基于无线传感器网络的远程心电监护系统技术方案

一种基于无线传感器网络的远程心电监护系统，包括远程监控管理平台，所述远程监控管理平台包括：数据库系统，用于保存监控对象的信息，以及设定时间段内监控对象的心电数据，还用于查询监护对象的心电信息；显示系统，用于显示监护对象的心电波形和相关参数；　其特征在于：所述远程心电监护系统还包括用于由监护对象随身佩带的微型心电采集节点、用于固定部署在监测区域内的中转节点以及监护基站设备，所述微型心电采集节点与中转节点无线通信连接，所述微型心电采集节点、中转节点与监护基站设备无线通信连接 ，所述监护基站设备通过以太网与所述远程监控管理中心通信连接；　所述微型心电采集节点包括：　第一供电单元，用于为节点的正常工作提供所需电源；　第一射频通信模块：用于实现无线通信；　第一微控制器单元：用于依照无线传感器网 络的通信协议，处理心电传感板采集的或无线接收到的数据信息和控制所述的射频通信模块收发信息；　心电传感板，用于提取和处理心电信号；　所述中转节点包括：　第二供电单元，用于为节点的正常工作提供所需电源；　第二射频通信模块 ：用于实现无线通信；　第二微控制器单元：用于依照无线传感器网络的通信协议，处理接收到的数据信息和控制所述的射频通信模块；　所述监护基站设备包括：　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 ；　射频通信模块：用于实现与所述微型心电采集节点或中转节点的无线通信；　信息处理器，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。

Remote ECG monitoring system based on Wireless Sensor Network

A remote ECG monitoring system based on wireless sensor network, including remote monitoring and management platform, the remote monitoring and management platform includes: database system for storing information of monitoring objects, and the setting of ECG data time monitoring object, is also used for ECG information inquiry monitoring object; display system for displaying ECG waveform monitoring objects and related parameters; which is characterized in that the remote ECG monitoring system also includes a mini ECG acquisition node, by monitoring the object to carry for the fixed deployment in the monitoring area transit node and base station equipment, the micro ECG acquisition node and relay node wireless communication connection, the micro ECG acquisition node and transit node connected with the monitoring station for wireless communication, the base station equipment. The Ethernet is connected with the remote monitoring and management center communication; the micro ECG acquisition node comprises a first power supply unit for providing the power required for the normal work of the node; the first RF communication module for wireless communication; the first micro controller unit is used in wireless sensor network communication protocol, RF transceiver module processing the information collected or wireless ECG sensor board receives the data information and control the ECG; sensing plate, for extracting and processing ECG signals; the transit node includes: second power supply unit for providing the power required for the normal work of the node; second RF communication module for wireless communication; second micro controller in accordance with the wireless transmission unit is used The communication protocol of sensor network processing, RF communication module and control data information received; the base station device includes: a power supply management module is used to provide the required power; Ethernet interface for base station equipment: public access network; RF communication module for wireless communication with the mini ECG acquisition node or the transit node; information processor for processing received data, storing various variables and ECG data cache.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及远程医疗监护领域，尤其是一种远程心电监护系统。
技术介绍
随着社会的进步、科技的发展，人们对生活质量的要求越来越高，人类的健 康观念、健康方式和途径都发生了深刻的变化，特别是健康状况已成为社会关注 的焦点。在这种背景下，出现了著名的远程医疗监护Telemedicine和家庭护理技 术Home Health Care，其宗旨是让病人在家中就可以得到同在医院一样的诊断、 监护和治疗。其中，心电监护是医疗监护的一项重要内容，心电图EGC检査对心 血管疾病的诊断具有重要意义。目前，广泛使用的心电监护仪主要有两类 一类是普通心电图机，该类心电 监护仪只能在医院等固定场所使用，病人静卧在床上，由专业医护人员操作。另 一类是24小时动态心电图机，可长时间记录病人的动态心电信号，记录信号最后 由用户带到医院通过专门的设备进行回放、显示和分析。但它仅仅是对心电信号 进行24小时记录，没有任何分析功能，更不具备远程传输能力，用户使用后，必 须每天回到医院，由专用设备读取、回放、分析。而心脏病人的心电图曲线随时 可能出现新的变化，从而该类心电监护仪不利于病人病情的及时诊断和治疗。近年来，国内外的许多科研机构和企业都积极致力于研制基于公共电话网 PSTN/ISDN、计算机网络(以太网)或GSM/GPRS网络等通信工具的远程医疗监 护产品包括心电监护。但是纵观当前的研究工作或公司产品，存在着如下不足与 缺陷1、 可移动性差。现在的大多数远程医疗监护产品是利用两端的PC机，通过 以太网通讯来完成的。它不适用于病人在随意活动的情况下进行健康监测(比如 对于慢性病人或老年患者)。2、 成本高、体积大、功耗高。目前有些厂家也开发出了可移动的医疗监护仪， 其一般是基于GSM/GPRS网络，设备复杂、成本高、体积大、功耗高，在不间断 运行的情况下，只能用几个小时。3、 无法大规模应用。GSM/GPRS网络传输带宽有限，在大规模使用时会产 生网络堵塞等一系列的问题，可扩展性不高。4、 维护成本高。目前来看，GSM、 GPRS或以后的3G网络都是收费网络， 通信费用高，不适合要求长时间、大流量的远程医疗全民护理网络。这些不足成为限制远程心电监护服务推广和全民普及使用的瓶颈。当前也开 始了对基于—无线传感器网络的医疗监护产品的研制，但是大多数的研究仅仅是将 有线转为无线，并没有真正引入无线传感器网络的概念，存在着各种不足与缺陷， 无法形成大规模的分布式自组织的全民/社区心电健康监护网络。
技术实现思路
为了克服已有的远程心电监护系统的不能兼顾可移动性和成本、无法大规模 应用、维护成本高的不足，本专利技术提供一种同时具有可移动性和成本低、适用于大规模应用、能够降低维护成本的基于无线传感器网络的远程心电监护系统。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是-一种基于无线传感器网络的远程心电监护系统，包括远程监控管理平台，所 述远程监控管理平台包括数据库系统，用于保存监控对象的信息，以及设定时 间段内监控对象的心电数据，还用于査询监护对象的心电信息；显示系统，用于 显示监护对象的心电波形和相关参数；所述远程心电监护系统还包括用于由监护对象随身佩带的微型心电采集节点、用于固定部署在监测区域内的中转节点以及 监护基站设备，所述微型心电采集节点与中转节点无线通信连接，所述微型心电 采集节点、中转节点与监护基站设备无线通信连接，所述监护基站设备通过以太 网与所述远程监控管理中心通信连接；所述微型心电采集节点包括第一供电单 元，用于为节点的正常工作提供所需电源；第一射频通信模块用于实现无线通 信；第一微控制器单元用于依照无线传感器网络的通信协议，处理心电传感板 采集或无线接收到的数据信息和控制所述的射频通信模块收发信息；心电传感板， 用于提取和处理心电信号；所述中转节点包括第二供电单元，用于为节点的正 常工作提供所需电源；第二射频通信模块用于实现无线通信；第二微控制器单 元用于依照无线传感器网络的通信协议，处理接收到的数据信息和控制所述的 射频通信模块；所述监护基站设备包括电源管理模块，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；射频通信模块用于实现与所述微型心 电采集节点或中转节点的无线通信；信息处理器，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。作为优选的一种方案所述的无线传感器网络是一个层次型网络，设基站无 线通信的一跳距离范围内固定部署的中转节点的距离标志符为1，两跳内则设为 2，依次类推；微型心电采集节点的距离标识符初始化为最大网络跳数，然后在运 行过程中动态设定。本专利技术的有益效果主要表现在同时具有可移动性和成本低、适用于大规模 应用、能够降低维护成本。 附图说明图1是本专利技术的基于无线传感器网络的远程心电监护系统示意图。 图2是本专利技术的用于固定部署的中转节点结构图。图3是本专利技术的微型心电采集节点结构图。 图4是本专利技术的嵌入式监护基站设备结构图。 图5是本专利技术的微型心电采集节点软件流程图。 图6是本专利技术的用于固定部署的中转节点软件流程图。 图7是本专利技术的数据包发送子模块流程图。 图8是本专利技术的数据包接收子模块流程图。 图9是本专利技术的嵌入式监护基站软件流程图。 图IO是本专利技术的监控中心的监护软件系统框图。 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。参照图1 图10， 一种基于无线传感器网络的远程心电监护系统，包括远程 监捽管理平台5,所述远程监控管理平台5包括数据库系统，用于保存监控对 象的信息，以及监控对象设定时间段的心电数据，还用于査询监护对象的心电信 息；显示系统，用于显示监护对象的心电波形和相关参数；所述远程心电监护系 统还包括用于由监护对象随身佩带的微型心电采集节点2、用于固定部署在监测 区域内的中转节点1以及监护基站设备4，所述微型心电采集节点与中转节点无 线通信连接，所述微型心电采集节点、中转节点与监护基站设备无线通信连接， 所述监护基站设备通过以太网与所述远程监控管理中心通信连接。所述的微型心电采集节点由主板、心电传感板组成。所述的主板包括第一 供电单元，为节点的正常工作提供所需电源，所述的供电单元设计了灵活的电源 管理方案，可用3节AA碱性电池供电或外接5v电源；第一射频通信模块用于 实现无线通信；第一微控制器单元用于控制片上ADC模块釆集心电信号并作 处理，还用于处理接收到的数据信息和控制所述的射频通信模块。所述的主板在硬件上可由所述的中转节点充当。所述的心电传感板用于提取和处理心电信号， 包括前置放大电路用于放大微弱的心电信号；参考电极反馈电路用于抑制 共模干扰；增益可调的二级放大和带通滤波电路用于消除由于人体的个性差异 及导联粘贴的位置不同而产生幅值上的差别，还用于滤除心电信号中的噪声；基 准电压电路用于解决心电信号双极性对电压的要求。所述的中转节点包括第二供电单元，为节点的正常工作提供所需电源，所 述的供电单元设计了灵活的电源管理方案，可用3节AA碱性电池供电或外接5v电源；第二射频通信模块用于实现无线通信；第二微控制器单元用于处理接 收到的数据信息和控制所述的射频通信模块。其中，微控制器与射频通信模块之 间通过SPI 口通信。所述的嵌入式监护基站设备由底板、核心板组成，两者采用S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，包括远程监控管理平台，所述远程监控管理平台包括：数据库系统，用于保存监控对象的信息，以及设定时间段内监控对象的心电数据，还用于查询监护对象的心电信息；显示系统，用于显示监护对象的心电波形和相关参数；其特征在于：所述远程心电监护系统还包括用于由监护对象随身佩带的微型心电采集节点、用于固定部署在监测区域内的中转节点以及监护基站设备，所述微型心电采集节点与中转节点无线通信连接，所述微型心电采集节点、中转节点与监护基站设备无线通信连接，所述监护基站设备通过以太网与所述远程监控管理中心通信连接；　所述微型心电采集节点包括：　第一供电单元，用于为节点的正常工作提供所需电源；　第一射频通信模块：用于实现无线通信；　第一微控制器单元：用于依照无线传感器网络的通信协议，处理心电传感板采集的或无线接收到的数据信息和控制所述的射频通信模块收发信息；　心电传感板，用于提取和处理心电信号；　所述中转节点包括：　第二供电单元，用于为节点的正常工作提供所需电源；　第二射频通信模块：用于实现无线通信；　第二微控制器单元：用于依照无线传感器网络的通信协议，处理接收到的数据信息和控制所述的射频通信模块；　所述监护基站设备包括：　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；　射频通信模块：用于实现与所述微型心电采集节点或中转节点的无线通信；　信息处理器，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。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董辉，董齐芬，王微，孟文超，陆欢佳，孙友统，
申请(专利权)人：杭州先控信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：86