狂拽炫酷的远程医疗监测系统DIY.doc

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1、狂拽炫酷的远程医疗监测系统DIY　　　　基于BB-Black的智能硬件生理监测　　本文以BeagleBoneBlack为核心，挂接ZigBee无线传感节点和GSM/GPRS模块；建立web服务器和SQLite数据库，接收、解析和存储ZigBee节点采集的生理数据，控制GSM/GPRS进行紧急呼救和发短信；让硬件智能化，提供自动生理监测功能，为人们的生活提供便利。　　目前，医疗设备的主要缺陷是价格昂贵、体积庞大和非智能；随着技术的发展，近年来涌现了不少优化的智能医疗设备，给人们的生活带了极大便利。但仍存在功能单一，不可远程访问等缺陷。　　BB-Black开发板以其价格便宜、功能

2、强大等优点广泛应用于各种场景，怎样利用BB-Black设计一个更智能、功能更齐全的实时远程医疗监测系统，将是一个有意义、有市场前景的研究课题。　　1.应用系统总体结构设计描述　　1.1硬件平台相关介绍　　设计共涉及BB-black、ZigBee和GSM/GPRS三个硬件模块。其中BB-black开发板为核心模块，是一款基于AM3359处理器的开发套件，其实物图如图1所示。处理器集成了高达1GHz的ARMCortex-A8内核，并提供了丰富的外设接口和两个扩展接口，可扩展LCD、UART、eMMC、ADC、I2C、SPI和PWM等接口。其系统框图如图2所示。　　AM3359是基

3、于ARMCortex-A8内核的微处理器，在图像、图形处理、外设和诸如etherCAT和PROFIBUS的工业接口选项方面进行了增强，并支持Linux、WinCE和Android等高级操作系统。该处理器包含了多个子系统。微处理器单元（MPU）子系统基于ARMCortex-A8微处理器；POWERVRSGX图形加速子系统用于3D图形加速以支持显示和游戏效果；可编程实时单元子系统（PRUSS）使用户可以创建各种超越本地外设的数字资源。此外，PRUSS独立于ARM内核，这就允许设备有独立的操作和时钟，从而在复杂系统解决方案中有更大的灵活性。　　　　图1BB-black实物图背面（左

4、），正面（右）　　图2BB-Black系统框图　　1.2系统功能模块及信息处理过程　　系统的功能模块如下图3所示，主要由数据采集模块、GSM模块、远程登录模块和BB-Black模块四部分组成。其中生理数据模块采用ZigBee无线传感节点实时采集用户生理数据；GSM模块采用四频GSM/GPRS，实现紧急报警和定位；远程登录模块是指手机或其它上网设备，供用户远程访问和监控；BB-Black模块是本系统的核心模块，该模块又可分为数据处理、Boa服务器和SQLite数据库三部分。数据处理模块实现对数据的接收、解析、向SQLite数据库插入数据和向GSM模块下达紧急报警命令；SQLit

5、e数据库主要用于存储生理数据；Boa服务器则实现用户的远程访问查询SQLite数据中存储的生理数据。　　　　图3系统功能模块框图　　正如上图所示系统的信息处理过程如下：　　1.生理数据采集模块实时采集生理数据。　　用户可根据需要随身携带相应的生理数据检测模块（如：血压、血糖、脉搏等检测模块），在BB-black建立的无线传感网络覆盖范围内移动、实时生理数据采集，按IEEE802.15.4的通讯标准，通过无线网络将生理数据包传送出去；在BB-black开发板上连接的ZigBee终端节点将数据包接收。　　2.BB-black模块接收、分析和处理生理数据。　　AM335x处理器定时

6、的读取终端节点接收的数据包，通过解析得到数据包中的生理数据，并存储到SQLite数据库，同时根据健康指标对数据进行分析，若遇紧急情况，则向GSM/GPRS模块发AT控制命令，进行紧急呼救。　　3.监护人或医生可随时随地访问服务器查看、管理被监护人近期生理数据。　　用户通过上网设备打开浏览器登陆Boa服务器，提交查询表单，即可访问SQLite上存储的被监护人的生理数据，实现远程了解被监护人近期身体状况，实现远程监控。　　本系统应用场景可如图4所示。　　　　图4系统应用场景图　　2.远程监控功能实现　　系统以BB-black为平台，提供用户远程登录访问嵌入式Web服务器Boa，查

7、看该服务器上的被监护人近期生理数据功能；为了实现数据存放功能，作者针对嵌入式设备，采用开销小、可移植性强、便使用且高效的嵌入式SQLite数据库。而CGI（CommonGatewayInterface）通用网关接口，则是Web服务器和SQLite数据库之间的桥梁，作为客户端与Web服务器交互的标准接口，可按照该标准编写应用程序实现静态HTML网页无法实现的数据库访问和搜索功能，实现客户端与服务器的交互操作。其工作原理如下图5所示。　　　　图5远程监控模块软件构成与工作原理　　首先，由客户端通过浏览器向服