本发明专利技术公开了基于GSM的人体远程血氧心率监控系统及方法；采用时分复用的方式，让发光模块交替发出红光和红外光，红光和红外光在透过手指后会发生衰减，光-频率转换模块将透射过的光转换成相应的电信号并输送给控制器，控制器捕捉接收到的电信号形成脉冲信号；利用捕捉到的脉冲信号中跳变沿的变化求得心率并通过GSM模块发送短信；利用小波阈值去噪法对采集到的脉冲信号进行去噪；对小波系数进行非线性阈值处理；利用去掉噪后的细节信号和平滑信号来重构信号；步骤六，利用重构后的信号求取血氧饱和度并通过GSM模块发送短信。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及血氧心率监控
，尤其涉及一种基于GSM的人体远程血氧心率 监控系统及方法。
技术介绍
在血液循环过程中，当心室收缩主动脉瓣打开，血液射入主动脉内，由于血管系统 有阻力，此部分血液不能立即排入静脉中去，使射入主动脉的血液暂时留在主动脉近端，并 引起主动脉扩张、压力升高。而当心室舒张、主动脉瓣关闭、射血停止，主动脉将因弹性恢复 而收缩。主动脉这种一张一缩，压力将从升高区域开始以波的形式向主动脉远端及其分支 传播，动脉就会出现肉眼可见的波动。因此，脉搏波形中包括一个升支和一个降支升支代表 心室收缩时动脉的关然扩张；降支表不心室舒张。 目前，市场上人体血氧饱和度测量仪层出不穷，样式更是多种多样。但绝大部分血 氧测量仪都只是简单的测出血氧含量，并不具备远程监控的能力，尤其对于独自在家的老 年人而言，能够测出血氧含量及心率并及时的通知自己的家人，让家人在第一时间掌握自 己的身体状况显得尤为重要。如何远程监控身体健康指标已经成为一个值得研究拓展和有 市场价值的方向。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于GSM的人体远程血氧心率监 控系统及方法，它能够对血氧心率进行监控，并在血氧心率值超出设定的限值时通知家人。 为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案： 基于GSM的人体远程血氧心率监控系统，包括血氧心率采集模块和太阳能供电模 块，所述血氧心率采集模块将采集的数值送给控制器，所述控制器的输出端连接报警模块 和显示模块，所述控制器还与GSM模块连接。 所述血氧心率采集模块包括发光模块和光-频率转换模块，所述发光模块连接所 述控制器的输出端，光-频率转换模块连接所述控制器的输入端。 所述发光模块为双极性发光二极管，在控制器的控制下交替发出红光和红外光。 所述光-频率转换模块采用TSL237光-频率转换器。 基于GSM的人体远程血氧心率监控系统的方法，包括， 步骤一，采用时分复用的方式，让发光模块交替发出红光和红外光，红光和红外光 在透过手指后会发生衰减，光-频率转换模块将透射过的光转换成相应的电信号并输送给 控制器，控制器捕捉接收到的电信号形成脉冲信号； 步骤二，利用捕捉到的脉冲信号中跳变沿的变化求得心率并通过GSM模块发送短 ?目； 步骤三，利用小波阈值去噪法对采集到的脉冲信号进行去噪； 步骤四，对小波系数进行非线性阈值处理； 步骤五，利用去掉噪后的细节信号和平滑信号来重构信号； 步骤六，利用重构后的信号求取血氧饱和度并通过GSM模块发送短信。 所述步骤三的方法包括软阈值法和硬阈值法， 所述软阈值法包括，将小波系数与设定的阈值进行比较，小波系数的绝对值小于 阈值时，令其为零；当大于阈值时，收缩为该系数与阈值的差值； 所述硬阈值法包括，将小波系数与设定的阈值进行比较，当小波系数的绝对值小 于的阈值时，令其为零；大于阈值时，仍为它本身。 所述步骤二的方法为，对采集到的脉冲信号与设定阈值进行对比，一次连续的出 现的正负跳变代表一次心跳，上升沿和下降沿之间的时间差为一个脉搏周期，连续取多次 相邻值取平均，得到脉搏周期，进而求得心率。 当心率和血氧饱和度超过设定值时，控制报警模块报警并通过GSM模块发送短信 求救。 本专利技术的有益效果： 本专利技术的成本低，绿色环保并能同时实现远程发射数字脉搏血氧值。 采用基于TSL237光-频率转换器的高分辨数字式采集探头，运用小波分解算法对 脉搏波进行去除基线偏移，并运用阈值消噪的方法对脉搏波信号进行去噪，利用负跳触发 方式检测脉搏以提高准确度。 能准确的把测量结果发送到家属的手机上，在精度、远程监控、重复性上均有所改 善，适合独自在家的孤寡老人，以及社区监护场合使用。【附图说明】 图1为本专利技术系统结构图； 图2为本专利技术GSM模块的具体电路图； 图3为光频率响应曲线； 图4为TSL237的输出频率和光强关系； 图5为原始脉搏波信号； 图6为小波分解二通道滤波器； 图7为重构二通道滤波器组； 图8为去噪后的脉搏波信号； 图9为脉搏的计算流程图； 图10为定标曲线。【具体实施方式】 下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。 如图1所示，基于GSM的人体远程血氧心率监控系统，包括血氧心率采集模块和太 阳能供电模块，所述血氧心率采集模块将采集的数值送给控制器，所述控制器的输出端连 接报警模块和显示模块，所述控制器还与GSM模块连接。 报警模块采用蜂鸣器。 显示模块采用IXD1602液晶显示。 所述血氧心率采集模块包括发光模块和光-频率转换模块，所述发光模块连接所 述控制器的输出端，光-频率转换模块连接所述控制器的输入端。 所述发光模块为双极性发光二极管，在控制器的控制下交替发出红光和红外光。 所述光-频率转换模块采用TSL237光-频率转换器。 控制器采用STC89C52单片机，PL 0、PL 1 口分时序控制双极性发光二极管，采用 时分复用的方式，让二极管交替发出红光和红外光。发出的光在透过手指后会发生一定的 衰减，光-频率转换器TSL237将透射过的光转换成相应的电信号并最终以方波的形式输出 到单片机P3. 2 口，由控制器进行脉冲捕捉和分析，完成频率的测量，并最终得出相应的参 数。 本系统所要实现的功能是能够准确的测量出人体的血氧含量和心率，并且将所测 量的结果通过无线发射模块准确的发送到监护人的手机上，实现对人体健康的远程监控， 从而达到早发现及时治疗的目的。无线发送方面，采用德国SIEMENS(西门子）公司的一款 双频900/1800MHZ高度集成的GSM模块TC35i。TC35i由供电模块（ASIC)、闪存、ZIF连接 器、天线接口等6部分组成。TC35i的核心基带处理器主要处理GSM终端内的语音和数据信 号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和数字功能。 如图2所示，单片机通过两根I/O 口控制TC35i的开关机、复位等，通过串口与 TC35进行数据通信，通信速率为9600Kbps，采用8位异步通讯方式，1位起始位，8位数据 位，1位停止位。 TC35I的18脚RXD通过2. 2K电阻隔离和单片机的TXD脚连接，TC35I的19脚TXD 通过2. 2K电阻隔离和单片机的RXD脚连接。 单片机的PL 3和TC35I的启动端第15脚连接，上电后必须给一个低电平信号 TC35I才会登陆GSM网络，可以在测试时人为将PL 3对地短路一下，看是否能登陆成功GSM 网络。 血氧测量原理 动脉血液中能否溶入足够的氧，对维持生命至关重要。血氧饱和度正是判断人体 血液含氧量的一个重要指标。血氧饱和度定义式可表示为 其中，分别表示人体组织中氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度，采用 3?02表示利用基于光电容积脉搏波原理的脉搏血氧仪所侧得的血氧饱和度。 光电容积脉搏波描记法（PPG)是基于动脉血液对光的吸收量随动脉搏动而变化 的原理。在透射式的光电检测中，当透光区域动脉血管搏动时动脉血液对光的吸收量将随 之变化，而皮肤肌肉、骨骼和静脉血等其他组织对光的吸收量是恒定不变的。按照朗伯-比 尔定律，假设波长为λ，光强为I。的单色光垂直照射人体指端动脉血液，通过动脉血液的透 光强度 其中，动脉血的总的吸光系数为ε a;动脉血的浓度为c a;动脉血的容积为本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于GSM的人体远程血氧心率监控系统，其特征是，包括血氧心率采集模块和太阳能供电模块，所述血氧心率采集模块将采集的数值送给控制器，所述控制器的输出端连接报警模块和显示模块，所述控制器还与GSM模块连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵曰峰，史文征，袁超颖，王玉暖，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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