生理数据获取方法_2

文档序号:9926116阅读:来源:国知局
进行运算处理通过有线方式发送到汇总节点。心电信号在心电模块中的处理过程大致如下:
[0024]1.心电信号由导联电极检测到后,进入到前置放大及驱动电路,对mV级的心电信号进行共模干扰并进行初步放大,抑制工频干扰。
[0025]2.经过初步放大的心电信号经过滤波降噪电路滤除输入信号中的干扰信号,经过处理的信号通过后置放大再次进行放大最终得到模拟信号。滤波降噪电路包括高低通滤波电路以及工频干扰电路。
[0026]3.经过处理的信号输入到单片机中进行AD转换,最终得到数字化心电信号传输到汇总节点等待数据封装处理。单片机集成多通道的12位ADC,可以通过内部自动检测来关闭没有工作任务的一个或多个外部接口,起到一定的降低功耗的作用。
[0027]经过以上三个过程的处理,汇总节点获得的心电信号消除了噪声、伪影、基准漂移等干扰,在低电压单电源的情况下心电信号的有效特征得以提取。
[0028]血压采集模块由袖带、电动气栗、压力传感器、电磁气阀、微控制器组成。压力传感器与气栗负责控制袖带内的充放气,气压达到一定阈值时能自动停止充气,测量结束时能够自动放气;差分放大器和低通滤波电路负责分离血压直流分量和脉搏波;经过A/D转换后,血压数据在微控制器中进行处理最终得到汇总节点所需的数字化血压数据。
[0029]血糖采集模块采用生物电化学分析技术和生物酶技术。采集少量血样与葡萄糖氧化酶反应,然后在血样上施加一定电压,血样中产生的电流值与血样中的血糖浓度呈正相关。精确测量后得到血样中产生的微弱电流值,最终根据电流和血糖浓度的函数关系,计算出对应的血糖浓度,同时将血糖数据传送到汇总节点。
[0030]血糖模块由酶电极传感器、信号放大电路、温度测试补偿电路、微控制器数据处理电路组成。信号处理电路由运算放大器和低通滤波电路组成,其作用是转换来自传感器的电流信号并放大,同时过滤高频干扰,为后续电路的数据处理提供高质量信号。控制核负责信号采集处理以及控制外围电路。由于酶电极利用的是生物电化学反应,对环境温度需求较高,所以模块中加入温度测试补偿电路,根据酶电极产生的电流估算正确的温度值,依靠热敏电阻进行温度探测和补偿,提高模块测试的精度。
[0031 ]采集层采集到的生理数据通过模数转换汇总到汇总节点,此时的数据处于系统底层,数据种类多并且结构抽象,需要进行可视化处理。移动终端在软硬件方面拥有强大的数据处理能力。硬件方面,移动终端的数据处理核心比采集层微控制器的处理能力更强,移动终端可以根据需要集成多种通信模块,与采集层进行短距离数据通信的同时还可以与服务层进行远程数据通信;软件方面,智能系统为移动终端提供了人机交互接口、数据存储和数据表示。
[0032]汇总节点中的生理数据在传输层中路径经过以下三个过程:
[0033](I)传输层通信模块与采集层的通信模块建立数据数据传输通道。
[0034](2)生理数据在移动终端中进行解析、存储、显示和精细化处理。
[0035](3)根据服务层的网络协议修改生理数据数据结构,生成数据包后上传到云平台。为了实现生理数据在以上三个过程中的高效传输,传输层数据传输体系结构由数据业务单元、控制流单元、数据展现单元和网络单元组成。
[0036]数据业务单元涉及的技术包括移动终端建立数据连接技术、数据存储技术和数据管理技术,负责反馈来自控制流单元的控制流,将经过处理的生理数据传输到数据展现单元,该层是传输层数据处理的基础。控制流单元涉及的技术包含事件控制和线程控制,负责控制数据向网络单元的上传,提供人机交互接口,使数据展现单元能够按照用户需求展现数据。数据展现单元涉及的技术包含显示控件和人机交互接口,负责实现生理数据的可视化要求。网络单元涉及的技术包括数据上传协议和网络通信协议,负责将数据展现单元的生理数据保存到缓冲区进行进一步处理,与云平台建立远程数据通道上传和下载数据。
[0037]在基于移动终端的数据传输中:
[0038](I)建立与采集层的生理数据传输通道,解析汇总节点发送的数据包,提供数据存储方案,提供用户管理数据方案。
[0039](2)在数据展现单元建立人机交互接口,利用控制线程,生成控制流,控制数据业务单元的数据处理;利用移动终端显示控件将生理数据作可视化处理。
[0040](3)建立生理数据上传与服务平台数据下载通道;根据网络协议修改数据结构;网络端口打开情况下的数据自动上传与下载。
[0041 ]数据流与控制流分离,可以有效避免数据拥塞,防止用户操作影响数据实时传输;移动终端中先对数据进行解析,从数据包中获取数据展现单元和网络单元需要的数据,然后对数据进行进一步加工或可视化处理,有效节约了系统资源。三个部分机制的设计符合生理数据具有的种类复杂、瞬时数据量大、对实时性要求高等特点,有利于数据传输模型在具体的移动终端控制平台下的软件实现。
[0042]在移动终端数据传输中有必要采用模拟串行口技术以解决串行口通信带来的问题。模拟串行口技术从短距离无线通信和短距离有线通信两个方面实现。NFC是一种成熟的短距离通信技术,作为模拟串行口通信的一种无线通信方式。USB作为模拟串行口通信的一种有线通信方式。
[0043]NFC技术的核心组成部分是协议栈,它使设备之间通过搜索定位对方并与对方建立连接,通过程序控制设备间在NFC通道上进行信息交互和数据传输。NFC协议栈采用了分层方式,从下到上依次为底层、中间层和高端应用层。
[0044]移动终端中的智能系统都支持NFC协议栈,移动终端与采集层NFC模块进行无线通信之前,需要完成以下几个步骤:
[0045](I)查询可探寻距离内的上电NFC模块。
[0046](2)扫描并得到响应设备的列表。寻找需要配对的移动终端NFC适配器,完成配对。
[0047](3)数据传输与NFC连接管理。
[0048]这里需要强调的是,移动终端中的NFC模块完成查询配对后,通过NFC模拟串行口,建立传输层与采集层的数据通道至关重要。模拟串行口的建立需要经过以下过程:
[0049](I)利用串行口仿真函数,在NFC连接建立后获取双方NFC地址,并且分别注册模拟串行口。
[0050](2)根据采集层串行口通信模块配置模拟串行口的波特率、数据位、停止位、奇偶校验位等串行口参数。
[0051](3)配置成功后,打开串行口,并得到串行口打开的返回值。
[0052](4)移动终端数据业务单元利用控制流处理数据的收发。
[0053](5)关闭串行口。并释放缓冲数据,降低功耗。
[0054]本发明的移动终端采用ContentProvider数据库存储方式和文件存储。生理数据检测平台的数据库存储负责实现两个功能,一个是用户登录时与云服务平台的用户帐户进行数据同步,另一个是在移动终端中对用户的生理数据进行管理。因此,移动终端中设计了两个数据库,分别是身份信息数据库和生理数据库。身份信息数据库中设计了一个身份信息表,表中有用户号、设备号、用户名、用户密码四个字段,登录时需要验证注册时的用户号,获得权限后与服务层进行用户数据同步。生理数据库中根据测试项目设计了若干个生理数据表,每一个测试项目拥有一个数据表,包括用户名、测试时间和测试结果等多个字段,该数据表用来存储用户测量血压时保存的血压数据,便于用户数据管理。生理数据表通过用户名与身份信息表相关联。
[0055]文件存储类似于Java中的I/O操作,数据通过该操作生成文件,文件保存到移动终端的存储设备中。文件存储的默认存储目录在设备内存的应用程序安装目录下,只有本程序才有权限访问这些文件;当数据量较大时,文件存储到设备内存中就会占据较多的系统资源,因此可以将文件存储到外置的SD卡中。
[0056]移动终端使用文件存储实现本地数据备份功能和高数据量转存功能,从一定程度上减少系统资源的占用,生理数据实现文件存储的过程。汇总节点的生理数据经过解析后进入到移动终端的系统存储;外置SD卡提供更大的数据存储空间,读写速度均满足生理数据备份的需求,数据备份的位置要与SD卡中的其他文件区分开,因此需要在SD卡中建立文件目录;复制应用程序系统存储中的生理数据表,按测量日期存储到相应的文件夹中;依据测量日期更新生理数据表,即实现备份数据与系统数据库的同步。
[0057]为了保证采集节点与汇总节点之间、移动终端与汇总节点之间的数据传输效率,生理数据在传输过程中以数据包的形式存在。如果数据包具备合理的数据结构,数据在多层通信时就能够保证准确率和传输速率,同时能够降低各层数据收发时产生冲突的几率。
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