无线远程医疗健康监测定位系统关键技术研究

发布时间：2020-07-22 22:33

【摘要】：现如今随着物联网(Internet of Things,IoT)技术的细分发展,医疗物联网获得了成功的应用及普及,而其中,面向个人的远程无线健康监护功能的需求日益强烈且市场庞大,而近年来利用无线定位技术对被监护者进行位置感知,更进一步提升了健康监护系统的功能性及智慧化,该方面的技术应用不仅可助力医院的临床诊疗,未来还可更好的用于解决“人口老龄化”、“空巢老人”等社会问题。但目前针对远程无线健康监护技术的研究及应用方兴未艾,还有很多技术难题有待进一步研究解决。本文利用ZigBee无线传感网络结合互联网技术开发了一个小型远程无线健康监测定位系统,并对其中系统软硬件开发、Zigbee无线组网及通信控制、ZigBee无线定位等关键技术问题开展了探索性研究,为今后医疗物联网的发展与应用提供技术支持和技术储备,具有一定的实用价值。通过查阅相关文献,本文分析了已有的类似产品技术方案的优势与缺陷,经深入的分析研究后,搭建了包含用户端的可穿戴式智能硬件、服务器端及移动设备端的小型远程无线健康监测定位系统,可对被监护者血压、脉搏及体温三种生理健康指标进行智能感知,同时可发送被监测者定位信息,并提供远程网络访问地址,可通过远程PC机及手机等移动设备随时随地的远程实时监测及接收报警信息。主要完成的研究工作如下:1.完成了远程无线健康监测定位系统的硬件及软件的开发。在设计了系统总体架构后,以Zigbee无线传感网络为核心,搭建了用户端的可穿戴式智能感知硬件的原形,完成了ZigBee无线通信程序、服务器程序及手机端APP的软件设计工作。2.重点开展了基于ZigBee无线定位技术研究。针对室内环境,提出了一种改进的小波神经网络算法用于建立位置指纹到位置坐标的定位模型,隐层神经元激励函数采用复合小波基尽可能避免陷入局部极值,并加入动量因子和熵函数提高网络学习效率,进一步提高了室内定位精度。室外定位方面,提出了一种改进的DV-Hop算法,在经典DV-Hop算法的基础上,融入RSSI值对跳数进行修正,并调整算法第三阶段的计算方式,有效改善了室外定位效果。3.为验证系统的实用性,采用ZigBee无线通信技术,搭建了兼具室内及室外定位功能的远程医疗健康监测定位实验平台,对特定人员的的生理健康指标进行了实际测量,并重点开展了室内定位及室外定位实验研究,对生理健康指标测量的准确性、无线传输的稳定性及定位算法的可行性及优越性进行了进一步的验证,并为系统的实际应用推广提供了参考。
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH77
【图文】：

第 2 章 系统软硬件设计及实现2.1 系统整体架构因为系统涉及到的硬件设备较多，为方便开发，系统硬件整体采用模块化设计方式，系统包括生理指数测量模块、ZigBee无线定位及通信模块、服务器端和Android手机客户端，生理指数测量模块的STM32 控制器输入端分别与血压传感器、脉搏传感器、温度传感器及按键模块连接，STM32 控制器的输出端分别与报警模块、气泵驱动和LCD显示模块连接，气泵驱动与气泵连接，STM32 控制器通过串口与ZigBee无线定位及通信模块双向连接；ZigBee无线定位及通信模块通过串口与服务器端连接，服务器端采用TCP/IP协议与Android手机客户端进行连接；STM32 控制器由电源模块提供电源。系统整体架构如图 2-1 所示。

8图 2-2 STM32 电路原理图血压测量模块：本系统中采用最大量程为 300mmHg 的专业测量血压的MPS20 型号压力传感器进行血压数据的采集测量，MPS20 具有高可靠性、低成本、适用温度范围宽、易于使用，多种量程可供选择的诸多优点。图 2-3 为气泵控制电路，图 2-4 为 MPS20 传感器的采集电路。

气泵控制电路图

【参考文献】

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本文编号：2766455