无线远程心电监护系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及心电监护领域，特别涉及一种无线远程心电监护系统。
【背景技术】
[0002] 心电图（ECG)在辨识心脏的病变和/或心律失常的性质和严重程度方面具有其他 方法难以取代之处。因此，若能够在不受时间和地点限制的情况下观察到一个人心电的改 变，就能及时了解被监护者心脏的健康状况。无线远程心电监护系统就能够达到这个目的。
[0003] 采用了无线数据传输方式的心电监护系统具有便携性和易用性的特点。现有心电 监护系统在无线传输方式上，大多采用普通无线模块（如nRF2401)，或者基于蓝牙、Wifi、 Zigbee、GSM等无线传输协议的无线传输模块。
[0004] 普通的无线传输通信主要通过控制射频通信模块的收发来设计实现。该设计方案 简单易用，能够实现快速开发，但系统的抗干扰能力弱，稳定性差，不适合应用于复杂系统。
[0005] 蓝牙、GSM、Wifi作为成熟的无线通信技术，有着较强的抗干扰能力和充足的通信 带宽，但系统功率消耗较大，难以满足较长时间的持续通信需求。
[0006] Zigbee同样是一种成熟的无线技术，相对于蓝牙、Wifi等无线传输方式，Zigbee 的数据率相对较低，但其主要优点是：功率消耗低以及能够满足低通信量、长时间的通信场 景。然而，ZigBee技术是基于IEEE802. 15. 4通信协议的，该协议只规定了相应的物理层以 及媒体访问控制层标准，并没有涉及网络层以上的相关规范。而在心电监护系统设计中，数 据传输过程中设备的网络化是非常必要的。
[0007] 这些传统的无线传输手段，要么抗干扰能力弱，要么需要较高的功率消耗，要么面 临复杂的网络协议转换等问题。同时，传统的心电无线采集与传输设备均采用单控制器实 现，模数转换器（ADC)的数据采集控制和无线传输控制采用分时进行，这种采集方式大大 限制了数据传输带宽，同时，也增加了无线信道资源的占用。
【发明内容】
[0008] 【要解决的技术问题】
[0009] 本发明的目的是提供一种基于6LOWPAN的无线远程心电监护系统，以至少解决上 述技术问题之一。
[0010] 【技术方案】
[0011] 本发明是通过以下技术方案实现的。
[0012] 本发明涉及一种无线远程心电监护系统，该系统包括心电信号采集与发射装 置、边缘路由器和服务器端监护装置，所述心电信号采集与发射装置与边缘路由器基于 6L〇WPAN网络协议栈进行无线通信，
[0013] 所述心电信号采集与发射装置包括：
[0014] 心电信号预处理模块，用于对心电信号进行放大、滤波处理得到心电数据；
[0015] 心电采集控制器，采集心电信号预处理模块输出的心电数据并将心电数据写入双 PRAM；
[0016] 双口RAM，用于实现心电数据的乒乓存储；
[0017] 无线传输控制器，用于读取双口RAM的心电数据并将该心电数据发送至无线传输 丰吴块；
[0018] 无线传输模块，用于接收无线传输控制器发送的心电数据并将该心电数据发送至 边缘路由器，所述无线传输模块的MAC层协议符合IEEE802. 15. 4协议标准，
[0019] 所述边缘路由器用于接收心电信号采集与发射装置发送的心电数据并将该心电 数据转发至IP网络，所述无线传输控制器、边缘路由器内均移植有配置了 6LOWPAN网络协 议栈的网络操作系统，
[0020] 所述服务器端监护装置用于获取IP网络中的心电数据并对该心电数据进行实时 显不O
[0021] 作为一种优选的实施方式，所述双口RAM具体包括第一缓冲模块、第二缓冲模块 和输出处理单元，
[0022] 所述心电采集控制器被配置成：在第一个缓冲周期将输入的心电数据缓存到第一 缓冲模块；在第二个缓冲周期将输入的心电数据缓存到第二缓冲模块；在第三个缓冲周期 将输入的心电数据再次缓存到第一缓冲模块并将第二缓冲模块在第二个缓冲周期缓存的 数据输出到输出处理单元；循环重复第一个缓冲周期、第二个缓冲周期、第三个缓冲周期的 处理流程，
[0023] 所述无线传输控制器被配置成：从双口RAM的输出处理单元读取双口RAM的心电 数据并将该心电数据发送至无线传输模块。
[0024] 作为另一种优选的实施方式，所述边缘路由器包括无线收发控制模块和宿主主 机，所述无线收发控制模块与宿主主机通过USB接口连接，
[0025] 所述边缘路由器被配置成：当接收数据时，宿主主机从IP网络中接收数据并将 数据通过USB接口传送给无线收发控制模块，无线收发控制模块将该数据转发到无线网络 中；当发送数据时，无线收发控制模块接收无线数据，并将该数据通过USB接口传送给宿主 主机，宿主主机将数据转发到IP网络中。
[0026] 作为另一种优选的实施方式，所述无线收发控制模块包括无线传感器网络节点， 所述无线传感器网络节点移植有配置了 6L〇WPAN网络协议栈的网络操作系统。
[0027] 作为另一种优选的实施方式，所述无线传感器网络节点为Tmote节点。
[0028] 作为另一种优选的实施方式，所述网络操作系统为TinyOS网络操作系统。
[0029] 作为另一种优选的实施方式，所述服务器端监护装置还用于通过IP网络向心电 信号采集与发射装置发送控制命令，所述心电信号采集与发射装置还用于根据接收到的控 制命令进行控制操作。
[0030] 作为另一种优选的实施方式，所述系统还包括与无线传输控制器连接的程序下载 模块，所述程序下载模块用于实现无线传输控制器的程序下载。
[0031] 作为另一种优选的实施方式，所述系统还包括电源模块，所述电源模块用于为心 电信号采集与发射装置、边缘路由器和服务器端监护装置提供电源。
[0032] 作为另一种优选的实施方式，所述心电采集控制器、无线传输控制器均为单片机。
[0033]【有益效果】
[0034] 本发明提出的技术方案具有以下有益效果：
[0035] (1)本发明采用基于双口RAM的乒乓存储结构，提高了数据传输带宽，降低了无线 信道的无效占用。
[0036] (2)本发明采用基于6LoWPAN协议的无线传输方式，在提高无线传输的抗干扰能 力和降低系统的功率消耗的同时，有效避免了复杂的网络协议转换问题。
【附图说明】
[0037] 图1为本发明的实施例提供的无线远程心电监护系统的结构框图。
[0038] 图2为本发明的实施例提供的心电信号采集与发射装置的结构框图。
[0039] 图3为本发明的实施例提供的边缘路由器的结构框图。
[0040] 图4为采用本发明的实施例进行真实心电信号的监测实验得到的心电信号的波 形图。
【具体实施方式】
[0041] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明的具体 实施方式进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是 全部实施例，也不是对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在不付出 创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0042] 图1为本发明实施例提供的无线远程心电监护系统的结构框图。如图1所示，该 系统包括心电信号采集与发射装置1、边缘路由器2、服务器端监护装置3、电源模块4,其中 心电信号采集与发射装置1与边缘路由器2基于6L〇WPAN网络协议栈进行无线通信，电源 模块4用于为心电信号采集与发射装置1、边缘路由器2和服务器端监护装置3提供电源。
[0043] 图2为本发明的实施例提供的心电信号采集与发射装置的结构框图，如图2所示， 心电信号采集与发射装置1包括心电信号预处理模块11、心电采集控制器12、双口RAM13、 无线传输控制器14、无线传输模块15和程序下载模块16。
[0044] 心电信号预处理模块11用于对待监护对象的心电信号进行放大、滤波处理得到 心电数据。
[0045] 心电采集控制器12用于采集心电信号预处理模块11输出的心电数据并将心电数 据写入双口RAM13。具体地，心电采集控制器12中的ADC采集心电信号预处理模块11的心 电数据并将采集到的心电数据写入双口RAM13。
[0046] 双口RAM13用于实现心电数据的乒乓存储。具体地，双口RAM13包括第一缓冲模 块、第二缓冲模块和输出处理单元，为了实现数据的乒乓存储，心电采集控制器12被配置 成：在第一个缓冲周期将输入的心电数据缓存到第一缓冲模块；在第二个缓冲周期将输入 的心电数据缓存到第二缓冲模块；在第三个缓冲周期将输入的心电数据再次缓存到第一缓 冲模块并将第二缓冲模块在第二个缓冲周期缓存的数据输出到输出处理单元；循环重复第 一个缓冲周期、第二个缓冲周期、第三个缓冲周期的处理流程。
[0047] 无线传输控制器14用于读取双口RAM13的心电数据并将该心电数据发送至无线 传输模块15,无线传输控制器14移植有配置了 6LoWPAN网络协议栈的TinyOS2.I.1网络 操作系统。具体地，无线传输控制器15被配置成：从双口RAM13的输出处理单元读取双口 RAM13的心电数据并将该心电数据发送至无线传输模块15。在本实施例中，程序下载模块 16实现无线传输控制器14的程序下载。
[00