一种基于无线传感器网络的远程心电监护系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于无线传感器网络的远程心电监护系统，包括心电无线监测模块、用户终端和心电数据管理平台，所述的用户终端与心电数据管理平台远程通信连接，心电无线监测模块用于基于无线传感器网络采集监护对象的心电数据，并将监护对象的心电数据发送至心电数据管理平台。本发明专利技术基于无线传感器网络实现了远程心电的智能监护，系统成本低、使用方便且适用于大规模应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无线传感器网络的远程心电监护系统
本专利技术涉及医疗领域，具体涉及一种基于无线传感器网络的远程心电监护系统。
技术介绍
目前医院具有的常规心电图监护仪或心电工作站普遍存在着体积庞大、功能单一、使用不方便和不便携带等缺点。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种基于无线传感器网络的远程心电监护系统。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：提供了一种基于无线传感器网络的远程心电监护系统，包括心电无线监测模块、用户终端和心电数据管理平台，所述的用户终端与心电数据管理平台远程通信连接，心电无线监测模块用于基于无线传感器网络采集监护对象的心电数据，并将监护对象的心电数据发送至心电数据管理平台。本专利技术的有益效果为：基于无线传感器网络实现了远程心电的智能监护，系统成本低、使用方便且适用于大规模应用。附图说明利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1本专利技术的结构框图；图2是本专利技术心电数据管理平台的连接框图。附图标记：心电无线监测模块1、用户终端2、心电数据管理平台3、数据存储模块10、数据分析显示模块20。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。参见图1、图2，本实施例提供的一种基于无线传感器网络的远程心电监护系统，包括心电无线监测模块1、用户终端2和心电数据管理平台3，所述的用户终端2与心电数据管理平台3远程通信连接，心电无线监测模块1用于基于无线传感器网络采集监护对象的心电数据，并将监护对象的心电数据发送至心电数据管理平台3。优选地，所述的心电无线监测模块1包括微型心电采集节点、收发节点、基站设备，微型心电采集节点用于采集监护对象的心电数据，并将采集的监护对象的心电数据发送至收发节点，收发节点用于接收附近的微型心电采集节点发送的心电数据，并将心电数据发送至基站设备；基站设备用于收集和融合心电数据，通过以太网将心电数据上传至心电数据管理平台3。优选地，所述心电数据管理平台3包括：数据存储模块10，用于保存监护对象的心电数据，还用于查询监护对象的心电数据；数据分析显示模块20，用于对监护对象的心电数据进行分析处理，以及显示监护对象的心电波形和相关心电数据。优选地，所述基站设备包括电源管理模块、以太网接口、无线通信模块和信息处理模块，电源管理模块用于提供所需电源；以太网接口用于实现基站设备接入公网；无线通信模块30用于实现与所述微型心电采集节点或基站设备的无线通信；信息处理模块，用于处理接收到的数据信息，存放各种变量以及缓存心电数据。优选地，所述的用户终端2为手机或电脑。本专利技术上述实施例基于无线传感器网络实现了远程心电的智能监护，系统成本低、使用方便且适用于大规模应用。优选地，收发节点采用分簇的形式在覆盖范围内的微型心电采集节点中确定自己的接收节点，从而接收该接收节点发送的心电数据，具体为：(1)收发节点确定自身覆盖范围内的微型心电采集节点，形成预选接收节点列表；(2)收发节点相互广播预选接收节点列表，确认和邻居收发节点之间重复覆盖的微型心电采集节点，并建立到基站设备的路由路径，将路由路径信息和预选接收节点列表上传至基站设备；(3)各收发节点在预选接收节点列表中选择与邻居收发节点不重复覆盖的微型心电采集节点作为接收节点，并按照下述公式计算重复覆盖的微型心电采集节点选择数目：式中，Mi表示收发节点i的重复覆盖的微型心电采集节点选择数目，j表示收发节点i的第j个邻居收发节点，Ei、Ej分别为i、j的当前剩余能量，Eo为设定的收发节点接收和发送单个微型心电采集节点的心电数据的能耗，mi为收发节点i已选择的接收节点数目，Ni为收发节点i的邻居收发节点数目，di、dj分别为i、j到基站设备的距离，Kij为i、j所覆盖的微型心电采集节点总数，η1、η2为设定的权重调整系数；(4)按照到基站设备由近到远的顺序，各收发节点依次按照对应的重复覆盖的微型心电采集节点选择数目在预选接收节点列表中选择与邻居收发节点重复覆盖的且不属于任何收发节点的部分微型心电采集节点作为接收节点，从而形成最终的接收节点列表后，并将接收节点列表广播给通信范围内的收发节点。本优选实施例设计了收发节点确定自己的接收节点的策略，该策略通过当前剩余能量、已选择的未覆盖微型心电采集节点的能量消耗以及到基站设备的距离三个指标来计算重复覆盖的微型心电采集节点选择数目，能够有效防止收发节点接收过多的微型心电采集节点，使得距离基站设备近的收发节点能够优先选择重复覆盖的微型心电采集节点且尽可能少地选择重复覆盖的微型心电采集节点，最终使得收发节点之间共同覆盖的微型心电采集节点能够合理地被分配，有利于均衡收发节点之间的能量消耗，从而延长心电无线监测模块1的网络生存时间。优选地，所述的按照对应的重复覆盖的微型心电采集节点选择数目在预选接收节点列表中选择与邻居收发节点重复覆盖的且不属于任何收发节点的部分微型心电采集节点作为接收节点，具体包括：(1)收发节点i确定预选接收节点列表中与邻居收发节点重复覆盖的且不属于任何收发节点的微型心电采集节点，定义该微型心电采集节点为未选节点；(2)计算未选节点的优选值：式中，μ为第μ个未选节点，Yμ表示μ的优选值，表示收发节点i调整发射功率为0.8pmax时的通信覆盖区域，pmax为收发节点i的最大发射功率，f(·)为设定的判断取值函数，当成立时，当不成立时，Nμ为μ的邻居微型心电采集节点数目，Xμ为μ的邻居微型心电采集节点集合中同为收发节点i的接收节点的邻居微型心电采集节点数目，Lμ为μ的丢包率，LT为设定的丢包率阈值，γ为设定的权重调整系数；(3)按优选值由大到小的顺序选取前Mi个未选节点，归入接收节点列表。本优选实施例通过优选值的计算，优先选择位于要求通信范围内、节点度大、丢包率低的重复覆盖微型心电采集节点作为接收节点，实现了收发节点对重复覆盖微型心电采集节点的优化选择，有利于降低距离基站设备近的收发节点在接收心电数据方面的能量消耗，防止能量的过快消耗。优选地，所述的无线传感器网络采用两个信道，定义为A信道和B信道，微型心电采集节点工作在A信道，收发节点工作在A信道和B信道，其中收发节点之间相互通信时工作在B信道，收发节点接收微型心电采集节点的心电数据时工作在A信道；优选地，微型心电采集节点周期性地在A信道向对应的收发节点随机间隔地发送心电数据，其中微型心电采集节点将每一个心电数据发送周期分成ρ个间隔Δt，每个间隔微型心电采集节点的睡眠时长的具体设置，包括：(1)设置初始睡眠时长时，微型心电采集节点生成一个范围在[0，ρ-1]的随机数ξ0，并按照下列定义的随机数生成公式生成下一个随机数：式中，ξn+1表示生成的下一个随机数，ξn为上一次生成的随机数，设置初始睡眠时长时ξn＝ξ0，c为设定的增量因子，mod表示取余运算；(2)微型心电采集节点按照下列公式设置第δ个间隔的睡眠时长：Tδ＝[(ρ-ξn-1)+ξn+1]Δt式中，Tδ为第δ个间隔的睡眠时长；(3)微型心电采集节点每次进入睡眠状态之前，先将ξn+1的值赋给ξn，并通过随机数生成公式计算出一个新的随机数赋值给ξn+1。本优选实施例的微型心电采集节点采用上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线传感器网络的远程心电监护系统，其特征是，包括心电无线监测模块、用户终端和心电数据管理平台，所述的用户终端与心电数据管理平台远程通信连接，心电无线监测模块用于基于无线传感器网络采集监护对象的心电数据，并将监护对象的心电数据发送至心电数据管理平台。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线传感器网络的远程心电监护系统，其特征是，包括心电无线监测模块、用户终端和心电数据管理平台，所述的用户终端与心电数据管理平台远程通信连接，心电无线监测模块用于基于无线传感器网络采集监护对象的心电数据，并将监护对象的心电数据发送至心电数据管理平台。2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的远程心电监护系统，其特征是，所述心电数据管理平台包括数据存储模块和数据分析显示模块；所述的数据存储模块，用于保存监护对象的心电数据，还用于查询监护对象的心电数据；所述的数据分析显示模块，用于对监护对象的心电数据进行分析处理，以及显示监护对象的心电波形和相关心电数据。3.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的远程心电监护系统，其特征是，所述的心电无线监测模块包括微型心电采集节点、收发节点、基站设备，微型心电采集节点用于采集监护对象的心电数据，并将采集的监护对象的心电数据发送至收发节点，收发节点用于接收附近的微型心电采集节点发送的心电数据，并将心电数据发送至基站设备；基站设备用于收集和融合心电数据，通过以太网将心电数据上传至心电数据管理平台。4.根据权利要求3所述的一种基于无线传感器网络的远程心电监护系统，其特征是，所述基站设备包括电源管理模块、以太网接口、无线通信模块和信息处理模块，电源管理模块用于提供所需电源；以太网接口用于实现基站设备接入公网；无线通信模块用于实现与所述微型心电采集节点或基站设备的无线通信；信息处理模块，用于处理接收到的数据信息，存放各种变量以及缓存心电数据。5.根据权利要求3所述的一种基于无线传感器网络的远程心电监护系统，其特征是，收发节点采用分簇的形式在覆盖范围内的微型心电采集节点中确定自己的接收节点，从而接收该接收节点发送的心电数据，具体为：(1)收发节点确定自身覆盖范围内的微型心电采集节点，形成预选接收节点列表；(2)收发节点相互广播预选接收节点列表，确认和邻居收发节点之间重复覆盖的微型心电采集节点，并建立到基站设备的路由路径，将路由路径信息和预选接收节点列表上传至基站设备；(3)各收发节点在预选接收节点列表中选择与邻居收发节点不重复覆盖的微型心电采集节点作为接收节点，并按照下述公式计算重复覆盖的微型心电采集节点选择数目：

【专利技术属性】
技术研发人员：韦德永，
申请(专利权)人：韦德永，
类型：发明
国别省市：广西,45