一种超大深度下动物生理信息采集系统技术方案

本发明专利技术提供了一种超大深度下动物生理信息采集系统，涉及潜水生理研究技术领域，包括硬件系统舱和软件系统，所述硬件系统舱内设有触摸显示屏、工控机、采集卡、可编程增益仪表放大器、数控直流升降压电源和多重屏蔽电缆，所述软件系统包括数据分析模块、在线储存模块、输出控制模块和监测预警模块；本发明专利技术将多种硬件集成在一个硬件系统舱内，便于在大深度压力下，采集动物温度、心电、肌电、脑电等信号，并放大、滤波、处理、保存，对动物在高压下的生理状况进行研究，为后续大深度潜水医学的研究提供重要装备，为后续大深度饱和潜水技术研发、技术转化应用和大深度饱和潜水装备研究提供技术支撑。术支撑。术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种超大深度下动物生理信息采集系统


[0001]本专利技术涉及潜水生理研究
，尤其涉及一种超大深度下动物生理信息采集系统。

技术介绍

[0002]在向海洋强国迈进的海洋发展战略上，迫切需要深海关键技术与装备上的支撑；目前随着商业潜水深度的不断增长，已能够进行水下500米的饱和潜水作业，但是随着深度的进一步增加，针对大深度潜水医学的研究迫在眉睫；对饱和潜水条件下的动物（潜水员）实施实时医学生理学指标的检测，掌握饱和潜水全过程动物医学生理学指标及其机体的生理功能的改变，可以为以后更大深度的潜水作业提供理论依据，而现有技术中，缺乏有效的设备系统在大深度下进行数据采集分析，因此，本专利技术提出一种超大深度下动物生理信息采集系统以解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术提出一种超大深度下动物生理信息采集系统，该超大深度下动物生理信息采集系统将多种硬件集成在一个硬件系统舱内，便于在大深度压力下，采集动物温度、心电、肌电、脑电等信号，并放大、滤波、处理、保存，对动物在高压下的生理状况进行研究。
[0004]为实现本专利技术的目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种超大深度下动物生理信息采集系统，包括硬件系统舱和软件系统，所述硬件系统舱内设有触摸显示屏、工控机、采集卡、可编程增益仪表放大器、数控直流升降压电源和多重屏蔽电缆，所述软件系统包括数据分析模块、在线储存模块、输出控制模块和监测预警模块；所述多重屏蔽电缆用于接收传感器采集、压缩和加密的动物生理数据信息，传送至可编程增益仪表放大器和采集卡，所述工控机通过采集卡将接收到数据信息进行还原、解密和准确性检查分类发送到数据分析模块和在线存储模块，所述数据分析模块根据动物生理信息和设备状态信息，对数据进行计算分析、图形化、可视化，至输出控制模块控制在触摸显示屏上进行人机交互，并根据安全模型发出预警指令到监测预警模块，所述在线储存模块用于储存所有数据，并经输出控制模块控制在触摸显示屏上进行数据操作。
[0005]进一步改进在于：人机交互包括对数据的显示、上传、下载、打印，数据操作包括数据、日志备份、管理、查询。
[0006]进一步改进在于：所述数据分析模块对脑电图信号使用韦尔奇法获取EEG频谱，获得频谱和频率测量结果，然后计算每个段的绝对功率和相对功率，包括Delta，Theta，Alpha和Beta频段，对心电图信号使用带通滤波和低通滤波对信号进行预处理中提取特征；对肌电图信号使用EMG平均功率频率VI来计算平均功率频率，并使用EMG中值功率频率VI来计算中值功率频率。
[0007]进一步改进在于：所述数据分析模块采用FIR滤波器、低阶巴特沃斯滤波器、高阶
巴特沃斯滤波器、椭圆滤波器、反切比雪夫滤波器、切比雪夫滤波器对信号进行去污染预处理。
[0008]进一步改进在于：所述在线储存模块内置在线储存单元，且在线储存单元使用TDMS方式，以二进制方式存储数据，同时进行读取和存储，并在不影响速度和文件大小的情况下提供检索与阅读功能。
[0009]进一步改进在于：所述多重屏蔽电缆采用CHJPJP80/NSC电缆，具有双绞线屏蔽层、金属铠装屏蔽层、金属外护套编织网层，并从内到外分别单点接地、双点接地、悬浮地，所述多重屏蔽电缆具备低烟无卤耐火层，通过底部直线进行走线，所述多重屏蔽电缆的金属铠装屏蔽层安装在铝合金线槽内部。
[0010]进一步改进在于：所述数控直流升降压电源用于给装置整体供电，所述多重屏蔽电缆通过耐高压电连接器连接夹式生物信号电缆，且夹式生物信号电缆接入传感器，进行动物生理数据信息的传输。
[0011]进一步改进在于：所述耐高压电连接器为多芯高压连接器，耐压为80MPa，所述多重屏蔽电缆、夹式生物信号电缆和耐高压电连接器之间采用接插密封硫化隔绝、穿舱异型密封圈高压密封。
[0012]进一步改进在于：所述安全模型内置动物生理信息的正常标准范围，当数据分析模块计算分析获得的动物生理信息和安全模型中内置的正常标准范围不同时，发出预警指令到监测预警模块进行预警。
[0013]本专利技术的有益效果为：1、本专利技术将多种硬件集成在一个硬件系统舱内，便于在大深度压力下，采集动物温度、心电、肌电、脑电等信号，并放大、滤波、处理、保存，对动物在高压下的生理状况进行研究，为后续大深度潜水医学的研究提供重要装备，为后续大深度饱和潜水技术研发、技术转化应用和大深度饱和潜水装备研究提供技术支撑。
[0014]2、本专利技术应用现代传感器信号采集技术和信号滤波处理技术，实时记录高压下、不同使用工况下的医学和装备的第一手数据，为医学保障和潜水装备研制提供可靠的数据，为开展大深度饱和潜水对机体影响的潜水生理学研究、探讨机体在大深度饱和潜水条件下变化规律、开展大深度饱和潜水医学保障技术研究、保障饱和潜水作业潜水员安全和健康提供技术基础。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的硬件系统舱示意图；图2为本专利技术的滤波器导向流程图；图3为本专利技术的电缆和耐高压电连接器插接头示意图。
[0016]其中：1、触摸显示屏；2、工控机；3、采集卡；4、可编程增益仪表放大器；5、数控直流升降压电源；6、多重屏蔽电缆；7、耐高压电连接器；8、夹式生物信号电缆。
具体实施方式
[0017]为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例对本专利技术做进一步详述，本实施例仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限定。
实施例一
[0018]根据图1、2、3所示，本实施例提出了一种超大深度下动物生理信息采集系统，包括硬件系统舱和软件系统，所述硬件系统舱内设有触摸显示屏1、工控机2、采集卡3、可编程增益仪表放大器4、数控直流升降压电源5和多重屏蔽电缆6，所述软件系统包括数据分析模块、在线储存模块、输出控制模块和监测预警模块；所述多重屏蔽电缆6用于接收传感器采集、压缩和加密的动物生理数据信息，传送至可编程增益仪表放大器4和采集卡3，所述工控机2通过采集卡3将接收到数据信息进行还原、解密和准确性检查分类发送到数据分析模块和在线存储模块，所述数据分析模块根据动物生理信息和设备状态信息，对数据进行计算分析、图形化、可视化，至输出控制模块控制在触摸显示屏1上进行人机交互，并根据安全模型发出预警指令到监测预警模块，所述在线储存模块用于储存所有数据，并经输出控制模块控制在触摸显示屏1上进行数据操作。硬件系统舱：舱室最高工作压力：12 MPa；舱室最大加压速率：2.0 MPa/min；舱室最大减压速率：1.8 MPa/min：舱稳压时温度范围及精度：20
‑
35、
±
1.5℃。将多种硬件集成在一个硬件系统舱内，便于在12MPa压力下，采集动物温度、心电、肌电、脑电等信号，并放大、滤波、处理、保存，对动物在高压下的生理状况进行研究，为后续大深度潜水医学的研究提供重要装备，为后续大深度饱和潜水技术研发、技术转化应用和大深度饱和潜水装备研究提供技术支撑。
[0019]人机交互包括对数据的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超大深度下动物生理信息采集系统，包括硬件系统舱和软件系统，其特征在于：所述硬件系统舱内设有触摸显示屏（1）、工控机（2）、采集卡（3）、可编程增益仪表放大器（4）、数控直流升降压电源（5）和多重屏蔽电缆（6），所述软件系统包括数据分析模块、在线储存模块、输出控制模块和监测预警模块；所述多重屏蔽电缆（6）用于接收传感器采集、压缩和加密的动物生理数据信息，传送至可编程增益仪表放大器（4）和采集卡（3），所述工控机（2）通过采集卡（3）将接收到数据信息进行还原、解密和准确性检查分类发送到数据分析模块和在线存储模块，所述数据分析模块根据动物生理信息和设备状态信息，对数据进行计算分析、图形化、可视化，至输出控制模块控制在触摸显示屏（1）上进行人机交互，并根据安全模型发出预警指令到监测预警模块，所述在线储存模块用于储存所有数据，并经输出控制模块控制在触摸显示屏（1）上进行数据操作。2.根据权利要求1所述的一种超大深度下动物生理信息采集系统，其特征在于：人机交互包括对数据的显示、上传、下载、打印，数据操作包括数据、日志备份、管理、查询。3.根据权利要求1所述的一种超大深度下动物生理信息采集系统，其特征在于：所述数据分析模块对脑电图信号使用韦尔奇法获取EEG频谱，获得频谱和频率测量结果，然后计算每个段的绝对功率和相对功率，包括Delta，Theta，Alpha和Beta频段，对心电图信号使用带通滤波和低通滤波对信号进行预处理中提取特征；对肌电图信号使用EMG平均功率频率VI来计算平均功率频率，并使用EMG中值功率频率VI来计算中值功率频率。4.根据权利要求3所述的一种超大深度下动物生理信息采集系统，其特征在于：所述数据分析模块采用FI...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷释然，林颖嫔，熊道阳，
申请(专利权)人：上海打捞局芜湖潜水装备厂有限公司，
类型：发明
国别省市：