管理信息化人工智能健康智能腕带23.pdf

管理信息化人工智能健康智能腕 带 23 应用背景： 可穿戴设备是指人体可穿戴的微型电子产品，通常与现有配饰（如手表）集成或者 取而代之。在物联网技术的支持下，该细分市场正迅猛发展，因此对于更小型化、更直 观的设备的需求也在快速提升。可穿戴健康设备刚刚崭露头角，未来机遇和影响或许不 可限量。基于可穿戴设备在医疗行业上应用的巨大潜力，我们有所思考：老人摔倒不用 扶，及时做出应答？把医院 “搬”回家，病人在家如同住院？本设计希望能够通过智能 腕带实时监测老人的生理状态，将老人健康状况数据实时发送到云端，进行大数据计算 分析，同时给医护人员监测观察 。 一、预期功能 1. 实时检测老人的体温、心率、睡眠等生理状态并发送到云端分析，同时基于大数 据预测老人的身体状况或病情发展，达到未雨绸缪的效果； 2. 老人摔倒或睡眠出现异常等较轻症状时发送警报到子女手机上； 3. 老人出现突发重大疾病时将数据发送到医院，救护人员通过 GPS 定位前去抢救。 二、系统整体框架设计 可穿戴装置的关键技术有四：传感技术、计算技术、电源技术和通信技术。智能腕带即 为一个嵌入式系统。本系统的层次结构如图 1 所示，分为三个层次：硬件层、操作系统 层和应用软件层。 r a ) w P t e PApp Drive Lightweight APIs f A 硬件层的具体模块功能见图 2 ，主要包括嵌入式处理器或控制器、存储器、I/O 接口、高 o ( S r 效的电源管理系统等。这里采用微控制器(MCU)作为核心部件，根据采用的 MCU 可以在芯 Framework 片中集成更多的外设功能。嵌入式微控制器由早期的单片机(SingleChipComputer)发展 Driver Middleware Protocol S O 而来，在芯片内部集成了处理器、RAM 、ROM 、I/O 、定时器/计数器、A/D 、D/A 等功能部 Embedded OS 件。所需的 MCU 应具备以下几个特点： (Lightweight RTOS) a w d MCU GPS Wi-Fi + r a e BT H r  尺寸小，集成度高；  具有强的实时多任务支持能力；  具有很强的存储区保护能力；  具有较低功耗。 MCU 按性能从低到高分有 Cortex-M0 到 Cortex-M4 ，且ARM 后续还推出较 Cortex-M0 更低 功耗更高性能的 Cortex-M0+ 。这里选用Cortex-M0+(图3) 。 电源管理模块分为电池、充电装置和电池校准器。由于可穿戴设备的电容容量一般比较 小，电池容量为 100mAh 左右。超低静态电流和小封装电源管理单芯片是个趋势。该电源 管理芯片需集成线性充电、LDO 和 DC/DC 等功能。LDO 和 DC/DC 给其他模块供电，比如蓝 牙、传感器、MCU 、GPS 等。TI 的MicroSiP 电源模块TPS82740 ，它支持200mA 输出电流、 具有 95%的转换效率、工作状态时的静态电流仅为 360nA ，待机电流为70nA 。它非常适 合可穿戴的应用。 重要的子系统是数据采集或传感器子系统。根据器件的类型，其可能是只有几个MEMS 传 感器的简单系统，也可能是采用专用传感器集线器连接相关传感器的复杂系统。MEMS 传 感器