利用BB-Black的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)測(cè)智能硬件設(shè)計(jì)

2.2 CGI與SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)移植

BB-Black開(kāi)發(fā)板在運(yùn)行CGI和SQLite程序前，需要將相應(yīng)的庫(kù)移植到開(kāi)發(fā)板。設(shè)計(jì)通過(guò)交叉編譯之后將CGI的libcgic.a和capture拷貝到BB-black開(kāi)發(fā)板的/home/www/cgi-bin目錄下，完成移植工作(可通過(guò)網(wǎng)頁(yè)訪問(wèn)該目錄，若在網(wǎng)頁(yè)上顯示cgic test的字樣，則表明cgi庫(kù)移植成功);將SQLite的sqlite3和libsqlite3.so.0.8.6分別下載到BB-black開(kāi)發(fā)板的/usr/bin和/usr/lib目錄中并通過(guò)ln –s /usr/lib/libsqlite3.so.0.8.6 /usr/lib/libsqlite3.so.0命令，建立軟連接(因?yàn)榭蓤?zhí)行程序sqlite3在運(yùn)行的時(shí)候搜尋libsqlite3.so.0動(dòng)態(tài)庫(kù))，完成移植工作。

2.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn)

2.3.1 HTML設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)控界面主要有監(jiān)護(hù)人登錄界面和被監(jiān)護(hù)人生理數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)界面。其中脈搏和心跳監(jiān)測(cè)HTML頁(yè)面首行代碼

用action=“pluse_heart_monitor.cgi”將表單指向pluse_heart_monitor.cgi處理程序，method=“get”指定獲取環(huán)境變量的方式為get;程序的最后幾行用type=“submit”或type=“reset”指定點(diǎn)擊這兩個(gè)按鈕時(shí)提交表單;其他生理數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)頁(yè)面與此相似。

2.3.2 CGI和SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)互動(dòng)設(shè)計(jì)

CGI與SQLite數(shù)據(jù)的互動(dòng)主要包括CGI程序在SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)上建立生理數(shù)據(jù)表，插入生理數(shù)據(jù);CGI按照表單提交內(nèi)容對(duì)數(shù)據(jù)表進(jìn)行增刪改查詢操作;其主要的控制函數(shù)代碼如下：

其中g(shù)etcgidata()實(shí)現(xiàn)GET和POST兩種方式從網(wǎng)頁(yè)獲取字符串函數(shù);若為””“GET”方式，則通過(guò)getenv(“QUERY_STRING”)函數(shù)獲取字符串函數(shù);若為“POST”方式，首先用atoi(getenv(“CONTENT_LENGTH”))函數(shù)獲取字符串長(zhǎng)度，再利用(char)fgetc(stdin)函數(shù)依次獲取單個(gè)字符。

通過(guò)getcgidata()函數(shù)從網(wǎng)頁(yè)獲取的字符串中各數(shù)據(jù)項(xiàng)由‘’符號(hào)隔開(kāi)，getstringdata()函數(shù)則是去掉‘’符號(hào)，提取有效信息，為select_pluse_spo2()函數(shù)對(duì)SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行查詢操作提供參數(shù)。

select_pluse_spo2()函數(shù)以getstringdata()函數(shù)得到的有效信息為參數(shù)，執(zhí)行打開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)、查詢數(shù)據(jù)、向網(wǎng)頁(yè)打印數(shù)據(jù)操作。部分功能實(shí)現(xiàn)代碼：

3 參數(shù)發(fā)送和接受功能的設(shè)計(jì)

3.1 數(shù)據(jù)采集模塊功能實(shí)現(xiàn)

生理數(shù)據(jù)采集模塊，由數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊和無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)ZigBee組成。數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，ZigBee節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)接收、解析和傳輸數(shù)據(jù);解析過(guò)程根據(jù)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目調(diào)用相應(yīng)的子程序(如：測(cè)血氧、脈搏、體溫等);傳輸數(shù)據(jù)時(shí)終端節(jié)點(diǎn)和非終端節(jié)點(diǎn)分別調(diào)用向串口發(fā)送子程序和發(fā)射子程序。具體的實(shí)現(xiàn)程序流程如下圖7所示。

圖7 ZigBee節(jié)點(diǎn)參數(shù)接收和發(fā)送流程圖

3.2 ARM板上生理數(shù)據(jù)接收功能實(shí)現(xiàn)

在ARM板上首先打開(kāi)串口，然后配置發(fā)短信所需的串口參數(shù)，并初始化接收緩沖區(qū)，開(kāi)始循環(huán)讀串口數(shù)據(jù)包;當(dāng)讀取到數(shù)據(jù)，就對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析，獲取包中隱含的血氧飽和度和脈搏值;并進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)(按照健康生理指標(biāo)監(jiān)測(cè))，如果獲取的生理數(shù)據(jù)不正常就會(huì)向監(jiān)護(hù)人手機(jī)發(fā)送短信(包含相應(yīng)的生理數(shù)據(jù)和健康狀況說(shuō)明);最后將生理數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)化為16進(jìn)制數(shù)存入文檔。具體的處理流程如下圖8所示。

圖8 ARM板接收和處理生理數(shù)據(jù)的流程圖

4. 系統(tǒng)功能測(cè)試

測(cè)試前，需通過(guò)開(kāi)發(fā)板上的USB和UART接口，將生理數(shù)據(jù)接收模塊和GSM/GPRS模塊連接;通過(guò)RJ45接口將開(kāi)發(fā)板接入網(wǎng)絡(luò);同時(shí)用戶根據(jù)需要佩戴數(shù)據(jù)采集模塊。完成硬件連接后各模塊上電，待系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)各項(xiàng)服務(wù)完成后，進(jìn)行測(cè)試。

以脈搏和血氧濃度為例，測(cè)試的登錄界面;查詢生理數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，以及手機(jī)接收短信如下圖所示。

圖9 用戶登錄界面

圖10 用戶查詢生理數(shù)據(jù)結(jié)果顯示

圖11 手機(jī)接收生理監(jiān)測(cè)的生理數(shù)據(jù)短信

經(jīng)功能測(cè)試表明：

1. 在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，測(cè)試者可以攜帶監(jiān)測(cè)設(shè)備，隨意走動(dòng);系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行生理監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)。

2. 系統(tǒng)能夠智能的分析生理數(shù)據(jù)并將結(jié)果以短信形式發(fā)送到測(cè)試者手機(jī)上，同時(shí)能夠智能緊急呼叫測(cè)試者。

3. 測(cè)試者可以使用電腦或手機(jī)等其它上網(wǎng)設(shè)備，通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)Boa服務(wù)器，查看存儲(chǔ)的生理數(shù)據(jù)信息。

通過(guò)性能測(cè)試表明：

測(cè)試者穿戴完畢上電后，設(shè)備智能工作。測(cè)試者可以實(shí)時(shí)收到生理數(shù)據(jù)短信提示，同時(shí)也可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)快速的訪問(wèn)、修改生理數(shù)據(jù)。但受傳感器信號(hào)覆蓋范圍的影響(據(jù)測(cè)試，兩個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)間可傳遞數(shù)據(jù)包的間隔距離上限為1.5米)，測(cè)試者的自有度有限。同時(shí)嵌入式設(shè)備存儲(chǔ)空間有限，存儲(chǔ)在SQLite數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)會(huì)每隔一個(gè)小時(shí)以數(shù)據(jù)包的形式通過(guò)GSM發(fā)送給測(cè)試者。

總體來(lái)說(shuō)該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備相比，具有易攜帶、低功耗、低成本等優(yōu)點(diǎn)，在未來(lái)的家庭子女遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)老人和提高人們生活質(zhì)量方面，有很大的市場(chǎng)前景。但系統(tǒng)仍存在不足，今后的工作主要是戶外無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的搭建研究，實(shí)現(xiàn)更大范圍、更實(shí)用的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)控。