软件工程论文.doc
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1、南 开 大 学本 科 生 毕 业 论 文(设 计)中文题目:基于Android平台的无线医疗设备手机端软件外文题目:Mobile phone software for wireless medical devices based on Android学 号:0812605 姓 名:xxxx 年 级:2008 级 专 业:软件工程 学 院:软件学院 指导教师:xxxx 完成日期: 关于南开大学本科生毕业论文(设计)的声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在指导教师指导下,进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、以公开发表或没有公开发表的
2、作品内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名: 年 月 日 本人声明:该学位论文是本人指导学生完成的研究成果,已经审阅过论文的全部内容,并能够保证题目、关键词、摘要部分中英文内容的一致性和准确性。 学位论文指导教师签名: 年 月 日摘 要近年来,随着网络技术的不断发展以及体域传感器技术的革新,基于他们的交叉领域的医学技术不断发展。基于体域无线传感器的健康监测系统是计算机网络、多媒体技术以及医学诊断技术相结合而形成的一门新兴课题。首先,本文从应用的角度阐述了本系统的基本架构,从底层到高层依次为:
3、使用者、前端体域传感器信号采集装置、无线局域网(Android终端)、医疗护理远程控制中心。在系统中心处理部分,介绍另外数据采集、数据存储服务器模块以及大文件断点续传的内容。在系统管理软件部分,介绍了Java Web应用、B/S架构和MVC模型、Tomcat服务器的应用。对该系统进行了调试,运行结果基本达到了要求。关键词:远程医疗;Tomcat;Mysql;服务器设计Abstract In these years, with the continuous development of network technology and sensor technology innovation, me
4、dical technology based on their cross areas develop rapidly. Based on the body area wireless sensor health monitoring system is a new topic involved the computer network, multimedia technology and medical diagnosis technology. First of all, this paper expounds the basic framework of system, from the
5、 bottom to the top are: users, front body area sensor signal acquisition device, WLAN (Android terminal ), medical care to the remote control center. System center processing part, introduce additional data acquisition, data storage server module and a large file http content. System management soft
6、ware, introduced the Java Web application, B / S architecture and MVC model, the Tomcat server application.On the system debugging, the basic operation meet the requirement. Key words: Medical care ; Tomcat ; Mysql; Server design目 录第1章绪论11.1背景11.2远程医疗系统的现状11.3课题提出31.4已有的工作基础和本文开展的工作3第2章系统需求分析22.1功能需
7、求分析22.2 手机端程序性能需求与开发环境42.3 手机端系统功能简介4第3章Android架构分析和环境搭建63.1 Android功能特征及与其他平台的对比63.2Android项目介绍73.2.1 Android简介73.2.2 Android Features特性73.2.3 Android 基本框架83.2.4 Android 系统的四大组件103.3Android应用的构成和工作机制113.4Android开发环境的搭建12第4章系统手机端设计174.1程序欢迎界面174.2登录界面194.3接收设备端数据244.4 绘制心率图274.5 上传管理31第5章程序整合和调试345.
8、1模块组成345.2模块整合345.3调试出现的错误及分析36第6章总结与展望406.1 全文总结406.2 进一步工作展望40参考文献42致 谢43第1章 绪论1.1 背景随着社会经济的发展和人民群众生活水平改善的同时,人口老龄化的加速,越来越多的老人需要照顾;另一方面,现代社会竞争压力使得越来越多的人患有心血管疾病等多种疾病。人们对医疗服务,特别是能深入家庭和社区的医疗保健的需求逐渐增加。医疗保健仪器进入社区和家庭最大的问题是,普通人无法及时的检测以及解读自身的生理参数,但对于某些疾病,例如心脏病发作的时候,相应的心脏波形才最能说明问题,但在这些时候往往很难及时记录病人的生理信息。传统医疗
9、的服务由于受到时空的限制,仅能为身处医院的人群提供服务,所以必须发展一种新型的医疗服务网络系统,而现代通讯技术的发展和计算机技术的发展,为解决这一问题提供了技术基础。我们可以通过便携的体域传感器检测使用者的各项健康数据,并自动地传送使用者的手机终端,继而通过网络将使用者的生理数据发送到设在医院的远程医疗中心,从而实现医院和社区、家庭的医疗沟通。在我国地广人多但医疗资源相对集中的国情条件下,使用远程医疗具有相当高的实用价值及应用前景。1.2 远程医疗系统的现状远程医疗信息系统是现代网络通信技术、计算机多媒体和传统医学相结合的产物,它在医疗诊断、远程护理和医疗救治过程中发挥出越来越重要的作用。远程
10、医疗是随着宇航技术、航海技术的发展而产生的一种新的医疗服务模式。60年代初期,美国国家宇航局为调查失重状态下宇航员的健康及生理指标,在亚利桑那州建立了远程医学实验台,其通信手段为卫星和微波技术,从此开始了消除空间障碍进行远距离医疗活动的相关研究。80年代后期,计算机通讯技术、网络技术、数据压缩技术以及多媒体技术的迅猛发展,为远程医疗奠定了基础。90年代以来,美国等发达国家投入巨资进行远程医疗和远程医疗信息技术的研究开发。接受远程医疗服务的患者逐年增加,1996年欧美国家已达21000人次。随着各项技术的日臻完善,远程会诊与临床实体诊断的一致性逐步提高,远程医学涉及的领域正在向广域化和专业化发展
11、。目前美国各大医院已有各种类型的远程医疗系统,俄克拉荷马州的远程医疗网已将该州的多家医院连接起来,缺少放射专家的乡村小医院目前采用将数字化的X光片传至上级医院进行诊断的做法,大约1小时内即可得到诊断结论。专科远程医疗普及迅速,各医院相关专业之间相连,可随时进行病例讨论、阅片、确定诊断报告、解答疑难问题等。目前拓宽的领域已有心脏、口腔、皮肤、救护、病理、精神病、放射、手术、监护、超声等专科诊断系统,其中应用最广泛的是放射学和病理学。近几年,远程医疗研究正在成为全球科技研究的热点。远程医疗是具有重大的社会效益、经济效益的系统工程,已经得到了全世界各个国家卫生行业的重视,作为一种新型的医疗服务模式,
12、也得到了政府、医疗机构和患者的认可。从临床应用情况来看,目前,比较成熟也比较常用的远程医疗学科有远程影像诊断学、远程病理学、远程心脏病学、远程皮肤学、远程骨科学和远程精神病学等。我国的远程医疗起步虽晚但发展迅速。国家卫生部使用亚洲卫星二号建立了卫星通信专业网,根据一网多用的原则,金卫医疗网络工程有限公司利用卫星频道,已开通了北京、哈尔滨、广州、上海等15个中心城市的20家重点医院;中国医学基金会组建了中国远程医疗会诊骨干网,连通了25个省、自治区、直辖市近40家部属、省属重点医学院校附属医院和省属重点医院;基层网连通了近100家地市县级医院,骨干网上集中了近2000名国内著名专家,面向全国医院
13、和病人提供医疗、保健咨询和学术服务。据悉,这一网络将在十年内完成从电话干线到专线、光缆及卫星干线的发展。总后推行的“军字二号”工程正在全军医疗卫生单位实施推广,军队远程医疗网已突破大军区间的界限实现互联,未来几年内,医疗卫生网有望与军队光纤通讯网并轨运行,届时通讯速率将会大大提高,远程会诊质量也会明显改善。自1996年起,解放军总医院、南京军区总医院等单位先后建立远程会诊中心,目前已分别与几十家医院连通,并成功地实施了几千例会诊。北京军区于1997年底全面启动“军字二号”工程,区内20余家医疗单位连通,组建了两个远程会诊中心,各站点通过软件调试、人员培训、交互式运行,目前已形成多途径会诊、多学
14、科专家体系、多功能服务手段的良好态势。远程医学有许多优越性,它在方便病人,减少费用,提高医疗质量,提高工作效率,加强信息交流,加强卫生统计,乃至促进卫生体制改革等方面都有积极的意义。作为远程医疗的信息系统在整个远程医疗过程中起着平台支撑、医学信息管理、远程控制、数据采集等至关重要的作用。1.3 课题提出基于无线传感器网络的医疗监护系统有着很大的优越性,现在医院中大多数采用固定的医疗仪器,通过数据线把患者和仪器连接起来,并把需要的信息输入到电脑中,最后作出分析与诊断,但是医疗设备对于一般使用者出于检测自身健康状况的角度而言有以下三个缺点:一、 便携性较差,传统医疗在一定程度上解决了患者的就医问题
15、,但是专业性的医疗设备在很大程度上限制了使用者的自由,不能满足人们随时随地检测自身生理参数的要求,而基于无线体域传感器网络的医疗监控系统则可以让患者在自由活动的同时进行身体检测。二、 传统的医疗系统中,在医院获得检测结果的时间非常慢,而基于无线传感器网络的医疗监控系统可以即时的把患者的生理参数做出分析后进而以最快的速度反馈到患者那里,可以使患者在第一时间了解自己的生理参数。这样更有利于医生和患者共同来探讨病情等问题。三、 成本较高,远程医疗设备目前应用范围比较小,很大一部分原因是由于专业设备成本比较高,高昂的价格使得消费者望而却步。借助低成本的体域传感器以及普及度较高的Android移动平台,
16、可以在很大程度上降低使用者的成本支出。针对上述情况,本项目需要设计一个便携性强,成本低廉的远程医疗系统,具备基本的医疗生理数据检测功能。便携的体域传感器以及Android平台是移动终端的优秀代表,批量生产体域传感器价格低廉,Android移动平台的普及度较高,安装在手机上的客户端也省去了制造专用设备的成本。1.4 已有的工作基础和本文开展的工作在进行一个远程医疗系统开发之前,首先要根据具体使用要求选择合适的体域传感器。我们所使用的传感器为导师所提供,为了更加贴近现实生活而不是在实验室中闭门造车,我们通过网络以及实地调查等方式对传感器产品进行了解。本文的主要工作是详细介绍系统手机端软件的开发和整
17、合过程,从需求分析,Android技术,软件的编写等方面阐述了其的实现过程。第2章 系统需求分析2.1 功能需求分析我们将整个系统的功能分为了四个部分,由数据的传输路径开始,分为医疗设备上的数据采集,而后其将数据发送至手机端,接收完一端时间内完整的数据包后,手机端将根据数据在屏幕上绘出检查者的心率图,最后,手机发送数据至电脑端的数据库中存储以方便医生的调用。实现过程如下图所示:数据传输系统数据接收与后台数据处理系统移动终端系统数据采集系统如上图所示,基于体域传感器的医疗检测系统主要分为四个部分,数据采集系统、移动终端系统、数据传输系统以及数据接收与后台处理系统。整套系统的各个部分通力合作,实时
18、准确的检测使用者的各项生理数据。整个过程中我负责的部分为手机Android端的搭建和设计。经分析,我们在手机端所要实现的功能有一下一个部分:用例名称:用户登录目标:提供登录界面让用户登录前置条件:手机客户端初试启动后出现基本事件流:1.用户初始化启动程序 2.用户输入账号密码登录用例名称:文件接收目标:用于控制医疗设备发出的数据前置条件:设备处于测量用户且发送数据的状态基本事件流:1.用户点击接收数据开始的按钮 2.手机端接收数据,并将其保存至本地的txt或其他格式的文档中用例名称:手机端绘图目标:将接收到的数据绘制成检查者的心率图前置条件:一定量的数据已经接收完毕基本事件流:1.接收完毕设备
19、传输的数据后用户点击绘图按钮 2.手机端绘制出心率图用例名称:文件传输至电脑端目标:将位于手机本地的txt文件发送至电脑端保存前置条件:心率图的绘制已经完成,文件待发送基本事件流:1.在已完成的心率图下方用户点击发送按钮跳至发送界面 2.将数据发送至电脑端2.2手机端程序性能需求与开发环境根据Android手机系统要求无响应时间为5秒,且需让用户得到更好的使用体验,要求程序响应必须快速,且基本无BUG出现,有如下性能要求:1. 用户登录用时不超过1秒2. 程序开始接受数据及数据接受完毕时,客户端的反应时间不能超过5秒3. 客户端接受数据的时间一般为定值,从一分钟到数小时不等4. 客户端利用接受
20、数据绘制图像时,所需时间不能超过5秒5. 客户端各级菜单间的跳转不能超过0.5秒6. 客户端上传数据至电脑时所需时间不能超过2秒Android手机端的开发和测试环境如下手机操作系统:基于Linux内核的Android操作系统程序支持环境:Android 1.6 - 2.2版本程序开发环境:windows环境下Eclipse 1.4.2, ADT 0.95, JAVA JDK7u1,Android SDK2.3手机端系统功能简介Android手机端系统在整个医疗无线传输系统中处于中间的位置,承担着接收数据和发送至电脑端的工作,是一个比较重要的部分,也可以说是初期所追求的核心部分,在项目中的开发难
21、度较大,我们需要在首先学习Android开发环境的基础下,慢慢讲每个功能模块添加入手机端系统中。这里我们将它主要的工作分为了一下几个部分:1. 用户登录功能:实现了用户的登录功能,不同用户将会在自己的名字目录下生接收,生成以及把该文件发送至电脑端存入数据库的相应位置中。2. 蓝牙接收功能:外部的医疗设备通过蓝牙装置向外发送测量的信息数据,手机同时开启蓝牙开始搜寻,当匹配成功时就开始发送数据流,并以txt文档的形式存入手机中。3. 绘图功能:手机系统通过打开分析txt文档中的内容将其绘制成我们日常生活中见到的心率图。4. 传输功能:这里我们将尝试将txt文档传至电脑端后,利用电脑再次绘图和直接将
22、手机绘出的图片传至电脑两种方式,比较两种传输方式的优劣后作出选择。第3章 Android架构分析和环境搭建3.1 Android功能特征及与其他平台的对比几乎已经退市Symbian系统我们可以首先忽略,其在最近几年很快的被市场所淘汰本身就很能说明问题。虽然Symbian比较成熟,但它还带有浓厚的保守色彩,其应用软件的开发和使用理念与我们日常的PC软件有较大的差异。再者Symbian与互联网的结合不够紧密。Android平台与此相反,移动互联网是它最重要的应用,无论系统内核、应用软件还是硬件设计,几乎都是围绕着快捷的移动互联网应用所展开,同时, Android系统底层是基于Lunix系统,可以很
23、好的实现与PC设备的信息互享,更容易获得用户的认可。再看微软的Windows Phone系统,这个全新的平台已经成为手机市场上一股越来越强大的力量。其将于今年底发布的Windows Phone 8系统会采用和桌面Windows 8相同的内核,桌面应用可以方便的移植到手机上,这无疑是将成为该系统的最大优势。而根据微软开发部门的信息,兼容性一样可以得到保证。和Android系统相比,Windows Phone操作系统是个半开放式的系统,这一点正和Windows和Linux桌面系统的情况相似,在可以预见的将来,Windows Phone,Android,iPhone这三大平台之间的市场争夺会愈发的激
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