智能健康監護系統軟件設計研究
摘要： 智能健康監護系統是針對物聯網技術在醫療方面的應用，基于嵌入式系統、無線通信、手持設備等最新實用技術，以社區家庭老人健康監護為應用目的醫療系統。系統由STC12C5A60S2為感知層平臺、GSM/GPRS無線傳輸構成為網絡層、PC機和手持設備終端為應用層的三層結構。應用層的軟件系統設計采用模塊化、插件化、標準化的各個子系統設計。所有子系統按照平臺需求采用不同的軟件平臺開發。
關鍵詞： 物聯網;監護;STC12C5A60S2
Abstract： The health intelligent monitoring system is the medical system aiming at the application of the Internet of Things technology in the field of medical and being based on the latest technologies， such as embedded system， wireless communication， hand-held devices and so on. The purpose of the system is to care the health of the old person in community family. The system have three layer structure：STC12C5A60S2 as the platform for the perception layer， GSM/GPRS wireless transmission as the network layer， the PC and hand-held terminal equipment as the application layer. The software system design of application layer adopts modularized， plug-in and standardized independent subsystem design. All subsystems should be developed according to the demand of the platform and with different software platforms.
Key words： Internet of Things;monitoring;STC12C5A60S2
1 研究目標和研究內容
本研究為《基于物聯網技術的社區家庭老人實時智能健康監護系統的研究及實現》(《The Internet of things technology community home for the elderly health intelligent monitoring system based on real-time》簡稱IOT-HMS)項目中應用層軟件設計部分。
1.1 研究目標
①實時檢測被監護人的血壓、脈象、溫度、心跳等各項健康指標。
②利用物聯網技術使用SIM900A模塊的GPRS功能，將被監護人各項健康指標信息通過打包的方式通過移動數據交換中心發送給PC機。
�、跴C機中設立數據庫包含被監護人的姓名、性別、照片、家庭地址、應急電話、以往病史以及被監護人健康指標參數等字段，當被監護人健康指標出現問題時，PC機通過短信模塊向監護人手機發送預警短信，實現遠程監護
功能。
④設備上自帶語音模塊，當被監護人出現嚴重健康狀況時，啟動語音模塊提醒鄰近人進行救助。
1.2 研究內容 本系統主要由三部分組成：感知層、傳輸層以及應用層。
�、俑兄獙影槐O護人健康指標檢測模塊以及CPU控制模塊。檢測模塊包括血壓、脈象、溫度、心跳等健康參數檢測設備，負責對被監護人進行健康信息采集，向上傳輸至控制模塊;控制模塊是整個裝置的核心，由CPU負責對傳輸進來的各種信息進行智能分析并做出綜合處理。
②傳輸層包含GPRS服務器數據傳送模塊和預警短信模塊。GPRS服務器數據傳送模塊將被監護人的健康參數通過打包的方式通過移動數據交換中心發送給PC機;PC機將信息與數據庫中的信息進行比對，及時向監護人發送預警短信。
�、蹜脤又饕窹C機上的數據庫的建設。數據庫包含被監護人的姓名、性別、照片、家庭地址、應急電話、以往病史以及被監護人健康指標參數等字段，通過信息比對查詢，及時通過傳輸層發送預警信息。
2 軟件系統設計
軟件系統貫穿整個研究設計過程：從感知層需要運行在STC12C5A60S2平臺中的C程序，到運行在傳輸層和應用層的windows軟件程序。
2.1 軟件架構設計理念 軟件系統設計采用模塊化，各個軟件單獨設計，再集成。從而利于軟件功能的實現。
2.2 軟件設計 當采集數據通過GSM/GPRS系統傳輸到服務器中開始使用服務器軟件對數據進行處理。整體軟件架構思路如圖1。
2.3 軟件處理流程 軟件的數據流處理流程如圖2。
2.4 文件處理流程 文件的處理流程如圖3。
2.5 軟件單元模塊
2.5.1 數據采集單元 通過運行于STC12C5A60S2單片機平臺中的C程序，實現被采集人的體溫等等健康指標的采集，采集數據實時通過GSM/GPRS模塊(SIM900B模塊)將數據送往服務器端。
被采集人的個人識別信息通過軟件直接寫入單片機運行程序中。 服務器端的IP地址通過使用花生殼動態域名進行解析，從而保證采集器可以實時通過TCP/UDP方式連接到服務器端。從而實現采集數據實時傳輸到服務器中。
2.5.2 數據接收單元 數據接收單元運行于服務器端。將以TCP/DUP方式收到的數據以文本文件的方式存儲于服務器中，便于入庫及掃描單元使用。數據接收單元實時運行。實時監控TCP/UDP端口的數據變化。
2.5.3 線程服務 線程服務單元為系統線程管理服務，通過該單元可以控制系統CPU的使用，控制文件掃描和處理的線程數量等。該單元保證了既充分利用系統資源的同時也避免了處理瓶頸的出現。
線程服務單元通過配置文件以供系統組件使用，通過配置文件，可以修改線程池的大小，線程優先級，線程的等待隊列大小等等。
線程池的大小決定了處理程序的并發度，線程優先級決定了處理程序獲得CPU執行的機會多少，線程的等待隊列可以限制排隊長度，當排隊數量超過指定限制時，向線程服務單元提交處理任務將會被阻塞，直到有線程處理完成且排隊數量減少為止。
2.5.4 日志服務 為系統提供日志服務，以便開發和維護使用�？梢酝ㄟ^該單元控制日志的輸出信息。
2.5.5 定時調度服務 該單元為服務組件，提供定時調度服務，其他單元可以利用該單元進行定時任務的注冊和解除。通常情況下文件的掃描、文件入庫等等任務都是由相關組件進行注冊，由定時調度單元進行適時調度的。
定時調度主要是針對需要按時鐘來觸發的任務，比如說文件掃描任務、文件入庫任務、文件清除任務等等。
2.5.6 配置管理服務 為系統各個單元組件提供配置信息。專門設置配置管理單元，可以更方便的進行系統配置管理。將所有配置文件集中到該單元目錄下，以提供集中的配置管理。當然或許可以通過數據庫或者其他方式進行配置信息的管理。
2.5.7 文件掃描服務 當數據接收單元接收到數據并生成文本文件存于數據接收目錄中時，本組件可以方便的進行文件掃描控制，并可以按各種條件過濾文件：比如按修改時間戳過濾，按文件擴展名過濾。同時該單元會記錄已經處理過的文件，以保證不會被重復處理。該單元同時提供多種文件源掃描，比如FTP、本地文件等。
2.5.8 標準監護數據計算服務 以IOT-HMS所輸出的數據為標準數據，在此單元中實現計算和輸出，輸出數據存入數據庫中。該單元同時控制數據的輸出格式，包括定時、定性數據輸出。該模塊具備可編輯性，能夠定制特定的數據輸出格式。
2.5.9 文件入庫單元 本單元對應文件處理流程中將掃描單元標記的文本文件打開，讀取，處理后將數據直接送入SQL SERVER2008數據庫中。
數據的入庫將采用即時的入庫方式，從而保障數據查詢的及時性。當然入庫等過程需要周期，延遲當控制在2分鐘以內。所以入庫的數據將使用100行或者10行等不同的數量同時入庫的方式。
2.5.10 文件清除單元 根據掃描單元的標記和入庫單元的入庫標記，將已經入庫的文件清除，從而還系統簡潔明快。
2.5.11 SQL SERVER數據庫檢查單元 數據庫檢查單元負責檢查當前數據庫表結構是否適應于IOT-HMS的輸出，如果不適用，則會生成修改數據庫表結構的腳本或者建表腳本。這樣的檢查可以簡化數據庫結構升級，并減少因增減數據字段導致的系統不兼容。
該模塊的產生是應對系統數據庫運行是否穩定。以及預防認為的在系統數據庫中增加非法表格和字段，造成系統空間浪費和數據錯誤的發生。一旦檢查發現錯誤，會進行及時修復，保障系統的干凈、高效。
2.5.12 自定義監護數據管理單元 可以自定義IOT-HMS系統的監控指標。按照用戶需求進行定義。
3 總結
軟件系統設計采用模塊化、插件化、標準化的各個子系統設計。所有子系統按照平臺需求采用不同的軟件平臺開發。
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