北大版-付蔚编著-家居物联网技术开发与实践ch08

1、第八章 智能医疗8.1智能医疗体系概述 8.2 智能医疗的典型设备 8.3 智能医疗的应用测试 8.1智能医疗疗体系概概述智能医疗疗是通过过打造健健康档案案区域医医疗信息息平台，利用最最先进的的物联网网技术，实现患患者与医医务人员员、医疗疗机构、医疗设设备之间间的互动动，逐步步达到信信息化。在不久久的将来来医疗行行业将融融入更多多人工智智慧、传传感技术术等高科科技，使使医疗服服务走向向真正意意义的智智能化，推动医医疗事业业的繁荣荣发展。在中国国新医改改的大背背景下，智能医医疗正在在走进寻寻常百姓姓的生活活。智能家居居的医疗疗监测系系统，如左图所示。利用ZigBee短距离无无线通信信技术，实现人

2、人体生理理参数(心电、血血压、血血氧饱和和度)的连续、实时、动态检检测，在在检测人人体生理理参数的的同时不不影响用用户的正正常生活活，并且且提高检检测准确确性。智能家居的医医疗监测测系统佩戴在用用户身体体上的传传感器节节点(RFD)检测到生生理数据据，对生生理数据据进行初初步处理理，然后后利用短短距离无无线通信信技术传传输到网网络协调调器器(COORD)，网络协协调器将将接收到到的生理理数据通通过接口口传输到到家用PC的智能化化综合健健康管理理软件汇汇总、存存储、分分析。智智能化综综合健康康管理软软件将分分析结果果通过GPRS数字移动动通信技技术实时时地传给给用户家家人手机机或远端端医疗中中心

3、，为为用户提提供独立立、健康康、安全全、方便便、持续续的人性性化健康康保健服服务，缓缓解医院院压力，促进低低成本医医疗发展展.8.2智能医疗疗的典型型设备8.2.1跌倒监测测仪目前，国国内外针针对检测测判断老老人跌倒倒的技术术主要有有：基于于视频监监控的跌跌倒检测测系统，基于声声学和振振动的跌跌倒检测测系统，基于穿穿戴式传传感器的的跌倒检检测系统统。早期的基基于视频频监控的的跌倒检检测系统统，其工工作原理理是通过过在家里里不同的的区域安安装一个个或几个个视频摄摄像头，不间断断地捕捉捉人体运运动的画画面，然然后经过过特别设设计的图图像处理理算法，不断地地分析捕捕捉到的的人体运运动画面面，从图图像

4、分析析的结果果中确定定是否存存在具有有跌倒特特征的一一些图像像特征，从而判判断人体体是否发发生跌倒倒。虽然然基于视视频监控控的方式式在一定定程度上上取得了了较好的的成果，但是基基于视频频的处理理算法复复杂，设设备安装装不方便便，价格格昂贵，甚至还还有泄露露家人隐隐私的威威胁。基于声学学与振动动的跌倒倒检测系系统主要要通过分分析跌倒倒时的音音频频率率和振动动频率来来检测判判断被监监护人是是否发生生了跌倒倒。虽然然有个别别的研究究取得了了一定的的成果，但是，这种监监测方法法因为较较多不可可预料的的客观因因素的影影响无法法得到较较好的检检测精度度和检测测效果。例如，地板材材质的选选择就是是一个非非常

5、棘手手和难以以克服的的问题，因为不不同材质质的地板板在跌倒倒时产生生的声响响频率和和振动频频率都是是不一样样的，同同时因为为它们材材质的不不同，声声响频率率和振动动频率都都是无法法统一的的，因而而这种检检测方式式一般只只能作为为其他检检测方法法的辅助助检测方方法。基于穿戴戴式传感感器的跌倒倒检测系系统是指指嵌入了了微型传传感器的的可穿戴戴的跌倒倒检测设设备，例例如，嵌嵌入了加加速度传传感器、角度传传感器等等的帽子子、衣服服、鞋、腰带、首饰等等 ，这这种检测测系统可可以实时时监测人人体活动动时的加加速度或或者角速速度等运运动参数数的变化化以及人人体姿态态的变化化。当检检测到人人体的运运动参数数有

6、改变变时，通通过一定定的检测测算法可可以判断断人体是是否发生生了跌倒倒。近年年来，随随着传感感技术、微电子子和微机机械系统统的飞速速发展与与成熟，随着低低成本、低功耗耗的微集集成电路路技术的的成熟，基于穿穿戴式传传感器的的跌倒检检测系统统得到了了飞速的的发展。基于MEMS三维加速速度传感感的穿戴戴式跌倒倒检测报报警系统统成为目目前国内内外研究究跌倒监监测的热热点和主主要趋势势。目前前，基于于穿戴式式传感器器的跌倒倒检测系系统常用用的检测测方法主主要有模模式识别别的方法法和基于于加速度度阈值判判断的方方法，但但是模式式识别的的方法算算法复杂杂，设备备要求高高，因此此本系统统最终选选择了阈阈值判断

7、断的方法法。同时时为了降降低“漏漏报”和和“误报报”的几几率，本本系统设设计的跌跌倒检测测设备还还采用了了通过身身体姿态态变化和和输入按按钮等相相结合的的方式来来进行辅辅助判断断。我们设计计的跌倒倒检测报报警远程程监护系系统主要要由三大大部分组组成：本本地跌倒倒监护报报警终端端(跌倒检测测仪)、远程监监护终端端和两者者间的通通信网络络。本地跌倒倒监护报报警终端端：主要要负责对对人体加加速度和和姿态变变化进行行实时的的监测，当检测测到佩戴戴者发生生跌倒后后，自动动进行本本地声光光预警，在自动动声光预预警结束束后自动动地发送送远程报报警信息息。并且且跌倒检检测仪还还具有危危急情况况主动求求救功能能

8、。通信网络络：这里里选用了了GPRS和IEEE802.15.4e两种通信信网络组组成。GPRS网络主要要负责将将报警信信息以短短信或电电话的方方式通知知家人和和医院；IEEE802.15.4e网络负责责将跌倒倒报警信信息发送送至智能能家居远远程服务务器上，并通过过远程服服务器将将报警信信息发送送至智能能家居远远程监控控网页上上和远程程监护终终端如手手机或者者PDA上。远程监护护终端：由手机机和远程程监控主主机、PDA等组成。手机用用于及时时接收短短信或者者来自智智能家居居服务器器的报警警信息；远程监监控主机机和PDA用于接收收来自智智能家居居服务器器转发的的跌倒报报警信息息，并实实时地在在监控

9、主主页上进进行报警警提示和和报警信信息的存存储，以以便在老老人跌倒倒后进行行及时救救助。远远程跌倒倒监护系系统的拓拓扑图如如左图所示。远程跌倒倒监护系系统体拓拓扑8.2.2体征监测测仪心电、体体温和脉脉搏等生生理参数数是人体体最重要要、最基基本的生生命指征征。对这这些参数数的监测测有助于于医务工工作者在在野外、家庭急急救及监监护中对对有生命命危险的的伤病员员进行及及时有效效的救治治，因此此在生活活中具有有广泛的的需求。现有的的监测仪仪器多数数体积较较大，智智能化程程度不高高，难以以应用在在野外及及家庭等等急救场场合。本本设计应应用最新新的物联联网技术术，设计计出一种种智能化化、便携携式、低低功

10、耗的的三参数数监测仪仪。该检检测仪可可以实时时的、连连续的、长时间间地监测测病人的的心电、体温和和脉搏等等生理参参数，并并可通过过室内终终端或远远程监测测终端远远程查看看病人的的生理参参数，方方便监护护人实时时了解病病人的身身体健康康情况，非常适适合于家家庭中老老年人的的健康监监测。物联网的的英文名名称为“theinternetofthings”，简称称IOT。物联网网通过传传感器、射频识识别技术术、全球球定位系系统等技技术，实实时采集集任何需需要监控控、连接接、互动动的物体体或过程程，采集集其声、光、热热、电、力学、化学、生物、位置等等各种需需要的信信息，通通过各类类的网络络接入，实现物物与

11、物、物与人人的泛在在链接，实现对对物品和和过程的的智能化化感知、识别和和管理。开发家家庭智能能医疗监监测系统统，符合合当今社社会关注注健康的的主题，同时为为家人的的健康购购买了一一份价格格低廉但但非常实实用的保保险，特特别是家家庭老人人的健康康，可以以让我们们时刻知知道家人人特别是是家庭老老人和家家庭病人人的身体体情况，符合当当今社会会的需求求。我国是一一个心脑脑血管疾疾病高发发的国家家，每年年心源性性猝死的的总人数数高达54万人，目目前医疗疗界认为为在温度度正常的的环境中中，一位位猝死的的患者只只有在4分钟内得得到及时时的复苏苏，才有有望生还还，一位位突发心心脑血管管疾病的的患者在在疾病初初

12、期能够够得到及及时救治治，会大大大提高高治愈率率，而我我国在家家庭急救救方面和和发达国国家相比比还有很很大差距距。国外发达达国家因因为有家家庭直接接与急救救联系的的网络，有效地地提高了了院外高高危人员员的生存存率，从从现有资资料看，全世界界每年死死于心血血管病的的病人超超过1500万，其中中冠心病病是死亡亡的主要要原因，美国每每年发生生心脏性性猝死的的病人约约35万人，大大约70%心脏骤停停发生在在院外，在70至80年代美国国复苏成成功率为为1.2%1.8%，近年复复苏成功功率逐渐渐上升，个别地地区院外外心脏骤骤停复苏苏成功率率达54%，我国心心脏猝死死的病人人占死亡亡总人数数的5%，总体复复

13、苏成功功率只在在1.2%1.4%。北京1990年1月1994年5月急救的的猝死病病例中，发病地地点以家家庭为主主，为87.80%，复苏成成功率仅仅为2.58%，此外，发达国国家的心心肺复苏苏普及率率已达25%以上，而而我国不不及1%。面对这这样残酷酷的现实实，如果果我国现现有的急急救方式式没有有有效地改改进，急急救理念念得不到到更新，那么在在现实生生活中这这样的悲悲剧就可可能还会会发生在在我们的的身边目前，国国内120急救中心心采用的的仍是120人工电话话报警，120接到报警警后再采采用相应应的急救救措施。仔细分分析，此此种报警警方式存存在着弊弊端。如如果患者者疾病突突发性快快，活动动能力受受

14、阻，如如何快速速地、准准确定位位地报警警至120急救中心心是现在在亟待解解决的重重要问题题，由于于卫星地地面站定定位系统统价格昂昂贵，不不适合中中国国情情，因此此中国老老百姓需需要的是是一种高高技术、低价位位、性能能可靠的的家庭无无线体征征监测仪仪。本发明的的目的是是：通过过将物联联网技术术应用到到家庭无无线智能能医疗监监控系统统，设计计出能够够进行实实时监控控、实时时诊断，具有人人性化的的家庭无无线体征征监测仪仪。本系统的的设计工工作主要要包括：(1)设计基于于物联网网的家庭庭监控系系统架构构，把系系统化分分为3个部分：体域网网、本地地网关和和远程监监控中心心。(2)根据无线线传感器器的接口

15、口，设计计本地网网关协议议转换和和数据转转发，从从体域网网传来的的生理数数据通过过本地网网关的转转发后发发送到控控制中心心。(3)设计信息息管理平平台，通通过将身身体的脉脉搏、心心率、体体温等生生理参数数进行存存储和管管理。该系统包包括：无无线脉搏搏传感器器、无线线心电传传感器、无线体体温传感感器、家家庭多协协议无线线网关、家庭服服务器、家庭控控制显示示终端、远程PC、3G手机。系系统拓扑扑图如右图所示。家庭无线线体征监监测系统统拓扑图图无线脉搏搏监测仪仪：通过过检测人人的脉搏搏，实时时的将数数据进行行采集和和处理。无线心电电监测仪仪：通过过检测人人的心电电，得到到人的心心电图，从心电电图中了

16、了解人的的心率、血压等等生理特特征值。无线体温温监测仪仪：通过过检测人人的体温温，实时时的将数数据进行行采集和和处理。家庭多协协议无线线网关：支持接接收多种种无线协协议的数数据格式式，通过过对各种种无线协协议数据据解析后后，把人人的生理理数据封封装成以以太网数数据格式式发送给给楼层交交换机。楼层交换换机：实实现以太太网数据据的交换换，与无无线网关关通过RJ45网线连接接，同时时通过RJ45网线连接接室内监监控终端端和本地地服务器器，把以以太网数数据格式式的人的的生理参参数信息息发送给给家庭服服务器和和室内监监控终端端进行数数据解析析、处理理、存储储。家庭服务务器：通通过高性性能存储储计算机机，

17、把人人的生理理信息数数据高效效、可靠靠地组织织起来，为远程程计算机机访问提提供智能能的支撑撑平台。家庭控制制显示终终端：从从楼层交交换机接接收所述述的人的的各种生生理参数数信息，并对所所述的各各种生理理信息进进行显示示，如脉脉搏、心心率、体体温。远程PC：通过互互联网或或者WiFi访问家庭庭网页，监控家家中的老老人或病病人的各各种基本本的生理理参数信信息，及及时了解解家中老老人或病病人的身身体状况况。3G手机：运运行自主主开发的的android客户端程程序，通通过3G、LTE或者WiFi监控家中中的老人人或病人人的生理理信息。本设计实实例的有有益效果果在于采采用物联联网的四四层网络络结构(感知

18、识别别层、网网络构建建层、管管理服务务层和综综合应用用层，自自主开发发多无线线模块可可跟换的的家庭无无线智能能医疗监监控系统统，通过过对家中中老人或或病人的的各种基基本生理理参数信信息的检检测，实实时了解解家中老老人或病病人的身身体状况况，从而而实现物物联网的的感知识识别层功功能。家庭无线线智能医医疗监控控系统可可通过多多种无线线协议(6LOWPAN、zigbee、蓝牙、WIPA、WIFI)将传感器器监测到到的家中中老人或或病人的的各种基基本生理理参数信信息发送送给无线线网关，无线网网关用RJ45接口通过过以太网网把数据据发送给给楼层交交换机，楼层交交换机再再把数据据转发给给本地服服务器和和家

19、庭显显示终端端，同时时通过本本地服务务器把各各种生理理参数信信息传送送到互联联网，这这样就可可以通过过网页访访问或者者3G手机访问问的方式式来了解解家中老老人或病病人的身身体状况况，同时时实现网网络构建建层的功功能(网络构建建层的主主要作用用是把感感知识别别层数据据接入互互联网)。在本系统统中，楼楼层交换换机把家家中老人人或病人人的各种种生理参参数信息息发送给给本地服服务器和和家庭显显示终端端进行数数据存储储和处理理来实现现管理服服务层(管理服务务层将大大规模数数据高校校，可靠靠地组织织起来，为上层层行业应应用提供供智能的的支撑平平台)。家庭显示示终端和和本地服服务器在在接收到到传感器器的生理

20、理参数信信息后，通过解解析处理理存储，我们可可以通过过LCD液晶屏和和远程网网页实时时了解家家中老人人或病人人的身体体状况，实现家家庭医疗疗智能监监控，及及实现了了物联网网的综合合应用层层(互联网最最初用来来实现计计算机之之间通信信，进而而发展到到以人为为主体的的用户，现在正正朝物物物互联的的这一目目标前进进)。家庭无线线智能医医疗监控控系统的工作环环节主要要分为3个环节：生理参参数收集集、远程程监控、信息管管理。生生理参数数收集主主要包括括生理参参数采集集和生理理参数发发送，远远程监控控主要包包括生理理参数输输入检测测、生理理参数评评估、警警告反馈馈和远程程监控，信息管管理主要要包括设设备管

21、理理和生理理参数管管理。结构框图图如左图所示。家庭无线线体征监监测系统统结构框框图生理参数数采集：信息采采集是自自动采取取，间隔隔采样；采集的的信息主主要是人人的生理理信息，如脉搏搏、心率率、体温温；信息息采集的的频率应应该是可可控的，可以在在一定的的范围内内调整。生理参数数发送：采集到到的生理理参数信信息及时时的发送送给家庭庭网关，进而传传送给服服务器。生理参数数输入检检测：对对生理参参数的内内容进行行初步检检测，如如果生理理参数值值达到人人体可能能范围之之外，说说明这个个参数值值是错误误的，不不应该对对数据进进行入库库。生理参数数评估：系统提提供相应应的生理理参数指指标，结结合生理理参数指

22、指标对输输入的生生理参数数信息进进行评估估，看是是否符合合正常的的要求。警告反馈馈：如果果测得的的生理参参数信息息出现异异常，系系统会及及时地发发出警告告，将警警告告知知远程监监控终端端或室内内可视监监控终端端，同时时发出报报警声。远程监控控：通过过远程的的服务网网页或3G手机实时时地监控控人体生生理参数数的变化化，实时时了解人人的各种种生理参参数信息息。信息管理理：对所所需各种种监控设设备的管管理和对对所测得得的各种种参数信信息进行行管理。在本物联联网家庭庭医疗监监控系统统中，正正是利用用物联网网感知识识别普适适化、异异构设备备互联化化、管理理调控智智能化等等特点，来实现现了家中中老人或或病

23、人各各种生理理信息的的采集，通过互互联网、电信网网来实现现对家中中老人或或病人的的实时监监控，了了解他们们的身体体状况。8.3智能医疗疗的应用用测试8.3.1设备选型型和性能能1跌倒监监测仪选选型和性性能跌倒检测测仪硬件件部分主主要包括括核心处处理模块块、加速速度信息息采集模模块、声声光报警警模块、按键输输入模块块、无线线传感器器网络通通信模块块、GPRS通信模块块、系统统电源模模块。系统硬件件结构见见左图所示。跌倒监测测仪系统统硬件结结构图加速度信信息采集集模块负负责实时时采集人人体加速速度信息息；声光光报警模模块主要要进行本本地声光光报警；按键输输入模块块负责在在本地声声光报警警时进行行取

24、消报报警或者者系统出出现漏报报时进行行主动报报警；无无线传感感器网络络通信模模块和GPRS通信模块块主要负负责本地地声光报报警后远远程报警警信息的的发送；核心处处理器负负责实现现信息的的处理，以及相相应功能能的实现现；电源源模块为为其他模模块供电电。核心处理理器采用用的是TI公司的LM3S1138处理器。该处理理器是一一款32位采用ARMCortex-M3内核(ARM v7M架构)、兼容Thumb-2指令集、具有3个完全可可编程且且支持IrDA的UART、工作频频率达50MHz的高性能能低价格格处理器器，广泛泛应用于于各种降降低成本本并对性性能有一一定要求求的解决决方案中中。加速度信信息采集集

25、模块采采用的是是美国ADI公司的ADXL345三轴加速速度传感感器，该该传感器器感知加加速度的的范围大大、感应应精度高高，满足足测量人人体各种种运动中中加速度度变化的的范围与与精度要要求。加加速度传传感器ADXL345的控制和和使用主主要通过过操作传传感器内内部的寄寄存器。读取3个轴上的的加速度度分量可可以通过过IIC接口和SPI接口。因因为人体体运动时时加速度度变化的的带宽约约为20Hz，所以这这里选择择的采样样带宽为为50Hz，对应的的加速度度采样数数据的输输出频率率为100Hz。因此这这里采用用IIC接口的方方式与核核心处理理器通信信。加速速度信息息采集模模块的接接口电路路见左图所示。加

26、速度传传感器接接口电路路GPRS通信模块块采用的的是华为为的EM310通信模块块。在本本系统中中用于实实现与远远程监护护端短信信通信。EM310模块共有有50个引脚，引脚的的接口包包括了EM310与外界相相连接的的所有接接口，包包括电源源部分、数据通通信部分分、语音音通信部部分以及及状态指指示部分分。本系系统不涉涉及语音音通信，实现的的主要功功能是数数据通信信主要包包括了GPRS模块的SIM卡与远程程用户的的手机通通信，以以及GPRS模块与系系统核心心处理器器之间的的串口通信。模模块的接接口电路路如左图所示。EM310接口电路路跌倒监测测仪核心板的的PCB及其实物物图如下下所示：跌倒监测测仪实

27、物物图跌倒监测测仪核心板PCB图2体征监监测仪选选型和性性能硬件框图图主要包包括：CPU处理器(CC2430核处理器器，芯片片内部包包含无线线模块接接口)，电源模模块，数数据采集集模块(无线脉搏搏传感器器、无线线心电传传感器、无线体体温传感感器)，数据存存储模块块。硬件框图图如下图所示。无线体征征监测仪仪硬件框框图CC2430核处理器器是一颗颗真正的的系统芯芯片(SoC)CMOS解决方案案。这种种解决方方案能够够提高性性能并满满足以ZigBee为基础的的2.4GHzISM波段应用用以及对对低成本本、低功功耗的要要求。它它结合一一个高性性能2.4GHzDSSS(直接序列列扩频)射频收发发器核心心

28、和一颗颗工业级级小巧高高效的8051控制器。CC2430的设计结结合了8Kbyte的RAM及强大的的外围模模块，并并且有3种不同的的版本，他们是是根据不不同的闪闪存空间间32、64和128kByte来优化复复杂度与与成本的的组合。CC2430芯片沿用用了以往往CC2420芯片的架架构，在在单个芯芯片上整整合了ZigBee射频(RF)前端、内内存和微微控制器器。它使使用1个8位MCU(8051)，具有32/64/128KB可编程闪闪存和8 KB的RAM，还包含含模拟数数字转换换器(ADC)、几个定定时器(Timer)、AES128协同处理理器、看看门狗定定时器(WatchdogTimer)、32

29、kHz晶振的休休眠模式式定时器器、上电电复位电电路(PowerOnReset)、掉电检检测电路路(BrownOut Detection)以及21个可编程程I/O引脚。CC2430外围电路路原理图图如左图所示。CC2430外围电路路原理图图此产品心心电监测测采用综综合II导联，佩佩戴时，将负极极电极片片安放在在右锁骨骨中点下下缘，正正极电极极片安放放在左腋腋前线第第四肋间间，接地地电极安安放在剑剑突下偏偏右，三三片电极极片分别别通过三三根心电电导联线线将实时时采集的的心电数数据送给给心电信信号处理理模块，该心电电信号处处理模块块包括依依次连接接着导联联线的放放大器、滤波器器、模数数转换器器，以及

30、及与放大大器电性性相连接接的时间间常数模模块，采采集到的的人体电电信号经经过信号号处理模模块中的的放大、滤波、模数转转换后，由该处处理模块块的智能能化软件件进行数数字滤波波、波形形识别，最后将将二进制制心电数数据通过过串口传传送给嵌嵌入式处处理器。本产品使使用的体体温传感感器是一一种高精精度的铂铂电阻，其阻值值随着人人体体温温值的变变化而变变化，经经采样电电路后将将电阻值值转换成成电压值值，再经经过放大大和滤波波电路，将电压压信号传传送给嵌嵌入式处处理器的的指定模模数转换换引脚，将体温温模拟量量转换成成数字量量体温值值。脉搏传感感器是一一种压电电式小型型压力传传感器，当检测测到脉搏搏跳动时时，

31、动态态压力信信号通过过薄膜变变成电荷荷量，再再经过放放大电路路和滤波波电路转转换成2.7V电压信号号输出给给嵌入式式处理器器的指定定I/O口，通过过软件计计数的方方法便可可计算出出脉搏值值。本产品使使用的体体温传感感器是一一种高精精度的铂铂电阻，其阻值值随着人人体体温温值的变变化而变变化，经经采样电电路后将将电阻值值转换成成电压值值，再经经过放大大和滤波波电路，将电压压信号传传送给嵌嵌入式处处理器的的指定模模数转换换引脚，将体温温模拟量量转换成成数字量量体温值值。脉搏传感感器是一一种压电电式小型型压力传传感器，当检测测到脉搏搏跳动时时，动态态压力信信号通过过薄膜变变成电荷荷量，再再经过放放大电

32、路路和滤波波电路转转换成2.7V电压信号号输出给给嵌入式式处理器器的指定定I/O口，通过过软件计计数的方方法便可可计算出出脉搏值值。产品底板板PCB图和实物物图如下图所示。 无线体征征检测实实物图及及底板PCB图8.3.2系统搭建数据信息息可以通通过无线线协议IEEE802.15.4E通过无线线路由发发送给家家庭无线线网关。家庭无无线网关关将数据据信息进进行协议议转换成成以太网网数据帧帧格式后后通过交交换机将将数据帧帧转发给给本地服服务器。本地服服务器同同样通过过以太网网获取到到跌倒信信息以及及心电脉脉搏信息息，对数数据帧进进行解析析后存储储在本地地后台数数据库，同时构构建远程程访问网网页，这

33、这样远程程计算机机、3G手机、平平板计算算机在能能够上网网的情况况下，通通过TCP/IP访问本地地服务器器获取跌跌倒信息息以及心心电脉搏搏信息的的数据以以及发送送控制命命令，控控制命令令通过本本地服务务器由以以太网发发送给家家庭多功功能无线线网关，由网关关发送给给无线路路由，再再发送给给跌倒仪仪以及心心电脉搏搏检测仪仪解析控控制命令令并执行行操作，这样就就实现了了IEEE802.15.4E网络的跌跌倒信息息以及心心电脉搏搏信息和和远程信信息监控控。左图为智智能医疗疗系统搭搭建图。智能医疗疗系统搭搭建图8.3智能医疗疗的应用用测试8.3.3系统测试试及验证证针对跌倒倒检测仪仪和心电电脉搏检检测仪

34、的的硬件首首先对其其完成了了高低温温测试。测试地地点选择择在重庆庆邮电大大学自动动化学院院工程实实训中心心。测试试平台采采用的是是重庆汉汉巴试验验设备有有限公司司(HANBA)生产的高高低温湿湿热试验验箱，型型号为HUT703P，该仪器器是参照照GB10586-89湿热试验验箱相应应技术生生产的。可以对对设备整整体(或部件)、仪器、材料等等物件做做温湿度度检测试试验、高高低温例例行试验验、耐寒寒试验，以便检检测被测测品的适适应性或或对试验验品的性性能做出出评价。在高低温温测试中中，分为为高温和和低温两两个流程程来完成成：低低温测试试。测试试温度范范围是：-400，采用用定值运运行模式式，测试试

35、时间为为30分钟；高温测测试。温温度范围围：080，同样样采用定定值运行行模式，测试时时间为30分钟。左图为设备正在测试试仪器中中进行测测试。高低温测测试图测试过程程。首先先在测试试之前将将跌倒检检测仪和和心电脉脉搏检测测仪进行行上电工工作测试试确保测测试前是是能正常常工作的的。然后后将其放放入高低低温测试试仪中分分别进行行低温和和高温测测试，在在低温测测试完后后，再次次打开设设备检查查其是否否能正常常工作，通过检检测发现现，经过过低温测测试后的的跌倒检检测仪和和心电脉脉搏检测测仪依然然能正常常工作，说明其其低温检检测通过过。然后后再进行行高温测测试，将将测试温温度设置置为080，同样样在测试

36、试前确保保设备能能正常工工作，经经过三十十分钟的的测试后后，拿出出设备再再次检测测其是否否能正常常工作，通过检检测发现现在经过过高温测测试后的的跌倒检检测仪和和心电脉脉搏检测测仪依然然能正常常工作，因此说说明它通通过了高高温测试试。1)设备测试试针对跌倒倒检测仪仪，根据据中华人人民共和和国国家家标准GB/T2423.8-1995(电工电子子产品环环境试验验，第二二部分：试验方方法，实实验Ed：自由跌跌落)对其做了了自由跌跌落测试试，测试试的目的的主要是是为了测测试设备备的外壳壳的耐用用程度和和内部硬硬件设备备的抗摔摔性能。测试地地点选择择在重庆庆邮电大大学自动动化学院院工程实实训中心心。测试试

37、平台采采用的是是重庆汉汉巴试验验设备有有限公司司(HANBA)生产的单单翼手机机跌落试试验机，型号为为WD-DY-1500。该单翼翼手机跌跌落试验验机，可可以对设设备进行行设定高高度的自自由跌落落测试。下图为设备跌跌落测试试过程。(a)跌落试验验机(b)设定高度度(c)设备正在在跌落根据跌落落测试标标准GB/T2423.8-1995并结合设设备的实实际应用用场景，这里共共进行了了3种高度的的测试，这3种高度分分别为900mm、1000mm、1200mm。针对内内部硬件件设备的的抗摔性性能测试试，每种种高度分分别进行行了50次跌落测测试，共共150次测试。针对设设备外壳壳的耐摔摔程度的的测试，对

38、设备备的外壳壳的“面面”进行行了高度度为900mm的15次测试和和高度为为1200mm的5次“棱”的跌落落测试。在测试过过程中针针对每种种跌落高高度，设设备每跌跌落5次就进行行一次功功能测试试，看跌跌落后设设备是否否还能正正常工作作。通过测试试过程发发现，在在3种高度的的共150次测试中中，设备备的内部部硬件结结构没有有被摔坏坏，在150次跌落测测试后设设备仍然然能正常常工作。在设备备的外壳壳的“面面”的测测试中，在高度度为900mm的外壳“面”的的测试中中，测试试到第15次时设备备的外壳壳的盖子子被摔开开，但是是扣上后后仍然完完好。在在针对设设备外壳壳“棱”的高度度为1200mm在5次测试中

39、中，在第第4次跌落时时设备外外壳的菱菱角被摔摔裂。因此通过过测试表表明，跌跌倒检测测仪的内内部硬件件结构通通过了跌跌落测试试，但是是设备外外壳的耐耐摔性能能并不是是很好，如果要要加强外外壳的耐耐摔性，可以通通过订制制硅胶外外壳的方方式提高高其耐摔摔性能。2)设备电磁磁兼容测测试针对跌倒倒检测仪仪，尽管管单个设设备的功功率并不不大，但但是由于于距离近近可能会会引起局局部场强强很大的的可能，例如，靠近移移动无线线收发基基站、无无线电台台或者工工业电磁磁辐射源源等，他他们工作作时都可可能对设设备产生生辐射，针对这这些可能能出现的的情况，这里对对设备做做了射频频电磁场场辐射抗抗扰能力力测试。测试地点点

40、选择在在在重庆庆邮电大大学自动动化学院院工程实实训中心心。通过过使用重重庆邮电电大学自自动化学学院工程程实训中中心的电电磁兼容容设备，依据IEC61000-4-3/GBT17626.3标准，我我们共对对设备做做了13级的射频频电磁场场辐射抗抗扰度测测试。测测试之前前检查设设备，确确保其测测试前是是能正常常工作的的，然后后将设备备打开放放入测试试室后，将测试试室密封封后通过过外部控控制设备备，调节节场发射射天线的的各项参参数，来来改变测测试的场场强，与与此同时时通过监监控显示示器观察察设备的的工作状状况。左图所示为设设备进行行测试的的环境。测试环境境在测试过过程中通通过监控控设备观观察发现现，设

41、备备的LED指示灯一一直持续续正常的的闪烁，说明设设备一直直在持续续正常的的工作。当三级级测试完完成后，取出设设备再进进行相应应的功能能测试，发现设设备依然然能正常常工作，说明设设备通过过了电磁磁兼容测测试。3)系统整体体功能应应用验证证及测试试在进行整整个系统统功能的的测试中中，首先先要进行行系统的的测试环环境的搭搭建中，主要包包括硬件件设备的的准备和和软件测测试环境境的搭建建以及测测试地点点的选择择。硬件设备备准备：跌倒检检测仪、三床棉棉絮、IEEE802.15.4e无线路由由器、无无线网关关、交换换机、公公网无线线路由器器、一台台智能家家居服务务器、一一台监控控主机、一部PDA、一部安安

42、卓智能能手机。软件环境境的搭建建：针对对前面提提及到的的硬件设设备，在在测试前前分别准准备好。保证设设备都能能正常上上电工作作以及数数据的通通信。系统测试试地点选选择的是是实验室室按照家家居装饰饰的展厅厅内。其其中家居居的布局局图如左图所示。家居测试试环境布布局图根据系统统的需求求分析，这里设设计实现现的跌倒倒检测仪仪的主要要功能有有跌倒检检测本地地报警、远程报报警、主主动求救救报警、取消报报警等功功能。为为了验证证这些功功能，这这里组织织了日常常生活活活动和跌跌倒的模模拟测试试。日常常生活活活动实验验模拟测测试主要要模拟测测试了以以下项目目：正常常行走、正常的的坐下、起身、正常的的蹲下、起身

43、、上楼、下楼、躺下。跌倒模模拟实验验测试主主要做了了向左、向右、向前、向后跌跌倒。在整个系系统搭建建起来以以后，将将跌倒检检测仪按按照X轴在左右右方向上上、Y轴在上下下方向上上、Z轴在前后后方向上上，将跌跌倒检测测仪佩戴戴在测试试用户的的腰部位位置上。在跌倒倒检测仪仪佩戴好好以后，佩戴测测试参与与者就开开始模拟拟各种正正常的日日常活动动，以及及在各个个方向上上的跌倒倒。因为模拟拟实验测测试具有有一定的的危险性性，所以以这里并并没有请请老人参参与模拟拟实验，本次实实验测试试分为4组同学分分别佩戴戴检测仪仪后在铺铺在地上上的棉絮絮上完成成。针对对每一个个项目，每组同同学分别别进行50次模拟测测试，

44、测测试结果果统计分分析见表表1和表2。续表测试项目名称测试者1 测试者2 测试者3 测试者4 总次数测试次数报警次数测试次数报警次数测试次数报警次数测试次数报警测试总测试次总报警次数数正常行走5005005005002000正常坐下5005025015002003正常起身5005005005002000正常蹲下5005005005002000蹲下起身5005005005002000正常上楼5005005005002000正常下楼5005015005002001正常躺下5005005005002000表1正常日常常生活活活动模拟拟测试数数据表从表1的统计中中发现，在对各各种正常常的日常常活动的的

45、每个项项目的200次模拟实实验中，除了在在正常坐坐下项目目的模拟拟实验中中出现了了误报以以外，其其他项目目都没有有出现误误报。经经过分析析发现，出现误误报的原原因是测测试者在在测试的的过程中中快速坐坐下，坐坐下后并并半躺下下从而导导致了误误报，因因为在快快速坐下下的过程程中加速速度SVM变化过大大且接近近于跌倒倒时SVM的变化，同时坐坐下之后后又处于于半躺的的状态，导致了了跌倒检检测仪误误认为人人体发生生了跌倒倒。表2各种跌倒倒模拟测测试数据据表测试项目名称测试者1测试者2测试者3测试者4总次数准确率%测试次数报警次数测试次数报警次数测试次数报警次数测试次数报警次数测试总数报警总数向前跌倒50

46、4450465044504520017989.5向后跌倒504550475046504720018592.5向左跌倒504450455045504520018190.5向右跌倒504550445046504520018090从表2中统计的的数据发发现，在在对跌倒倒项目的的每个项项目进行行的200次模拟测测试中，测试报报警的报报警率最最高，达达到了92.5%；最低报报警率是是89.5%。其中，报警率率最高的的是在向向后跌倒倒的测试试中；报报警率最最低的是是在向前前跌倒的的测试中中。经过分析析发现，当人们们向前跌跌倒时，在身体体着地的的时候，人们会会有意识识地通过过弯曲双双腿和使使用双手手去进行行缓冲着着地，那那样就会会导致人人们在跌跌倒过程程中加速速度SVM的冲击值值减小，使身体体着地时时的加速速度SVM值可能无无法达到到我们设设定的SVM阈值，导导致系统统无法检检测到跌跌倒的发发生。而而报警率率最高是是在向后后跌倒模模拟实验验中，因因为在人人们向前前、向左左、向右右的跌倒倒中，人人们要么么可以通通过双手手或者单单手或同同时弯曲曲双腿的的方式对对跌倒进进行一定定的缓冲冲，在一一定程度度上将会会降低人人们跌倒倒的高度度，使得得人们在在着地时时产生的的冲击加加速度SVM减小，从从而会在在一定程程度上导导致漏报报的出现现，而在在向后的的跌倒中中，