基于GPRS的無(wú)線生理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

摘要本文將數(shù)據(jù)采集技術(shù)和GPRS遠(yuǎn)程無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合，很好地應(yīng)用于遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)中，提高了測(cè)控系統(tǒng)的靈活性。

關(guān)鍵詞無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)遠(yuǎn)距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊GPRSSIM300單片機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào):TH77文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

基于GPRS的遠(yuǎn)程生理信號(hào)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)示意圖如圖1所示。它主要包括兩部分:生理信號(hào)監(jiān)護(hù)終端和醫(yī)院監(jiān)護(hù)中心。患者隨身攜帶的監(jiān)護(hù)終端由它上面的無(wú)線模塊通過(guò)GPRS無(wú)線基站接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，再通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)連接到因特網(wǎng)上的監(jiān)護(hù)中心服務(wù)器。監(jiān)護(hù)終端采集并處理患者的心電信號(hào)等生理數(shù)據(jù)，所得到的心電數(shù)據(jù)通過(guò)該鏈路傳輸?shù)奖O(jiān)護(hù)中心服務(wù)器上，并由服務(wù)器上的心電分析軟件進(jìn)行分析，監(jiān)控中心則根據(jù)軟件分析結(jié)果及自己的判斷來(lái)給患者適當(dāng)?shù)尼t(yī)囑，必要時(shí)采取相應(yīng)的救治措施。

1 系統(tǒng)框圖

本系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集、單片機(jī)控制模塊、GPRS模塊三大部分組成，其詳細(xì)結(jié)構(gòu)框圖如圖2。

2 系統(tǒng)工作原理簡(jiǎn)介

將終端采集傳感器采集到的各種不同生理數(shù)據(jù)信息經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)單片機(jī)控制其在液晶屏上顯示并將其通過(guò)串口傳送給GPRS模塊，當(dāng)GPRS模塊收到串口數(shù)據(jù)信息后，通過(guò)無(wú)線傳輸模式將各種數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程管理中心，實(shí)現(xiàn)一種基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的、實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。監(jiān)控中心可以及時(shí)掌握使用者的各項(xiàng)生理數(shù)據(jù)變化規(guī)律，如有異常便及時(shí)處理，達(dá)到早期診斷和治療目的。

3 生理數(shù)據(jù)采集模塊

3.1脈搏數(shù)據(jù)采集

人體脈搏通常在40~180次/min，其頻率約為0.6~3HZ，脈搏波的絕大部分能量集中在30HZ以下，另外，為了避免工頻50HZ的干擾。LPF的轉(zhuǎn)折頻率取40HZ，HPF的轉(zhuǎn)折頻率取0.1HZ。則HPF的通帶頻率范圍為0.1~40HZ。信號(hào)調(diào)理電路1由放大電路以及濾波電路組成。傳感器主要采用抗過(guò)載與沖擊能力強(qiáng)、抗干擾性能好、具有良好低頻響應(yīng)的 PVDF(聚偏二氟乙烯)脈搏傳感器(HK-2000B)，能夠很好地與皮膚接觸，檢測(cè)到微小的脈動(dòng)信號(hào)。后經(jīng)過(guò)放大濾波電路進(jìn)行調(diào)理。

3.2心電數(shù)據(jù)采集

心電信號(hào)十分微弱，常見(jiàn)的心電頻率一般在0.05～100Hz之間，能量主要集中在17Hz附近，幅度小于5mV，心電電極阻抗較大，一般在幾百千歐以上。放大電路由五部分構(gòu)成:前置放大電路，增益選100～250倍左右;抑制共模信號(hào)電路，采用了右腿驅(qū)動(dòng)電路;低通濾波電路對(duì)0.05～100Hz 以?xún)?nèi)的信號(hào)進(jìn)行保護(hù);工頻50Hz的帶阻濾波電路;后級(jí)放大電路放大4～10倍左右。將左上肢與正極端相連，右上肢電極與負(fù)極端相聯(lián)，反映左上肢與右上肢的電位差，當(dāng)左上肢的電位高于右上肢時(shí)，描記出一個(gè)向上波;反之，為一個(gè)向下波。

4 生理數(shù)據(jù)發(fā)送模塊

本系統(tǒng)的GPRS模塊采用西門(mén)子公司的SIM300模塊，該模塊已嵌入TCP/IP協(xié)議棧，IP數(shù)據(jù)包的傳輸對(duì)用戶(hù)來(lái)是透明的。

SIM300是小體積即插即用模組中完善的三頻/四頻*GSM/GPRS解決方案。使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)界面，使得具備GSM/GPRS900/1800/1900MHz功能的SIM300C以小尺寸和低功耗實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、SMS、數(shù)據(jù)和傳真信息的高速傳輸。SIM300的優(yōu)良性能讓它應(yīng)用于許多方面，例如WLL、M2M、手持設(shè)備等等。三頻/四頻GSM/GPRS模塊，外形尺寸40x33x2.85mm，支持用戶(hù)定制的MMI和鍵盤(pán)/LCD，內(nèi)嵌強(qiáng)大的TCP/IP協(xié)議棧。

5 結(jié)論

本課題研究設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)終端。該GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)采集終端在8位高性能單片機(jī)和實(shí)時(shí)多線程操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)終端通過(guò)終端采集器采集用戶(hù)終端數(shù)據(jù)信息，解釋、處理用戶(hù)數(shù)據(jù)服務(wù)中心下傳的命令，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)、Internet互聯(lián)網(wǎng)，簡(jiǎn)潔、快速地向遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)中心傳輸數(shù)據(jù)信息，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警、數(shù)據(jù)采集等功能。