一种基于智能可穿戴设备的健康信息管理系统设计.pdf
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1、-93-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION May.2024中国科技信息 2024 年第 9 期三星推荐体温、脉搏以及计步与能耗,并将采集到的人体健康数据传送至手机 APP 中,用户可通过手机 APP 查询当前甚至历史健康数据,用户可以基于这些健康数据对自身健康状况进行分析。目前社会上大部分医疗设备均需要通过专业人员进行测量,用户需要到医院挂号排队进行相关检测,这种传统方式不仅浪费用户时间,还占用医疗资源,降低医院工作效率。如果用户在健康检测过程中存在紧张的情绪,会导致检测结果不准确。为此本文提出设计一种基于便携式监测设备的健康管理分析系统,以低成
2、本、高可靠性的优势替代传统方法。基于便携式监测设备的健康管理分析系统的研究与设计基于便携式监测设备的健康管理分析系统主要包括监测采集模块、数据管理与健康任务管理模块以及手机 APP 模块三部分。监测采集模块通过人机交互功能完成心率测量,使用专用高精度NTC热敏电阻的电子体温计进行体温测量,采用红外光电传感器采集人体脉搏信号,基于 LIS3DSH 采集用户计步信息。数据管理与健康任务管理模块以 TXT 文本方式存储用户健康信息。用户健康信息最终通过手机 APP模块呈现。监测采集模块将 RT-Thread 作为基于便携式监测设备的健康管理分析系统中嵌入式实时操作系统。RT-Thread 能够协调管
3、理各任务,具体框架如图 1 所示。基于便携式监测设备的健康管理分析系统在开机时先进行初始化,初始化完成后,各个子任务也要完成线程初始化。当健康监测系统未进行健康监测时,系统时钟开始计时,时间达到最大值时或用户主动触碰开机与关机按钮后,系统进入节能模式,此时单片机处于停止工作状态,便携式监测设备中的绝大部分模块都进入关闭状态。若系统加速度以及闹钟等其他功能按键被中断后,系统又会脱离节能状态,恢复行业曲线开放度创新度生态度互交度持续度可替代度影响力可实现度行业关联度真实度图 1 RT-Thread 框架一种基于智能可穿戴设备的健康信息管理系统设计周子凌周子凌武汉新新海健康科技有限公司周子凌(198
4、8),湖北武汉,硕士研究生(美国莫瑞州立大学工程管理学硕士学位),研究方向:智能健康管理领域,智能健康管理系统的研发。随着我国经济与科学的快速发展,人们不断提升自身对生命价值的认知,人们的健康方式、健康途径以及健康观念都有所改变。由于人们在生活、工作以及学习方面的压力日益剧增,尤其是年轻人极为不健康的生活方式,都会影响年轻人身体健康状况。人们对于自身健康情况也越发关注,更多的人想通过更高级的科技手段确保自身安全。从目前国内医疗智能化的进程来看,其发展速度非常缓慢,且智能化水平不均匀,有高有低,价格也格外高,无法满足社会对智能医疗产品的需要。因此需要设计一款携带方便、性价比高、合理可靠的便携式健
5、康管理分析系统。健康管理分析系统是一种对人体生命体征进行监视、检测以及分析的技术,能够实时、不间断的检测人体的心率、中国科技信息 2024 年第 9 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION May.2024-94-三星推荐到最初的原始状态。心率测量模块在人机交互功能的作用下,用户可以进入心率监测界面,在其正确连接双手电极后启动心率测量。心率测量模块的流程图如图 2 所示。首先心率测量模块采用 AD 设备对模拟的人体心电图信号进行采集,AD 设备的频率为 200Hz,然后将获取的人体模拟心电图信号转化为数字信号,并将数字信号平滑化,然后通过阈值确定、过
6、检漏检处理等方式对 RB 进行阈值检测,最终计算平均 RR 间期以及用户心率值,实现心率自动测量。体温测量模块体温测量模块将专业的电子体温计作为温度传感器,当人体检测温度为 37时,温度传感器的电阻值误差极低,仅为 50,阻值精准度为 0.16%,灵敏度为 0.1。基于不同温度下电子温度计热敏电阻值变化反映人体体温温度,然后将通过芯片转化为数字量的热敏电阻值传输至单片机中等待处理。最终通过计算热敏电阻值的变化测量人体当前温度。脉搏测量红外光电传感器负责收集人体的脉搏信号,这些信号在经过滤波和整形处理后,将被单片机准确识别。本文通过SON1205 脉搏传感模块传输信号类型为 0 3V 方波的脉搏
7、信号。人体脉搏跳动一次,SON1205 脉搏传感模块将传输一个方波。单片机计数器的中断信号以输出方波为标准,最后对方波进行计算处理完成脉搏测量。计步与能耗监测由于人们生活的网络化与现代化的发展,人们的生活方式发生变化,高强度的工作以及网络的快速发展致使人们摄入更多的能量、运动量减少,致使身体代谢失衡。研究显示,新陈代谢的紊乱是慢性非传染性疾病如糖尿病等的主因。为了预防这些疾病,维持能量的平衡至关重要。通过在线评测和量化评估运动所消耗的能量,用户可以保持能量平衡。本文采用LIS3DSH 技术采集、提取和处理数据,从而获取用户在运动过程中的步频信息。然后,结合步频能耗模型得出用户运动所消耗的能量,
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