48] 无线传输模块15用于接收无线传输控制器14发送的心电数据并将该心电数据发 送至边缘路由器2,其中无线传输模块15的MAC层协议符合IEEE802. 15. 4协议标准。
[0049] 边缘路由器2用于接收心电信号采集与发射装置1发送的心电数据并将该心电数 据转发至IP网络5。具体地，图3为本发明的实施例提供的边缘路由器的结构框图，如图3 所示，边缘路由器2包括无线收发控制模块21和宿主主机22,其中无线收发控制模块21包 括Tmote节点，Tmote节点移植有配置了6LoWPAN网络协议栈的TinyOS2.I. 1网络操作系 统。无线收发控制模块21与宿主主机22通过USB接口 23连接，边缘路由器2被配置成： 当接收数据时，宿主主机22从IP网络5中接收数据并将数据通过USB接口 23传送给无线 收发控制模块21，无线收发控制模块21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21接收无线数据，并将该数据通过USB接口 23传送给宿主主机22,宿主主机 22将数据转发到IP网络5中。
[0050] 服务器端监护装置3用于获取IP网络5中的心电数据并对该心电数据进行实时 显示，该装置还用于通过IP网络5向心电信号采集与发射装置1发送控制命令，其中控制 命令通过IP网络5传输至边缘路由器2,边缘路由器2将控制命令通过无线方式转发给心 电信号采集与发射装置1，心电信号采集与发射装置1接收到控制命令后进行控制操作。
[0051] 本实施例中，心电信号预处理模块11采用华科电子技术研宄所的心电信号传感 器HKD-10A，该心电信号传感器为单导联心电信号采集模块，其输出电压信号，其工作参数 为：供电电压为3.6-6VDC，供电电流小于3mA，信号增益475倍，因此该心电信号传感器满足 便携、低功耗等设计要求。
[0052] 本实施例中，双口RAM 13选用IDT公司的IDI70V24PF，该存储芯片是一款高速 4K*16双端口静态RAM，具有完全独立的I/O端口控制线、地址控制线、数据控制线，同时具 备仲裁中断旗语逻辑模块，符合本实施例中对乒乓存储结构的设计要求。
[0053] 本实施例中，无线传输模块15选用CC2420无线芯片，CC2420无线芯片的MAC层 协议遵从IEEE802. 15. 4协议，满足6LoWPAN协议针对MAC层的设计要求。
[0054] 本实施例中，心电采集控制器12、无线传输控制器14均采用TI公司的微控制器 MSP430F1611。MSP430F1611是一款16位数据总线、超低功耗的混合信号处理器，满足系统 低功耗和实时响应要求。心电采集控制器12采用裸片编程完成心电信号采集以及双口RAM 的控制存储；无线传输控制器14中移植了Tiny0S2.I.l，Tiny0S2.I. 1内置6L〇WPAN网络协 议栈，能够实现基于6L0WPAN的无线传输。
[0055] 本实施例中，程序下载模块16由FTDI公司的串口转USB芯片FT232B、缓冲器 NC7WZ126以及串行控制开关ADG715组成。
[0056] 本实施例中，电源模块4选用TI公司的LM117-3. 3芯片，该芯片最大输出电流 800mA，满足系统设计要求。
[0057] 本实施例中，边缘路由器2的宿主主机22选用HPPro台式机，该台式机上运行 UbuntulO. 04。
[0058] 下面对本发明实施例的工作原理进行说明。
[0059] 本系统工作时，监护人员在监护中心通过服务器端监护装置3向被监护者家中的 心电信号采集与发射装置1发送控制命令，控制命令通过IP网络5传输至边缘路由器2,边 缘路由器2将控制命令通过无线方式转发给心电信号采集与发射装置1，心电信号采集与 发射装置1接收到控制命令后进行控制操作，具体地，当心电信号采集与发射装置1采集到 心电数据后，心电信号采集与发射装置1将采集到的心电数据发送给边缘路由器2,边缘路 由器2将该数据转发至IP网络5,服务器端监护装置3从IP网络5中获取心电数据，从而 实现监护中心对被监护者心脏状况的远程监护。
[0060] 从以上实施例及实施例的工作原理可以看出，本发明实施例采用基于双口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；另外，本发明实施例采 用基于6L〇WPAN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。
[0061] 下面应用本发明实施例进行真实心电信号的监测实验。
[0062] 被监护对象的基本信息如表1所示。
[0063] 表1被监护对象的基本信息
[0064]
【主权项】
1. 一种无线远程心电监护系统，其特征在于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， 所述心电信号采集与发射装置包括： 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； 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口 RAM ； 双口 RAM，用于实现心电数据的乒乓存储； 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模 块； 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， 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 6L〇WPAN网络协议栈 的网络操作系统， 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
2. 根据权利要求1所述的无线远程心电监护系统，其特征在于所述双口 RAM具体包括 第一缓冲模块、第二缓冲模块和输出处理单元， 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， 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。
3. 根据权利要求1所述的无线远程心电监护系统，其特征在于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， 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。
4. 根据权利要求3所述的无线远程心电监护系统，其特征在于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。
5. 根据权利要求4所述的无线远程心电监护系统，其特征在于所述无线传感器网络节 点为Tmote节点。
6. 根据权利要求1至5中任一所述的无线远程心电监护系统，其特征在于所述网络操 作系统为TinyOS网络操作系统。
7. 根据权利要求1至5中任一所述的无线远程心电监护系统，其特征在于所述服务器 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。
8. 根据权利要求1至5中任一所述的无线远程心电监护系统，其特征在于所述系统还 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。
9. 根据权利要求1至5中任一所述的无线远程心电监护系统，其特征在于所述系统还 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。
10. 根据权利要求1至5中任一所述的无线远程心电监护系统，其特征在于所述心电采 集控制器、无线传输控制器均为单片机。
【专利摘要】本发明涉及心电监护领域，提供一种无线远程心电监护系统，以解决目前的心电监护系统存在的抗干扰能力弱、功耗大以及网络资源占用较大的问题，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，其中心电信号采集与发射装置包括心电信号预处理模块、心电采集控制器、双口RAM、无线传输控制器和无线传输模块。本发明提出的技术方案采用基于双口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，另外，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。
【IPC分类】A61B5-00, A61B5-0402
【公开号】CN104720791
【申请号】CN201510155568
【发明人】饶妮妮, 刘才权, 刘丁赟, 曾伟, 杨阳, 万永利, 张莹
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年4月2日