1、 毕 业 设 计中文题目 基于 Android 的智能护理器控制系统英文题目 Control system of intelligent nursing devicebased on Android院 系： 计算机与信息工程学院年级专业： 软件工程姓 名：学 号： 指导教师：职 称： 年 月摘要I摘 要医疗护理的智能化是为了提高医疗护理的效率与自动化，充分应用电子信息技术，进一步扩大智能产品、通信设备在医疗护理方面的应用和服务，提高医疗护理管理的便捷度。本文根据医疗行业对于智能化服务的需求日益提高的背景，研究了更人性化地医疗看护模式，服务于行动不便的病患，使病人的康复过程、以及复健身体期间产生
2、诸多的行动不便得以舒适且合理的解决，实现了基于安卓的智能护理器控制系统，方便病患、医生、护士人员、家属，能依赖于既方便又简单的功能服务病患，帮助病患、照顾病患。本文从需求分析开始，详细的分析了本应用的功能及医护人员护理的过程，病患的需求，同时也说明了程序的设计思想和在本应用上设计思想的实现。在系统软件设计实现中，从每个界面到功能点的实现也做了详尽的说明。该应用运用低功耗蓝牙无线技术设计并实现了基于安卓的智能护理器控制系统。上层的安卓平台的控制软件通过低功耗蓝牙技术与控制器进行通信，从而实现与智能复健病床的人机交互。选择了一种低功耗蓝牙芯片的硬件平台方案，可以更加高效的解决短距离无线通信问题。安
3、卓 4.3 引入了一种内嵌式平台，在中心层面为低功耗蓝牙提供了接口支持，与传统蓝牙设备不同的是，低功耗蓝牙能明显地降低使用功耗，这使得安卓应用可以通过低功耗蓝牙系统，与相邻的传感器、心率监护仪和健身设备等低功率设备进行通信，而大大节约电量。关键词：医疗护理；安卓；低功耗蓝牙ABSTRACTIIABSTRACTBy improving the efficiency and automation of the healthcare, Medical intelligence makes full use of electronic information technology, to furthe
4、r expand the application and service of intelligent products and communication equipment in medical nursing, and improve the convenience of the medical and health management. This paper based on the background of the increasing demand for intelligent services in the medical industry, to study more h
5、umanistic medical care model, to serve the patients with mobility, to make the patients recovery process, as well as the rehabilitation of the body to produce a lot of action inconvenience to be comfortable and reasonable, I produced an Android based intelligent care control system to facilitate the
6、 patient, doctors, nurses, family members, can rely on both easy and simple function of the patient, to help patients, care for patients. This paper starts from the demand analysis, detailed analysis of the application of the function, and medical staff nursing process, and patient demand. At the sa
7、me time, it also explains the design idea of the program. In the detailed design, from the system interface to the realization of each function point to do a detailed analysis and description.This design uses the BLE wireless technology realization. The upper level of the Android platform control so
8、ftware through low-power Bluetooth technology to communicate with the hardware equipment, so as to realize the interaction with the intelligent rehabilitation hospital bed. The hardware platform of a low power Bluetooth chip is selected, which can solve the problem of short distance wireless communi
9、cation more efficiently.Android 4.3 introduces built-in platform support for Bluetooth Low Energy in the central role and provides APIs that apps can use to discover devices, query for services, and read/write characteristics. In contrast to Classic Bluetooth, Bluetooth Low Energy (BLE) is designed
10、to provide significantly lower power consumption. This allows Android apps to communicate with BLE devices that have low power requirements, such as proximity sensors, heart rate monitors, fitness devices, and so on.Key Words: Healthcare; Android; BLE目录 III目 录第 1 章 引言 .11.1 研究背景 .11.2 研究分析 .11.2.1 可
11、行性 分析 .11.3 主要研究内容 .2第 2 章 需求分析 .32.1 功能需求 .32.1.1 系统目标 .32.1.2 功能分析 .32.1.3 系统层次模块图 .32.2 系统性能要求 .42.3 运行环境 .4第 3 章 系统硬件方案设计 .53.1 多功能护理病床的整体结构 .53.1.1 床体姿势变换模块 .53.1.2 康复模块 .73.1.3 人体清洁模块 .8第 4 章 系统软件设计实现 .94.1 软件设计原理 .94.1.1 BLE 协议栈 .94.1.2 GAP 协议与 GATT 协议 .104.1.3 外围设备与中心设备的通信 .104.2 BLE 实现类 .13
12、4.3 BLE 通信流程 .144.4 功能模块流程 .164.4.1 病床姿态和手、腿关节护理模块 .164.4.2 智能人体清洁护理模块 .184.5 功能模块实现 .19第 5 章 总结与展望 .225.1 总结 .225.2 展望 .22参考文献 .23致 谢 .1第 1 章 引言1第 1 章 引言1.1 研究背景近几年，智能终端设备迅速地发展开来，人们对智能时代的生活品质逐渐有了较高的期待，智能化的可穿戴设备，如小米手环、苹果手表、谷歌眼镜等新兴产品层出不穷、蓬勃发展，带给人们更舒适、便捷的生活。低功耗蓝牙技术是一种支持设备之间近距离传输数据的无线通信技术，可以在不同的设备之间实现无
13、线数据交换，取代了传统的近距离有线连接，使得移动终端与设备间的通信更加轻盈、自由。低功耗蓝牙（BLE）是蓝牙 4.0 规范的核心内容。该技术的最为重要的进步是超低的待机功耗与运行功耗，它非常符合目前可穿戴设备和物联网的发展需求 1，一颗纽扣电池足以连续支撑数年，这样的特性激发了许多开发者去开发低成本、低功耗的无线领域方案，如医疗保健、体育健身、家庭娱乐、传感器物联网等诸多方面。低成本、低功耗、向下兼容、跨厂商互操作性强等特点都会推进 BLE 的市场进步 2。随着信息技术、智能终端的发展，医疗行业也逐渐步入一个更人性、更灵活的时代，医疗护理的服务开始变得舒适、人性、高效，兼具智能化、人性化的医护
14、技术竞争愈加激烈，智能医护，低功耗蓝牙等穿戴医护成为医护市场的新热点。中国公民逐渐步入老龄化，病人或是老人的康复过程中，行动不便是无法避免、不可忽视的问题。为满足收入日益提高的家庭、医院护理的效率要求，缓解家人、医护人员的看护压力，提高病患自理能力及生活质量，契合新兴移动互联网的技术、平台、商业模式，本文开发的基于安卓的智能护理器控制系统应运而生。1.2 研究分析1.2.1 可行性分析本文中的智能护理器控制系统是基于成熟的 Bluetooth Smart 技术，Android 4.3以上系统平台，使用面向对象语言 Java 开发，应用系统开发配置使用 Android Studio集成开发环境，
15、开发技术及调试环境都已相对成熟。在技术上有学校优秀导师的指导和富有经验的学长姐的帮助，对于完成该应用软件的开发是可行的。第 1 章 引言21.3 主要研究内容现在任何一样东西如果能称得上是智能硬件，得有一个前提条件：能与手机、平板等移动设备进行通信，我们考虑物联网的几大热门无线通信技术： 3 蓝牙：低成本、低功耗，手机直接支持； WIFI：应用广、功耗高，借助路由器上网，手机和 WIFI 设备通过英特网通信； ZigBee：成本略高，需要借助网关上网，手机和 WIFI 设备通过英特网来通信；得益于手机的直接支持，蓝牙设备无需借助外力就能与手机通信，这让蓝牙技术在无线个人局域网中得以广泛使用。
16、4蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG）于 12 年推出蓝牙 4.0 的技术规范，这项技术规范包含了以下三个方面，如图 1-1 如示：图 1-1 蓝牙 4.0 技术规范 传统蓝牙(Bluetooth)：适用于传输音频、音乐、文件等数据的场合。 低功耗蓝牙(Bluetooth Smart )：适用于小数据量传输，但对功耗又敏感的场合，低功耗蓝牙又称之为 Bluetooth Low Energy（ BLE）。 双模蓝牙(Bluetooth Smart Ready)：双模蓝牙是兼容传统蓝牙和低功耗蓝牙两种技术指标的规范，比如手机和电脑都属于双模蓝牙设备。第 1 章 引言3低功耗蓝牙技术：它是蓝牙
17、 4.0 的核心规范的重要组成部分，以较低的物料成本，简单的协议，更低的功耗，较多的平台支持（iOS 、Android、OSX 、Windows 和Linux 在内的大多数移动平台和桌面平台）胜任新物联网时代推手，低功耗蓝牙浪潮已起、远未及巅。 1第 2 章 需求分析4第 2 章 需求分析2.1 功能需求2.1.1 系统目标智能护理器控制系统的设计初衷是服务于行动不便的病患和老人，提高医疗看护的效率，实现卧床人可以借助移动设备的操控自助活动肢体、康复自身关节、灵活翻身起背、解决大小便失禁等问题。并记录日志，方便医护人员参考康复进度。综上所述本控制系统是医院对智能护理病床操控的工具，主要实现如下
18、目标： 帮助病人进行起背、躺平、翻身、活动上肢关节、活动下肢关节、清理大小便、换气除臭等。 对运动康复的操作过程加以日志记录，方便医护人员分析参考病患的康复进度。2.1.2 功能分析软件功能的需求分析是一款应用软件生存周期中至关重要的环节，是开发本控制系统、项目实施的首要工作。据相关的机构分析结果表明，我们设计的软件产品存在不完整性、不正确性等问题 80以上是需求分析错误所导致的，而且由于需求分析错误造成根本性的功能问题尤为突出。因此，一个项目的成功软件需求分析是关键的一步。依据软件工程学中开发软件的要求，对本控制系统全部功能和相关的技术进行具体的分析，采用结构化的分析方法，自顶向下、逐层将问
19、题分解。这里结合实际的医疗看护要求具体分析，本控制系统应该具有以下主要功能： 控制页面要求美观大方、简洁人性。 各种功能模块（包括病床部分、大小便、上肢康复、下肢康复）的手动与自动切换功能。 男女模式的个性化看护功能。 日志记录直观，能为医护人员提供有效的参考价值。第 2 章 需求分析52.1.3 系统层次模块图总的系统模块主要包括：病床功能模块、大小便功能模块、上肢康复功能模块、下肢康复功能模块、系统设置模块。如图 2-1 所示：图 2-1 总系统层次模块图2.2 系统性能要求（1）安全性：本控制系统应具有较强的安全性，对通讯和相关信息有较强的保护性。（2）稳定性：本控制系统应该在一般情况下
20、稳定运行。（3）兼容性：本控制系统能够与其它软硬件有良好的兼容性。2.3 运行环境硬件环境： Android 平板、手机等设备 支持低功耗蓝牙的智能护理外设软件环境： 操作系统：Android 4.3+ 相关应用软件：Android Studio第 3 章 系统硬件方案设计6第 3 章 系统硬件方案设计3.1 多功能护理病床的整体结构多功能病床主要结构由人体清洁模块、床体姿势变换模块及康复模块组成，其整体组成如图 3-1 所示：图 3-1 多功能护理病床结构图3.1.1 床体姿势变换模块设计完成的床体姿势变化模块主要可以实现起背、翻身、曲腿等功能。（1）起背起背功能启动时，起坐部件经电动推杆伸缩，使起背部件绕合页旋转轴旋转，电动推杆顶紧前床板背面和前侧翻板背面旋转 0-75，实现起坐。如图 3-2 所示。起背动作开始时，两侧床板向内运动，呈半包围形式，避免患者坐立时侧向倾倒。腿部托板床板从 0 起止约 10，防止人体下滑。手臂肘关节护理腿部膝关节护理人体清洁模块 床体
