專利名稱：基于gsm的遠程心率監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基于GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺的心率采集和遠程監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著我國社會老齡化的到來，城市中大量獨居老人的健康監(jiān)護問題越來越突出。其中，心血管疾病是老年人疾病比例較高的病癥之一。由于其具有突發(fā)性和偶然性，嚴重者可能引起中風(fēng)甚至危及生命。因此，在日常家居生活中，對患者的心電監(jiān)護顯得尤為重要。傳統(tǒng)的采用有線方式，其缺點是容易受距離限制，擴展性較差
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種基于GSM的遠程心率監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)以短消息的方式控制心率采集終端，可以方便、快捷地對患者的疾病進行有效監(jiān)控。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為基于GSM的遠程心率監(jiān)控系統(tǒng)，由采集終端、GSM網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控終端組成，所述采集終端包括單片機、脈搏信號采集模塊、GSM模塊和電源電路，脈搏信號采集模塊和GSM模塊分別與單片機連接。所述脈搏信號米集模塊米用光電脈搏傳感器HKG-07B。所述單片機的型號為SPCE061A單片機。所述GSM模塊的型號為TC35I模塊。本實用新型的有益效果在于本實用新型與傳統(tǒng)的采用有線方式的心電監(jiān)護方案相比，采用現(xiàn)有的GSM無線網(wǎng)絡(luò)方案更具有優(yōu)勢該網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，不受距離限制，可以實現(xiàn)任何時間任何地點的漫游；網(wǎng)絡(luò)接入靈活，擴展性好。由于采用了采集終端和監(jiān)控終端結(jié)合的方式，完成了個人心率參數(shù)的無線傳輸和語音提示功能。整個系統(tǒng)具有通用性，可以擴展到對人體其他生理參數(shù)的監(jiān)控。該裝置成本低廉，操作方便，非常適合家庭個體使用，在家庭監(jiān)護領(lǐng)域具有較好的實用價值。
以下結(jié)合附圖
和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為GSM模塊與單片機硬件連接圖；圖3為電源電路圖；圖4為米集終端流程圖。
具體實施方式
如圖I所示，基于GSM的遠程心率監(jiān)控系統(tǒng)，由采集終端、GSM網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控終端組成，所述采集終端采用光電脈搏傳感器HKG-07B對人體的脈搏信號進行采集，調(diào)理后輸出的信號由單片機SPCE061A完成數(shù)據(jù)計算，存儲，顯示和語音播報，根據(jù)計算得到的心率值，通過TC35I模塊以短消息的方式向監(jiān)控終端完成遠程報警。采集終端完成將脈搏信號進行采集，分析和處理功能。采用臺灣凌陽公司推出的16位單片機SPCE061A為核心控制器。該控制器內(nèi)集成了 7通道10位ADC模塊、32k字Flash、聲音模-數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器，特別適合語音信號的處理。無線通信GSM模塊采用西門子公司推出的TC35I，以短消息的形式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。監(jiān)控終端的主要功能是確知被監(jiān)控對象的健康狀況以及提醒其按時用藥或者就醫(yī)。根據(jù)實際情況，自帶GSM模塊的終端采用兩種設(shè)備一種是手機，用戶可以直接通過手機發(fā)送和接收短信實現(xiàn)監(jiān)控；一種是自帶GSM模塊的PC機，利用PC強大的處理能力對脈搏采集數(shù)據(jù)進行存儲、分析，確定監(jiān)控對象的健康狀況。系統(tǒng)的具體工作原理是采集終端的脈搏傳感器采集到脈搏信號后，輸出模擬的電壓信號，通過單片機SPCE061A定時啟動A/D轉(zhuǎn)換完成脈搏電壓信號的數(shù)字化，接著處理該數(shù)據(jù)后得到脈搏值，并用語音的方式播報并提醒使用者是否需要就醫(yī)或者吃藥，然后存·儲相關(guān)數(shù)據(jù)，最后將脈搏信息通過TC35I模塊告知監(jiān)控終端。監(jiān)控終端可以是一個或者多個，根據(jù)收到的短消息，確定用戶的健康狀況，然后以短信或者電話的方式告知提醒對方。脈搏信號采集模塊脈搏傳感器的精度、靈敏度、抗干擾能力及安裝方式?jīng)Q定了脈搏測量精度，因此采用紅外脈搏傳感器HKG-07B。該結(jié)構(gòu)采用透射式接收光的方式，利用特定波長紅外線對手指血管末端血液微循環(huán)產(chǎn)生的血液容積變化的敏感特性檢測，由心臟的跳動引起手指指尖的血容積發(fā)生相應(yīng)的變化量得到脈搏信號波形。脈搏信號經(jīng)過放大、調(diào)理電路、幅度調(diào)整、基線調(diào)整電路輸出完整的脈搏波模擬電壓信號。該信號直接通過IOAl口連接到單片機SPCE061A，由SPCE061A完成后續(xù)的處理。GSM模塊接口電路GSM模塊的應(yīng)用主要涉及到GSM模塊、單片機SPCE061A以及PC機之間的接口通信問題。西門子的TC35i是一個支持中文短信息的工業(yè)級GSM模塊，工作在GSM900和GSM1800雙頻段，通過AT命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)。TC35i采用串口通訊的方式，可實現(xiàn)波特率為300b/s 115kb/s。由于TC35i數(shù)據(jù)接口的工作電平與單片機SPCE061A不兼容，因此采用美信公司的電平轉(zhuǎn)換芯片MAX3232將COMS電平轉(zhuǎn)換成TTL電平，實現(xiàn)與單片機的串口通信。具體的接口電路如圖2所示。TC35i模塊的串口數(shù)據(jù)發(fā)送管腳TXD_TC35和接收管腳RXD_TC35，單片機SPCE061A的串口數(shù)據(jù)發(fā)送管腳I0B10和接收管腳I0B7，分別連接到MAX3232對應(yīng)的管腳即可實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)率的數(shù)據(jù)通信。另外，通過標準RS232連接插頭，可實現(xiàn)單片機SPCE061A或者TC35i模塊與PC機的通信。外圍電路單片機SPCE061A系統(tǒng)的外圍電路主要實現(xiàn)語言播報、時間提示和存儲功能。SPCE061A利用A/D轉(zhuǎn)換器的一路通道對MIC-IN輸入語音信號進行采樣處理，通過DACl通道將音頻信號輸出送入音頻輸出電路經(jīng)放大輸出語音信號。利用I0B[1. . 3]管腳以SPI接口與時鐘芯片DS1302進行同步通信。IOBl連接復(fù)位/片選線@ ,通過置砰f高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送；I0B2連接串行時鐘線SCLK，控制數(shù)據(jù)的輸入和輸出；I0B3連接雙向數(shù)據(jù)線1/0，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。另外選擇ATMEL公司提供的大容量的EEPROM芯片ATC2416(2KB)以滿足實際的存儲需要。利用I0B4管腳連接SCL時鐘控制端，I0B5管腳連接SDA數(shù)據(jù)輸入輸出口，完成I2C總線的串行傳輸。[0022]電源電路采集終端的電源電路為單片機、光電傳感器、外圍電路和TC35I模塊提供各自所需的電壓。系統(tǒng)中單片機SPCE061A的內(nèi)核電壓要求為3. 3V，IO 口和外圍電路正常供電電壓要求為5V，TC35I的供電電壓為3. 3V 4. 8V，推薦值為4. 2V。為了達到上述供電要求，設(shè)計的電源電路如圖3所示。輸入電壓為9V-12V，一路由可調(diào)的芯片LM2941，通過Rl和R2組成的分壓反饋網(wǎng)絡(luò)降壓輸出4. 17V，給TC35I模塊供電。為了降低功耗，SPCE061A利用I0B16管腳控制芯片的開關(guān)；另一路由LM7805芯片降壓輸出5V(V_io)給SPCE061A的IO 口以及其他外圍電路供電，接著對5V(V-io)電壓降壓輸出3. 3v(V-MCU)給SPCE061A內(nèi)核供電。軟件系統(tǒng)的采集終端主要是由單片機SPCE061A完成脈搏信號的采集，處理和向遠程監(jiān)控終端發(fā)送數(shù)據(jù)的功能。其總體的軟件流程圖如圖4所示。系統(tǒng)上電后，首先進行整機初始化處理主要包括時鐘芯片DS1302、串口控制參數(shù)的設(shè)定和通過發(fā)送AT指令對TC35I的初始化。接著檢測按鍵，開始現(xiàn)場脈搏數(shù)據(jù)采集，計算，存儲和顯示。由于紅外脈搏傳感器HKG-07B采集的信號存在干擾噪聲，對數(shù)據(jù)進行遞推平均濾波有效的提高了準確度。最后根據(jù)計算的脈搏值是否超過設(shè)定的界限值，進行遠程監(jiān)測。如果在正常的范圍內(nèi)，回到采集數(shù)據(jù)，否則，現(xiàn)場語音報警并通過TC35I模塊以短消息的方式遠程報警。TC35I發(fā)短信報警時采用的是PDU模式，程序中預(yù)先定義好短信內(nèi)容的PDU串，以實現(xiàn)中文短信的發(fā)送。當(dāng)遠程監(jiān)控終端是手機時，無需編寫軟件程序。當(dāng)遠程監(jiān)控終端是帶GSM模塊的PC機時，需要編寫上位機程序。為了更好的測試系統(tǒng)的性能，在PC機上使用虛擬儀器圖形編程軟件LabVIEWS. 6開發(fā)了人機交互界面軟件。軟件通過串行通信，對接收到的脈搏數(shù)據(jù)分析處理，實時顯示，保存數(shù)據(jù)，構(gòu)建個人的健康數(shù)據(jù)庫。測試結(jié)果及分析為了驗證測試心率數(shù)據(jù)的正確性，使用采集終端得到同一個人在不同時刻的心率值，將海威格公司的電子血壓計H816測得結(jié)果作為參考值，比較二者的值，確定測試結(jié)果是否正確。具體的測試數(shù)據(jù)如下表所示。由表可以看到實測值與參考值相對誤差在2%以內(nèi)，完全滿足實際的精度要求。另外，測試在設(shè)定不同范圍的心率報警閥值的情況下，查看監(jiān)控端手機是否收到短信以及短信的內(nèi)容。測試結(jié)果表明手機能夠收到報警時的心率值，且提醒其偏離正常范圍值。
權(quán)利要求1.基于GSM的遠程心率監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于由采集終端、GSM網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控終端組成，所述采集終端包括單片機、脈搏信號采集模塊、GSM模塊和電源電路，脈搏信號采集模塊和GSM模塊分別與單片機連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于GSM的遠程心率監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述脈搏信號采集模塊采用光電脈搏傳感器HKG-07B。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于GSM的遠程心率監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述單片機的型號為SPCE061A單片機。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于GSM的遠程心率監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述GSM模塊的型號為TC35I模塊。
專利摘要本實用新型公開了一種基于GSM的遠程心率監(jiān)控系統(tǒng)，由采集終端、GSM網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控終端組成。采集終端采用光電脈搏傳感器HKG-07B對人體的脈搏信號進行采集，調(diào)理后輸出的信號由單片機SPCE061A完成數(shù)據(jù)計算，存儲，顯示和語音播報功能。根據(jù)計算得到的心率值，通過TC35I模塊以短消息的方式向監(jiān)控終端完成遠程報警，本實用新型完成了個人心率參數(shù)的無線傳輸和語音提示功能，整個系統(tǒng)通用性強，可以擴展到對人體其他生理參數(shù)的監(jiān)控。該裝置成本低廉，操作方便，非常適合家庭個體使用，在家庭監(jiān)護領(lǐng)域具有較好的實用價值。
文檔編號G08C17/02GK202723846SQ20122044526
公開日2013年2月13日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者鄭爭兵 申請人:陜西理工學(xué)院