长途心率监护及急救体系规划

摘要：介绍了一种长途心率监护及急救体系，体系以STM32为中心规划了心率监测设备，运用GPRS无线网络和BD2/GPS定位技能，完结了人体心率和方位的实时监测，并经过后台监控软件将人体的心率和方位显现在百度地图上，便利医护人员及家人长途了解患者状况，并在产生反常状况时采纳快速有用的救援办法。

导言

心率是人体最重要的生理信号，反映了人的身体健康状况。传统的心电信号收集是经过十二导联电极收集心电信号，只能在医院内进行。现在市场上的心率丈量器可经过在指尖上佩带传感器丈量人的心率，但这种设备不能对人体心率状况进行实时盯梢监测。关于老年人、孕妈妈等特殊人群的反常和突发状况不能及时获取并给予救治。因而规划一套可以完结长途监控患者身体状况，并在患者心率产生反常时给予快速有用的救援体系有十分重要的现实意义。本文运用GPRS无线网络和 BD2/GPS定位技能将患者的实时心率和地点方位发送到监控中心，以便于医护人员可以实时了解患者身体状况并在产生反常状况时采纳快速有用的办法。

1 体系整体结构

本体系由人体心率监测设备和监控软件两部分组成。心率监测设备包含定位设备、心电收集模块、急救按钮、存储器和GPRS无线传输模块。监控软件运行在一般PC机或服务器上，用于长途监护患者的身体状况和方位信息。如图1所示，监测设备中的GPRS无线传输模块经过基站与监控软件通讯。

体系作业时有如下两种状况：

①患者身体状况良好且未按下急救按钮时，设备将收集到的正常心电信号和定位信息存储在本地存储器MicroSD卡中，一起将心率和方位信息经过网络发送给监控软件。

②当患者心率反常或按下急救按钮时，设备经过无线网络向监控软件发送报警指令。监控软件收到报警指令后提示患者家人和医护人员采纳急救办法，一起监控软件将监测设备发送的地理坐标转化为方位信息并显现在百度地图上，以便利及时抢救患者。存储于监测设备MicroSD卡中的心电数据还可经过上位机软件康复故意电曲线，以便利医护人员剖析患者病况。

2 硬件体系

硬件体系结构图如图2所示，包含STM32主操控器、心电传感器、急救按钮、MicroSD存储卡、UM220 BD2/GPS联合定位模块、SIM900A GPRS无线传输模块。本体系中UM220模块和GPRS模块别离衔接STM32的串口2和串口3，MicroSD卡选用SPI接口与STM32的 SPl2接口相连。心电传感器输出的模仿信号衔接单片机的ADC模块进行心电的采样。

2.1 STM32主操控器

体系使意图法半导体公司依据ARM内核的32位STM32F103RBT6微操控器，主频可达72 MHz，内部集成有高达128 KB的Flash和20 KB的SRAM，供电电压为2.0～3.6 V，并带有可编程电压监测器，有多个定时器和通讯接口可用，其内部集成的2个12位模/数转化器转化时刻仅1μs，输入通道有16个之多。

2.2 心电收集

体系选用光电容积法收集患者的心电信号。光电容积法的基本原理是运用人体安排在血管搏动时会形成透光率不同来收集心电信号。运用的传感器由光源和光电变换器两部分组成，光源一般选用对动脉血中氧和血红蛋白有选择性的必定波长(500～700 nm)的发光二极管，因为血液循环与心脏的跳动有关，所以光电变换器接纳到的信号反映了心脏的心电信号。光电变换器收集到的模仿心电信号一般需求经过扩大、滤波、采样、量化4个进程转化为数字信号。本体系的心电收集模块集成了扩大和滤波功用，采样和量化由STM3 2F10 3RBT6微操控器完结。

光电容积法心率丈量是监护丈量中最遍及的办法之一，具有办法简略、佩带便利、可靠性高和性价比高级特色，便于遍及推广运用。

2.3 UM220定位

我国自行研发的斗极全球卫星导航定位通讯体系，是国际上第3个老练的卫星导航体系。体系选用和芯通星出产的单芯片BD2/GPS接纳模块UM220，可运用斗极卫星和GPS卫星进行联合定位。空间定位精度可到达3 m，有UART、SPI、I2C三种交互接口可用，输出数据格式为NMEA 0183。体系将模块串口与操控器串口相连，从$GNRMC句子中提取出经纬度信息，经GPRS模块发送给监控软件。

2.4 MicroSD卡和GPRS无线通讯模块

MicroSD卡是现在广泛运用的移动存储设备，具有体积小、容量大的特色。体系将收集到的心电信号和方位信息备份到MicroSD卡中。

GPRS无线传输模块是本体系完结长途监护的要害部分，GPRS网络是在GSM网络基础上树立起来的，掩盖规模十分广。体系运用的SIM900A GPRS无线模块内置TCP/IP协议栈，十分合适移动互联网运用。体系运用该模块发送UDP数据包，将方位和心率信息传输给监控软件。

3 软件体系

3.1 主操控器软件部分

主操控器是心率监测设备的中心部件，主要使命有：①将心电传感器的模仿信号转化为数字信号，并对该信号进行卡尔曼滤波、波峰检测、心率核算;②解析 UM220BD2/G PS模块接纳到的定位信息，并进行均值滤波处理;③在MicroSD卡中树立FAT32文件体系，并将心电和方位数据存储在其间;④操控SIM900A GPRS无线模块正常作业，并运用它与后台监控软件进行通讯，将心率和方位信息发送到后台监控软件;⑤检测心率是否反常及急救按钮是否按下，若是，则向后台监控软件发送报警信号;⑥办理和协调以上5个使命合理作业。图3是主操控器程序流程图。

3.2 监控软件

监控软件选用Qt软件编写，树立UDP服务器用来接纳监测设备发回的方位和心率数据，并在接纳到急救指令时报警提示患者家人和医护人员采纳救援办法。

监控软件选用多线程以确保信息接纳和界面呼应的实时性。程序履行过程如下：

①UDP服务器接纳到监测设备发回的数据，并进行判别，若是报警信息，则报警;

②将接纳到的数据中的地理坐标经过百度地图供给的HTTP接口转化为百度坐标;

③调用JavaScript接口将百度坐标方位显现在地图上，并运用HTTP接口将百度坐标转化为大街信息;

④显现一切数据，并等候下一帧数据到来。

4 体系测验

图4所示为依据上述原理规划制造的心率监护设备，该设备可以完故意率的收集、滤波处理和存储发送，以及BD2/GPS定位数据的正确解析和发送。

图5为监控软件依据存储在MicroSD卡中的数据康复出的心电曲线。图6为上位机监控界面，可以实时显现患者的正常心率为每分钟79次，以及此次的测验地址为兰州大学飞云楼，兰州大学地点地址甘肃省兰州市天水南路222号。

结语

本文将GPRS无线通讯网络和BD2/GPS定位技能运用到长途心率监护体系中，此体系不限于在室内运用，掩盖规模较广，实用性较强。假如患者运用此体系，可以将其心率和方位及时可靠地发送到监控上位机端，而且可以对反常状况进行报警，具有很高的实用价值。