#物联网征文# OpenHarmony脑卒中下肢康复评估系统 原创

@TOC

1.项目背景

​ 20世纪90年代以来，中国的老龄化进程加快。65岁及以上老年人口从1990年的6299万增加到2000年的8811万，占总人口的比例由5.57%上升为6.96%，目前中国人口已经进入老年型。中国政府高度重视和解决人口老龄化问题，积极发展老龄事业，初步形成了政府主导、社会参与、全民关怀的发展老龄事业的工作格局。国家成立了全国老龄工作委员会，确定了老龄工作的目标、任务和基本政策；颁布了《中华人民共和国老年人权益保障法》，制定了《中国老龄事业发展“十五”计划纲要》，把老龄事业明确纳入了经济社会发展的总体规划和可持续发展战略。据统计，脑卒中已为我国成年人致死和致残的首要原因，每12秒就有一人发生脑卒中，每21秒就有一人死于脑卒中，患者数量每年以8.7%的速度在增长， 是人口年平均增长率的16倍，中国卒中死亡率占我国总死亡率22.3%。据临床显示有效的康复治疗能明显改善后期脑卒中患者的康复情况，但据统计，目前我国康复医师占基本人群的比例约0.4：10万，而发达国家该数据则达到5：10万，两者相差12.5倍，并且人们对规范化康复的概念模糊。

2.痛点问题

（1）康复计划缺乏科学指导，康复效果不能定期评估

​ 目前脑卒中患者的康复途径主要是康复医疗机构、或者居家自主康复。但是康复医疗机构虽然有完整的设备和科学的康复指导，但是会存在康复周期长、价格昂贵等问题，居家自主康复就会存在患者居家康复的积极性得不到保障，康复计划缺少科学指导。

（2）患者病情无法定量评估

​ 目前大多康复医生主要使用评估量表进行评估打分，通过结合自己多年经验进行判断，得到大致的康复情况，无法精确的得到患者的康复情况，患者病情无法定量评估。

3.产品介绍

​ 我们团队针对脑卒中偏瘫患者，设计了一套下肢步态综合分析系统，通过采集脑卒中偏瘫患者的下肢步态数据进行数据交叉分析、深度学习评估，同时结合康复评估量表，医学临床，基于人体步态大数据反映患者的康复情况，帮助脑卒中患者康复评估，并且将患者数据展示到鸿蒙APP前端页面，在前端页面给脑卒中患者提供对应康复建议和康复视频。

​ 系统主要分为硬件设备，算法处理和软件服务三部分。

​ 算法评估模块主要分为数据评估和图像评估，数据评估主要是二次步态参数的计算得出步态特征。图像评估主要是对生成的压力云图，进行差异图模型和标准值模型的评估，两者交叉分析得到准确结果。最后在我们的鸿蒙app进行评估结果的查看，也根据评估的结果推送针对性的康复计划，康复小知识文章，视频等，来帮助患者进行康复训练，预防并发症的发生。软件部分也包括医生使用的网页端，医生主要使用网页端管理患者的个人信息，患者病情数据以及一些帮助患者康复的资料。患者也能通过app和网页端的医生进行交流。

​ 关于本篇内容的介绍，本团队只展示了团队在OpenHarmony方向探索以及规划，关于平台侧的数据处理，应用侧的场景展示将在后续发布。

​ 项目演示视频：【项目演示】

​ 我们的硬件基于OpenHarmony生态打造

​ 分别为Dayu200搭载OpenHarmony标准系统

​ Hi3861开发板搭载OpenHarmony轻量系统

​ Hi3861开发板通过串口通讯与MCU连接读取48点压力数据，并通过创建TCP服务器与DAYU200进行通讯，DAYU200实时在界面绘制压力图像。

4.项目架构

<img src=“https://s2.51cto.com/images/202208/593beef66cc8c04c3cf88780bf2b980b90ed4b.png?x-oss-process=image/watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=,x-oss-process=image/resize,m_fixed,w_1184” alt=“img” style=“zoom: 67%;” />

​ 如图所示，整体方案可以分为步态采集MCU、数据中转IOT设备、带屏数据监看三部分，步态采集MCU通过串口通讯与Hi3861建立连接，Hi3861作为数据中转设备与DAYU200进行TCP连接传输数据，并在DAYU200端进行压力图像等详细的数据展示。

5.开发流程

硬件准备

• Hi3861开发板

• DAYU200开发板

• 步态采集MCU

• 压力传感器

开发环境准备

Hi3861开发环境搭建

​ 使用版本为openHarmony1.0

​ 这里推荐使用小熊派开发环境搭建，利用配置好的镜像可以极大的简化开发流程

​ BearPi-HM_Nano十分钟上手

DAYU200开发环境搭建

​ 使用版本是openHarmony3.2.2

• 按图接线

  

​ DAYU200在安装应用时可以只接蓝色烧录线节省USB口，需要调试debug时可以将黑线连接

• 下载安装驱动

​ 下载DriverAssitant并解压

​ 在此处下载后，选择DriverInstall.exe安装驱动

• 下载并打开Deveco studio 3.0.0.9.0.0

  

​ 如果驱动正常安装，此时Deveco studio会显示连接设备

• 创建Hello World项目

​ 创建项目

​ 选择Empty Ability

​ 按图选择API版本和UI语法，这里使用API8和eTS开发

<img src=“https://s2.51cto.com/images/202208/4553ce6459122390f55972f33c483ad7dde0c8.jpg?x-oss-process=image/watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=,x-oss-process=image/resize,m_fixed,w_1184” alt=“img” style=“zoom:80%;” />

• 编译烧录应用

步态采集MCU开发环境搭建

​ 因为本篇内容重点在于项目OpenHarmony开发，故步态采集MCU部分不在此详细描述，有兴趣的可以点击链接查看设备和团队的详细内容

​ 基于ESP32的足压测量设备-开源基础软件社区-51CTO.COM

​ 【项目开发分享】基于足底压力传感器的下肢步态综合康复系统-开源基础软件社区-51CTO.COM

6.功能介绍

​ 这里会对本项目的主要功能进行讲解，并附上重点业务代码方便开发者理解

Hi3861端

• UART串口通讯

while (1){
    //读取UART1串口数据
    UartRead(WIFI_IOT_UART_IDX_1, uart_buff_ptr, UART_BUFF_SIZE);

        //赋值给fsr48P
        fsr48p = (char *)uart_buff_ptr;        
}

​ 这里将Hi3861开发板的UART1与步态采集MCU串口绑定，读取串口数据并赋值给指定变量

• ​ 实现TCP服务端

while (1){
    //向TCP客户端发送数据            
        printf(fsr48p);
        send(new_fd, fsr48p,strlen(fsr48p)+1,0);
}

​ 首先在串口打印数据便于调试，调用send方法将存储的步态信息发送至客户端

DAYU200端

• 担任TCP客户端

​ 有关Socket相关能力的学习，也可以先学习官方文档

​ socket-connection.md · OpenHarmony

tcpConnect() {
    tcp.getState()
      .then((data) => {
        if (data.isClose) {
          this.tcpInit()
        }
        //开始连接
        tcp.connect(
          { address: { address: this.setAddress, port: 8888, family: 1 }, timeout: 6000 }
        ).then(() => {
          console.log('connect success')
        }).catch((err) => {
          console.log(err)
        })
      })
  }

​ 通过指定IP和端口绑定Hi3861创建的TCP服务器

• 压力图像绘制

​ 压力图像的绘制使用到了canvas组件

Canvas(this.context)
        .size({width:'100%',height:'100%'})
        .onReady(() => {
          Canvas(this.context)
        .size({width:'90%',height:'40%'})
        .backgroundColor('#24998D')
        .onReady(() => {
              this.context.fillStyle = 'rgb(  255, 0, 0)'
              this.context.fillRect(20,20,40,40);
            }
          }
        })
        })

​ 上图代码在画布坐标（20，20）创建了一个边长40的蓝色正方形，基于此将48个压力值映射至一条RGB变化曲线，并按照压力传感器布局在画布上进行排布，就能得到一个粗糙的压力云图效果。

7.应用价值

​ 目前医院，康复医院，健身房，运动员训练基地等，需要对下肢步态进行检测评估的机构中，专业人员评估时经常会因为设备连接时间长；数据有线传输部署复杂；步态设备与肌力设备两套系统连接困难，数据展示固定单一等问题。我们团队通过尝试运用鸿蒙分布式软总线能力，很好的解决了步态与肌力设备自己组网以及设备间的组网问题，实现数据同步上传。基于软总线设备间的通信，DAYU200的移动设备数据展示，以及后续计划的碰一碰连接，能够极大的满足用户的使用需求，解决痛点问题。

8.不足与展望

​ 本次硬件部分只是在OpenHarmony方向上进行初次尝试，在数据采集方面使用UART串口通讯，步态采集设备（Hi3861）与数据监看设备（DAYU200）之间的连接使用TCP协议，虽然不失为一种解决办法，但是连接等操作的复杂度较高、易用性较低，距离成熟产品还有一段距离，下一步会对设备连接方案进行优化，尝试分布式软总线，提高连接的易用性。

本次开发方案主要解决了步态数据从传感器到OpenHarmony带屏设备之间的传输问题，但针对步态数据的分析评估算法并没有应用到项目中，后面需要针对OpenHarmony系统设备进行算法部署尝试。

【本文正在参加物联网有奖征文活动】，活动链接：https://ost.51cto.com/posts/14758