利用BB-Black的遠程醫療監測智能硬件設計

2.2 CGI與SQLite數據庫移植

BB-Black開(kāi)發(fā)板在運行CGI和SQLite程序前，需要將相應的庫移植到開(kāi)發(fā)板。設計通過(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(fǎng)問(wèn)該目錄，若在網(wǎng)頁(yè)上顯示cgic test的字樣，則表明cgi庫移植成功);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(因為可執行程序sqlite3在運行的時(shí)候搜尋libsqlite3.so.0動(dòng)態(tài)庫)，完成移植工作。

2.3 遠程監控功能實(shí)現

2.3.1 HTML設計

遠程醫療監控界面主要有監護人登錄界面和被監護人生理數據監測界面。其中脈搏和心跳監測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;其他生理數據監測頁(yè)面與此相似。

2.3.2 CGI和SQLite數據庫互動(dòng)設計

CGI與SQLite數據的互動(dòng)主要包括CGI程序在SQLite數據庫上建立生理數據表，插入生理數據;CGI按照表單提交內容對數據表進(jìn)行增刪改查詢(xún)操作;其主要的控制函數代碼如下：

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

通過(guò)getcgidata()函數從網(wǎng)頁(yè)獲取的字符串中各數據項由‘’符號隔開(kāi)，getstringdata()函數則是去掉‘’符號，提取有效信息，為select_pluse_spo2()函數對SQLite數據庫執行查詢(xún)操作提供參數。

select_pluse_spo2()函數以getstringdata()函數得到的有效信息為參數，執行打開(kāi)數據庫、查詢(xún)數據、向網(wǎng)頁(yè)打印數據操作。部分功能實(shí)現代碼：

3 參數發(fā)送和接受功能的設計

3.1 數據采集模塊功能實(shí)現

生理數據采集模塊，由數據監測模塊和無(wú)線(xiàn)傳感節點(diǎn)ZigBee組成。數據監測模塊負責采集數據，ZigBee節點(diǎn)負責接收、解析和傳輸數據;解析過(guò)程根據監測項目調用相應的子程序(如：測血氧、脈搏、體溫等);傳輸數據時(shí)終端節點(diǎn)和非終端節點(diǎn)分別調用向串口發(fā)送子程序和發(fā)射子程序。具體的實(shí)現程序流程如下圖7所示。

圖7 ZigBee節點(diǎn)參數接收和發(fā)送流程圖

3.2 ARM板上生理數據接收功能實(shí)現

在A(yíng)RM板上首先打開(kāi)串口，然后配置發(fā)短信所需的串口參數，并初始化接收緩沖區，開(kāi)始循環(huán)讀串口數據包;當讀取到數據，就對數據包進(jìn)行分析，獲取包中隱含的血氧飽和度和脈搏值;并進(jìn)行健康監測(按照健康生理指標監測)，如果獲取的生理數據不正常就會(huì )向監護人手機發(fā)送短信(包含相應的生理數據和健康狀況說(shuō)明);最后將生理數據包轉化為16進(jìn)制數存入文檔。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據的流程圖

4. 系統功能測試

測試前，需通過(guò)開(kāi)發(fā)板上的USB和UART接口，將生理數據接收模塊和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(hù)根據需要佩戴數據采集模塊。完成硬件連接后各模塊上電，待系統會(huì )自動(dòng)啟動(dòng)各項服務(wù)完成后，進(jìn)行測試。

以脈搏和血氧濃度為例，測試的登錄界面;查詢(xún)生理數據結果顯示，以及手機接收短信如下圖所示。

圖9 用戶(hù)登錄界面

圖10 用戶(hù)查詢(xún)生理數據結果顯示

圖11 手機接收生理監測的生理數據短信

經(jīng)功能測試表明：

1. 在無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍內，測試者可以攜帶監測設備，隨意走動(dòng);系統自動(dòng)進(jìn)行生理監測，數據傳輸和存儲。

2. 系統能夠智能的分析生理數據并將結果以短信形式發(fā)送到測試者手機上，同時(shí)能夠智能緊急呼叫測試者。

3. 測試者可以使用電腦或手機等其它上網(wǎng)設備，通過(guò)瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)Boa服務(wù)器，查看存儲的生理數據信息。

通過(guò)性能測試表明：

測試者穿戴完畢上電后，設備智能工作。測試者可以實(shí)時(shí)收到生理數據短信提示，同時(shí)也可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)快速的訪(fǎng)問(wèn)、修改生理數據。但受傳感器信號覆蓋范圍的影響(據測試，兩個(gè)傳感節點(diǎn)間可傳遞數據包的間隔距離上限為1.5米)，測試者的自有度有限。同時(shí)嵌入式設備存儲空間有限，存儲在SQLite數據中的數據會(huì )每隔一個(gè)小時(shí)以數據包的形式通過(guò)GSM發(fā)送給測試者。

總體來(lái)說(shuō)該系統與傳統的醫療監測設備相比，具有易攜帶、低功耗、低成本等優(yōu)點(diǎn)，在未來(lái)的家庭子女遠程監護老人和提高人們生活質(zhì)量方面，有很大的市場(chǎng)前景。但系統仍存在不足，今后的工作主要是戶(hù)外無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )環(huán)境的搭建研究，實(shí)現更大范圍、更實(shí)用的遠程醫療監控。