基于Shimmer平台的ECG信号在线处理系统和方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于无线传感网技术领域，特别涉及了基于Shimmer平台的ECG信号在线处 理系统和方法。
【背景技术】
[0002] 可穿戴式的无线ECG数据采集系统具有很好的应用前景。很多心脏疾病患者没有 太多时间去专业的医疗机构进行心电数据的采集和诊断，与此同时，也有越来越多的非心 脏疾病患者有着通过采集心电图来监测心脏健康状况的需求。由此来看，一个可穿戴式的 ECG数据采集系统是必要的。在无线传感网络技术不断发展的今天，我们可以将数据采集终 端做到只有一个小盒子的大小，满足用户对于可移动性、可穿戴的需求。同时该终端可以通 过低功耗无线传输协议将数据无线传输至网关设备，以备专业人士及医疗机构的后续分 析。更重要的是，实现这些功能无需专业人士进行操作，仅需使用者个人即可完成。由此可 见，该设备将使得ECG数据的采集工作变得简单、方便，具有很高的实用性。
[0003] 现在的市面上的ECG采集工具，包括动态ECG(Holter)都是只能单独的采集信号， 然后送到计算机上进行信号分析，却没有利用盒子上的微处理器的处理能力对信号进行实 时分析。如果在信号采集的同时，就能处理完信号，生成分析报告，将给远程医疗带来极大 的便利，同时能够节省节点的功耗，使得相同电量下，节点能够工作更长的时间。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述【背景技术】提出的技术问题，本发明旨在提供基于Shimmer平台的ECG 信号在线处理系统和方法，通过Shimmer节点自带的微处理器实现对原始ECG信号进行降噪 处理，实现了实时的ECG信号采集和降噪处理，为医生和病人都提供了便利，且为远程医疗 提供了可能。
[0005] 为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
[0006] 基于Shimmer平台的ECG信号在线处理系统，包括ECG采集模块、Shimmer传感节点、 Shimmer汇聚节点和上位机，所述Shimmer传感节点包括传感节点CPU、AD采样器、DMA模块、 滤波器和无线发送模块，所述Shimmer汇聚节点包括汇聚节点CPU和无线接收模块;ECG采集 模块采集心电数据，传感节点CPU控制AD采样器采样心电数据并存入DMA模块中，DMA模块将 心电数据传送给滤波器进行滤波，无线发送模块将滤波后的心电数据发送给Shimmer汇聚 节点，无线接收模块接收人体心电数据并传送给汇聚节点CPU，汇聚节点CPU将人体心电数 据上传给上位机进行分析和显示。
[0007] 基于上述技术方案的一种优选方案，所述滤波器采用Savitzky-Golay滤波器。
[0008] 基于上述技术方案的一种优选方案，所述Savitzky-Golay滤波器为7点1阶 Savitzky-Golay 滤波器。
[0009] 基于上述技术方案的一种优选方案，所述ECG采集模块包括信号采集电极和前置 放大器，信号采集电极贴在躯体表面来采集心电数据，前置放大器进行放大后输出。
[0010]基于上述技术方案的一种优选方案，所述无线发送模块和无线接收模块采用蓝牙 模块或者Zigbee模块。
[0011]本发明还包括基于Shimmer平台的ECG信号在线处理方法，包括以下步骤：
[0012] (1)预先在传感节点CPU中设定AD采样器的采样频率，传感节点CPU控制AD采样器 以预定的采样频率对ECG采集模块输出的心电数据进行AD采样；
[0013] (2)AD采样器将采样的心电数据存入DMA模块中，并当DMA模块中的数据个数达到m 个时，对这m个数据依次进行Savitzky-Golay滤波；
[0014] (3)将滤波后的数据通过无线通信发送给Shimmer汇聚节点，汇聚节点CPU将接收 到的数据上传给上位机，上位机根据心电数据绘制出心电图，并输出显示。
[0015]基于上述技术方案的一种优选方案，步骤(2)中Savitzky-Golay滤波的具体过程： 将与当前处理数据相邻近的η个数据与Savitzky-Golay滤波器的卷积系数相卷积，当前处 理数据相邻近的数据不足η个时，用0补足，其中，η为Savitzky-Golay滤波器的点数。
[0016]采用上述技术方案带来的有益效果：
[0017]本发明利用Shimmer节点上的微处理器对采集的ECG信号进行在线处理，不需要将 数据传输到计算机上处理，节省了资源和时间，方便了医生和病人；同时利用Shimmer节点 之间的无线通信，将处理后的ECG信号上传给上位机进行进一步分析，为远程医疗提供了可 能。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明的系统组成框图；
[0019] 图2是本发明的方法流程图；
[0020]图3是Savitzky-Golay滤波器平滑示例图；
[0021 ]图4是未采用Savitzky-Golay滤波器处理的ECG信号示意图；
[0022] 图5是采用Savitzky-Golay滤波器处理的ECG信号示意图。
【具体实施方式】
[0023]以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0024]如图1所示本发明的系统组成框图，基于Shimmer平台的ECG信号在线处理系统，包 括ECG采集模块、Shimmer传感节点、Shimmer汇聚节点和上位机，所述Shimmer传感节点包括 传感节点CPU、AD采样器、DMA模块、滤波器和无线发送模块，所述Shimmer汇聚节点包括汇聚 节点CPU和无线接收模块;ECG采集模块采集心电数据，传感节点CPU控制AD采样器采样心电 数据并存入DMA模块中，DMA模块将心电数据传送给滤波器进行滤波，无线发送模块将滤波 后的心电数据发送给Shimmer汇聚节点，无线接收模块接收人体心电数据并传送给汇聚节 点CPU，汇聚节点CPU将人体心电数据上传给上位机进行分析和显示。
[0025] 在本实施例中，滤波器采用Savitzky-Golay滤波器，优选采用7点1阶Savitzky- Golay 滤波器。
[0026]在本实施例中，ECG采集模块包括信号采集电极和前置放大器，信号采集电极贴在 躯体表面来采集心电数据，前置放大器进行放大后输出。电极包括RA(Right Arm)、LA(Left Arm)、LL(Left Leg)、RL(Right Leg)4个电极，其中，RA(Right Arm)、LA(Left Arm)、LL (Left Leg)为测量电极，RL(Right Leg)。
[0027]在本实施例中，无线发送模块和无线接收模块采用蓝牙模块或者Zigbee模块。 [0028]本发明还包括基于Shimmer平台的ECG信号在线处理方法，如图2所示，包括以下步 骤：
[0029] (1)预先在传感节点CPU中设定AD采样器的采样频率，传感节点CPU控制AD采样器 以预定的采样频率对ECG采集模块输出的心电数据进行AD采样；
[0030] (2)AD采样器将采样的心电数据存入DMA模块中，并当DMA模块中的数据个数达到m 个时，对这m个数据依次进行Savitzky-Golay滤波。具体过程:将与当前处理数据相邻近的η 个数据与Savitzky-Golay滤波器的卷积系数相卷积，当前处理数据相邻近的数据不足η个 时，用〇补足，其中，η为Savitzky-Golay滤波器的点数。
[0031] (3)将滤波后的数据通过无线通信发送给Shimmer汇聚节点，汇聚节点CPU将接收 到的数据上传给上位机，上位