基于树莓派的健康监测系统

基于物联网和树莓派的带用药提醒的健康监测系统

1. 引言

由于大都市地区老年人数量不断增加，因此有必要以满足老年人日益增长的需求的方式来建设城市社区[1]。智能健康还将为人们社区内的稳定性和生活质量开辟诱人的前景，并有助于应对理解脆弱都市社区发展成就的挑战。KEEN 健康公司正在创建在智能城市地区提供适度人文关怀的方案[1]和[2]。建立智能都市社会以实现更优质医疗保健的一个关键因素在于智能健康技术的潜力，以及大量智能人力资源设备和传感器的应用。由于老年人和体弱者数量不断上升，迫切需要持续监控患者护理设施中的知识缺失情况。随着手机（例如智能手机和平板电脑）的快速发展、智能家居创新的推进以及智能健康普及率的不断提高，越来越多的医疗服务专业人员得以获取各种类型的医疗媒体（例如X射线、磁共振成像、患者面部、语音），从而实现高质量且经济的护理[3],[4]和[5]。借助这些最新的发展和智能健康应用的普及，可以即时访问医疗服务数据，并与家属共享以实现可能的照护。这种对医疗媒体内容的便捷访问引发了人们对老年患者状况的真实担忧：他是否正常、紧张或疼痛，是否得到了优质的护理或监测。在这方面，需要一种多模态框架，能够同时利用语音和录像来识别患者的状态，以实现可能的监控。

2. 问题定义

客户必须点击人物抓取才能进行给药，随后预设消息将通过扬声器播放。许多患者通常无法在适当条件下正确执行治疗过程。你可能记得在常规条件下服用药片，但不会注意在此特定时间段内应服用的药片[6]。这是一个重要的挑战，专家很难准确监测患者的情况。此外，医生让一名护理人员专门照看一位患者，这在大多数情况下既不方便也不实用。为了防止这些并发症，我们推出了一个改进项目，可在药物在固定时间被接收时提醒患者，并在体温或脉搏超过正常设定值时向医生发送患者报告。该系统主要面向患者和老年人。

3. 建议的方法

这个项目用于持续监测患者的健康状况。三个特定模块可以在项目中使用：1) 健康监测模块；2) 处方给药源；3) 语音引导器。

3.1. 健康监测

该模块包含脉搏和体温传感器，可独立测量患者的脉搏和体温。如果其中任一参数超过设定值，系统将通过物联网立即向医生发送预设消息。医生在每天结束时持续分析患者状况。本项目采用了远程概念物联网[7]。用户由基础模块提供的危机过渡功能支持。若用户认为需要立即获得专家帮助，可按压此开关，树莓派将接收到来自该开关的反馈，并自动向专家发送预设消息。

3.2. 处方给药源

药物管理模块中包含一个实时时钟（DS1307）、蜂鸣器和LCD 16x2显示器。该框架持续读取实时时钟时间，并将其与设定的时间进行比较，当这两个时间条件一致时，立即触发蜂鸣器，在预设时间内向患者发出报警，并在液晶显示屏上显示患者所需服用的药物名称。

3.3. 语音引导器

APR9600、扬声器和红外接收器提供语音提示功能。如果患者或老年人忘记服用药品，语音引导器将通过药品名称进行提醒。目前我们通过PC将处方信息存储到电可擦可编程只读存储器以及语音模块通道中。如果患者的心率超过正常心率，控制器会向注册手机号码发送消息。按键1和按键2用于通过按压来控制负载的开启/关闭。当紧急按键被按下时，会播放“需要紧急救助”的语音。

4. 硬件描述

4.1. 树莓派

它是一种超廉价的微型计算机，宽度为5.5厘米，长度为9厘米。它包含一个名为片上系统 (SoC) 的组件，该组件由用于计算浮点数的单核CPU、协处理器、图形处理器和容量为512 MB的内存（同步动态随机存取存储器）组成。此外，它的功耗很低，仅为5‐7瓦左右。树莓派的架构如图2和图3所示，规格如表1所示。它具有多级缓存内存，其中一级缓存大小为32KB，二级缓存大小为128KB。这些用于存储最近运行的程序，而算术逻辑单元用于执行指令。

表1. 树莓派的规格

Chip
核心架构	ARM 11
CPU	700兆赫低功耗ARM1176JZFS
RAM	512兆字节（SD‐RAM）
OS	Linux
尺寸	85.6× 53.98× 17毫米
电源	微型USB接口，5伏，1.2安

博通 BCM2835 系统级芯片

它是一种非常小巧的设备，也可以集成其他设备。它包含硬件和软件两部分。它需要SD卡和电源，并连接鼠标和键盘。此外，还需要显示器以运行Windows和Linux等操作系统。

5. 实验分析

这简要概述了所提出的智能老年人健康监测系统的硬件配置。下方的数字为脉搏节律和体温传感器，用于监测患者心跳。数值将显示在液晶显示屏上，如图5和图6所示。如果某一参数达到设定值，机器会立即通过物联网向医生发送预设消息。换句话说，医疗从业者将对患者进行持续识别。

本项目采用无线原理。如图4所示，紧急开关连接到用户密钥模块。如果他感觉急需帮助，可以按下开关，处理器接收到反馈后会立即发送一条预设消息。

6. 结论

由于成熟社区数量不断增加，按照这些理念建设城市区域以满足居民的特殊需求（尤其是老年人）显得至关重要。根据本文所述，智慧城市区域的主要组成部分与智能家庭人文服务相协调，面向智慧城市人口，例如通过高处方、智能交通、智能教育、智能治理、智慧家园、智能生活与安全等方面实现。本文还介绍了智慧城市区域最关键的方面。在智能家居公共服务案例中，提出了一种用于患者或老年人管理的系统。该系统通过语音和视频两种方式监控健康状况。探索性发现表明，该模型可应用于多功能家庭中，作为患者健康状况监测的一部分。关于潜在工作，通过将模型部署到实际环境中，我们预估了后续的工作量。