CN202723846U - 基于gsm的远程心率监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于GSM的远程心率监控系统，由采集终端、GSM网络和监控终端组成。采集终端采用光电脉搏传感器HKG-07B对人体的脉搏信号进行采集，调理后输出的信号由单片机SPCE061A完成数据计算，存储，显示和语音播报功能。根据计算得到的心率值，通过TC35I模块以短消息的方式向监控终端完成远程报警，本实用新型完成了个人心率参数的无线传输和语音提示功能，整个系统通用性强，可以扩展到对人体其他生理参数的监控。该装置成本低廉，操作方便，非常适合家庭个体使用，在家庭监护领域具有较好的实用价值。

Description

基于GSM的远程心率监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于GSM网络传输平台的心率采集和远程监控系统。

背景技术

随着我国社会老龄化的到来，城市中大量独居老人的健康监护问题越来越突出。其中，心血管疾病是老年人疾病比例较高的病症之一。由于其具有突发性和偶然性，严重者可能引起中风甚至危及生命。因此，在日常家居生活中，对患者的心电监护显得尤为重要。传统的采用有线方式，其缺点是容易受距离限制，扩展性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于GSM的远程心率监控系统，该系统以短消息的方式控制心率采集终端，可以方便、快捷地对患者的疾病进行有效监控。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

基于GSM的远程心率监控系统，由采集终端、GSM网络和监控终端组成，所述采集终端包括单片机、脉搏信号采集模块、GSM模块和电源电路，脉搏信号采集模块和GSM模块分别与单片机连接。

所述脉搏信号采集模块采用光电脉搏传感器HKG-07B。

所述单片机的型号为SPCE061A单片机。

所述GSM模块的型号为TC35I模块。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型与传统的采用有线方式的心电监护方案相比，采用现有的GSM无线网络方案更具有优势：该网络覆盖面广，不受距离限制，可以实现任何时间任何地点的漫游；网络接入灵活，扩展性好。由于采用了采集终端和监控终端结合的方式，完成了个人心率参数的无线传输和语音提示功能。整个系统具有通用性，可以扩展到对人体其他生理参数的监控。该装置成本低廉，操作方便，非常适合家庭个体使用，在家庭监护领域具有较好的实用价值。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的结构原理图；

图2为GSM模块与单片机硬件连接图；

图3为电源电路图；

图4为采集终端流程图。

具体实施方式

如图1所示，基于GSM的远程心率监控系统，由采集终端、GSM网络和监控终端组成，所述采集终端采用光电脉搏传感器HKG-07B对人体的脉搏信号进行采集，调理后输出的信号由单片机SPCE061A完成数据计算，存储，显示和语音播报，根据计算得到的心率值，通过TC35I模块以短消息的方式向监控终端完成远程报警。

采集终端完成将脉搏信号进行采集，分析和处理功能。采用台湾凌阳公司推出的16位单片机SPCE061A为核心控制器。该控制器内集成了7通道10位ADC模块、32k字Flash、声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器，特别适合语音信号的处理。无线通信GSM模块采用西门子公司推出的TC35I，以短消息的形式实现数据传输。监控终端的主要功能是确知被监控对象的健康状况以及提醒其按时用药或者就医。根据实际情况，自带GSM模块的终端采用两种设备：一种是手机，用户可以直接通过手机发送和接收短信实现监控；一种是自带GSM模块的PC机，利用PC强大的处理能力对脉搏采集数据进行存储、分析，确定监控对象的健康状况。

系统的具体工作原理是：采集终端的脉搏传感器采集到脉搏信号后，输出模拟的电压信号，通过单片机SPCE061A定时启动A/D转换完成脉搏电压信号的数字化，接着处理该数据后得到脉搏值，并用语音的方式播报并提醒使用者是否需要就医或者吃药，然后存储相关数据，最后将脉搏信息通过TC35I模块告知监控终端。监控终端可以是一个或者多个，根据收到的短消息，确定用户的健康状况，然后以短信或者电话的方式告知提醒对方。

脉搏信号采集模块：脉搏传感器的精度、灵敏度、抗干扰能力及安装方式决定了脉搏测量精度，因此采用红外脉搏传感器HKG-07B。该结构采用透射式接收光的方式，利用特定波长红外线对手指血管末端血液微循环产生的血液容积变化的敏感特性检测，由心脏的跳动引起手指指尖的血容积发生相应的变化量得到脉搏信号波形。脉搏信号经过放大、调理电路、幅度调整、基线调整电路输出完整的脉搏波模拟电压信号。该信号直接通过IOA1口连接到单片机SPCE061A，由SPCE061A完成后续的处理。

GSM模块接口电路：GSM模块的应用主要涉及到GSM模块、单片机SPCE061A以及PC机之间的接口通信问题。西门子的TC35i是一个支持中文短信息的工业级GSM模块，工作在GSM900和GSM1800双频段，通过AT命令可双向传输指令和数据。TC35i采用串口通讯的方式，可实现波特率为300b/s～115kb/s。由于TC35i数据接口的工作电平与单片机SPCE061A不兼容，因此采用美信公司的电平转换芯片MAX3232将COMS电平转换成TTL电平，实现与单片机的串口通信。具体的接口电路如图2所示。TC35i模块的串口数据发送管脚TXD_TC35和接收管脚RXD_TC35，单片机SPCE061A的串口数据发送管脚IOB10和接收管脚IOB7，分别连接到MAX3232对应的管脚即可实现不同数据率的数据通信。另外，通过标准RS232连接插头，可实现单片机SPCE061A或者TC35i模块与PC机的通信。

外围电路：单片机SPCE061A系统的外围电路主要实现语言播报、时间提示和存储功能。SPCE061A利用A/D转换器的一路通道对MIC-IN输入语音信号进行采样处理，通过DAC1通道将音频信号输出送入音频输出电路经放大输出语音信号。利用IOB[1..3]管脚以SPI接口与时钟芯片DS1302进行同步通信。IOB1连接复位/片选线

通过置

高电平来启动所有的数据传送；IOB2连接串行时钟线SCLK，控制数据的输入和输出；IOB3连接双向数据线I/O，实现数据的传输。另外选择ATMEL公司提供的大容量的EEPROM芯片ATC2416(2KB)以满足实际的存储需要。利用IOB4管脚连接SCL时钟控制端，IOB5管脚连接SDA数据输入输出口，完成I2C总线的串行传输。

电源电路：采集终端的电源电路为单片机、光电传感器、外围电路和TC35I模块提供各自所需的电压。系统中单片机SPCE061A的内核电压要求为3.3V，IO口和外围电路正常供电电压要求为5V，TC35I的供电电压为3.3V～4.8V，推荐值为4.2V。为了达到上述供电要求，设计的电源电路如图3所示。输入电压为9V-12V，一路由可调的芯片LM2941，通过R1和R2组成的分压反馈网络降压输出4.17V，给TC35I模块供电。为了降低功耗，SPCE061A利用IOB16管脚控制芯片的开关；另一路由LM7805芯片降压输出5V(V-io)给SPCE061A的IO口以及其他外围电路供电，接着对5V(V-io)电压降压输出3.3v(V-MCU)给SPCE061A内核供电。

软件：系统的采集终端主要是由单片机SPCE061A完成脉搏信号的采集，处理和向远程监控终端发送数据的功能。其总体的软件流程图如图4所示。系统上电后，首先进行整机初始化处理：主要包括时钟芯片DS1302、串口控制参数的设定和通过发送AT指令对TC35I的初始化。接着检测按键，开始现场脉搏数据采集，计算，存储和显示。由于红外脉搏传感器HKG-07B采集的信号存在干扰噪声，对数据进行递推平均滤波有效的提高了准确度。最后根据计算的脉搏值是否超过设定的界限值，进行远程监测。如果在正常的范围内，回到采集数据，否则，现场语音报警并通过TC35I模块以短消息的方式远程报警。TC35I发短信报警时采用的是PDU模式，程序中预先定义好短信内容的PDU串，以实现中文短信的发送。

当远程监控终端是手机时，无需编写软件程序。当远程监控终端是带GSM模块的PC机时，需要编写上位机程序。为了更好的测试系统的性能，在PC机上使用虚拟仪器图形编程软件LabVIEW8.6开发了人机交互界面软件。软件通过串行通信，对接收到的脉搏数据分析处理，实时显示，保存数据，构建个人的健康数据库。

测试结果及分析

为了验证测试心率数据的正确性，使用采集终端得到同一个人在不同时刻的心率值，将海威格公司的电子血压计H816测得结果作为参考值，比较二者的值，确定测试结果是否正确。具体的测试数据如下表所示。由表可以看到实测值与参考值相对误差在2％以内，完全满足实际的精度要求。另外，测试在设定不同范围的心率报警阀值的情况下，查看监控端手机是否收到短信以及短信的内容。测试结果表明：手机能够收到报警时的心率值，且提醒其偏离正常范围值。

实验测试结果表明：该系统采集的心率数据精度满足性能要求，并且能够实现实时的无线心率监控。

Claims (4)

1.基于GSM的远程心率监控系统，其特征在于：由采集终端、GSM网络和监控终端组成，所述采集终端包括单片机、脉搏信号采集模块、GSM模块和电源电路，脉搏信号采集模块和GSM模块分别与单片机连接。

2.根据权利要求1所述的基于GSM的远程心率监控系统，其特征在于：所述脉搏信号采集模块采用光电脉搏传感器HKG-07B。

3.根据权利要求1所述的基于GSM的远程心率监控系统，其特征在于：所述单片机的型号为SPCE061A单片机。

4.根据权利要求1所述的基于GSM的远程心率监控系统，其特征在于：所述GSM模块的型号为TC35I模块。

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