睡眠过程监控系统研究

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随着社会的发展和人们生活水平的不断提高,人们的寿命不断延长,社会老龄化速度逐步加快。日常生活中老年人身体健康的监测,特别是容易突发各种疾病的睡眠过程的监控成为一个研究课题。与此同时,当今社会,人们的生活方式受到科技的影响越来越明显,比如WiFi、蓝牙等无线技术的广泛应用,人们的生活水平不断提高。而这些技术的应用又促进了无线技术的进一步发展。无线传感器网络融合了传感器技术和无线技术,成为当今无线领域的研究热点。随着无线传感器技术的发展和应用的需求,ZigBee技术逐渐进入人们的视线。ZigBee技术由于其低功耗、低速率、低复杂度以及抗干扰性强等特点,为远程医疗提供了一种解决途径。本文的主要工作如下:(1)提出睡眠过程监控系统的整体设计方案。在对国内外远程医疗发展及现状分析的基础上,提出了训练子系统和监控子系统结合的监控方案。训练子系统用于获取使用者的生理数据,为监控子系统提供具有针对性的监控依据;监控子系统利用训练子系统提供的监控依据,在日常生活中完成对使用者睡眠过程的实时监控。(2)设计睡眠过程监控系统的硬件电路。根据睡眠过程监控系统的功能需求,对所需芯片选型,以LPC2103芯片为腕带终端处理器,以CC2430芯片为ZigBee网络的载体,设计包括脉搏采集,体温采集、数据存储、无线收发等模块在内的终端节点电路,以CC2430为核心芯片的路由节点和网关节点电路。(3)设计睡眠过程监控系统的系统软件。在对嵌入式编程软件和上位机编程软件介绍的基础上,给出训练子系统终端节点、协调器节点的软件设计流程,监控子系统终端节点、路由节点、协调器节点的软件设计流程,以及上位机程序。(4)在实验室环境下,对系统进行了集成仿真。系统集成后,构成训练子系统和监控子系统。训练子系统通过腕带终端对使用者的体温和脉搏信息采集后,由腕带终端中的CC2430无线发送部分直接将数据发送到协调器,然后经由串口发送至上位机,实现对使用者的信息的采集;上位机对采集到的信息进行显示分析,为监控子系统提供监控依据。监控子系统利用训练子系统得到的阈值数据,利用腕带终端对使用者进行实时监控。仅当出现异常情况时,腕带终端发送警报信号。警报信号经过路由节点的无线转发,最终由协调器接收并传送到上位机。同时,腕带终端中的数据存储电路,发生异常时对使用者的生理信息进行存储,为医生诊断提供依据。在研究中,睡眠过程监控系统采用LPC2103芯片对采集的信息进行分析,仅利用ZigBee网络发送警报信号,降低了系统的运行功耗,提高了系统的实用性。同时采用训练子系统和监控子系统结合的方式,使整个监控过程更具有针对性;对各种路由算法的对比,系统选用Cluster-tree与AODVjr结合的路由算法,确保警报信号传输的及时性和可靠性。睡眠过程监控系统,当系统运行时,对使用者睡眠过程进行无线监控,仅当出现异常时报警,不对使用者的睡眠过程造成影响,可以应用在居民小区、敬老院等环境,对老年人的睡眠过程进行实时监控,是对远程监护的探索。
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