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人体心血管系统BAN采集网络的研究

作 者: 傅伟伟
导 师: 张珣
学 校: 杭州电子科技大学
专 业: 电子与通信工程
关键词: 血压测量 人体局域网 心血管病 健康监护
分类号: TP274
类 型: 硕士论文
年 份: 2014年
下 载: 4次
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内容摘要


随着中国人口的快速老龄化,心血管疾病正严重威胁着居民的健康。心血管病作为常见病、多发病,其科学诊治需要更多的临床数据。国内外的研究表明,实时的动态监测对于心血管病的诊断有着极其重要的作用。本文提出了一种基于人体局域网(BAN)的心血管生理信号采集方案,通过设计可穿戴式的采集传感器和构建家庭中的无线传感网络,实时监测人体心血管生理参数,提供了一种有效的心血管病的实时分析和指导手段,实现了家庭中的日常健康监护,并提供了健康指导、突发病自动报警等功能。论文首先以无线传感网络和生理信号采集为基础,分析其国内外的研究现状,提出了系统设计的总体框架。其次,针对生理信号监测系统的需求,重点研究了两大关键技术:前端生理参数采集和家庭无线传感网络的构建,同时分析了各技术方案的发展和优缺点。其中,前端生理参数采集主要采集血压、心率、体温等生理信号,给出了相应的软硬件设计。所设计的可穿戴式脉搏传感器,采用了基于波速测量的新方法,实现了便捷的动态血压测量。然后,针对家庭传感网络的需求,对常用的几种无线网络通信技术进行了分析和比较,综合评估网络的功耗、成本、兼容性、可靠性等因素,选取了适合本系统的无线通信方案,通过建立一种家庭中的传感网络,实现生理数据的传输。最后,设计了一种基于ARM开发平台的嵌入式终端服务器,可以将通过无线传感网络传输过来的生理数据,进行分析和处理,实时显示曲线变化,为将来实现远程健康监护和手持式医疗终端设备的设计提供了参考。本系统基本实现了前端生理参数采集、家庭无线网络通信,嵌入式终端设备界面的各项功能,系统部分模块采用自主设计,设计了可穿戴式生理传感器,建立了基于Zigbee的人体局域网络,具有灵活、易操作、低功耗、低成本等特点,能够满足用户在家庭中的实时健康监护。对于家庭健康监护和疾病预防,降低医疗成本,缓解紧张的社会医疗资源,具有十分重要的意义。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-14
  1.1 背景与意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 论文主要内容  12-13
  1.4 论文章节安排  13-14
第2章 系统方案设计  14-24
  2.1 生理参数采集设计  14-20
    2.1.1 血压测量技术概述  14-17
    2.1.2 基于脉搏波速法的测量原理  17-18
    2.1.3 本文生理参数采集方案  18-20
  2.2 人体局域网的设计  20-23
    2.2.1 常见无线网络技术概述  20-22
    2.2.2 人体局域网的系统方案  22-23
  2.3 本章小结  23-24
第3章 生理信号采集的设计与实现  24-40
  3.1 生理信号采集系统方案  24
  3.2 动态血压计的硬件设计  24-32
    3.2.1 脉搏传感器的设计  24-25
    3.2.2 相关元器件的选择  25-27
    3.2.3 传感器硬件设计  27-29
    3.2.4 微处理器电路设计  29-32
  3.3 系统软件的设计与实现  32-39
    3.3.1 软件开发平台简介  32-33
    3.3.2 软件流程图及各模块介绍  33-38
    3.3.3 软硬件联调  38-39
  3.4 本章小结  39-40
第4章 人体局域网的设计与实现  40-51
  4.1 传感网络系统方案  40-41
  4.2 Zigbee 技术介绍  41-43
    4.2.1 Zigbee 技术简介  41
    4.2.2 Zigbee 协议栈结构  41-42
    4.2.3 Zigbee 组网介绍  42-43
  4.3 Zigbee 硬件电路  43-46
    4.3.1 无线收发芯片  43-44
    4.3.2 网络节点硬件电路  44-46
  4.4 软件的设计与实现  46-50
    4.4.1 软件开发平台简介  46
    4.4.2 组网设计及软件流程图  46-48
    4.4.3 基于 Z-Stack 的软件设计  48-49
    4.4.4 与生理传感器的通信  49-50
  4.5 本章小结  50-51
第5章 服务器端界面的设计  51-60
  5.1 基于 ARM 的服务器设计  51-55
    5.1.1 ARM 处理平台简介  52-55
  5.2 服务器端软件界面设计  55-56
    5.2.1 嵌入式 Linux 系统简介  55
    5.2.2 基于 QT 的界面设计  55-56
  5.3 服务器端界面及系统测试  56-59
    5.3.1 嵌入式 GUI 界面  56-57
    5.3.2 系统测试  57-59
  5.4 本章小结  59-60
第6章 总结与展望  60-61
参考文献  61-64
致谢  64-65
附录  65

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
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