CN105534521A - 基于定位的脑电实时监测控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于定位的脑电实时监测控制系统及方法，系统包括：脑电监测设备，其包括脑电采集模块、GPS模块、控制模块、无线传输模块、显示模块；以及云服务器和移动终端。方法包括步骤：采集携带者的脑电信号和实时定位获得定位数据；预存包含医疗服务点位置数据的区域地图；建立异常阙值判断模型对采集的脑电信号进行异常判断，且在判断出脑电信号存在异常时，将当前所获得定位数据映射至区域地图确定距离最近的医疗服务点位置数据；进行路径规划形成应急路线，及将应急路线作为反馈数据传输。本发明可实现对脑电信号的实时传输和动态监测，及实现异常判断和路径规划，根据规划出的应急路线进行应急救援，实现了及时和准确的监控作用。

Description

基于定位的脑电实时监测控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种基于定位的脑电实时监测控制系统及方法，属于脑电远程监测的技术领域。

背景技术

脑电远程监测系统利用了人工智能理论,通过现代通信技术、计算机技术、电子技术、网络技术等的相结合实现对所关注的参数进行实时分析、显示，以对受试者进行长时间的、远距离的脑电监测而且具有一定的数据处理及对结果进行综合判断的能力，使受试者的活动范围可以不受医院的限制，重点实现了家庭监护和个人监护功能。

目前对人体大脑病情观察主要有三种方法：①核磁共振影像（MRI）和计算机电子断层扫描（CT）；②正电子发射断层扫描（PET）和多普勒扫描；③临床脑电图(EEG)。脑电监测技术在智能保健领域发挥着重大的作用，为人们提供了方便、快捷、可靠的生活方式。如对脑电信号产生机理的分析，通过某种定位方法找到发病源然后通过手术达到治疗的效果，该方法必须在弄清楚病灶位置的前提下进行。又如对采集到的人脑信号进行时频均谱熵分析，其用于描述临床手术麻醉深度的实时监测参数，为临床手术麻醉深度的实时监测提供了一种实时的方法。但早期的脑电监护系统一般用于重症监护病房，此类系统主要依赖于有线网络，如早期的RS232或RS485总线且必须通过固定的线缆连接，无法自由移动和扩充，在特殊情况下可能会影响及时救治。这就提出了对移动性和低功耗的要求进而促进了无线通信技术在医疗监护系统中的应用。

目前有多种无线通信技术应用于医疗领域，如基于公用移动通讯网络的无线通信技术（通常称之为无线通信技术），包括CDMA、GPRS、GSM等移动通信技术在医疗领域的应用。在脑电监测系统中，实时性和位置定位技术是重要环节。近年来与移动监测点位置相关的研究越来越多，应用越来越广泛，其中最具有代表性的是LBS（Location-basedService），脑电监测仪就是以移动对象位置信息为基础的应用，用户先将自己的脑电监测数据和位置信息提供给服务器，服务器对相关数据进行异常分析，然后把分析结果反馈给用户。基于移动监测点位置的服务已经与人们的日常生活紧紧的连接在一起，成为不可缺少的一部分。

但当前由于研究的脑电采集系统的体积和使用负担较大等缺陷，不能很好的运用在真实的工作和生活中，并且脑部疾病患者需要实时监测其状态和所在位置，由于目前疾病患者位置难以自动实时监测和异常判断，使得无法及时监控和结合携带者位置而判断出合理的救援路线，导致在病患突发状况时不能够在最短的时间内预警并发现，降低监测的效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种基于定位的脑电实时监测控制系统及方法，解决现有的监测系统难以自动实时监测和异常判断，使得无法及时监控和结合携带者位置而判断出合理的救援路线的问题，做到实时性和位置精确性地监控。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

基于定位的脑电实时监测控制系统，包括：

脑电监测设备，包括脑电采集模块，用于采集携带者的脑电信号；GPS模块，用于对携带者的地理位置实时定位获得定位数据；控制模块，用于接收所述脑电信号和定位数据，及输出控制信号；无线传输模块，用于根据控制信号将脑电信号和定位数据发送，及接收来自云服务器所传输的反馈数据；显示模块，用于根据控制信号将脑电信号和定位数据、云服务器所传输的反馈数据进行显示；

云服务器，用于将接收的无线传输模块所发送的脑电信号和定位数据进行存储和显示；提取所接收的脑电信号，及建立异常阙值判断模型对提取的脑电信号进行异常判断；预存包含医疗服务点位置数据的区域地图，且在判断出脑电信号存在异常时，将当前所接收的定位数据映射至区域地图确定距离当前所接收的定位数据最近的医疗服务点位置数据，并进行路径规划形成应急路线和将应急路线作为反馈数据进行显示和传输；

移动终端，用于接收和显示无线传输模块所发送的脑电信号和定位数据，及云服务器所传输的反馈数据。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述脑电监测设备还包括语音提示模块，所述语音提示模块与控制模块相连。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述无线传输模块采用蓝牙传输模块。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述云服务器建立数据库将接收的脑电信号和定位数据进行存储。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述移动终端为手机移动终端或PC终端。

本发明还提出基于定位的脑电实时监测控制方法，包括步骤：

采集携带者的脑电信号和实时定位获得定位数据；

预存包含医疗服务点位置数据的区域地图；

建立异常阙值判断模型对采集的脑电信号进行异常判断，且在判断出脑电信号存在异常时，将当前所获得定位数据映射至区域地图确定距离当前所接收的定位数据最近的医疗服务点位置数据；

以所确定的最近医疗服务点位置数据为目标位置进行路径规划形成应急路线，及将应急路线作为反馈数据进行传输。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述方法还包括对采集的脑电信号进行过滤和降噪处理。

本发明采用上述技术方案，能产生如下技术效果：

本发明所提供的基于定位的脑电实时监测控制系统及方法，基于LBS技术和无线通信技术的脑电信号实时监测来实现对脑电监测设备携带者的脑电信号异常和实时定位数据进行监测。一旦发现设备携带者出现脑电信号异常，云服务器可判断出异常和进行路径规划，将向其监护人发出反馈数据，并且携带者可根据规划出的应急路线进行应急救援。本发明利用了脑电信号监测技术，实现了对脑电信号实时传输和动态监测的目的，基于LBS技术和无线通信技术，达到了可实时发送设备携带者的脑电信息和定位信息的目的，及在脑电信号异常时的应急措施，实现了对路径进行合理的规划并可及时救援的目的。

本发明在物联网开放平台的环境下，以实时性和位置精确性的需求为切入点，通过智能信息管理系统实现数据的共享和智慧医疗体系，使患者在各种紧急情况下都能随时实现监测。且本发明由于脑电监测设备的体积和使用负担较小，能很好的运用在真实的工作和生活中，实现了便携式的脑电监测控制系统的设计要求。

附图说明

图1为本发明基于定位的脑电实时监测控制系统的模块示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的实施方式进行描述。

如图1所示，本发明设计了一种基于定位的脑电实时监测控制系统，该系统主要包括脑电监测设备、云服务器和移动终端，以及系统依靠无线传输技术实现三者的互相传输通信，做到实时性和位置精确性的需求为切入点，在脑电信号异常时的应急措施，实现了对路径进行合理的规划并可及时救援的目的。

系统中，脑电监测设备主要包括脑电采集模块，用于采集携带者的脑电信号；GPS模块，用于对携带者的地理位置实时定位获得定位数据；控制模块，用于接收所述脑电信号和定位数据，及输出控制信号；无线传输模块，用于根据控制信号将脑电信号和定位数据发送，及接收来自云服务器所传输的反馈数据；显示模块，用于根据控制信号将脑电信号和定位数据、云服务器所传输的反馈数据进行显示。

系统中，云服务器主要用于将接收的无线传输模块所发送的脑电信号和定位数据进行存储和显示；提取所接收的脑电信号，及建立异常阙值判断模型对提取的脑电信号进行异常判断；预存包含医疗服务点位置数据的区域地图，且在判断出脑电信号存在异常时，将当前所接收的定位数据映射至区域地图确定距离当前所接收的定位数据最近的医疗服务点位置数据，并进行路径规划形成应急路线和将应急路线作为反馈数据进行显示和传输。

以及系统中的移动终端，主要用于接收和显示无线传输模块所发送的脑电信号和定位数据，及云服务器所传输的反馈数据。

由此，基于LBS技术和无线通信技术的脑电信号实时监测来实现对脑电监测设备携带者的脑电信号异常和实时定位数据进行监测。一旦发现设备携带者出现脑电信号异常，云服务器可判断出异常和进行路径规划，将向其监护人发出反馈数据，并且携带者可根据规划出的应急路线进行应急救援。

为了验证本发明的系统能够有效实现脑电信号异常和实时定位数据监测，及应急路线的准确规划，下列举一验证例进行具体说明。

系统首先进行脑电监测设备、云服务器和移动终端之间的初始化连接。无线连接优选采用蓝牙传输模块，利用蓝牙传输模块实现可靠和稳定地传输。移动终端采用手机移动终端或PC终端，便于携带者的监护人员可移动的获取相关数据。本验证例中，采用手机移动终端，但本发明不限于该种终端。脑电监测设备可以Android为系统，在设备上设计应用程序以便实现对设备的参数设置、无线连接、数据接收、波形显示、数据分析和文件存储等。

系统从脑电监测设备、手机移动终端打开蓝牙传输模块连接无线网络开始到云服务器接收数据结束，采用了串口通讯方式，为了避免因数据的覆盖造成数据的丢失，利用多线程编程技术开辟一个实时采集线程读取数据：通过设置串口名称、波特率接收上下限并打开串口，然后启动实时数据釆集线程，进入串口查询读取状态，实时读取脑电信号数据，以实现无线传输。

脑电监测设备的蓝牙传输模块与手机移动终端通过蓝牙通信协议建立连接，将脑电数据传至手机移动端，并在手机移动终端界面完成数据的显示，同时与GPS模块对携带者的地理位置实时定位获得定位数据，并和脑电数据一起，向云服务器、手机移动终端发送。

云服务器创建一个数据库，将接收的脑电信号数据与定位数据存储于该数据库中，实现数据的实时发送与接收，以及完成数据的实时显示与动态监测。并且，本系统的云服务器可以对提取的脑电信号进行异常判断与应急响应，通过对EEG历史特征参数的提取、过滤、降噪等的处理及分析，建立异常阙值判断模型进行异常判断。由于脑电信号是人体重要的生理信号，根据研究表明，脑电信号的主要特点是：脑电信号幅度为5μV～100μV，一般只有50μV左右；频率范围为0.5Hz～35Hz；EEG按频率分为α（8-13Hz），β（14-30Hz），θ（4-7Hz），δ（0.02-4Hz），可以在人头皮的不同区域同时出现并被检测出来。当α波出现时，大脑处于休息状态；当α波立刻消失而呈现快波时，大脑受到某种刺激；当θ波出现时，大脑处于乏倦状态；当无δ波时，大脑处于清醒状态；当出现δ波时，对于癫痫病患者，其脑电图呈现棘波、尖波、棘慢综合波等；当频率达到40Hz时，大脑处于高度集中状态；因此，系统将EEG中一项或多项脑波的数值作为历史特征参数提取，处理各波使得其可去除噪点，提高质量。然后，根据处理后的参数建立异常阙值判断模型进行判断。所述异常阙值判断模型是建立阈值范围，将参数与阈值范围比较，当超出或低于阈值范围时，则判断结果为脑电信号存在异常，否则判断为脑电信号正常。

以及，预存包含医疗服务点位置数据的区域地图，且在判断出脑电信号存在异常时，将当前所接收的定位数据映射至区域地图确定距离当前所接收的定位数据最近的医疗服务点位置数据，即预存的区域地图所包含的医疗服务点位置数据可以二维坐标形式，如分别为：医疗服务点1的位置坐标（x1,y1）；医疗服务点2的位置坐标（x2,y2）；医疗服务点3的位置坐标（x3,y3）等，依次进行坐标确认。当前所接收的定位数据为（x,y）时，将其映射至区域地图，则可计算确定其中一个距离最近的医疗服务点2的位置坐标（x2,y2）。由此结合两个坐标位置和地图的道路情况进行路径规划形成应急路线。以及预存的区域地图所包含的医疗服务点位置数据同样可以三维坐标形式，本发明不对其进行限定。在进行进行路径规划形成应急路线之后，将应急路线作为反馈数据进行显示和传输。

脑电监测设备的蓝牙传输模块与手机移动终端分别接收到云服务器所反馈的数据，各自将应急路线进行显示，以提供给携带者和监护人由云服务器所提供的路径选择。手机移动终端利用无线通信网络的GIS系统，实现在云服务器中数据的共享与查询。

其中，所述脑电监测设备还包括语音提示模块，所述语音提示模块与控制模块相连，语音提示模块可以根据控制模块的控制，进行语音提醒，在脑电数据存在异常或蓝牙传输模块在接收到反馈路线时进行提醒。

由此，系统一旦发现设备携带者出现脑电信号异常，云服务器可判断出异常和进行路径规划，将向其监护人发出反馈数据，并且携带者可根据规划出的应急路线进行应急救援。

对此，本发明还提出一种基于定位的脑电实时监测控制方法，用于对脑电信号实时传输和动态监测、处理和分析。该方法主要包括以下步骤：

步骤1、采集携带者的脑电信号和实时定位获得定位数据。

步骤2、预存包含医疗服务点位置数据的区域地图。

步骤3、建立异常阙值判断模型对采集的脑电信号进行异常判断，且在判断出脑电信号存在异常时，将当前所获得定位数据映射至区域地图确定距离当前所接收的定位数据最近的医疗服务点位置数据。

步骤4、以所确定的最近医疗服务点位置数据为目标位置进行路径规划形成应急路线，及将应急路线作为反馈数据进行传输。

通过本方法同样可以实现对脑电信号实时传输和动态监测的目的，基于LBS技术和无线通信技术，达到了可实时发送设备携带者的脑电信息和定位信息的目的，及在脑电信号异常时的应急措施，实现了对路径进行合理的规划并可及时救援的目的。

并且，所述监测控制方法中，还可以包括对采集的脑电信号进行过滤和降噪处理。通过所述过滤和降噪处理，对噪声进行过滤和滤波，可达到很好的降噪效果，以提高脑电信号的质量，更便于云服务器对脑电数据的后续分析。以及本发明的方法可以运用到上述系统中，结合系统更具体和准确地实现脑电监测控制。

综上，本发明不受时空限制的远程监测系统及方法可以实时隔空交流脑电和定位数据信息，使病人在当地就能够及时得到到达医疗服务点的最佳路线，省时又避免长途奔波疲累的同时为患者减轻了经济压力，尤其可对难以自理的老年人和行动不便的残疾人的日常生活状态进行实时监测，能够在家中及随意运动状态下测量脑电数据，继而可评估监护对象的健康状况。因此，本发明利用了脑电信号监测技术，实现了对脑电信号实时传输和动态监测的目的，基于LBS技术和无线通信技术，达到了可实时发送设备携带者的脑电信息和定位信息的目的，及在脑电信号异常时的应急措施，实现了对路径进行合理的规划并可及时救援的目的。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (7)

1.基于定位的脑电实时监测控制系统，其特征在于，包括：

脑电监测设备，包括脑电采集模块，用于采集携带者的脑电信号；GPS模块，用于对携带者的地理位置实时定位获得定位数据；控制模块，用于接收所述脑电信号和定位数据，及输出控制信号；无线传输模块，用于根据控制信号将脑电信号和定位数据发送，及接收来自云服务器所传输的反馈数据；显示模块，用于根据控制信号将脑电信号和定位数据、云服务器所传输的反馈数据进行显示；

云服务器，用于将接收的无线传输模块所发送的脑电信号和定位数据进行存储和显示；提取所接收的脑电信号，及建立异常阙值判断模型对提取的脑电信号进行异常判断；预存包含医疗服务点位置数据的区域地图，且在判断出脑电信号存在异常时，将当前所接收的定位数据映射至区域地图确定距离当前所接收的定位数据最近的医疗服务点位置数据，并进行路径规划形成应急路线和将应急路线作为反馈数据进行显示和传输；

移动终端，用于接收和显示无线传输模块所发送的脑电信号和定位数据，及云服务器所传输的反馈数据。

2.根据权利要求1所述基于定位的脑电实时监测控制系统，其特征在于：所述脑电监测设备还包括语音提示模块，所述语音提示模块与控制模块相连。

3.根据权利要求1所述基于定位的脑电实时监测控制系统，其特征在于：所述无线传输模块采用蓝牙传输模块。

4.根据权利要求1所述基于定位的脑电实时监测控制系统，其特征在于：所述云服务器建立数据库将接收的脑电信号和定位数据进行存储。

5.根据权利要求1所述基于定位的脑电实时监测控制系统，其特征在于：所述移动终端为手机移动终端或PC终端。

6.基于定位的脑电实时监测控制方法，其特征在于，包括步骤：

采集携带者的脑电信号和实时定位获得定位数据；

预存包含医疗服务点位置数据的区域地图；

建立异常阙值判断模型对采集的脑电信号进行异常判断，且在判断出脑电信号存在异常时，将当前所获得定位数据映射至区域地图确定距离当前所接收的定位数据最近的医疗服务点位置数据；

以所确定的最近医疗服务点位置数据为目标位置进行路径规划形成应急路线，及将应急路线作为反馈数据进行传输。

7.根据权利要求6所述基于定位的脑电实时监测控制方法，其特征在于：所述方法还包括对采集的脑电信号进行过滤和降噪处理。