CN104958070A - 生命体征监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生命体征监控系统，包括若干客户端数据采集装置、若干无线路由器、数据传输模块以及置于服务器端的监控中心：每一客户端数据采集装置包括生命体征信号采集模块、A/D转换模块和无线WIFI模块，生命体征信号采集模块用于采集用户原始生命体征信号并发送给A/D转换模块，A/D转换模块将作为模拟信号的用户原始生命体征信号转换成数字信号，并将转换后的数字信号发送给无线WIFI模块，所述无线WIFI模块将所述数字信号通过所述无线路由器传输给所述数据传输模块，从而通过所述数据传输模块发送至所述置于服务器端的监控中心。所述监控中心将接收到的数字信号进行分析处理，从而解析出至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息。

Description

生命体征监控系统
技术领域
本发明涉及电子监控领域，尤其涉及一种生命体征监控系统。
背景技术
由于现代社会生活节奏扣快，生活压力较大，有各类睡眠障碍的人群数量急剧增加，最近统计国内有各种睡眠障碍的人群达38.2％，超过国际平均27％的比例。在这种情况下，针对各种睡眠障碍疾病的诊断和治疗活动将会加强，而各类的睡眠监控是此类疾病诊断的基础。目前的睡眠监控技术要求在专业场所由专业人员进行操作，并且监控过程中要求有很多设备以吸附或捆扎的方式附着于监控对象身体上，对监控对象干扰大，操作复杂，监控成本高。其次，现代社会生活水平和医疗技术飞速发展，人类期望寿命得到很大提高，在这种情况下慢性病特别是心血管呼吸睡眠相关的慢性病的危害性相对增加，这类慢性病病因复杂，起病隐匿，起病后病程长且迁延不愈。长期的体征数据收集对此类慢性疾病的预筛有着很大作用，但目前并无成本合适，对用户生活质量影响小的长期连续体征收集方法。最后，中国逐渐进入老龄化社会，各种新型养老方式逐步兴起，为了配合这些新型养老方式的发展，满足社会养老需求，亟需一种可靠先进的院外护理辅助设备。
公开号为CN202920166U，专利名称为“一种生命体征感知系统”的中国实用新型专利公开了一种便携式无线医疗检测装置，包括单片机控制模块、传感器模块、无线接收模块、数据存储模块和监视控制模块。单片机控制模块接收传感器检测的人体各项生命参数数据的模拟信号，将模拟信号转化为数字信号后，经单片机控制模块集成无线射频发送器将数字信号发出，无线接收模块接收信号后传输至监视控制模块，监视控制模块实时显示病人生命体征参数数据，同时将异常数据通过GSM通信模块发送至主治医生或病人家属手机终端上。转化后的数字信号实时地存入数据库，主治医生或病人家属可通过登录监控网站查询病人历史数据，针对情况制定相应的康复措施。避免了监护设备与医疗传感器之间的长连线，解决了医生全程监控病人的缺陷。
但是，上述现有技术的监控系统能够监控和采集的信息范围有限，不能实现分布式及长期连续收集用户体征信息。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种生命体征监控系统，能实现分布式信号收集，长期连续收集用户生命体征信息，实现有效的睡眠集中监控和管理。
本发明实施例提供了一种生命体征监控系统，包括生命体征监控系统，包括若干客户端数据采集装置、若干无线路由器、数据传输模块以及置于服务器端的监控中心；
每一所述客户端数据采集装置包括生命体征信号采集模块、A/D转换模块和无线WIFI模块，所述生命体征信号采集模块用于采集用户原始生命体征信号并发送给所述A/D转换模块，所述A/D转换模块将作为模拟信号的所述用户原始生命体征信号转换成数字信号，并将转换后的数字信号发送给所述无线WIFI模块，所述无线WIFI模块将所述数字信号通过所述无线路由器送入所述数据传输模块，从而通过所述数据传输模块发送至所述置于服务器端的监控中心；
所述监控中心包括信号接收模块、信号处理解析模块和生命体征信息收集模块，所述信号接收模块用于接收所述数据传输模块传送的数字信号，所述信号处理解析模块对所述信号接收模块接收的数字信号进行分析处理，从而解析出至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息，所述生命体征信息收集模块用于连续收集所述至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息。
作为上述方案的改进，所述生命体征信号采集模块采用置于用户枕头下的压电式传感设备。
作为上述方案的改进，所述压电式传感设备包括由上往下依次连接的感应板面板、传感器封盖板、压电传感器件、传感器基板以及感应板基板，还包括与所述压电传感器件连接的导线，以将所述压电传感器件感应到的模拟信号发送给所述A/D转换模块。
作为上述方案的改进，所述压电传感器件的构成材料为压电陶瓷。
作为上述方案的改进，所述A/D转换模块包括滤波电路、放大电路和A/D转换电路，所述滤波电路用于将接收到的模拟信号进行滤波，滤波后的模拟信号通过所述放大电路进行放大后，通过所述A/D转换电路转换成数字信号。
作为上述方案的改进，所述无线WIFI模块主要由型号为ESP8266的低功耗WIFI芯片和外围电路构成。
作为上述方案的改进，所述数据传输模块为主要由通用网络设备组成的通讯链路，包括依次连接的一级交换机、总交换机和总路由器，其中每一所述一级交换机对应连接所述无线路由器，所述总路由器连接所述监控中心。
作为上述方案的改进，每一所述客户端还包括带WIFI功能的显示设备，所述监控中心将解析出的至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息通过所述数据传输模块、无线路由器发送至所述带WIFI功能的显示设备进行显示。
作为上述方案的改进，所述监控中心还包括与所述信号处理解析模块连接的报警模块，所述报警模块用于将所述信号处理解析模解析出的至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息与预设的生命体征信息范围进行比较，当所述信号处理解析模解析出的至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息超出预设的生命体征信息范围时，所述报警模块发出警报信号。
与现有技术相比，本发明公开的生命体征监控系统通过多个置于客户端的数据采集装置采集监控对象的原始生命体征信号，并将采集到的信号进行A/D转换成数字信号后通过无线WIFI模块发送给无线路由器，然后通过无线路由器将数字信号传输给数据传输模块，从而发送至所述置于服务器端的监控中心，并通过服务器端对接收到的信号进行分析处理，从而解析出至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息进行连续收集，从而基于连续收集的至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息实现某些慢性疾病的预筛。系统结构简单可靠，成本低。并且还能够在发生异常情况时进行及时处理，节约人力成本，同时提高监控效率。
附图说明
图1是本发明实施例中一种生命体征监控系统的结构示意图。
图2是本发明实施例中一种生命体征监控系统的硬件连接示意图。
图3是本发明实施例中一种生命体征信号采集模块的结构示意图。
图4a～4b是本发明实施例中一种A/D转换模块的电路原理图。
图5是本发明实施例中一种无线WIFI模块的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明实施例提供的一种生命体征监控系统的结构示意图。该生命体征监控系统10包括位于客户端1的若干客户端数据采集装置10、位于服务器端3的监控中心30以及连接所述客户端1和服务器端3的通信网2，该通信网2用于将位于客户端1的若干客户端数据采集装置10所采集到的信息发送到所述服务器端3，其中，所述通信网2包括若干无线路由器21和数据传输模块22。
其中，每一所述客户端数据采集装置10包括生命体征信号采集模块11、A/D转换模块12和无线WIFI模块13，所述生命体征信号采集模块11用于采集用户原始生命体征信号并发送给所述A/D转换模块12，所述A/D转换模块12将作为模拟信号的所述用户原始生命体征信号转换成数字信号，并将转换后的数字信号发送给所述无线WIFI模块13，所述无线WIFI模块13将所述数字信号通过所述无线路由器21传输给所述数据传输模块22，从而通过所述数据传输模块22发送至所述置于服务器端的监控中心30。
所述监控中心30包括信号接收模块31、信号处理解析模块32和生命体征信息收集模块33，所述信号接收模块31用于接收所述数据传输模块传送的数字信号，所述信号处理解析模块32对所述信号接收模块31接收的数字信号进行分析处理，从而解析出至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息，所述生命体征信息收集模块33用于连续收集所述至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息。
在本实施例中，所述监控中心30还设有统计模块，用于对所述生命体征信息收集模块33连续收集到的至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息进行统计，得到统计结果。另外，所述监控中心30还设有多个应用分析模块，所述多个应用分析模块基于生命体征信息收集模块33连续收集到的至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息以及所述统计模块的统计结果，分别以不同的方式呈现数据并开展监控，护理和健康趋势跟踪等各项功能。
优选的，所述监控中心30还包括与所述信号处理解析模块连接的报警模块，所述报警模块用于将所述信号处理解析模23解析出的至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息与预设的生命体征信息范围进行比较，当所述信号处理解析模解析出的至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息超出预设的生命体征信息范围时，所述报警模块发出警报信号。
优选的，每一所述客户端还包括带WIFI功能的显示设备，所述监控中心30将解析出的至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息通过所述数据传输模块、无线路由器发送至所述带WIFI功能的显示设备进行显示。在具体应用中，该带WIFI功能的显示设备优选设置在用户床边，在现场显示用户睡眠体征以满足现场特护要求。
下面结合图2～图5，对本发明实施例的生命体征监控系统进一步详细描述。
在本实施例中，所述生命体征信号采集模块11采用置于用户枕头下的压电式传感设备。具体的，如图3所示，所述压电式传感设备包括由上往下依次连接的感应板面板111、传感器封盖板112、压电传感器件113、传感器基板114以及感应板基板115，还包括与所述压电传感器件113连接的导线116，以将所述压电传感器件113感应到的模拟信号发送给所述A/D转换模块12。
其中，所述压电传感器件113的构成材料为压电陶瓷。采用压电陶瓷作为原始生命体征信号收集的传感器件，通过合理的封装和结构设计，使信号收集模块在枕下发挥功效，对于用户而言完全无扰，并且无需供电，无任何电磁干扰。灵敏度高，0.1N的振动就可实现感应输出。工作可靠，响应频率可达5KHz。
参考图4，是本发明实施例中一种A/D转换模块的电路原理图。本实施例的A/D转换模块12包括滤波电路、放大电路和A/D转换电路，所述滤波电路用于将接收到的模拟信号进行滤波，滤波后的模拟信号通过所述放大电路进行放大后，通过所述A/D转换电路转换成数字信号。
参考图4a，是A/D转换模块的滤波、放大电路。模块11采集的信号先经先过C16和R6组成的高通滤波电路(截止频率0.2Hz)滤波；接着经R5和C17组成的低通滤波电路(截止频率159Hz)滤波；然后经U4(OP07)、R3、R1组成的放大电路进行放大，放大倍数为11倍；同时R1和C15也起到低通滤作用(截止频率7.2Hz)。Vref为2.5V基准电压，将放大的信号抬升，Signal电压信号作为后级电路输入；U5(OP07)和R7，R8组成二次放大，放大倍数为1.21倍；最后经过D1、D2构成的钳位电路，输出电压被钳位在-0.7V～4V之间，起到保护后级ADC芯片的作用。
参考图4b，是A/D转换模块的A/D转换电路。采用TI公司12位ADC芯片ADS1013，标准I2C接口，低功耗，转换速率128SPS-3.3kSPS。本电路实现将运放输出信号PB0转换成数字信号，主芯片U20通过I2C协议读取数据，转换速率为1.6KSPS。
参考图5，是本发明实施例中一种无线WIFI模块的电路原理图。所述无线WIFI模块主要由型号为ESP8266的低功耗WIFI芯片和外围电路构成。ESP8266高度片内集成，包括天线开关balun、电源管理转换器，因此仅需极少的外部电路，且包括前端模块在内的整个解决方案在设计时将所占PCB空间降到最低。装有ESP8266的系统表现出来的领先特征有：节能VoIP在睡眠/唤醒模式之间的快速切换、配合低功率操作的自适应无线电偏置、前端信号的处理功能、故障排除和无线电系统共存特性为消除蜂窝/蓝矛/DDR/LVDS/LCD干扰。
返回参考图2，所述数据传输模22为主要由通用网络设备组成的通讯链路，包括依次连接的一级交换机、总交换机和总路由器，其中每一所述一级交换机对应连接所述无线路由器，所述总路由器连接所述监控中心。在本实施例中，基于这种结构的数据传输系统，能够充分利用现有网络技术和通用器件，整体至少支持300个客户端并可通过硬件升级简单的扩展系统容量。
本实施例的生命体征监控系统的工作过程如下：通过将采用压电陶瓷作为原始生命体征信号收集的传感器件放置于用户枕下，采集用户原始睡眠振动信号，压电器件感应到振动后输出电压信号。电压信号由导线传输至模数转换模块，模数转换模块首先进行降噪，放大，模数转换的处理，转换后的数字信号经过处理后由无线wifi模块发送至通信链路，通信链路将数字信号传输至服务器端的监控中心，监控中心通过信号接收模块接收到数字信号并处理，然后将处理后的数据传送至信号处理解析模块，信号处理解析模分析数字信号解析出睡眠体动，呼吸和脉搏三组体征波形信号，并将解析出的睡眠体动，呼吸和脉搏三组体征波形信号发送给生命体征信息收集模块以连续收集，并将连续收集到的此三组体征信号进行统计处理。处理完成的体征波形信号和统计数据被发送至各种综合应用分析模块，综合应用分析模块以恰当的方式呈现数据并开展监控，护理和健康趋势跟踪等各项功能。
综上所述，本发明公开的生命体征监控系统通过多个置于客户端的数据采集装置采集监控对象的原始生命体征信号，并将采集到的信号进行A/D转换成数字信号后通过无线WIFI模块发送给无线路由器，然后通过无线路由器将数字信号传输给数据传输模块，从而发送至所述置于服务器端的监控中心，并通过服务器端对接收到的信号进行分析处理，从而解析出至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息进行连续收集，从而基于连续收集的至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息实现某些慢性疾病的预筛。系统结构简单可靠，成本低。并且还能够在发生异常情况时进行及时处理，节约人力成本，同时提高监控效率。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种生命体征监控系统，其特征在于，包括若干客户端数据采集装置、若干无线路由器、数据传输模块以及置于服务器端的监控中心；
每一所述客户端数据采集装置包括生命体征信号采集模块、A/D转换模块和无线WIFI模块，所述生命体征信号采集模块用于采集用户原始生命体征信号并发送给所述A/D转换模块，所述A/D转换模块将作为模拟信号的所述用户原始生命体征信号转换成数字信号，并将转换后的数字信号发送给所述无线WIFI模块，所述无线WIFI模块将所述数字信号通过所述无线路由器传输给所述数据传输模块，从而通过所述数据传输模块发送至所述置于服务器端的监控中心；
所述监控中心包括信号接收模块、信号处理解析模块和生命体征信息收集模块，所述信号接收模块用于接收所述数据传输模块传送的数字信号，所述信号处理解析模块对所述信号接收模块接收的数字信号进行分析处理，从而解析出至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息，所述生命体征信息收集模块用于连续收集所述至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息。
2.如权利要求1所述的生命体征监控系统，其特征在于，所述生命体征信号采集模块采用置于用户枕头下的压电式传感设备。
3.如权利要求2所述的生命体征监控系统，其特征在于，所述压电式传感设备包括由上往下依次连接的感应板面板、传感器封盖板、压电传感器件、传感器基板以及感应板基板，还包括与所述压电传感器件连接的导线，以将所述压电传感器件感应到的模拟信号发送给所述A/D转换模块。
4.如权利要求3所述的生命体征监控系统，其特征在于，所述压电传感器件的构成材料为压电陶瓷。
5.如权利要求1所述的生命体征监控系统，其特征在于，所述A/D转换模块包括滤波电路、放大电路和A/D转换电路，所述滤波电路用于将接收到的模拟信号进行滤波，滤波后的模拟信号通过所述放大电路进行放大后，通过所述A/D转换电路转换成数字信号。
6.如权利要求1所述的生命体征监控系统，其特征在于，所述无线WIFI模块主要由型号为ESP8266的低功耗WIFI芯片和外围电路构成。
7.如权利要求1所述的生命体征监控系统，其特征在于，所述数据传输模块为主要由通用网络设备组成的通讯链路，包括依次连接的一级交换机、总交换机和总路由器，其中每一所述一级交换机对应连接所述无线路由器，所述总路由器连接所述监控中心。
8.如权利要求1所述的生命体征监控系统，其特征在于，每一所述客户端还包括带WIFI功能的显示设备，所述监控中心将解析出的至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息通过所述数据传输模块、无线路由器发送至所述带WIFI功能的显示设备进行显示。
9.如权利要求1所述的生命体征监控系统，其特征在于，所述监控中心还包括与所述信号处理解析模块连接的报警模块，所述报警模块用于将所述信号处理解析模解析出的至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息与预设的生命体征信息范围进行比较，当所述信号处理解析模解析出的至少包括体动、脉搏和呼吸三组数据的生命体征信息超出预设的生命体征信息范围时，所述报警模块发出警报信号。
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