基于快速湿度传感器的无线呼吸监测系统设计

发布时间：2017-10-02 13:22

  本文关键词：基于快速湿度传感器的无线呼吸监测系统设计

  更多相关文章： 呼吸信号检测 湿度传感器 ZigBee 呼吸功能监测软件 极大值迭代法 动态幅度阈值法

【摘要】：呼吸功能监测具有很高的医学应用价值。在医院里,重症病人的生命体征监测,传染性疾病患者、慢性呼吸系统疾病患者病情的诊断与治疗都需要进行呼吸功能监测。户外急救时,呼吸功能监测能帮助医生准确地判断患者有无生命体征。很多老年人都有慢性疾病,呼吸功能监测能够帮助家人及时地了解他们的身体状态。目前,市场上呼吸功能监测设备的数量少,成本高,体积大,导线多,而且无法实现非接触式测量。因此,本文设计了基于快速湿度传感器的无线呼吸监测系统。为了满足呼吸信号采集实时性的要求,系统采用基于氧化石墨烯量子点的湿度传感器作为检测探头,基于ZigBee技术和CC2530硬件平台设计了无线呼吸信号采集系统,并在VS2010的MFC平台上开发了呼吸功能监测软件。根据功能的不同,信号采集系统分为数据采集节点、路由器、数据接收节点。数据采集节点采集呼吸信号数据并将其发送给其它节点。路由器负责将数据转发给接收节点,实现数据的远程传输。数据接收节点负责组建并维护ZigBee网络,将接收到的数据通过串口传送给监测软件,并实现现场报警。呼吸功能监测软件在对数据进行处理后,将呼吸功能参数显示在界面中,并实现波形绘制、呼吸报警和历史数据处理的功能。为了能够准确判断正常呼吸、低通气和呼吸暂停,本文采用了呼吸信号数据处理算法。根据呼吸信号的处理流程,首先采用了极大值迭代法来提取呼吸信号的峰值,通过峰值计算呼吸的判定阈值。然后,通过分析不同的阈值判定算法,选择了动态幅度阈值法来判断呼吸状态。动态幅度阈值法首先通过呼吸暂停阈值和低通气阈值来判断三种呼吸状态,然后更新正常呼吸信号的峰值和判定阈值。系统分别进行了不同呼吸强度和不同呼吸频率下的呼吸功能监测测试。通过对呼吸信号波形的实时性和呼吸状态判断的准确性进行分析,验证了系统和算法的可靠性。通过测试证明,系统具有响应速度快、非接触式测量、实时性强、无线化的优点。
【关键词】：呼吸信号检测 湿度传感器 ZigBee 呼吸功能监测软件 极大值迭代法 动态幅度阈值法
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH789
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 引言11-12
• 1.2 呼吸功能监测概述12-16
• 1.2.1 呼吸功能监测原理12
• 1.2.2 呼吸信号检测方法分类12-15
• 1.2.3 呼吸功能监测现状与发展方向15-16
• 1.3 论文的研究目的和主要内容16-18
• 第2章 呼吸功能监测系统总体设计18-23
• 2.1 系统的需求分析18
• 2.2 湿度传感器选取18-20
• 2.3 无线通信技术选取20-21
• 2.4 系统总体设计21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第3章 无线呼吸信号采集系统设计23-35
• 3.1 湿度传感器电路23-24
• 3.2 节点硬件电路设计24-30
• 3.2.1 微控制芯片24-25
• 3.2.2 数据采集节点电路设计25-27
• 3.2.3 路由器电路设计27
• 3.2.4 数据接收节点电路设计27-28
• 3.2.5 硬件PCB设计28-30
• 3.3 系统软件设计30-34
• 3.3.1 ZigBee协议及ZStack介绍30-31
• 3.3.2 数据采集节点软件设计31-32
• 3.3.3 路由器软件设计32-33
• 3.3.4 数据接收节点软件设计33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 呼吸功能监测软件设计35-49
• 4.1 监测软件开发环境简介35
• 4.2 监测软件框架设计35-36
• 4.3 监测软件界面设计36-39
• 4.4 呼吸信号数据处理算法39-44
• 4.4.1 极大值迭代法提取峰值40-42
• 4.4.2 动态幅度阈值法的选取42-43
• 4.4.3 动态幅度阈值法的实现43-44
• 4.5 界面后端程序设计44-48
• 4.5.1 串口通信44-46
• 4.5.2 数据保存与读取46
• 4.5.3 波形显示46-47
• 4.5.4 报告预览与打印47-48
• 4.6 本章小结48-49
• 第5章 呼吸功能监测系统测试49-60
• 5.1 数据采集系统测试49-52
• 5.2 呼吸功能监测软件测试52-56
• 5.3 系统可靠性测试56-59
• 5.4 本章小结59-60
• 总结与展望60-62
• 工作总结60-61
• 展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间发表论文66

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本文编号：959851