远程心电监测系统的研究与设计

2009-04-19 09:17:31 来源：中电网

关键字：远程心电监测系统MSP430F449 GPRS RS 232

李婧，刘知贵，李彬

(1．西南科技大学信息工程学院四川绵阳621010；2．安阳师范学院河南安阳455000)

作为心脏病临床检查的常规方法，心电图具有无创伤、操作简单、出图快等特点，对于各种心律失常和传导障碍的诊断具有决定性作用。随着计算机网络、通信等相关技术的迅速发展，心电图检测技术也逐渐应用到远程医疗领域中来，使得医院为心脏病患者的远程保健服务成为可能。截至目前，国内已经研发出了通过固定电话传输心电信号的心电传输系统，由于干扰大、成本较高，并未应用于临床。为此，本文将研究设计一种低成本、低功耗、携带方便的无线远程心电监测系统，从而为心脏病患者提供方便的远程心电监测服务功能。

1 系统概述

远程心电监测系统由心电检测终端、无线通信网络、医院监护中心组成，结构框图如图1所示。

心电检测终端用来采集和检测患者的心电信号，然后通过GPRS无线网络传输到医院监护中心，医院监护中心的上位机通过网络接收到心电数据后，医生可以运用上位机中的心电分析软件对患者的心电信号进行分析和分类存储。该心电检测终端也可以通过RS 232串口将心电数据直接传输到计算机中。

2 系统硬件设计

为设计一款体积小、功耗低、处理速度高的心电检测终端，本系统采用TI公司生产的MSP430F449单片机作为微处理器，该单片机的工作电压在1.8～3.6 V之间；当工作在1 MHz，2.2 V活动模式状态时，电流才为280μA；带有内部参考源、采样保持、自动扫描特性的12位A／D转换器；串行通信软件有异步UART和同步SPI两种模式可选。该单片机具

有丰富的片内外设和大容量的片内工作寄存器和存储器，为电路的设计节省不少空间。

本系统的硬件主要包括心电信号采集模块、RS 232通信模块和GPRS传输模块。

2.1 心电信号采集模块

心电信号是十分微弱的低频信号，幅值为0.5～4 mV，频率为0.05～100 Hz，在检测过程中还混杂有其他生物信号、50 Hz工频干扰以及周围电器设备所带来的干扰。因此心电信号的采集方法就由信号提取、信号放大、信号滤波和信号处理组成，如图2所示。

2.1.1 心电前置放大电路

心电信号经电极采集后，首先要进行电压放大，电压放大器一般由两级组成，前级放大采用微功耗仪表放大器AD620芯片，AD620具有高共模抑制比(CMRR)、高输入阻抗、低功耗、低噪声和低输入偏置电流等特点，其最大输出电流仅为1.3 mA。通过调节1脚和8脚间电阻Rg阻值可设置增益为1～1 000，增益的计算公式为：G=49.4 kΩ／Rg+1。为防止AD620工作于饱和区或截止区，前级增益不易太大，因此设计第一级的放大倍数为10倍。前置放大电路如图3所示。

其中，缓冲输入级用双向并联二极管限制缓冲放大器两输入端之间的电压不超过+5.7 V，起低压保护作用。100 kΩ电阻和150 pF电容构成无源低通滤波器，抑制高频干扰。

2.1.2 滤波电路

在心电信号的采集过程中，必然会夹杂着高频干扰、低频干扰和50 Hz的工频干扰，因此，心电信号的滤波电路是必不可少的。本系统采用二阶有源滤波电路来滤除0.03 Hz 以下和100 Hz以上的低高频噪声，同时采用经典的双T有源陷波电路和软件方法共同滤除50 Hz工频干扰。

2.1.3 主放大隔离电路和电平抬升电路

后级放大部分需再放大10倍，才能符合A／D转换所需的电压范围。此外，在主放大电路部分采用了线性光电隔离放大器ISO130，对心电信号进行隔离并放大，从而对心电信号的A／D转换和数字滤波起到良好的隔离效果。

心电信号经过100倍的放大，最高幅值为0.4 V，而A／D的输入范围为0～2.5 V，采取电平抬升电路采用加法电路，将1.2 V作为中间参考值，所以放大后的心电信号叠加参考电压1.2 V后大小为(1.2+0.8)V，正好在A／D的模拟输入信号范围内，此时已消除心电信号中的负值部分，输出信号即可传人MSP430单片机进行A／D转换和数字滤波处理。

后级放大电路和电平抬升电路如图4所示。

2.2 GPRS传输模块

检测终端采集到的心电信号通过MSP430单片机进行信号处理后，可以通过GPRS 模块传输到远端的医疗中心，为医生提供患者的心电数据。GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线业务的简称。GPRS是GSM Phase2.1规范实现的内容之一，能提供比现有GSM网9.6 kb／s更高的数据率。GPRS采用与GSM相同的频段、频带宽度、突发结构、无线调制标准、跳频规则以及相同的TDMA帧结构。

本系统采用西门子公司的MC35i模块，它具有TC35i的全部功能并且很容易集成。该GPRS模块接收速率可以达到86.20 kb／s，发送速率可以达到21.5 kb／s。模块的工作电

压为3.3～4.8 V，支持EGSM900和GSM1800双频工作段，采用GPRS分时复用的Class 8的标准，同时支持数字、语音、短消息和传真。

MC35i模块有40个引脚，通过一个ZIF(Zero insertionForce，零阻力插座)连接器引出。这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入／输出、SIM卡、音频接口和控制。MSP430单片机通过RS 232接口和MC35i模块连接，进而实现单片机和MC35i模块的通信。

2.3 RS 232通信模块

单片机也可以通过RS 232串口将心电信号直接传输到计算机中。单片机和PC机的通信，需要RS 232驱动芯片来实现。本系统采用SP3220驱动芯片，该芯片是一款低功耗宽电压供电的通信芯片，可以完成TTL电平与RS 232电平之间的转换及串口通信，上传速率可高达235 kb／s。我们通过设计接口电路和对SP3220的软件驱动，进而实现心电信号的本地传输。

如图6所示，通过一个上拉电阻将SHDN管脚拉高，使该芯片一直处于工作状态。如果系统需要处于低功耗状态，也可以通过单片机来控制该管脚，工作的时候将该管脚设置为低电平，需要处于低功耗的时候将该管脚设置为高电平，这样就易于控制。

3 系统软件设计

3.1 模数转换和数字滤波

由于前端采集的模拟信号，需要将模拟信号转换成数字信号，才能对心电信号进行数字滤波和传输。本系统采用MSP430F449单片机自带的高速12位逐次逼近型A／D转换器，采用单通道、单次转换和定时器触发的工作方式对心电信号进行模数转换，采样频率设置为250 Hz。

小波变换是20世纪80年代发展起来的一种良好的时频定位方法，是由短时傅里叶变换演变而来的，具有视频局部化的特性。它在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率，在高频部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率。小波变换的这些特性比较适合处理心电信号。

因此，本系统采用小波变换的快速算法Mallat算法，对心电信号进行分解，阈值去噪和重构，从而实现信号的滤波功能。在具体的Mallat算法进行滤波实验中，对各级滤波器运用了补零运算的方法，既避免了信息的冗余，又加快了运算的速度。由于分解尺度可调，在程序中，经过反复实验分析，最终确定分解尺度为3级，阈值去噪后进入信号重构模块和UAR2、口，进行信号传输。

3.2 GPRS通信模块软件设计

本系统采用的GPRS模块已嵌入TCP／IP协议栈，无需再编制程序实现TCP／IP 协议，单片机就能通过AT／AT+i命令来控制GPRS模块，其中AT命令用来控制MC35i通讯模块(modem)、AT+i命令用来和协议栈进行通信。

由于是利用GPRS基于IP协议的数据传输方式，所以对GPRS模块主要使用AT+i 命令进行控制。单片机MSP430F449通过RS 232接口向模块发送相应的AT+i命令对GPRS 模块进行初始化、发送和接收数据等控制。

MSP430单片机将要发送的数据发送到GPRS模块串口缓冲中，GPRS模块将数据打成IP包，经GPRS空中接口接入无线GPRS网络，由移动服务商转接到Internet，最终通过各种网关和路由到达医院远程监控中心。监控中心的计算机需要有固定的IP，主要应用Winsock控件来实现数据接收，并通过UDP或TCP协议进行数据交换。

3.3 监控中心软件设计

本系统采用VC来编写监控中心的接收和显示软件，该软件用来接收和显示GPRS 模块发送过来的心电信号。因此，需设计成一个可视化的监控界面，而且监控中心的计算机需要有固定的IP地址，才能方便接收患者发送过来的心电数据。VC中的Winsock控件有效屏蔽对Windows套接字的低层操作，可方便地建立起网络中任意两个具有惟一IP地址节点间的连接，并通过UDP或者TCP协议进行数据交换。

该监控中心软件由五部分组成：Socket初始化、数据接收、心电波形的显示、数据分类和存储以及GPRS模块远程遥控命令的发送。

4 结语

本文介绍了运用MSP430单片机和MC35i通信模块实现的一种无线远程心电监测系统。该系统具有便携性、低功耗、高性能、实时传输等特点。其中，信号采集部分用小波变换方法对心电信号进行滤波，处理过的心电信号更有助于医生查看和诊断；GPRS模块是当前应用较普遍的无线通信模块，在数据传输和Internet网络连接上的性能更加优越，适合用于心电信号的远程传输和监测。该系统不仅可以实现心电信号的远程传输功能，还能将心电信号传输到本地的计算机上，实现本地显示功能。同时，随着检测技术和网络通信技术

的不断发展，心电信号的远程监测技术也将不断改进和完善，为患者和医生都带来更大的帮助。

环境监测云平台系统产品解决方案

目录一、引言 (3) 二、产品系统概述 (4) 三、方案特点 (5) 1. 数据精准、监控图像清晰度 (5) 2. 网络适应性强、带宽要求低，支持多种有线或无线网络接入方式. 5 3. 可集成性 (6) 4. 高传输可靠性 (6) 5. 系统建设成本低 (6) 四、系统组成及架构 (7) 五、平台服务端操作及功能介绍 (9) 六、相关硬件产品介绍 (20)

一、引言防治扬尘污染，保护和改善城市生活环境空气质量，保障人民群众身体健康，一直是国家各级环境保护部门的重要工作内容之一。在所有的扬尘污染中，工程施工扬尘，如房屋建设施工、道路与管线施工、房屋拆除等为主要污染源。为此，在国家各级城市出台的扬尘污染防治管理办法中，都对建设工程施工提出了明确的防尘要求和相应的处罚条款。目前，我国正处于城市建设的快速发展期，工程施工每天都在众多的、分散的地点同时进行着。而环保部门人员数量有限，不可能每天都到各个施工地点去巡查，因此，对众多分散的工程施工现场进行远程监控，及时发现违反防尘要求、出现扬尘污染的施工地点并及时处理，无疑是监管工程施工扬尘污染的有效途径。然而，传统的视频监控一方面呈现的图像分辨率极为有限，不利于对现场情况的准确辨别；另一方面，远程视频监控需要较高的通信网络带宽做支持，往往需要铺设专门的光纤或电缆、租用昂贵的通信信道；可是工程

施工地点数量众多、地理分布复杂，且对于扬尘监控只是阶段性的需求，为此部署大量的视频监控点无疑会给环保部门带来庞大的资金压力，为国家带来不必要的资金消耗。有没有成本更低、部署更方便的监控手段，来实现对工程施工扬尘污染进行远程监控的目的呢？二、产品系统概述成都远控科技有限公司开发的“环境监控云平台系统”即是以安装在远程的终端设备通过3G/4G网络实时向云平台服务端上传相关环境监测数据以及监控画面的一种新的监控应用方式。工作人员亦可通过有线或无线网络登陆“环境监控云平台系统”，对远端现场环境作时实监控，提取相关环境污染数据；当环境污染达到上峰值时,安装在施工现场的环境探测感应器或摄像头，将自动记录下相关环境数据并抓拍下现场的高清晰数字图片，并通过有线或无线通信网络自动传输回来，即时呈现在环保机关的各种显示终端上（PC、PDA），让环保工作人员通过高清晰的数字图片，即时了解施工现场的防尘措施实施情况和工地现状，达到对众多分散的工程施工地点进行远程联网监控的目的。

便携式移动心电监护系统由心电监护仪

心电图(ECG)是心脏疾病诊断的重要手段。常规心电图是病人在静卧情况下由医院的心电图仪记录的短时间心电活动，由于心脏病发作带有很大的偶然性和突发性，所以在非发作期做常规心电图检查获取疾病信息的几率很低。因此，将心电监护从病床边、医院内扩展到家中，实现实时远程监护具有重要的现实意义。互联网尤其是无线网络的迅速普及促使嵌入式技术应用的条件日趋成熟，此外，心电监护对心脏病诊断的重要性也使得远程监护也具有现实的可能性。本文主要研究并设计了一套实用的便携式移动心电监护系统。通过该系统可以随时随地将患者的心电信号通过GPRS网络无线发送到设在医院的PC机上，或者将心电数据先存储在本系统中，然后再通过USB实现高速回放。系统的总体设计本文所设计的便携式移动心电监护系统由心电监护仪、通信网络和监护中心三部分组成(如图1所示)。其工作过程如下：心电监护仪由患者随身携带，通过粘贴式电极可随时采集用户的心电数据，并进行放大、滤波、A/D转换，然后存储到串行闪存中。当存储一定时间的心电数据后，可以通过GPRS 无线上网，利用无线网络将数据传送给位于监护中心的上位机。也可通过USB直接连接到上位机，进行本地高速回放。本文将重点介绍心电监护仪的设计。由于是便携式设备，所以设计时必须考虑尽量降低功耗、体积和成本。经过反复地分析比较，最终决定采用Z-World公司的工业级控制芯片Rabbit30 00微处理器作为心电监护仪的主芯片。尽管Rabbit3000是8位微处理器，但其内存空间可达1M，主频可达22M。它具有丰富的接口资源，共有40条并行I/O口线(与串行口共用)。此外，该器件的功耗非常低，处理器时钟可由32.768KHz振荡器驱动，并将主振荡器断电。此时电流约为100μA，而处理器仍能保持每秒10,000条指令的执行速度。系统硬件设计在进行总体硬件设计时，以Rabbit3000高性能微处理器为核心，利用外部接口扩展了512K 的并行Flash和512K的SRAM，存储空间达到1M，并扩展了USB接口。利用串行接口扩展了串行Flash、A/D转换和无线模块MC35。以下重点介绍无线模块和USB模块的硬件设计。 1. 无线模块MC35硬件设计无线模块负责完成心电数据的无线传送。为实现此功能，本系统采用了西门子公司的MC35模块。这是西门子公司首款支持GPRS的GSM/GPRS模块，体积小巧，易于集成到便携式终端中。通过串行口连接，使用AT命令对该模块进行控制和数据传送。西门子公司的MC35模块具有一个40脚的零插入力连接器，该连接器中提供了串行接口、音频接口、SIM接口、状态引脚、电源接口等接口，通过这些接口与SIM卡座、天线以及

(完整版)环境监测系统解决方案

环境监测系统解决方案一、系统概要本综合管控云平台是一套基于云计算的物联网综合管控云服务平台。平台可适配于各种物联网应用系统，实时监控管理接入设备的状态与运行情况，并对设备进行远程操作，通过云平台对接物联网设备做到精确感知、精准操作、精细管理，提供稳定、可靠、低成本维护的一站式云端物联网平台。环境监测系统通过对现场温度、湿度、光照、风向、风速、PM2.5、气压等参数的数据采集，将参数数据远传至物联网云平台，实现现场各个设备的数据实时监测，用户可以通过电脑网页或是手机app实时查看，可以自由设置各个参数的标准值上下限，如果数据超限可以给相关的工作人员发送短信或是微信报警提醒，做到提前预警，避免造成不必要的损失，实现在远程就能值守现场设备。二、拓扑图现场传感器数据通过物联网中继器上传云平台，客户通过电脑网页或是手机app可以实时监控现场设备数据。

三、系统构成 3.1系统登陆 ①PC端登陆: 本系统采用B/S架构，PC端用户只需打开浏览器通过IP地址进入管理系统，凭管理员分配的用户名密码进行登陆管理。（登陆界面可定制企业logo及信息）如下图: ②手机端登陆：用户可在任何有本地局域网信号的地方，通过IOS或Android版本APP登陆系统，登陆账号与PC端账号相同。IOS 版本APP请在Apple Store搜索“易云系统”进行下载，安卓版本请在“易云物联网系统”公众号或PC端系统中扫描二维码进行下载。 3.2数据监控能够便捷监控实时数据，并且可通过数据变化自动启停其他设备，各项数据可用数值、图片、文字分别展示，并通过短信等功能向用户发送报警信息。另外，可设定不同的监控点，更直观的监测每个测温点实时情况，模拟真实的设备位置分布。如下图：

基于单片机的室内环境监测系统设计

基于单片机的室内环境监测系统设计发表时间：2018-08-10T16:04:40.997Z 来源：《科技中国》2018年6期作者：张策闫永纯于水闫兵张秀君[导读] 摘要：随着科学技术与信息技术的飞速发展与不断完善，超远程的实时监控越来越受到关注，尤其在工业生产以及国防建设中起着至关重要的作用。文章介绍了利用单机片、GSM网来实现对室内环境的远程监控，进一步提升人们的生活质量。摘要：随着科学技术与信息技术的飞速发展与不断完善，超远程的实时监控越来越受到关注，尤其在工业生产以及国防建设中起着至关重要的作用。文章介绍了利用单机片、GSM网来实现对室内环境的远程监控，进一步提升人们的生活质量。关键词：单片机室内环境监测系统设计引言：随着人们生活水平的不断提高，人们对生活质量的要求也越来越高，在使用煤取暖的过程中经常发生煤气中毒事件，给国家以及人们造成巨大的损失。因此需要进一步完善监控系统，通过GSM网络为远距离传输数据提供必要的媒介，最大程度地保证人们的生命财产安全。一、系统工程过程与总体结构现阶段，我们已经进入到信息化时代，在科学科学技术与信息技术迅猛发展的时代背景下，超远程的实时监控系统悄无声息的出现在人们的视野中，以其较大优势与新颖性为当前家庭起居、生活以及出门带来极大的方便与全新的理念，极大了方便了人们日常生活、工作与学习，进一步优化了生活品质。目前，我国已经建立了相对完善的GSM网络，其主要的业务就是进行语音通信，该网络以其独立的优势被广泛应用。通过GSM网络建立一个环境监测网络，每个家庭都需要一个发射机与一个传感器，并将监测到信息及时反馈到监控中心。系统是以住宅为平台，通过计算机网络技术与无线传感器网络技术等，将家电、娱乐设施以及安防系统等各个方面进行远程控制，从而形成现代智能化环境，既可以消除安全隐患，又有利于环境的改善【1】。本系统的工作过程就是监测到现场的空气污染情况，并根据环境污染程度将这个情况传输到环境监控中心，通过计算机作出相应的分析与评估，并采取针对性措施进行有效防范。这样就建立了一个以监控室为中心和以若干个基本监测点的监测系统。从本质上将，就是将采集到的数据信息，利用现有的GSM网络，将数据信息以短消息的方式发送出去，接受模块将接收到的信息传输到PC机上，从而完成一系列的监控过程。现阶段，由于受到人们理念、生活方式以及经济发展水平等多方面的限制，本系统还无法在全国家庭中应用。从某种意义上将，GSM网络他代表着一种引领未来的趋势，以全新的理念与生活方式冲击着传统生活方式。其具备的所有功能主要是依赖于智能家居控制系统中的家庭网络控制器，将居住地与外部环境相连接，人们不需要出门就可以知外面的世界，突破了地域与实时间的限制【2】。二、数据采集部分 GSM网络的段消息业务应用十分广泛，利用GSM手机短信模块，将现场采集到的新信息发送到监控室。本系统总共划分为数据采集模块、单机片控制模块与发射、接受以及监控模块。该部分有传感器、模数转换、单片机系统构成的，其中无线传感器主要依赖与无线传感器网络技术，无线传感器网络技术一门综合性比较强的学科，也就是说在具体应用中，无线传感器网络技术会涉及到多方面专业知识与专业技能，对技术人员与操作人员的专业能力与综合素养具有极高要求。无线传感器网络利用互联网技术，设置多个无线传感器网络实现应用功能的底层核心，无线传感器网络设计在系统集成之前需要经过准确验证，也就是说网络系统在投入使用前需要经过严格的认证与试验，以保证无线传感器网络设计符合相关功能要求与性能要求。从本质上讲传感器的主要作用就是感知CO的存在，根据CO浓度的不同输出不同的信号。此外，验证方法包括形式化验证与协调模拟，无线传感器网络设计过程包括很多环节，通过无线方式来准确采集环境中所需要的参数，接受监控中心发出的命令，从而将这些数据信息传输到处理器，这就是模数转换器的作用，将传感器输送来的模拟信号转换成数字信号，再转换成相应信号发送到单片机进行处理【3】。三、传输部分传输部分主要是将已经采集到的数据信息通过无线发射模块发送出去，这个过程需要解决单片机与发射模块之间的电平转换问题，还包括二者的通信问题。单片机与发射模块之间的电平转换是GSM网络设计的关键环节，在一定程度上直接影响着远程控制模块的安全性与稳定性。不像传统设计，一旦任何系统模块出现问题都不会导致整个设计重新进行，节省了设计成本，提高设计的准确度与科学性。在远程控制设计过程中，在目标系统投入生产之前，对整个系统设计进行模拟分析，以此保证单片机与发射模块之间的电平转换设计的准确性，一旦发现任何错误可以及时修正。实现与监测系统无线联络的对接，比如升温、降温、制冷以及开机等功能。此外，对整个远程监测控制系统设计过程进行实时跟踪与监督，对串口的控制要通过对串行口控制寄存器SCON与功率控制寄存器PCON设置来实现，及时发现潜在错误，并采取相应的防范措施，从而保证远程控制系统整体运行的稳定性与安全性。四、计算机监控 WA VEOM是我们所采用的发射装置，它内部有个GSM MODEM部件，这个发射模块可以准确地发送和接受所有短信息，主要应用在远程监控领域中。在本系统中主要是利用GSM网络资源，结合单片机控制与PC机控制，实现对室内环境的远程监控。以GSM网络为基础，可以进行全方位与多层次的信息交互操作，进而保持家庭外部信息交流通常，即使不出家门也知道外面发生的事件，并通过获取外部信息来满足自己的多样化需求。我们采用合理的编写程序来与监控界面有效衔接，主要作用就是将接受模块接受到的数据信息通过COM1或者COM2端口接入到计算机中，然后，通过相关程度的运算，将数据信息转换成我们在PC屏幕上所显示出来的画面。这里所说的接受模块数据输出接口与计算机的COM1或者COM2端口都必须要符合云通信的相应协议，也就是说在很大程度上它们不需要接口转换电路就可以实现物力连接【5】。最后，本系统只需要整个系统输入发生变化的元件，根据元件信息进行精准计算、模拟，可以最大程度地保证结果的准确性与真实性，不像传统的设计程序，需要经过复杂的计算流程。TPS-333感稳传感器可以检测出燃烧程度以及放热造成周围环境的变化，通过简单、快捷的计算与模拟方式，大大提高系统运行效率，节省大量人力与物力，在处理速度上具有绝对优势。而且通过改造的事件，本系统可以对模块之外的信息进行适当的接收与处理，扩展处理范围与对象。这个系统会接受新的事件，并根据事件发生的先后顺序将其插入到相应的位置中。事件队列会不断的被替换、更新以及删除，整个过程是的不断发展变化的，是一个动态模拟过程。同时，门上可以安装门磁传感器，用户不在家外出时，一旦门的开关发生异常现象或者其他变化时，远程控制系统就会发出相应信号，最大程度的保护用户的生命财产安全。

心电监护系统设计毕业设计

基于C8051F320单片机的低成本心电监护系统设计 1 引言虚拟医学仪器充分利用计算机丰富的软硬件资源，仅增设少量专用软、硬件模块，便可实现传统仪器的全部功能及一些传统仪器无法实现的功能，同时缩短了研发周期。本系统由两部分组成：以C8051F320单片机为核心的数据采集装置和以PC机为平台的分析处理系统。设计中充分考虑数据采集装置体积小、功耗低、操作快捷的要求，因此全部采用SMT封装的元器件。PC监护终端通过USB 接口接收数据，传输速率高;采用图形编程语言LabVIEW编写显示、存储、分析处理等功能程序。该系统可实时监护并提供心动周期，心率等参数，也可进行数据的存储回放，为心血管疾病的诊断提供依据。系统的软件开发和硬件与上位机软件的集成测试表明，系统运行稳定可靠，取得了预期效果。 2 系统硬件设计该系统由C8051F320数据采集模块和PC机两部分组成，如图1所示。图1 系统框图数据采集模块主要由心电采集电路和基于C8051F320单片机的DAQ接口卡构成，如图2所示。图2 数据采集模块图框该模块通过C8051F320片上A/D转换器采集经预处理的心电信号，再将其由USB总线传输至PC机显示。PC机部分主要是软件设计，包括通过C8051F320单

片机片上USB主机API函数和LabVIEW软件编写数据采集图形用户界面;实现接收、显示和处理由数据采集模块通过USB接口发送采集数据的程序。LabVIEW应用程序和C8051F320应用程序均采用Silicon Laboratories公司的USB Xpress 开发套件的API和驱动程序实现对底层USB器件的读写操作。心电信号属于微弱信号，体表心电信号的幅值范围为1~10 mV。在测量心电信号时存在很强的干扰，包括测量电极与人体之间构成的化学半电池所产生的直流极化电压，以共模电压形式存在的50 Hz工频干扰.人体的运动、呼吸引起的基线漂移，肌肉收缩引起的肌电干扰等。采用遥测HOLTER三导联线和一次性心电电极与人体接触，能很好地减小运动和呼吸引起的肌电干扰。前端放大器采用具有极高共模抑制比(CMRR)的仪用AD620放大器，放大倍数约为50倍;并采用0.05~100 Hz的带通滤波器和50 Hz的陷波电路，抑制信号的基线漂移、高频噪声及工频干扰。为了充分利用A/D转换的精度，在转换前先将信号放大到A/D 转换电路参考电压的70%左右，考虑到信号中会附加直流成分，需在A/D转换电路前增加电平调节电路。个体心电幅度的差异要求电路中设计程控放大电路，又为了便于心电信号的标定和考虑到实际器件放大倍数与理论值的偏差，在程控放大电路前设置一个手动可调的放大电路(1～10倍)。综上分析，心电采集与程控放大部分应包括：AD620前端放大、0.05~100 Hz 的带通滤波、50 Hz陷波、手动放大、程控放大和电平提升等电路。其中程控放大功能利用CD4051电子开关的数字选通实现，具有1～50倍的调节范围。为减少系统功耗，应采用低功耗、集成度高的器件。该系统选用 C8051F320单片机作为数据采集卡的核心部件。该器件是完全集成的混合信号系统级器件，具有与8051兼容的高速CIP-51内核，与MCS-51指令集完全兼容，片内集成了数据采集和控制系统常用的模拟、数字外设及USB接口等其他功能部件。外部电路简单，易于实现，如图3所示。

智能家居环境监测系统设计与实现

智能家居环境监测系统设计与实现智能家居是指在智能化、自动化、信息化的基础上利用传感器网络等进行数据传输，实现家居电器的智能控制，随着4G网络的快速发展，智能家居的及时出现为人们享受生活提供了一个更好的选择。一、智能家居环境监测系统总体设计基于ZigBee无线通信技术构建的室内环境监测系统主要实现室内温度、氧气、一氧化碳、二氧化硫、湿度、甲烷和二氧化碳含量等家居环境的检测，其次是监测生活用水、用电和用气的安全性和用量，三是监测室内各种生活家电的状态等。系统设计中，基于ZigBee的传感器节点将室内环境信息发送到无线传感器网络的汇聚节点，通过ARM微处理器实现嵌入式编程，然手通过ARM微处理器和ZigBee汇聚节点实现有效的网络串行通信。通过该系统，采集室内环境信息、输入操作命令、输出操作结果、集中控制室内环境、远程控制家用电器、联动控制室内安防系统等功能。二、智能家居环境监测系统详细设计 2.1室内环境信息采集功能通过部署在室内的传感器节点，实现无线传感器网络的室内环境信息采集，以便能够将室内温度、湿度、氧气、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、甲烷及生活用水和生活电气等相关信息传递到系统中。信息采集和感知是室内环境系统最基本的功能，需要将传感器节点进行良好的部署和优化，以便在最小能量耗费下实现节点的全方位覆盖。 2.2 室内环境信息传输功能传感器节点采集相关的网络信息后，通过4G网络传输到ZigBee汇聚节点，汇聚节点将多个传感器节点信息传输到室内监测系统的服务器，以便服务器进行处理。信息传输过程中，为了实现高效数据传输和分发，需要将数据进行压缩和存储，实现传感器网络的聚簇作用，同时为了降低传感器网络的通信开销、平衡节点间负载，需要对传感器网络节点和传输节点进行设计。 2.3 室内环境信息处理功能数据传输到服务器后，环境监测装置负责处理采集到的数据信息，发现相关的信息超过用户设置的预警值，则传感器检测装置通过4G通信网络以短信或数据通信的方式通知用户，同时将收集的信息存储到服务器数据库中。逻辑业务处理将数据统计分析和预测结果发送到相关界面，以便用户查看和分析。三、Zigbee无线传感网络系统硬件设计

新型便携式心电监测仪的设计原理

新型便携式心电监测仪的设计原理一、绪论心血管疾病是目前对人类危害最大的一种疾病，而心电图是检查、诊断和预防该类疾病的主要手段和依据。由于传统的基于PC机平台的心电监护仪，价格昂贵，体积庞大，不便于移动且主要集中在大医院，而无法实时监护患者的病情，给医生和病人带来了很大的不便。近年来，随着嵌入式和网络通讯技术的飞速发展，我们研制出一种基于ARM7处理器的新型嵌入式心电监护仪，它采用Samsung公司的一款ARM7TDMI核的RISC的32位高速处理器S3C44B0X,具有成本低、体积小、可靠性高、操作简单等优点，适用于个人、中小医院和社区医疗单位，为家庭保健（HHC）和远程医疗（Telem edicine）等新兴的医疗途径提供良好的帮助与支持。二、系统的工作原理图一新型嵌入式心电监护仪的系统结构框图心电信号通过专用电极从人的左右臂采集到后，送入信号调理电路，先经过前置放大器初步放大，经高通滤波滤除直流信号及低频基线干扰后，由后级放大器放大，再经滤波器进一步滤除50HZ的工频干扰，经低通滤波器后得到符合要求的心电信号，由模拟信号输入端送入ADC，进行高精度的A/D转换。为了更好的抑制干扰信号和防止导联松动及脱落，我们在电路中还引入了右腿驱动电路和导联脱落检测电路。系统控制核心采用Samsung 公司的S3C44BOX,液晶显示屏（LCD）建立良好的人机交互界面，采集到的信号可以通过LCD实时显示和回放，数据通过因特网基于TCP/ IP(传输控制协议、网际协议) 顺序可靠地传输数据到心电监护中心,为医护人员及时准确的诊断提供参考。嵌入式实时操作系统采用现在流行的uClinx,管理协调各模块工作，为系统可靠的运行提供保证。三、系统硬件模块设计 3．1、信号调理电路信号调理电路主要包括：放大器、带通滤波器、陷波器等。图二心电前置放大电路

远程手机APP综合监控系统解决设计方案

机房远程APP综合监控系统主要是对机房设备（如供配电系统、UPS电源、防雷器、空调、消防系统、保安门禁系统等）的运行状态、温湿度、烟雾、振动、红外、水浸、供电的电压、电流、频率、配电系统的开关状态、测漏系统、环境状态等进行实时监控并记录历史数据机房监控（机房动环系统）APP软件是怎样的,机房监控,机房动环系统一、系统概述机房远程APP综合监控系统主要是对机房设备（如供配电系统、UPS电源、防雷器、空调、消防系统、保安门禁系统等）的运行状态、温湿度、烟雾、振动、红外、水浸、供电的电压、电流、频率、配电系统的开关状态、测漏系统、环境状态等进行实时监控并记录历史数据，同时将机房设备的工作状态的进行实时的视频监控，实现对机房远程监控与管理功能，通过手机APP可对上述全部监控对象进行可靠、准确的监控与控制。使机房无线远程监控达到无人或少人值守，为机房高效的管理和安全运营提供有力的保证。机房远程APP综合监控系统支持市面全系列安卓手机，手机终端可以通过4G/3G/GPRS/WIFI 远程进行监控与控制，是目前无人值守管理人员最不可以缺少的系统组成部分之一，从而有效提高工作效率，保证机房系统运作的安全性与稳定性。二、系统设计原则系统设计坚持“技术先进、使用方便、经济合理、超前考虑”的原则，系统具有先进性、实用性、规范性、可靠性、开放性，同时为了保证整个系统稳定可靠，具备良好的整体升级、扩展能力和方便维护，符合机房间远程APP综合管理控制的需要，系统设备选型在符合系统功能要求的前提下，综合的考虑了性能指标、规格统一性及性能价格比。

可靠性保证系统的高可靠性。即不会出现因为某一个设备发生故障而造成整个监控系统无法使用的现象。系统的接入不会影响现有通信设备和网络的正常工作。系统将正确反映监控内容的实际情况。系统的运行和平均故障修复时间完全符合设计要求。实时性保证系统能实时的反映通信设备运行情况，一到那出现异常情况是能够及时报警。安全性通过安全隔离、信息加密等技术保证系统安全。实用性系统全面分析现有条件与未来需求，充分考虑当前功能要求与整体人员技术素质，力求实现系统建设与使用的同步，使集成开发的系统充分满足统计局的需求，并且易于操作、维护。经济性

基于LabVIEW的心电监护系统设计精品

基于LabVIEW的心电监护系统设计摘要心脏病是严重威胁人类健康和生命的主要疾病之一。心电监护系统可以及时获取患者的心电信息，以便及时发现异常情况，采取相应的处理措施，是降低心脏病死亡率的有效手段之一。美国国家仪器有限公司(National Instruments，简称NI)开发的虚拟仪器编程语言LabVIEW提供丰富的函数库，利用I/O接口设备完成信号的采集和测试，利用计算机强大的软件功能实现数据的运算、分析和处理，利用计算机显示器来模拟传统仪器的控制面板，从而利用计算机仪器系统技术来完成各种测试功能。本文通过对国内外医疗系统发展的分析，针对现代医疗监护系统的要求，利用LabVIEW平台开发了基于虚拟仪器的心电监护系统。首先，根据心电信号的特点，设计心电采集模块，包括心电前置放大器，右腿驱动电路，高通滤波器，低通滤波器，可变Q值50Hz双T陷波电路和增益可调电路。其次，软件上采用LabVlEW强大的图形语言，设计了操作简单、界面优美的PC机测试系统，包括对采集上来的心电信号、脉搏信号的分析处理和显示存储，同时设置了自动报警系统，操作者可以实时监测被测者的心电情况，便于及时做出诊断，及早治疗。关键词：虚拟仪器；心电信号；LabVlEW；实时监测

ABSTRACT Heart disease is one of the major diseases which is a serious threat to human health and life. ECG monitoring system can access to the ECG information of patients tim- ely and then detect anomalies and take corresponding measures, which is an effective means of reducing mortality of heart disease. National Instruments Developed a Virtual Instrument language--LabVIEW：it has abundant functions．Using I/O instrument realize acquisition and testing of signals，using powerful software realize calculating and analyzing and disposing of data, using the displayer to simulate the tradition control panel．in order to realize all kinds of testing functions through computer． Based on the analysis of the foreign Telemedicine development，according to the recent Telemedicine requirements．design a system based on Virtual Instrument．Firstly, electro-cardio signal collective module，including ECG signal preamplifier, high-pass filter，low-pass filter,50 Hz double T trap filter with adjustable Q value，circuit with adjustable gain，has been designed according to the ECG feature．Second，using powerful graph language LabVIEW，designed an easy to operate and beautiful PC Test system，including the analysis ,disposal , display and store the ECG data and pulse data. meanwhile，by designing auto—alerting system，the operator Can measure the ECG quality of the patient real time，then Can give the diagnoses and treatment． keywords：Virtual Instrument ；ECG data ；LabVIEW ；real-time detection

远程心电系统市场分析报告(完整资料).doc

【最新整理，下载后即可编辑】远程心电系统市场分析报告一、远程心电出现的背景（一）心脑血管慢性病持续增长近年来，心血管类疾病的死亡率在我国居民总死亡的比例中居高不下，中国每年有200万人死于心脑血管疾病（人民网）。心电图应用于临床近100余年，是心血管疾病诊断的重要常规方法之一，但心血管疾病往往呈阵性发作，发作时间短，患者平时往往不能发现，这给诊断带来一定困难。心脏病患者和一些心脏疾病高危人群需长期关注自己的心脏状况，定期随时请求医生的帮助，建立有效地延伸到医院以外的远程监护及救护体系，是提高心血管疾病防治水平的有效途径。现在，远程心电监测技术就弥补了这个需求，它能捕捉到一过性异常心电信号。如果患者坐在家中或走在路上感到心脏不适，即可随时记录心电图，医生通过工作站接收便会及时看到心电图并做出诊断反馈用户，为患者及时治疗赢得了时间（山西省汾阳医院网站2010-01-15）。（二）区域协同医疗的发展趋势长期以来，由于医疗资源短缺且配置不均衡，导致了80%的优质医疗资源向城市集中，而80%的农村服务对象卫生资源日渐紧张。医患之间显著的“二八”差异，多少年都解决不了。2004年，在国家中长期发展战略研究中，首次提出现代服务业概念。现代服务业是指通过科技手段、信息技术、管理理念，实现对传统服务业的改造和提高。卫生事业的现代服务业目标，是根据卫生事业的现状、分布、资源利用的问题，对传统的医疗卫生行业进行改造。2006年11月，科技部共拨出2000万元资金，实施区域协同医疗示范工程。区域协同医疗主要通过数字化的医疗新模式以及供应链、价值链等现代管理方法，建立区域协同医疗共享平台。

室外环境远程在线监测系统

室外环境远程在线监测系统发展前景我国空气污染形势严峻，部分城市面临雾霾、沙尘暴等环境问题。环保部门积极开展大气污染治理，其核心是对污染源的精准监测和对污染数据的精准分析。随着空气污染问题得到越来越多人的关注，雾霾、PM2.5、甲醛等词汇也频繁出现在大家的生活中，特别有小孩、老人的家庭越来越关注PM2.5、甲醛的危害。在国内，建筑行业发展迅速，早期在城市使用楼房的人群并不多，人们对于空气污染并不重视。直至近几年。中国对环境污染情况调查，此时，人们才意识到之前使用房屋后产生头晕、咳嗽、恶心，甚至患上鼻炎、咽喉炎等呼吸系统问题，与空气污染息息相关。这时人们才开始把目光放在空气污染问题上, 因此近年来，我们可以随处看到城市中布局的室外空气质量检测仪器，它们能够对于空气中的颗粒物进行有效监测，同时通过强大的数据分析为有效治理室外空气污染提供参考依据。产品介绍仁科综合室外环境检测系统,针对室外综合环境的监测,可实现全天候、连续、自动的监测空气中的PM10、PM2.5、SO2、 CO2、CO、TVOC、H2S、NH3等气体粒子的实时变化情况,迅速、准确、及时的反映室外的环境空气变化规律,可以设置报警阀值,在监测气体高浓度的环境下进行声光报警或者发送报警短信使用范围室外综合环境系统广泛用于智能小区、户外健身场所、工业园区、企业办公园区、医院花园等室外公共场所环境,24小时监测空气中的环境数据.在环境监测行业,得到了仁科,为环境监测做出了强有力的考核数据和保障技术特点及优势系统基于对城市工地扬尘污染监控管理的需求而设计，技术特点和优势主要体现在以下几点：

基于OMAP3530的远程心电监护系统设计

邮局订阅号：82-946120元/年技术创新测控自动化《PLC 技术应用200例》您的论文得到两院院士关注基于OMAP3530的远程心电监护系统设计 Design of a remote ECG monitor system with OMAP3530 (兰州大学) 马建林张少华郭淼马义德 MA Jian-lin ZHANG Shao-hua GUO Miao MA Yi-de 摘要:本设计以远程、无线心电监护为背景,依托TI 的双核处理器OMAP3530设计了一种远程便携式无线心电监护系统。该系统能完成日常心电监护、心电信号分析与报警、心电数据的存储与查询等功能。系统利用电信CDMA 网络,在任何有该类网络覆盖的区域均可以正常工作。关键词:心电检测;OMAP3530双核处理器;远程监护;便携式监护系统中图分类号:TP368 文献标识码:B Abstract:In this paper,an ECG monitoring system was designed based on TI's OMAP3530dual-core processor.The key points of the system were remote,wireless and portable.Routine ECG,ECG analysis,ECG alarm,ECG data storage and ECG data query can be realized by this proposed system.It operates in any situation where CDMA network exists. Key words:electrocardiogram(ECG)detection;OMAP3530dual-core processor ;remote monitoring ;portable monitoring system 文章编号:1008-0570(2012)10-0091-02 引言近年来,随着人们生活水平的提高、生活节奏的加快、饮食结构的改变以及人口老龄化问题的加重,心血管疾病的发病率迅速上升,已成为威胁人类身体健康的主要因素之一。因此心脏病的防治和诊断就成为当今医学界面临的重大课题。动态心电监护技术作为一种有效的心血管疾病监测方法,越来越受到人们的重视,传统的基于PC 平台的监护仪成本高、体积大、操作复杂,使用范围具有局限性。而采用低档单片机为核心的便携式多参数监护仪,功能简单、运算能力差、界面简陋,只能进行简单的信号显示,不能进行数据分析和危机情况报警等复杂功能实现。而实际情况是心电信号智能诊断与突发异常情况实时报警又特别重要。例如,当检测对象独自在家时,若有突发异常状况发生而监护装置又不能及时报警,很可能将产生无法挽回的后果。本设计以美国德州仪器公司最新的双核处理器OMAP3530为核心,搭配十二导联心电信号采集和CDMA 无线通讯等模块,其中OMAP3530的ARM 侧提供人性化的人机交互界面和对各功能模块进行控制,DSP 侧运行心电实时监测算法,当监测对象出现室性心动过速(ventricular tachycardia)、心室颤动(ventricular fibrillation)或其他异常状况时DSP 会把分析处理结果交给ARM 侧,ARM 侧可以通过CDMA 无线通讯模块进行报警,将对应的报警码发送至监测对象的监护医生、亲友等手机上,实现实时报警。 1系统硬件设计方案本设计采用的OMAP3530处理器由65nm 低功耗工艺制造,内部集成了一个600MHz 的ARM Cortex TM -A8内核和一个430MH z 的TMS320C64x+TM DSP 内核。ARM+DSP 的双核结构使操作系统效率和代码的执行更加优化,ARM 端负责系统控制工作,DSP 端则承担繁重的实时信号处理任务,从而成功地解决了性能与功耗的最佳组合问题。具有双核结构的OMAP3530非常适合新型多参数监护仪的设计。低功耗可以更好地实现监护仪的便携性;ARM 对多种操作系统的支持,可以保证系统的稳定和良好的监护界面;而DSP 强大的运算能力可以确保对各生命参数进行快速、准确和复杂的分析处理。图1为系统框图,开发平台采用深圳天漠科技有限公司生产的DevKit8000开发板,整个系统采用主控板和采集模块分开的形式设计,实现了实时的测量、分析、报警监护等功能。通过各传感器模块分别获得需要的心电等生命体征参数,然后将数据送到OMAP3530进行实时处理,同时在LCD 实时显示心电信号波形和其他监测生理指标。系统还具有数据存储和远程监护等功能。图1远程心电监护系统框图 2心电检测算法心电传感器采集到心电信号后,经过放大除噪、A/D 转换后通过SPI(serial peripheral interface)接口送至OMAP3530进行检测、诊断等相关算法处理。如图2所示,在一个心动周期,在心电图上可有5个或6个波,从左至右为P ,Q,R,S,T 及U 等波群;又分为7个部分,即P 波、P-R 段、P-R 间期、QRS 波群、ST 段,T 波、Q-T 间期。图2心电信号波形图本设计的前期工作以MIT-BIH ECG 数据库为模板进行心电数据的分类与不同分类特征参数的提取。尽管许多学者在ECG 自动分类提出多种算法,但这些算法或多或少都存在着一马建林:硕士研究生 91--