摘要： 智慧健康監護系統是針對物聯網技術在醫療方面的應用，基於嵌入式系統、無線通訊、手持裝置等最新實用技術，以社群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無線傳輸構成為網路層、PC機和手持裝置終端為應用層的三層結構。應用層的軟體系統設計採用模組化、外掛化、標準化的各個子系統設計。所有子系統按照平臺需求採用不同的軟體平臺開發。
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《基於物聯網技術的社群家庭老人實時智慧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)專案中應用層軟體設計部分。
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模組的GPRS功能，將被監護人各項健康指標資訊通過打包的方式通過移動資料交換中心傳送給PC機。
③PC機中設立資料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引數等欄位，當被監護人健康指標出現問題時，PC機通過簡訊模組向監護人手機發送預警簡訊，實現遠端監護
功能。
④裝置上自帶語音模組，當被監護人出現嚴重健康狀況時，啟動語音模組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。
①感知層包含被監護人健康指標檢測模組以及CPU控制模組。檢測模組包括血壓、脈象、溫度、心跳等健康引數檢測裝置，負責對被監護人進行健康資訊採集，向上傳輸至控制模組;控制模組是整個裝置的核心，由CPU負責對傳輸進來的各種資訊進行智慧分析並做出綜合處理。
②傳輸層包含GPRS伺服器資料傳送模組和預警簡訊模組。GPRS伺服器資料傳送模組將被監護人的健康引數通過打包的方式通過移動資料交換中心傳送給PC機;PC機將資訊與資料庫中的資訊進行比對，及時向監護人傳送預警簡訊。
③應用層主要指PC機上的資料庫的建設。資料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引數等欄位，通過資訊比對查詢，及時通過傳輸層傳送預警資訊。
2 軟體系統設計
軟體系統貫穿整個研究設計過程：從感知層需要執行在STC12C5A60S2平臺中的C程式，到執行在傳輸層和應用層的windows軟體程式。
2.1 軟體架構設計理念 軟體系統設計採用模組化，各個軟體單獨設計，再整合。從而利於軟體功能的實現。
2.2 軟體設計 當採集資料通過GSM/GPRS系統傳輸到伺服器中開始使用伺服器軟體對資料進行處理。整體軟體架構思路如圖1。
2.3 軟體處理流程 軟體的資料流處理流程如圖2。
2.4 檔案處理流程 檔案的處理流程如圖3。
2.5 軟體單元模組
2.5.1 資料採集單元 通過運行於STC12C5A60S2微控制器平臺中的C程式，實現被採集人的體溫等等健康指標的採集，採集資料實時通過GSM/GPRS模組(SIM900B模組)將資料送往伺服器端。
被採集人的個人識別資訊通過軟體直接寫入微控制器執行程式中。 伺服器端的IP地址通過使用花生殼動態域名進行解析，從而保證採集器可以實時通過TCP/UDP方式連線到伺服器端。從而實現採集資料實時傳輸到伺服器中。
2.5.2 資料接收單元 資料接收單元運行於伺服器端。將以TCP/DUP方式收到的資料以文字檔案的方式儲存於伺服器中，便於入庫及掃描單元使用。資料接收單元實時執行。實時監控TCP/UDP埠的資料變化。
2.5.3 執行緒服務 執行緒服務單元為系統執行緒管理服務，通過該單元可以控制系統CPU的使用，控制檔案掃描和處理的執行緒數量等。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。
執行緒服務單元通過配置檔案以供系統元件使用，通過配置檔案，可以修改執行緒池的大小，執行緒優先順序，執行緒的等待佇列大小等等。
執行緒池的大小決定了處理程式的併發度，執行緒優先順序決定了處理程式獲得CPU執行的機會多少，執行緒的等待佇列可以限制排隊長度，當排隊數量超過指定限制時，向執行緒服務單元提交處理任務將會被阻塞，直到有執行緒處理完成且排隊數量減少為止。
2.5.4 日誌服務 為系統提供日誌服務，以便開發和維護使用。可以通過該單元控制日誌的輸出資訊。
2.5.5 定時排程服務 該單元為服務元件，提供定時排程服務，其他單元可以利用該單元進行定時任務的註冊和解除。通常情況下檔案的掃描、檔案入庫等等任務都是由相關元件進行註冊，由定時排程單元進行適時排程的。
定時排程主要是針對需要按時鐘來觸發的任務，比如說檔案掃描任務、檔案入庫任務、檔案清除任務等等。
2.5.6 配置管理服務 為系統各個單元元件提供配置資訊。專門設定配置管理單元，可以更方便的進行系統配置管理。將所有配置檔案集中到該單元目錄下，以提供集中的配置管理。當然或許可以通過資料庫或者其他方式進行配置資訊的管理。
2.5.7 檔案掃描服務 當資料接收單元接收到資料並生成文字檔案存於資料接收目錄中時，本元件可以方便的進行檔案掃描控制，並可以按各種條件過濾檔案：比如按修改時間戳過濾，按副檔名過濾。同時該單元會記錄已經處理過的檔案，以保證不會被重複處理。該單元同時提供多種檔案源掃描，比如FTP、本地檔案等。
2.5.8 標準監護資料計算服務 以IOT-HMS所輸出的資料為標準資料，在此單元中實現計算和輸出，輸出資料存入資料庫中。該單元同時控制資料的輸出格式，包括定時、定性資料輸出。該模組具備可編輯性，能夠定製特定的資料輸出格式。
2.5.9 檔案入庫單元 本單元對應檔案處理流程中將掃描單元標記的文字檔案開啟，讀取，處理後將資料直接送入SQL SERVER2008資料庫中。
資料的入庫將採用即時的入庫方式，從而保障資料查詢的及時性。當然入庫等過程需要週期，延遲當控制在2分鐘以內。所以入庫的資料將使用100行或者10行等不同的數量同時入庫的方式。
2.5.10 檔案清除單元 根據掃描單元的標記和入庫單元的入庫標記，將已經入庫的檔案清除，從而還系統簡潔明快。
2.5.11 SQL SERVER資料庫檢查單元 資料庫檢查單元負責檢查當前資料庫表結構是否適應於IOT-HMS的輸出，如果不適用，則會生成修改資料庫表結構的指令碼或者建表指令碼。這樣的檢查可以簡化資料庫結構升級，並減少因增減資料欄位導致的系統不相容。
該模組的產生是應對系統資料庫執行是否穩定。以及預防認為的在系統資料庫中增加非法表格和欄位，造成系統空間浪費和資料錯誤的發生。一旦檢查發現錯誤，會進行及時修復，保障系統的乾淨、高效。
2.5.12 自定義監護資料管理單元 可以自定義IOT-HMS系統的監控指標。按照使用者需求進行定義。
3 總結
軟體系統設計採用模組化、外掛化、標準化的各個子系統設計。所有子系統按照平臺需求採用不同的軟體平臺開發。
參考文獻：
[1]毛明毅，蔣元恆，陳志成.智慧家居遠端Web管理控制平臺的設計與實現[J].微電子學與計算機，2013，30(5).
[2]陳心浩，馬恆，陳軍波.基於Android移動式心電監護系統的設計[J].中南民族大學學報(自然科學版)，2014(01).
[3]王惠中，許正海，李春霞.面向智慧家庭的遠端健康監護系統發展[J].電氣自動化，2008(06).
[4]代永陸，唐曉英，劉偉峰.基於嵌入式系統的行動式多引數健康監護儀設計[J].電子技術應用，2006(09).
[5]劉建峰.基於Windows CE6.0的嵌入式心電監護系統研究[D].山東大學，2012.
[6]陳宇.健康物聯網移動監護終端的研製[D].華南理工大學，2013.
[7]焦龍.基於物聯網的母嬰監護系統的設計與實現[D].黑龍江大學，2012.