健康监测：非接触传感打破可穿戴设备的束缚

来源：HIT专家网    作者：王新怀

2016年7月，英特尔助力的大学生电子设计竞赛嵌入式系统专题邀请赛在上海交通大学开幕，来自世界各国知名高校的一百多个队伍，在英特尔公司提供的Minnow Board Turbot和Arduino 101开发主板上汇聚创意，展现了一个个精彩的作品。

来自西安电子科技大学的作品“基于非接触传感的日常健康监护座椅”，将先进的高精度加速度传感技术和云技术通过英特尔物联网开发平台结合起来，创新地将非侵入式传感应用于对老人的日常监护上。老人只需要坐在一把装有传感器节点的椅子上，无需任何操作，便可获得健康监测。其原理在于，固定于椅子上的高精度传感器可以检测出人体心跳泵血产生的微小振动，计算出老人的心率、呼吸率、心率变异性等数据，并将这些健康数据进行云同步。以此为基础，若将传感器节点分布式地安装于各种家具上，收集、分析人体心脏搏动的微弱信号，便可以更加全方位地了解老人在家中的情况和健康状态。

图1 “基于非接触传感的日常健康监护座椅”的原理图和系统整体架构

在此作品构想的一套完整家庭健康监护系统中，家具上的传感器节点由高精度加速度传感器和Arduino 101开发主板构成，前者负责采集人体微动信号，后者负责信号处理分析和蓝牙通信。而Minnow Board Turbot平台作为系统在家中的中枢，与传感器节点交换信息，进行节点控制、数据汇总和云同步。在云端，服务器会进行进一步的统计分析，进而得出结果，一旦发生不测时会通过微信推送等形式及时通知家人。

该系统在嵌入式物联网技术的沟通下，利用了先进的高精度传感设备，打破了当下可穿戴健康监测设备给老人日常生活带来的束缚。并且利用英特尔平台便捷的网络接口连接的云端，随着用户数量和使用时间的增长，利用大数据汇总分析，能够更加精确地预测家中老人可能发生的状况。通过这一参赛作品我们看到，物联网通过将万物互联，可以更好地解决老龄化等社会问题，切实改变我们的生活。

英特尔公司近期也不断地更新着其面向物联网行业的产品，其Atom（凌动）和Quark系列处理器，专门针对物联网应用，分别适用于不同的场合。应用Atom处理器的平台在保持相对较低功耗的同时，支持Windows、Linux等多种主流操作系统，通过移植Open CV等开发库，甚至可以胜任对图像等数据的实时计算任务。Quark处理器则拥有超低的功耗和超小的身材，更适用于可穿戴等便携设备。同时，英特尔也顺应了电子爱好者、创客社区和高校人才培养等不同领域的需求趋势，推出了基于Quark处理器的Galileo（伽利略）、Arduino 101等开发主板。这些面向物联网开发所推出的主板，兼具Arduino的开源标准、x86处理器架构的强大性能和超乎想象的丰富软硬件接口，让开发更为便捷，赢得了良好的口碑。

图2 英特尔最新推出的基于Quark芯片的Curie（居里）平台，只有纽扣大小。

当今，简易的VR眼镜配上一款手机APP就可以让人们体验到虚拟现实的乐趣，Alpha Go的神奇表现也让人们认识到深度学习的无穷力量。而英特尔打造的这些方便易用、功能丰富的物联网开发平台，让包括高校学生在内的更多电子爱好者，将“黑科技”带入自己的电子设计作品中，在物联网时代，迸发出属于自己的创造力。对于物联网来说，只要科技不停止前进的步伐，它就能让人们不断地与其将生活连通，让一切想象不只是想象。

【作者简介】

王新怀，男，博士，副教授，现任教于西安电子科技大学电子工程学院天线与微波国家重点实验室。目前为美国电气电子工程师学会会员（IEEE MTT Member）、校全国电赛专家组成员及电院教练组组长、全国高校物联网应用创新大赛评委、中国机器人运动委员会陕西竞委会专家委员会成员。