务资源都带来一个巨大的新的挑战。

如同申请号为201610901530.2，专利名称为一种可穿戴智能健康监测系统的发明专利，其通过控制模块、姿态传感器模块和终端反馈执行模块三个部分实现智能穿戴、智能监测人体信息的功能。具备提升使用者健康水平，提高生活质量优势，同时系统本身简洁可靠，便于理解对不同模式数据进行数据的可视化呈现。该智能设计产品不仅是一种穿戴式监测设备，同时也是一种提高健康指数，具备提醒简便易戴的工具。

现有技术中多采用姿态传感的方式判断人体信息，并做出应急措施，从而提醒用户，但是这种方式，仅仅只能识别一些人体表象信息，做出大致的判断，并不能对人体信息进行综合评估，给出专业的评估意见。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种基于物联网技术的生理健康监测系统及方法，能够自动实现对用户的生理健康远程不间断实时监测，并自动生成评估报告，及时给出相应的医疗服务，提高医疗服务水平并且节省人力资源。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于物联网技术的生理健康监测系统，其特征在于：包括智能手环和监控中心，所述智能手环包括可调节腕带和监测表盘，所述可调节腕带采用人造皮革制成，并且可调节腕带的两端穿接有子母扣，通过子母扣将智能手环穿戴在手臂上，所述监测表盘设置在可调节腕带的中间位置，所述监测表盘采用防水绝缘材料制成，且监测表盘上表面镶嵌有调控面板，监测表盘内部设有监测系统；

所述监测系统包括生理信息采集单元、信号调理单元、微处理器单元和物联网通信单元，所述生理信息采集单元用于实时采集佩戴者生理参数，所述生理信息采集单元的输出端连接有信号调理单元，所述信号调理单元用于将生理信息采集单元所采集的信号进行格式转换，并且在转换后输出数字信号至微处理器单元，所述微处理器单元用于对转换后的数字信号进行分析处理，所述微处理器单元的以太网控制端口连接物联网通信单元；

所述监控中心用于集中所有佩戴智能手环的用户生理健康信息，所述监控中心的主机内置有健康信息数据库、实时监测统计单元和评估干预单元，所述健康信息数据库用于存储病人信息健康数据，所述实时监测统计单元的输入端连接至网络端口，实时读取物联网通信单元的监测数据，所述评估干预单元用于进行健康状况评估并给出相应处理方法。

作为本发明一种优选的技术方案，所述调控面板上镶嵌有液晶触摸屏，所述液晶触摸屏的驱动端通过排线连接至微处理器单元，所述液晶触摸屏的侧边镶嵌有触摸调节按钮，所述触摸调节按钮的内部通过传导电阻连接至微处理器单元的I/O口。

作为本发明一种优选的技术方案，所述生理信息采集单元包括生理传感器组，所述的生理传感器组包括体温传感器、心率传感器和血压传感器，并且所述的体温传感器、心率传感器和血压传感器并联共同采集人体生理信息，所述生理传感器组紧贴安装在监测表盘的下表面处，所述监测表盘在佩戴时紧贴腕部经脉处，使体温传感器、心率传感器和血压传感器接触人体经脉。

作为本发明一种优选的技术方案，所述信号调理单元包括滤波放大器，所述滤波放大器采用二阶RLC滤波电路串联OP07双运放组成，所述滤波放大器的输出端连接有AD转换器，所述AD转换器输出数字信号至微处理器单元。

作为本发明一种优选的技术方案，所述微处理器单元(8)包括ARM处理器，所述ARM处理器采用Cortex-A9四核CPU的Exynos4412芯片，该芯片的数据读写引脚连接有SDRAM存储器，所述ARM处理器的电源端还连接有线性稳压电路。

作为本发明一种优选的技术方案，所述线性稳压电路采用可充电锂电池连接线性稳压器制成，其中可充电锂电池的充电端子连接有USB数据接口，USB数据接口镶嵌在监测表盘侧边。

作为本发明一种优选的技术方案，所述物联网通信单元采用TI的CC2531ZigBee无线通信模块，该CC2531ZigBee无线通信模块内部集成有ZigBee协处理器和无线射频收发器。

作为本发明一种优选的技术方案，所述ZigBee协处理器与ARM处理器的UART端口通过RS232总线相连接，所述无线射频收发器连接至ZigBee协处理器的信号收发端。

另外本发明还设计了一种基于物联网技术的生理健康监测方法，包括如下步骤：

S100、首先，设立一个生理健康信息的监测中心，并配置相应的具有生理监测功能的智能手环；

S200、需要进行生理监测的用户，在监测中心来领取智能手环，并提供相应的移联系方式或邮箱；

S300、监控中心通过集中智能手环所采集的个体用户生理健康信息，并通过监控中心的健康信息数据库做出相应的比较，进而给出评估意见，评估意见通过用户预留的联系方式或有邮箱反馈给用户。

作为本发明一种优选的技术方案，所述监控中心必须通过密钥识别进入管理层面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过给用户配置智能手环，以ARM处理器搭载片上微型系统，利用生理信息采集单元中的传感器组进行相应的生理信息参数采集，达到了实时监测的目的，且佩戴方便不影响正常的工作生活，利用物联网通信单元实现物联网数据传输，实现低功耗远距离高速率数据传输，便于构建物联网络；通过监控中心将智能手环所采集的人体生理健康的相关数据集中分析处理，以实时监测统计单元连接网络路由实现实时数据读取解析，以健康信息数据库进行分类汇总存储，并且还通过评估干预单元直接生成评估报告，大大提高了对病人生理健康参数的统计操作，有助于医生快速掌握病人状况并给出相应治疗，病人也可以自己掌握最新身体健康报告，及时就医，提高了医疗保障水平，评估意见还可以通过用户预留的联系方式或有邮箱反馈给用户。

附图说明

图1为本发明结构框图；

图2为智能手环结构示意图。

图中：1-智能手环；2-可调节腕带；3-监测表盘；4-调控面板；5-监测系统；6-生理信息采集单元；7-信号调理单元；8-微处理器单元；9-物联网通信单元；10-健康信息数据库；11-实时监测统计单元；12-评估干预单元；13-监控中心。

401-液晶触摸屏；402-触摸调节按钮。

601-体温传感器；602-心率传感器；603-血压传感器。

701-滤波放大器；702-AD转换器。

801-ARM处理器；802-SDRAM存储器；803-线性稳压电路。

901-ZigBee协处理器；902-无线射频收发器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「中」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向和位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

实施例：

如图1和2所示，本发明提供了一种基于物联网技术的生理健康监测系统，其特征在于：包括智能手环1和监控中心13，所述智能手环1包括可调节腕带2和监测表盘3，所述可调节腕带2采用人造皮革制成，并且可调节腕带2的两端穿接有子母扣，通过子母扣将智能手环穿戴在手臂上，可调节腕带2通过子母扣可以进行长度调节，从而满足不同佩戴者的需求，所述监测表盘3设置在可调节腕带2的中间位置，所述监测表盘3采用防水绝缘材料制成，且监测表盘3上表面镶嵌有调控面板4，监测表盘3内部设有监测系统5；监测表盘3用于固定安装相关的监测元器件，调控面板4用于进行相关参数的设置，监测系统5用于身体体征参数检测。

如图1所示，所述监测系统5包括生理信息采集单元6、信号调理单元7、微处理器单元8和物联网通信单元9，所述生理信息采集单元6用于实时采集佩戴者生理参数，所述生理信息采集单元6的输出端连接有信号调理单元7，所述信号调理单元7用于将生理信息采集单元6所采集的信号进行格式转换，并且在转换后输出数字信号至微处理器单元8，所述微处理器单元8用于对转换后的数字信号进行分析处理，所述微处理器单元8的以太网控制端口连接物联网通信单元9；并将监测数据通过无线网络上传至物联网络实现数据共享。

所述生理信息采集单元6包括生理传感器组，所述的生理传感器组包括体温传感器601、心率传感器602和血压传感器603，并且所述的体温传感器601、心率传感器602和血压传感器603并联共同采集人体生理信息，所述生理传感器组紧贴安装在监测表盘3的下表面处，所述监测表盘3在佩戴时紧贴腕部经脉处，使体温传感器601、心率传感器602和血压传感器603接触人体经脉；体温传感器601用于实时监测人体体温数据，心率传感器602用于实时测量当前的心跳数据，血压传感器603用于进行人体血压的实时测量，各个传感器的实时数据传输至信号调理单元7。

所述信号调理单元7包括滤波放大器701，所述滤波放大器701采用二阶RLC滤波电路串联OP07双运放组成，所述滤波放大器701的输出端连接有AD转换器702，所述AD转换器702输出数字信号至微处理器单元8；信号调理单元7用于将接收到的生理体征数据进行分析处理，所述滤波放大器701将采集到的电信号进行滤波并且相应的放大后输出，得到纯净明显的模拟信号，再通过高精度的AD转换器702转换成数字信号后输出至微处理器单元8。

所述微处理器单元8包括ARM处理器801，所述ARM处理器801采用Cortex-A9四核CPU的Exynos4412芯片，该芯片的数据读写引脚连接有SDRAM存储器802，所述ARM处理器801的电源端还连接有线性稳压电路803；微处理器单元8为整个监测终端的控制核心，片内集成有基于Android的片上系统，所述ARM处理器801通过外接SDRAM存储器802实现存储扩展，便于进行大量数据的随机同步读写，扩展系统容量。

需要补充的是，所述线性稳压电路803采用可充电锂电池连接线性稳压器制成，其中可充电锂电池的充电端子连接有USB数据接口，USB数据接口镶嵌在监测表盘3侧边；线性稳压电流803用于给芯片提供稳定的5V电压，最大程度的降低电压变换造成的影响，其中可充电锂电池可以通过USB数据接口连接一般的USB2.0接口的手机充电线，直接就可以实现充电操作，非常方便。

所述物联网通信单元9采用TI的CC2531ZigBee无线通信模块，该CC2531ZigBee无线通信模块内部集成有ZigBee协处理器901和无线射频收发器902；所述ZigBee协处理器901与ARM处理器801的UART端口通过RS232总线相连接，所述无线射频收发器902连接至ZigBee协处理器901的信号收发端；该ZigBee模块基于ZigBee无线传感网络的物理层和数据链路层MAC子层的协议标准，工作时的电流损耗为25mA，在接收和发射模式下电流损耗分别低于25mA和23mA，因此系统采用该方案设计的ZigBee芯片功耗非常低，且传输距离最远可到4.5km，网络节点可扩展；ZigBee协处理器901与ARM处理器801通信获取待发送数据，并且进行网络节点参数设置，无线射频收发器902根据采用的协议进行相应的信号调制再按照规定的频段发送信号。

如图1所示，所述监控中心13用于集中所有佩戴智能手环1的用户生理健康信息，所述监控中心13的主机内置有健康信息数据库10、实时监测统计单元11和评估干预单元12，所述健康信息数据库10用于存储病人信息健康数据，所述实时监测统计单元11的输入端连接至网络端口，实时读取物联网通信单元9的监测数据，所述评估干预单元12用于进行健康状况评估并给出相应处理方法。

如图2所示，所述调控面板4上镶嵌有液晶触摸屏401，所述液晶触摸屏401的驱动端通过排线连接至微处理器单元8，所述液晶触摸屏401的侧边镶嵌有触摸调节按钮402，所述触摸调节按钮402的内部通过传导电阻连接至微处理器单元8的I/O口，所述液晶触摸屏401作为显示输出和输入设备，可以实时显示相关的参数至，并且可以通过触摸操作选择相应的界面，所述触摸调节按钮402用于控制电源开关并且选择工作模式。

上述生理健康检测系统包括如下四个功能：

(1)生理健康参数采集：将智能手环1佩戴在手腕上，调整可调节腕带2的长度使得监测表盘3紧贴腕部皮肤，调节触摸调节按钮选择相应的测量的模式，监测系统开始工作；

(2)信息处理与传输：生理信息采集单元6在系统启动后及时开始工作，信号调理单元7将数据进行滤波格式转换互送入微处理器单元8，微处理器单元8将得到的数据进行初步分类汇总，再通过物联网通信单元9组网传输；

(3)远程接收数据更新数据库：监控中心13通过外部连接网络路由器，收集来自各个智能手环1终端的数据，实时监测统计单元11从网络端口抓取数据包进行解包格式转换，读取接收到的数据中的相关身份信息，按照包中的身份信息将数据进行汇总后逐条写入健康信息数据库10，实现健康数据库的同步更新；

(4)健康状况分析与干涉处理：实时监测统计单元11接收到数据后，将当前数据与先前的数据进行对比分析，判断当前病人的身体健康状况，同时查询评估干预单元12，根据相应的指标找到相应的处理信息，得到健康评估报告，再将健康评估报告通过网络传输至智能手环终端或者是绑定的其他智能设备上。

实施例2：

本发明基于实施例1中的检测系统设计一种基于物联网技术的生理健康监测方法，包括如下步骤：

步骤S100、首先，设立一个生理健康信息的监测中心，并配置相应的具有生理监测功能的智能手环；

步骤S200、需要进行生理监测的用户，在监测中心来领取智能手环，并提供相应的移联系方式或邮箱；

步骤S300、监控中心通过集中智能手环所采集的个体用户生理健康信息，并通过监控中心的健康信息数据库做出相应的比较，进而给出评估意见，评估意见通过用户预留的联系方式或有邮箱反馈给用户。

所述监控中心必须通过密钥识别进入管理层面。

例如：对于年龄较大的老人以及年龄较小的孩童，利用该系统和监测方法，分别佩戴一个该智能手环，通过智能手环实时监测人体生理健康信息，并实时通过网络传输至生理健康的监测中心，对于这个监测中心，是一个经过医学临床经验以及各种医学数据所集中的一个生理健康信息数据库，通过对于数据库，并初步评定智能手环用户的生理健康状况，对于需要看护的老人们以及孩童们，这是一个非常符合实际的监测方法；而且能及时通过预留的联系方式和邮箱及时反馈至用户或用户的亲人；并且监测中心具有进入识别密钥，能有效的保护用户的隐私。

该方法不仅适用于老人和孩童，同样适用于人民群众，可用于学校，医院等各种群体。

综上所述，本发明的主要特点在于：

(1)本发明通过设置智能手环，以ARM处理器搭载片上微型系统，利用生理信息采集单元中的传感器组进行相应的生理信息参数采集，达到了实时监测的目的，且佩戴方便不影响正常的工作生活，利用物联网通信单元实现物联网数据传输，实现低功耗远距离高速率数据传输，便于构建物联网络；

(2)本发明通过设置监控中心，以实时监测统计单元连接网络路由实现实时数据读取解析，以健康信息数据库进行分类汇总存储，并且还通过评估干预单元直接生成评估报告，大大提高了对病人生理健康参数的统计操作，有助于医生快速掌握病人状况并给出相应治疗，病人也可以自己掌握最新身体健康报告，及时就医，提高了医疗保障水平。

(3)本发明利用智能手环集中用户的生理健康信息，通过与生理健康信息数据库进行对比，做出初步的评估意见，通过邮箱和联系方式反馈给用户。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种基于物联网技术的生理健康监测系统，其特征在于：包括智能手环(1)和监控中心(13)，所述智能手环(1)包括可调节腕带(2)和监测表盘(3)，所述可调节腕带(2)采用人造皮革制成，并且可调节腕带(2)的两端穿接有子母扣，通过子母扣将智能手环穿戴在手臂上，所述监测表盘(3)设置在可调节腕带(2)的中间位置，所述监测表盘(3)采用防水绝缘材料制成，且监测表盘(3)上表面镶嵌有调控面板(4)，监测表盘(3)内部设有监测系统(5)；

所述监测系统(5)包括生理信息采集单元(6)、信号调理单元(7)、微处理器单元(8)和物联网通信单元(9)，所述生理信息采集单元(6)用于实时采集佩戴者生理参数，所述生理信息采集单元(6)的输出端连接有信号调理单元(7)，所述信号调理单元(7)用于将生理信息采集单元(6)所采集的信号进行格式转换，并且在转换后输出数字信号至微处理器单元(8)，所述微处理器单元(8)用于对转换后的数字信号进行分析处理，所述微处理器单元(8)的以太网控制端口连接物联网通信单元(9)；

所述监控中心(13)用于集中所有佩戴智能手环(1)的用户生理健康信息，所述监控中心(13)的主机内置有健康信息数据库(10)、实时监测统计单元(11)和评估干预单元(12)，所述健康信息数据库(10)用于存储病人信息健康数据，所述实时监测统计单元(11)的输入端连接至网络端口，实时读取物联网通信单元(9)的监测数据，所述评估干预单元(12)用于进行健康状况评估并给出相应处理方法。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的生理健康监测系统，其特征在于：所述调控面板(4)上镶嵌有液晶触摸屏(401)，所述液晶触摸屏(401)的驱动端通过排线连接至微处理器单元(8)，所述液晶触摸屏(401)的侧边镶嵌有触摸调节按钮(402)，所述触摸调节按钮(402)的内部通过传导电阻连接至微处理器单元(8)的I/O口。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的生理健康监测系统，其特征在于：所述生理信息采集单元(6)包括生理传感器组，所述的生理传感器组包括体温传感器(601)、心率传感器(602)和血压传感器(603)，并且所述的体温传感器(601)、心率传感器(602)和血压传感器(603)并联共同采集人体生理信息，所述生理传感器组紧贴安装在监测表盘(3)的下表面处，所述监测表盘(3)在佩戴时紧贴腕部经脉处，使体温传感器(601)、心率传感器(602)和血压传感器(603)接触人体经脉。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的生理健康监测系统，其特征在于：所述信号调理单元(7)包括滤波放大器(701)，所述滤波放大器(701)采用二阶RLC滤波电路串联OP07双运放组成，所述滤波放大器(701)的输出端连接有AD转换器(702)，所述AD转换器(702)输出数字信号至微处理器单元(8)。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的生理健康监测系统，其特征在于：所述微处理器单元(8)包括ARM处理器(801)，所述ARM处理器(801)采用Cortex-A9四核CPU的Exynos4412芯片，该芯片的数据读写引脚连接有SDRAM存储器(802)，所述ARM处理器(801)的电源端还连接有线性稳压电路(803)。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网技术的生理健康监测系统，其特征在于：所述线性稳压电路(803)采用可充电锂电池连接线性稳压器制成，其中可充电锂电池的充电端子连接有USB数据接口，USB数据接口镶嵌在监测表盘(3)侧边。

7.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的生理健康监测系统，其特征在于：所述物联网通信单元(9)采用TI的CC2531ZigBee无线通信模块，该CC2531ZigBee无线通信模块内部集成有ZigBee协处理器(901)和无线射频收发器(902)。

8.根据权利要求7所述的一种基于物联网技术的生理健康监测系统，其特征在于：所述ZigBee协处理器(901)与ARM处理器(801)的UART端口通过RS232总线相连接，所述无线射频收发器(902)连接至ZigBee协处理器(901)的信号收发端。

9.一种基于物联网技术的生理健康监测方法，其特征在于：包括如下步骤：

S100、首先，设立一个生理健康信息的监测中心，并配置相应的具有生理监测功能的智能手环；

S200、需要进行生理监测的用户，在监测中心来领取智能手环，并提供相应的移联系方式或邮箱；

S300、监控中心通过集中智能手环所采集的个体用户生理健康信息，并通过监控中心的健康信息数据库做出相应的比较，进而给出评估意见，评估意见通过用户预留的联系方式或有邮箱反馈给用户。

10.根据权利要求9所述的一种基于物联网技术的生理健康监测方法，其特征在于：所述监控中心必须通过密钥识别进入管理层面。