智慧家庭健康服務系統的研究

胡海峰

【摘 要】本系統主要包括健康數據采集部分、數據傳輸部分、數據處理部分，是以家庭為單位，對家庭成員的健康進行實時監控、預警，能夠為家庭成員的健康生活提供指導。本系統數據采集部分使用各類體征傳感器設計成的健康一體機采集家庭成員體征數據，實時通過Wifi、藍牙、4G網絡等無線通信技術，傳輸到數據處理服務器，服務器對數據進行分析后，推送給家庭成員和醫療機構，能夠對家庭成員的健康情況進行遠程監控，對突發健康事件的處理提供參考。本系統提供了一種跨越地域和距離的移動醫療服務方式。使醫療護理服務以及其他的援助服務都能夠搬到患者的家中，這種服務方式成本低、效率高，能將有限的醫療資源最大化，讓更多群眾享受到醫療。

【關鍵詞】移動醫療；家庭健康；健康一體機；無線通信

中圖分類號： TP393.09；TP311.52 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）26-0100-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.26.043

【Abstract】The system mainly includes a health data collection part，a data transmission part，and a data processing part.It is a family unit that monitors and warns the health of family members in real time，and can provide guidance for the healthy life of family members.The data acquisition part of this system uses the health integrated machine of various types of sign sensors to collect the data of the family member's vital signs，and transmits it to the data processing server through wireless communication technologies such as Wifi，Bluetooth，and 4G networks in real time. After the server analyzes the data，it is pushed to Family members and medical institutions can remotely monitor the health status of family members and provide reference for the handling of sudden health events.The system provides a mobile medical service that spans geographical areas and distances.The medical care service and other assistance services can be moved to the patient's home.This service method is low in cost and high in efficiency.It can maximize the limited medical resources and allow more people to enjoy medical care.

【Key words】Mobile Health；Family health；Physical examination equipment；Wireless communication

0 引言

近年，我國老齡化人口越來越多，據統計，2015年60歲及以上人口達到2.22億，占總人口的16.15%。預計到2020年，老年人口達到2.48億。我國已經進入老齡化社會。由于我國計劃生育，現在社會家庭結構基本都是421模式，即一個家庭包含四個老人、兩個成年人和一個兒童，成年人在外工作，老人在家看孩子，老人和孩子健康無疾病，成年人才能在外安心工作。而老人和孩子屬于易生病人群，因此，如果能夠對老人和孩子的身體健康情況進行實施監控，發現健康問題及時治療，無健康問題能夠進行實施監控，是一個亟待解決的事情。2015年， 國務院關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見提出加快發展基于互聯網的醫療、健康、養老、社會保障等新興服務。各大互聯網巨頭紛紛加入到移動醫療的行業。因此，以家庭為載體，以家庭成員之間的親情為紐帶，利用物聯網、移動互聯網等新一代信息技術，建立一套對慢性疾病患者、老年人以及嬰幼兒健康進行監護和測量的智慧家庭健康監測系統是非常的有必要[1]。

1 技術方案

智慧家庭健康服務系統目的是以家庭為單位，通過健康檢查終端設備和定位系統[2]，如定位手表、定位手環、血壓計、血氧檢查儀、體溫計、心電監測設備等采集家庭中老人年、慢性病人的位置信息和體征數據，通過GPS、藍牙、Wifi、移動通信等通信技術匯聚到網關，實施上傳到服務器，家庭成員和私人醫生可以通過Web頁面，手機App等設備查看被檢測人的數據，了解被監測人的位置信息和健康信息。醫生根據體檢信息上傳注意事項到服務器，服務器把注意事項推送給家庭成員，還可以使用App與家庭成員進行交流。實現不管在什么地方、什么時間都能及時了解被測人的位置信息和健康狀況，并給出合理意見。

2 功能架構

2.1 定位功能，綁定定位終端，通過gps定位和lbs定位來實現某個家庭成員的實時定位信息，一段時間內的運動軌跡。還可以設定電子圍欄，使家庭成員在一定范圍內活動，超出活動區域，能夠及時報警。

2.2 終端管理，在這里為家庭成員綁定終端設備，使設備產生的數據能夠與系統對接。

2.3 體檢信息管理，在這里添加老人的體檢信息，包括血壓、血氧、血糖、心率、膽固醇、尿酸等的信息。

2.4 健康監控管理，接入健康一體機，刷卡建立老人健康管理信息，測量健康各項數據。統計界面顯示每個老人的健康監控界面。

2.5 健康參數管理，在這里對健康項目的基礎值進行設置，這樣系統會自動將老人體檢的實際數值與基礎值進行比較，如果超出這個范圍，系統會對該老人的該項體檢項目進行預警，在平臺和app端會顯示預警信息詳情，以提醒工作人員、家屬、老人等及時關注老人的身體健康。

2.6 健康預警管理，這里是老人的數值超出安全范圍時，自動對老人的健康信息進行預警的列表。

3 健康數據采集設備的設計

3.1 硬件設計

健康數據采集設備集成了心電模塊、血壓模塊、體溫模塊、血氧模塊、脈率模塊等醫用常規生理參數測量模塊，使用目前成熟的信息化技術，組成一款人體生理參數檢測系統，具備健康數據采集和信息化功能，能夠檢測一般常規體檢項目，如檢測心電圖、心率、血壓、血氧、體溫等數據。而體重、血糖、尿常規、尿酸、總膽固醇等健康數據通過市場銷售的具有藍牙或WiFi傳輸功能的專用檢測設備進行采集，這些設備必須開放端口，將采集到的健康數據通過3G、WIFI、Ethernet等多種數據通訊方式上傳至智慧家庭健康服務系統，建立長久的健康檔案[3]。

健康數據采集設備包括體檢一體機、血糖儀、藍牙血壓儀、體重秤、安防報警設備等。其中健康一體機能夠采集個人的心電指數、血壓數據、血氧飽和度、體溫等數據，一體機還有Wifi和藍牙模塊，能夠將采集到的健康數據通過Wifi上傳到服務器。血糖、尿酸、總膽固醇數據通過市場上購買的具有無線傳輸功能的血糖儀、尿液檢測儀等采集，采集的數據通過網關，然后上傳到服務器。通過身份識別卡或身份證、醫保卡等進行居民的身份識別，居民通過刷卡確認身份后，所測量的數據自動與該居民綁定。可通過3G、WIFI、Ethernet等多種數據通訊方式將采集到的數據上傳至指定的后臺機構。對測量的參數數值進行語音播報，同時可設置報警上下限，對測量的數值進行判斷，并在屏幕上給出結果。設備本身具備一定能力的數據存儲功能，數據存儲采用先進先出原則，目前可存儲2000組用戶數據。健康數據采集設備結構模型如圖2所示。

3.2 通信協議的設計

所有通訊的數據都使用幀傳輸，每一幀包含一定數量的數據字節。每個數據幀包含兩個部分：幀首部和幀數據。

（1）幀首部，幀首部固定為12個字節，格式設計如下表1所示。

幀首部校驗和生成公式：

部校驗和=（起始標志+版本號+幀編號+幀長度+數據校驗和+保留字節）取反+1；如部校驗和+起始標志+版本號+幀編號+幀長度+數據校驗和+保留字節=0，則幀首部校驗通過，否則校驗失敗。

（2）數據幀，幀數據的內容由幀首部的ID確定，其理論長度范圍是0～65523個字節。健康數據采集設備在開機自檢完成后，自動將所有數據幀以每秒1幀的頻率發送。各體征數據檢測模塊發送數據幀的格式如表2所示。

（3）接收數據幀解析過程

如果在偵聽過程中，發現起始標志，開始讀取幀首部長度的數據，幀首部校驗通過，幀首部VER、ID和LEN等字段值均合法；根據幀首部ID和LEN字段確定的幀數據長度來讀取幀數據；幀數據校驗通過；獲得合法數據幀，進行相關處理。

4 系統軟件的設計

本系統包含體征檢測、數據處理、人機交互等，技術上采用分層次設計的方案，分為7個層次，如圖3所示。

4.1 智能設備接口，包含GPS定位接口、醫療設備接口、穿戴設備接口等，主要處理與系統對接的體征檢測設備、定位設備的數據通信方式和數據格式。通過Serialport控件讀取串口信息，顯示在客戶端的界面上，并通過因特網發送家庭健康服務系統。

4.2 用戶桌面系統，包括子女桌面子系統、管理人員桌面子系統、醫生桌面子系統等，實現不同的用戶角色擁有不同的權限，對不同的數據進行處理。

4.3 移動端應用層，包括被檢測人員APP、家庭成員APP、管理APP等。

4.4 應用系統層，包括健康監測、家庭成員關愛、監測設備管理模塊等。

4.5 基礎組件服務層，包括地理信息系統、數據中心、即時通信服務、短信服務等。

4.6 系統軟件層，包括使用的操作系統、數據庫、IT基礎設備等。

4.7 系統安全服務，包括認證授權、應用層安全、數據信息安全、系統的安全及網絡安全等。

6 結束語

本項目利用多種傳感器設備采集用戶體征參數，通過手機服務平臺進行接收、處理、顯示測量數據并將數據上傳至云服務器存儲。該系統能對家庭成員嬰幼兒、老年人以及慢性疾病患者進行連續的數據采集，對收集到的體檢指標數據進行處理和加工，使用戶能夠了解包括其家屬的個人健康情況分析數據，同時醫務人員也可以根據這些分析數據來對居民進行更加準確的治療和建議。用戶可以通過服務平臺向醫院專家進行咨詢問診，專家以服務平臺提供的居民健康數據和居民健康檔案作為決策支持，對居民的問題進行解答，給出更合理的建議，同時醫務人員可以利用云平臺提供的功能，通過各種信息傳輸功能對居民進行跟蹤、呼叫、提醒等操作。減少慢性疾病患者去醫院檢查的頻率，節約經濟和時間。該服務平臺提供統一標準的數據接口便于為其它第三方平臺進行數據獲取，同時支持從第三方系統接口處進行數據抽取，起到了數據共享的作用。

【參考文獻】

[1]山世雷.智能ONT在智慧家庭的定位及功能概論[J].山東工業技術，2014，17：1.

[2]趙勇.重慶市某區家庭健康管理需求分析[D].重慶：重慶醫科大學，2015.

[3]http：//www.youboy.com/s201633141.html.