一种基于云平台的心率检测与分析系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于云平台的心率检测与分析系统，主要步骤包括：获取用户在Android智能手机终端上输入的个人信息并将其传送至云平台；将心电数据采集设备与Android手机相连，然后通过手机蓝牙接收其采集到的心电数据，并对心电数据进行预处理，检测出QRS波群，计算出心率值；将预处理后的心电数据和心率值采用MQTT(Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输)协议传送至云服务平台进行存储与分析，并将分析结果推送至手机客户端，最终实现手机客户端和WEB服务器端同步显示心电波形图和心率检测与分析结果。

A system of heart rate detection and analysis based on cloud platform

The invention provides a cloud platform for heart rate detection and analysis system based on the main steps include: obtaining user input in Android intelligent mobile phone terminal on the personal information and transmits it to the cloud platform; the ECG data acquisition equipment and Android mobile phone connected, and then through the ECG data acquisition to the Bluetooth receiver hand machine, and the ECG data preprocessing, detection of QRS wave group, the calculated value of heart rate; the preprocessed ECG data and heart rate by MQTT (Message Queuing Telemetry Transport message queue telemetry transmission protocol) sent to the cloud service platform for storage and analysis, the results will be pushed to the mobile phone the client, realize mobile phone client and WEB server synchronization display ECG waveform and heart rate detection and analysis of results.

【技术实现步骤摘要】
一种基于云平台的心率检测与分析系统
本专利技术涉及一种基于云平台的心率检测与分析系统，属于医疗健康检测与智能分析

技术介绍
心率是指人体心脏每分钟搏动的次数，它是反应心脏是否正常工作的一个重要参数。据姚震教授的《我国心血管疾病现状与展望》可得知：我国每年因其死亡人数约350万人，每天因心血管死亡9590人，估计每分钟就有6人死于CVD(Cardiovasculardiseases，心血管疾病)。到2030年，中国每年的CVD事件数就将上升超过50％。心率与心脑血管疾病密切相关，携带有丰富的人体健康状况信息。Framingham流行病学研究发现，无论是男性还是女性，随着心率次数的增加,心血管疾病死亡风险随之增加。可见，心率的检测与分析对于心血管疾病患者是十分重要的。随着智能终端的发展，一些便携式的心率监护系统已经触手可及。但是目前的便携心率检测系统存在以下几个问题：(1)、没有一个健全的后端数据库存储模式，有的基于移动智能终端的心率监护设备，心率数据存储模式分为两种：一种是内存存储，另一种是SD卡存储，但是这两种存储模式的存储空间相对来说都是有限的，不适用于存储大量的心电数据和心率数据；(2)、心率分析基于专家系统的自动智能分析较少，基于开源的ERESYE工具开发的专家系统资料就更少；(3)、在心率检测与分析系统中，将会有大量的数据从设备来通过网络进行传输，这对运用到物联网通信上的HTTP(HyperTextTransferProtocol，超文本传输协议)协议来说，会有着协议开销大和性能急剧下降的问题。此外，IP寻址取决于物理位置，这将导致网络控制复杂的问题。本专利技术Android客户端采用MQTT(MessageQueuingTelemetryTransport，消息队列遥测传输)推送协议作为心电数据上传的协议，省电省流量。云服务端是由五部系统为Ubuntu14.04的主机搭建而成的一个容错性极强的分布式集群。将每台主机作为一个节点，搭建Hadoop及非关系数据库集群(如：HBase的集群和Riak环集群)，还有中间件集群，同时每部主机安装有Erlang语言、Zotonic框架、关系型数据库(PostgreSQL数据库)，其中Erlang是一种通用的面向并发的编程语言。因此本系统总体具有低成本、操作简单、移植性好、高度可扩展、负载均衡等优点，可安全高效的保存大量的用户数据。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于云平台的心率检测与分析系统。本专利技术所述的基于云平台的心率检测与分析系统，包括实时采集用户心电数据的可穿戴式采集设备、与采集设备通过蓝牙连接通讯的Android智能手机以及与Android智能手机通过网络连接通讯的云服务平台；Android智能手机终端包含一些功能模块，如：用户管理功能模块、与采集设备通信模块、心电信号预处理模块、波形显示模块、心率计算模块和与云平台通信模块；所述的云服务平台由云存储、WEB服务器组成和中间件组成，提供用户个人信息管理平台、专家系统分析平台、数据存储平台；所述的Android智能手机终端与云服务平台的网络连接通讯主要是通过3G/4G/WiFi与远程Android智能手机终端连接，将手机终端预处理后的心电数据和检测到的心率值实时上传至云服务平台。一种基于云平台的心率检测与分析系统的实现方法，包括如下步骤：S1：用户通过应用程序在Android手机客户端登录注册；S2：心电数据采集设备实时采集用户的心电数据，并将这些数据通过Android智能手机中蓝牙模块传输至Android智能手机终端；S3：Android智能手机对上述数据首先进行预处理，其次动态绘制心电波形，然后检测QRS波群，随后计算出心率值，最后将预处理后的心电数据以及心率值采用MQTT协议实时上传至云服务平台；S4：云端服务平台中的个人信息管理平台处理用户登录或注册请求；S5：云端服务平台接收用户数据，针对不同数据类型选择不同的存储方案；S6：专家系统从Riak数据库中读取心率值并进行分析。所述的步骤S1中用户登录注册采用的协议是HTTP(HyperTextTransferProtocol，超文本传输协议)协议。所述的步骤S3中心电信号预处理包括，用中值滤波算法滤除基线漂移、巴特沃斯滤波器滤除肌电干扰等高频干扰、FIR滤波器来设计陷波器滤除工频干扰。所述的步骤S5中的用户数据共有两种类型：第一种是用户登录注册数据类型、第二种是用户生理数据类型。这两种不同关系的数据可以归纳为需要两种不同的存储方案。所述的步骤S6中的专家系统侧重于基于规则的专家系统，其开发工具本专利技术采用的是基于Erlang语言的开源ERESYE。基于规则的专家系统实现对心率的自动分析包括如下步骤：S61：建立心率过速和过缓规则库；S62：建立专家系统推理过程。本专利技术的优点及有益效果如下：(1)、所述的数据存储平台采用关系型数据库+非关系数据库集群存储模式，即PostgresSQL数据库+Riak环数据库+HBase集群模式，用于实时数据展示和用户数据存储。Riak环数据库和HBase集群都是分布式数据存储，总体具有成本低、操作简单、移植性好、高度可扩展、负载均衡等优点，可安全高效的保存大量的用户数据。(2)、所述移动智能终端与WEB服务器之间通过主要通过MQTT协议进行信号连通。为了提高使用者的便捷性，不仅在手机终端能查看心率检测与分析信息，在WEB服务器端也能同步查看。(3)、目前针对心率的自动分析相关文献较少，本文结合当前医生们对心率异常诊断的常用思维，用分类法建立了知识库，对各个年龄阶段以及不同性别的窦性心律做了详细的分类，提高了专家系统对心动过速和心动过缓自动诊断的正确率。对于基于规则的专家系统，提出一种新的方法，利用开源的ERESYE和Erlang本身的优势，节省开发专家系统的成本。同时利用专家系统来帮助解决复杂问题的分析与判断的智能化，是为智慧医疗，提供了一个有效的思路和方法。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术做进一步详细说明，其中：图1是本专利技术系统总体结构图；图2是本专利技术移动智能终端功能模块图；图3是本专利技术云平台的用户数据存储过程的总体框架图；图4是本专利技术专家系统诊断推理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施步骤详细阐述，如图1所示为本专利技术的系统总体结构图：图1所示的是一种基于云平台的心率检测与分析系统的整体结构连接框图，主要分为三个大的部分，分别是可穿戴式心电数据采集设备、与采集设备通过蓝牙连接通讯的Android智能手机以及与Android智能手机通过网络连接通讯的云服务平台。其中可穿戴式心电数据采集设备用于实时采集人体心电数据；Android智能手机终端包含一些功能模块，如：用户管理功能模块、与采集设备通信模块、心电信号预处理模块、波形显示模块、心率计算模块和与云平台通信模块；云服务平台由云存储、WEB服务器组成和中间件组成，提供用户个人信息管理平台、专家系统分析平台、数据存储平台。图2所示的是Android手机客户端的几个功能模块图，主要步骤为：S21：用户首先下载心电数据采集对应的Android手机应用程序，接着注册，输入用户名、密码、性别和年龄，然后登本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于云平台的心率检测与分析系统，其特征在于，该系统包括可穿戴式心电数据采集设备、与采集设备通过蓝牙连接通讯的Android智能手机终端以及与Android智能手机通过网络连接通讯的云服务平台，其中：所述的可穿戴式心电数据采集设备用于对心电数据进行实时采集；所述的Android智能手机终端包含一些功能模块，如：用户管理功能模块、与采集设备通信模块、心电信号预处理模块、波形显示模块、心率计算模块和与云平台通信模块；所述的云服务平台由云存储、WEB服务器组成和中间件组成，提供用户个人信息管理平台、专家系统分析平台、数据存储平台；所述的Android智能手机终端与云服务平台的网络连接通讯主要是通过3G/4G/WiFi与远程Android智能手机终端连接，将手机终端预处理后的心电数据和检测到的心率值实时上传至云服务平台。

【技术特征摘要】
1.一种基于云平台的心率检测与分析系统，其特征在于，该系统包括可穿戴式心电数据采集设备、与采集设备通过蓝牙连接通讯的Android智能手机终端以及与Android智能手机通过网络连接通讯的云服务平台，其中：所述的可穿戴式心电数据采集设备用于对心电数据进行实时采集；所述的Android智能手机终端包含一些功能模块，如：用户管理功能模块、与采集设备通信模块、心电信号预处理模块、波形显示模块、心率计算模块和与云平台通信模块；所述的云服务平台由云存储、WEB服务器组成和中间件组成，提供用户个人信息管理平台、专家系统分析平台、数据存储平台；所述的Android智能手机终端与云服务平台的网络连接通讯主要是通过3G/4G/WiFi与远程Android智能手机终端连接，将手机终端预处理后的心电数据和检测到的心率值实时上传至云服务平台。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的远程Android智能手机终端采用HTTP(HyperTextTransferProtocol，超文本传输协议)协议实现用户的用户登录、注册，采用MQTT(MessageQueuingTelemetryTransport，消息队列遥测传输)推送协议实现心电数据和心率值数据的上传，同时采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海辉，任淑梅，刘榕，范时平，黄德玲，徐光侠，王天羿，郑爽，蒋鹏，李伟凤，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50