基于BSN的老年人监护硬件平台设计及实现

发布时间：2017-10-22 13:19

  本文关键词：基于BSN的老年人监护硬件平台设计及实现

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【摘要】：近年来,随着社会和经济的快速发展,人们生活质量不断提高,人的寿命也在不断延长,人口老龄化问题日益严重,老年人的健康看护已日渐成为社会的重要问题。目前对于老年人看护存在两大问题,一方面医疗资源有限,大部分的家庭无法长期支付高额的护工看护费用,二是传统病床式生理监护平台需要人工操作,使用不便。因此,解决健康看护问题已非常紧迫,人体传感器网络(以下简称BSN)及其监护平台的研究可以完成看护的基本要求。首先,本文分析了现有的人体传感器网络的国内外研究现状,以及现有的BSN网络通信技术,包括ZigBee通信、蓝牙、WiFi通信技术,同时对其通信性能、通信共存能力、数据安全问题以及通信功耗问题进行对比,结合现有老年人健康监护需求,设计出基于BSN的“三层”应用健康网络服务架构。其次,根据网络服务架构方案完成了基于BSN监护平台的传感系统硬件设计。传感系统硬件设计主要包括对心电传感节点、脉搏传感节点以及运动传感节点的设计,完成生理参数以及运动参数的有效传感,其中生理参数主要包括心电信号、QRS信号、体温信号、脉搏信号、血氧信号以及心率信号,运动参数主要包括加速度信号、角加速度信号、磁阻信号以及气压信号。并对节点间环形织物连接线进行设计,最终实现多传感信号的有效传输。再次,本文设计了老年人监护平台远程监护系统,包括PC监护中心、移动平台监护中心以及远程监护中心。通过阐述远程监护中心工作原理,分析了其软件架构的主要功能。最后,本文进行了系统功能性测试,对传感节点进行了功能性测试。实验结果表明BSN信号可通过本文设计的硬件传感节点有效的进行传感,同时远程监护系统可实时对信号进行波形绘制,实现监护的基本功能。本文以老年人健康监护为应用背景,通过自主研发设计的传感节点采集BSN信号,具有体积小、功耗低、成本低等特点,可与远程监护系统无缝连接,从而实现BSN信号的远程传输、显示以及保存,设计的环形织物连接线提高了穿戴的舒适度。本文设计的老年人监护硬件平台可为老年人监护系统设计提供重要的参考依据。
【关键词】：身体传感器网络 生理参数 运动参数 远程监护
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH789
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 研究背景及意义8
• 1.2 国内外研究现状8-12
• 1.2.1 监护平台国外研究现状9-11
• 1.2.2 健康监护平台国内研究现状11-12
• 1.3 本文的主要工作12-13
• 第二章 基于BSN的“三层”应用健康网络服务架构13-24
• 2.1 概述13
• 2.2 BSN通信方式13-15
• 2.2.1 ZigBee通信技术13
• 2.2.2 无线蓝牙通信技术13-14
• 2.2.3 IEEE802.11(WiFi)技术14
• 2.2.4 UWB技术以及ANT等其他网络通信技术14-15
• 2.3 BSN通信协议方式的选择15-16
• 2.4 BSN网络服务架构分析16-20
• 2.4.1 BSN网络架构现状分析16-19
• 2.4.2 适用于老年人健康监护的BSN网络架构需求分析19-20
• 2.5 基于BSN的“三层”网络服务架构设计20-23
• 2.6 本章小结23-24
• 第三章 监护传感系统硬件设计24-42
• 3.1 概述24
• 3.2 心电传感节点24-29
• 3.2.1 心电信号功能设计25-27
• 3.2.2 体温信号功能设计27-29
• 3.3 脉搏传感节点29-32
• 3.3.1 脉搏传感节点硬件设计29-30
• 3.3.2 发光二极管驱动电路与接收二极管电路30-31
• 3.3.3 脉搏传感节点软件设计31-32
• 3.4 运动传感节点32-39
• 3.4.1 运动传感器模块32-34
• 3.4.2 运动传感节点软件设计34-39
• 3.5 环形织物连接线设计39-41
• 3.5.1 织物连接线的设计39
• 3.5.2 连接线结构设计39-40
• 3.5.3 协议设计40-41
• 3.6 本章小结41-42
• 第四章 远程监护系统42-58
• 4.1 概述42
• 4.2 PC监控中心42-47
• 4.2.1 PC监控中心软件架构与工作原理43
• 4.2.2 原始传感节点数据通讯协议43-44
• 4.2.3 PC监控中心数据可视化44-45
• 4.2.4 PC监控中心数据远程通信45
• 4.2.5 PC监控中心本地存储45-47
• 4.3 移动平台监护中心47-53
• 4.3.1 移动监护中心软件架构48
• 4.3.2 移动监护中心数据可视化48-49
• 4.3.3 轻量级数据库管理49-50
• 4.3.4 移动监护平台WiFi通信50
• 4.3.5 移动监护平台监控界面50-53
• 4.4 远程监护中心53-57
• 4.4.1 远程监护中心软件架构53-54
• 4.4.2 远程传输协议54
• 4.4.3 远程监护中心数据存储54
• 4.4.4 远程监护中心数据在线监护54-55
• 4.4.5 用户管理55
• 4.4.6 远程监护界面55-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 系统测试与验证58-73
• 5.0 概述58
• 5.1 BSN网络效能仿真实验58-61
• 5.1.1 BSN网络效能仿真实验环境搭建58-59
• 5.1.2 BSN网络效能仿真结果分析59-61
• 5.2 传感节点测试61-64
• 5.2.1 心电传感节点测试61-62
• 5.2.2 脉搏传感节点测试62-63
• 5.2.3 运动传感节点测试63-64
• 5.3 导电性能及心电电极测试实验64-68
• 5.3.1 导电织物导电特性实验64-67
• 5.3.2 导电织物信号传输测试实验67
• 5.3.3 心电电极接触阻抗实验67-68
• 5.3.4 模拟汗液阻抗对比实验68
• 5.4 监控中心测试实验68-72
• 5.4.1 PC监控中心测试实验69-70
• 5.4.2 移动平台监控中心测试实验70-71
• 5.4.3 远程监控平台中心测试实验71-72
• 5.5 本章小结72-73
• 第六章 总结73-75
• 6.1 主要完成的工作73-74
• 6.2 论文工作展望74-75
• 致谢75-76
• 研究成果76-77
• 参考文献77-80
• 附件80-81

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本文编号：1078542