利用BB-Black的遠程醫(yī)療監(jiān)測智能硬件設計

2.2 CGI與SQLite數(shù)據(jù)庫移植

BB-Black開發(fā)板在運行CGI和SQLite程序前，需要將相應的庫移植到開發(fā)板。設計通過交叉編譯之后將CGI的libcgic.a和capture拷貝到BB-black開發(fā)板的/home/www/cgi-bin目錄下，完成移植工作(可通過網(wǎng)頁訪問該目錄，若在網(wǎng)頁上顯示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開發(fā)板的/usr/bin和/usr/lib目錄中并通過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(zhí)行程序sqlite3在運行的時候搜尋libsqlite3.so.0動態(tài)庫)，完成移植工作。

2.3 遠程監(jiān)控功能實現(xiàn)

2.3.1 HTML設計

遠程醫(yī)療監(jiān)控界面主要有監(jiān)護人登錄界面和被監(jiān)護人生理數(shù)據(jù)監(jiān)測界面。其中脈搏和心跳監(jiān)測HTML頁面首行代碼

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”指定點擊這兩個按鈕時提交表單;其他生理數(shù)據(jù)監(jiān)測頁面與此相似。

2.3.2 CGI和SQLite數(shù)據(jù)庫互動設計

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

其中g(shù)etcgidata()實現(xiàn)GET和POST兩種方式從網(wǎng)頁獲取字符串函數(shù);若為””“GET”方式，則通過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)獲取字符串長度，再利用(char)fgetc(stdin)函數(shù)依次獲取單個字符。

通過getcgidata()函數(shù)從網(wǎng)頁獲取的字符串中各數(shù)據(jù)項由‘’符號隔開，getstringdata()函數(shù)則是去掉‘’符號，提取有效信息，為select_pluse_spo2()函數(shù)對SQLite數(shù)據(jù)庫執(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)行打開數(shù)據(jù)庫、查詢數(shù)據(jù)、向網(wǎng)頁打印數(shù)據(jù)操作。部分功能實現(xiàn)代碼：

3 參數(shù)發(fā)送和接受功能的設計

3.1 數(shù)據(jù)采集模塊功能實現(xiàn)

生理數(shù)據(jù)采集模塊，由數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊和無線傳感節(jié)點ZigBee組成。數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊負責采集數(shù)據(jù)，ZigBee節(jié)點負責接收、解析和傳輸數(shù)據(jù);解析過程根據(jù)監(jiān)測項目調(diào)用相應的子程序(如：測血氧、脈搏、體溫等);傳輸數(shù)據(jù)時終端節(jié)點和非終端節(jié)點分別調(diào)用向串口發(fā)送子程序和發(fā)射子程序。具體的實現(xiàn)程序流程如下圖7所示。

圖7 ZigBee節(jié)點參數(shù)接收和發(fā)送流程圖

3.2 ARM板上生理數(shù)據(jù)接收功能實現(xiàn)

在ARM板上首先打開串口，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)，開始循環(huán)讀串口數(shù)據(jù)包;當讀取到數(shù)據(jù)，就對數(shù)據(jù)包進行分析，獲取包中隱含的血氧飽和度和脈搏值;并進行健康監(jiān)測(按照健康生理指標監(jiān)測)，如果獲取的生理數(shù)據(jù)不正常就會向監(jiān)護人手機發(fā)送短信(包含相應的生理數(shù)據(jù)和健康狀況說明);最后將生理數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)化為16進制數(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)功能測試

測試前，需通過開發(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RJ45接口將開發(fā)板接入網(wǎng)絡;同時用戶根據(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)會自動啟動各項服務完成后，進行測試。

以脈搏和血氧濃度為例，測試的登錄界面;查詢生理數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，以及手機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 手機接收生理監(jiān)測的生理數(shù)據(jù)短信

經(jīng)功能測試表明：

1. 在無線傳感網(wǎng)絡覆蓋范圍內(nèi)，測試者可以攜帶監(jiān)測設備，隨意走動;系統(tǒng)自動進行生理監(jiān)測，數(shù)據(jù)傳輸和存儲。

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)送到測試者手機上，同時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，通過瀏覽器訪問Boa服務器，查看存儲的生理數(shù)據(jù)信息。

通過性能測試表明：

測試者穿戴完畢上電后，設備智能工作。測試者可以實時收到生理數(shù)據(jù)短信提示，同時也可以通過網(wǎng)頁快速的訪問、修改生理數(shù)據(jù)。但受傳感器信號覆蓋范圍的影響(據(jù)測試，兩個傳感節(jié)點間可傳遞數(shù)據(jù)包的間隔距離上限為1.5米)，測試者的自有度有限。同時嵌入式設備存儲空間有限，存儲在SQLite數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)會每隔一個小時以數(shù)據(jù)包的形式通過GSM發(fā)送給測試者。

總體來說該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的醫(yī)療監(jiān)測設備相比，具有易攜帶、低功耗、低成本等優(yōu)點，在未來的家庭子女遠程監(jiān)護老人和提高人們生活質(zhì)量方面，有很大的市場前景。但系統(tǒng)仍存在不足，今后的工作主要是戶外無線傳感網(wǎng)絡環(huán)境的搭建研究，實現(xiàn)更大范圍、更實用的遠程醫(yī)療監(jiān)控。