專利名稱：基于gprs網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)護系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及遠(yuǎn)程監(jiān)護系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)護系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著社會進步的進步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對醫(yī)療保健越來越重視。近 年來，面向家庭、個人的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)逐漸成為醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域的熱點。個 人遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)可以節(jié)約患者的金錢和時間，提高診治效果；促進醫(yī)務(wù)人 員與患者以及醫(yī)務(wù)人員之間的交流與合作，提高醫(yī)院的服務(wù)水平；尤其是在為 邊遠(yuǎn)地區(qū)以及疑難病患者的診治、突發(fā)公共衛(wèi)生事件的應(yīng)對等方面表現(xiàn)出明顯 的優(yōu)越性。
傳統(tǒng)的醫(yī)療監(jiān)護方式給患者帶來很多不便。 一種方式是患者在醫(yī)院，使用 醫(yī)院里的醫(yī)療設(shè)備對身體進行檢査。這使得生理數(shù)據(jù)的監(jiān)測和診斷不及時，不 方便。特別對于邊遠(yuǎn)地區(qū)的人，往往當(dāng)?shù)貨]有很好的醫(yī)院可以提供很好的身體 檢査和診斷服務(wù)。針對這個問題，市場上出現(xiàn)了一些面向家庭使用的便攜式監(jiān) 測裝置，如腕式血壓儀等等。這一類設(shè)備使得病人可以在家里監(jiān)測身體狀況， 及時方便。但這類設(shè)備有兩個缺點1，參數(shù)的診斷在測量儀器上進行，這必然 導(dǎo)致了測量儀器的成本高，或者是測量診斷結(jié)果不精確；2，測量結(jié)果保存在測 量儀器上，這使得數(shù)據(jù)不能得到有效、方便地得到存儲和管理，而這些數(shù)據(jù)對 于以后的疾病診斷有非常重要的參考價值。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服以上技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提出了一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò) 的遠(yuǎn)程監(jiān)護系統(tǒng)。它利用GPRS通訊技術(shù)配合單片機開發(fā)，從整體的角度綜合 設(shè)計數(shù)據(jù)采集端、系統(tǒng)監(jiān)護平臺和移動終端，達到足不出戶看病、監(jiān)測病情和 接收反饋信息的監(jiān)護效果。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)
一種基于GPRS的遠(yuǎn)程監(jiān)護系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集端、系統(tǒng)監(jiān)護平臺和手機 終端；數(shù)據(jù)采集端通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)監(jiān)護平臺相連接，系統(tǒng)監(jiān)護平臺通過 GSM網(wǎng)絡(luò)與手機終端連接。
所述數(shù)據(jù)采集端，包括主控制模塊、GPRS模塊、傳感器模塊和壓力控制部分；GPRS模塊的串行口通訊端與主控制模塊的串行口通訊端連接；傳感器模塊 的信號輸出端與主控制模塊的A/D輸入端連接，傳感器模塊的參考電壓輸入端 與主控制模塊的參考電壓輸出端連接；壓力控制部分的壓力泵控制信號輸入端 與主控制模塊的壓力泵控制信號輸出端連接，壓力控制部分的氣閥控制信號輸 入端與主控制的D/A輸出端連接。
所述系統(tǒng)監(jiān)護平臺，包括服務(wù)器端軟件和短信發(fā)送模塊；服務(wù)器端軟件包 括網(wǎng)絡(luò)模塊、診斷模塊、數(shù)據(jù)庫模塊和客戶端界面；服務(wù)器端軟件運行在服務(wù) 器計算機上;服務(wù)器計算機通過串行口與短信發(fā)送模塊連接。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益效果是
采用GPRS技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有線傳輸，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)護，使患者在家里就 可以進行脈搏血壓的測量；監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)结t(yī)院的服務(wù)器上，并集中保存在患 者生理數(shù)據(jù)庫中，便于管理。數(shù)據(jù)診斷在醫(yī)院服務(wù)器上進行，運算能力比傳統(tǒng) 便攜式設(shè)備強，診斷結(jié)果更加可靠。診斷結(jié)果通過短信發(fā)送給患者和醫(yī)生，方 便及時。


圖1是基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。 圖2是數(shù)據(jù)采集端模塊連接圖。 圖3是數(shù)據(jù)采集端電路原理圖。 圖4是數(shù)據(jù)采集端工作流程圖。 圖5是系統(tǒng)監(jiān)護平臺結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細(xì)的描述。
圖1是基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖?；贕PRS網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程 監(jiān)護系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集端、系統(tǒng)監(jiān)護平臺和手機終端，數(shù)據(jù)采集終端通過GPRS 網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)監(jiān)護平臺連接，系統(tǒng)監(jiān)護平臺通過GSM網(wǎng)絡(luò)與手機終端連接。系統(tǒng) 監(jiān)護平臺包括服務(wù)器端軟件和短信發(fā)送模塊。 (1)數(shù)據(jù)采集端
數(shù)據(jù)采集端采集患者的脈搏壓力數(shù)據(jù)，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將脈搏壓力數(shù)據(jù) 發(fā)送給系統(tǒng)監(jiān)護平臺。其功能包括接受患者的檢測請求，在患者按鍵后開始 測量；控制腕帶氣壓，并通過氣壓傳感器檢測脈搏壓力信號；采樣脈搏壓力信 號，并壓縮、加密，生成脈搏壓力數(shù)據(jù)；通過GPRS模塊將脈搏壓力數(shù)據(jù)發(fā)送 到系統(tǒng)監(jiān)護平臺。圖2是數(shù)據(jù)采集端模塊連接圖。數(shù)據(jù)采集端包括主控制模塊、GPRS模塊、 傳感器模塊和壓力控制部分。AMP—OUT是傳感器模塊的模擬信號輸出，連接 到主控制模塊的A/D輸入端AIN0.1 。傳感器模塊的參考電壓輸入端VREF連接 到主控制模塊的參考電壓輸出端VREF。主控制模塊的壓力泵控制輸出端P7.0 連接到壓力控制部分的壓力泵控制輸入端PUMP—CTL。主控制模塊的氣閥控制 輸出端DAC0連接到壓力控制部分的氣閥控制輸入端VALVE—CTL。主控制模塊 的串行通訊口 COM連接到GPRS模塊的串行通訊口 COM。
圖3是數(shù)據(jù)采集端電路原理圖。
主控制模塊包括單片機、串行通訊電平轉(zhuǎn)換電路、按鍵電路、led指示電路。 單片機型號為C8051F040。串行通訊電平轉(zhuǎn)換電路采用max3232芯片。單片機 的PO.O 口連接到max3232的TXD輸入端；單片機的P0.1 口連接到max3232的 RXD輸出端。按鍵電路包括一個按鍵開關(guān)，按鍵開關(guān)的一端連接到+3.3V電源， 另一端通過電阻R9接到數(shù)字地線，并連接到單片機的P5.4 口。 Led指示電路包 括兩個led指示燈，兩個led的指示燈的負(fù)極分別連接到單片機的P6.0和P6.1 □。
GPRS模塊采用SIM300模塊。GPRS模塊的串行通訊口與主控制模塊的串 行通訊口連接。
傳感器模塊包括傳感器和放大電路。傳感器采用BP315氣壓傳感器。放大 電路采用AD623儀表放大器。BP315的信號輸出端正極VO+連接到AD623的 正輸入引腳3; BP315的信號輸出腳端負(fù)極VO-連接到AD623的負(fù)輸入引腳2。 AD623的信號輸出腳6與主控制模塊的單片機A/D輸入腳AIN0.1連接。AD623 的參考電壓輸入端5與主控制模塊的單片機參考電壓輸出端VREF連接。
壓力控制部分包括腕帶、壓力泵、氣閥、壓力泵驅(qū)動電路和氣閥驅(qū)動電路。 壓力控制部分通過壓力泵給腕帶充氣加壓，通過氣閥給腕帶放氣減壓，控制腕 帶內(nèi)氣壓的大小。壓力泵的電機為直流電機，輸入線正極與+4.5V電源連接，輸 入線負(fù)極與壓力泵驅(qū)動電路的電流輸出端PUMP_OUT連接。氣閥的輸入線正極 與+4.5V電源連接，輸入線負(fù)極與氣閥驅(qū)動電路電流輸出端VALVEJ3UT連接。 壓力控制部分的壓力泵控制輸入端PUMP_CTL與主控制模塊的單片機的P7.0 口連接。壓力控制部分的氣閥控制輸入端VALVE_CTL與主控制模塊的單片機 的DAC0 口連接。
數(shù)據(jù)采集端采用4.5V干電池供電。LM1117-33將4.5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電 壓，給單片機供電。圖4是數(shù)據(jù)采集端工作流程圖。數(shù)據(jù)采集端啟動后處于等待患者按鍵狀態(tài)。 患者將腕帶戴在手腕上，并按鍵開始一次測量。首先，壓力控制部分打開壓力 泵，關(guān)閉氣閥，開始充氣加壓過程。充氣加壓過程中傳感器模塊測量腕帶內(nèi)氣 壓的大小。如果腕帶內(nèi)氣壓與大氣壓的差值大于上限值220mmHg，壓力控制模 塊關(guān)閉壓力泵，開始減壓測量過程。減壓測量過程中傳感器模塊測量腕帶內(nèi)空 氣壓力，單片機進行A/D采樣得到A/D轉(zhuǎn)換值，并進行壓縮，生成帶壓縮的A/D 采樣值，存儲在單片機片內(nèi)RAM里。當(dāng)腕帶內(nèi)氣壓與大氣壓的差值小于下限值 20mmHg，壓力控制模塊打開氣閥放氣，減壓測量過程結(jié)束。單片機對單片機片 內(nèi)RAM里存儲的帶壓縮的A/D采樣值以及數(shù)據(jù)采集端標(biāo)識號進行加密，生成 帶加密的數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)采集端通過GPRS模塊將帶加密的數(shù)據(jù)信息傳輸給系 統(tǒng)監(jiān)護中心。最后，在傳輸成功或者失敗后，數(shù)據(jù)采集端控制led指示燈顯示傳 輸結(jié)果是成功還是失敗。
單片機的A/D采樣頻率為20次/秒，采樣精度為12位。 數(shù)據(jù)釆集端的A/D采樣值壓縮采用差分壓縮算法。從第二個采樣值開始， 帶壓縮的A/D采樣值保存的是當(dāng)前處理的A/D采樣值和前一個A/D采樣值的差 值。
數(shù)據(jù)采集端的數(shù)據(jù)加密采用RC5加密算法，本系統(tǒng)采用的RC5加密算法的 參數(shù)是字塊大小為16，加密輪數(shù)為4，密鑰長度為16字節(jié)。 (2)系統(tǒng)監(jiān)護平臺 圖5是系統(tǒng)監(jiān)護平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
系統(tǒng)監(jiān)護平臺包括服務(wù)器端軟件和短信發(fā)送模塊；服務(wù)器端軟件運行在服 務(wù)器計算機上。
服務(wù)器端軟件包括網(wǎng)絡(luò)模塊、診斷模塊、數(shù)據(jù)庫模塊和客戶端界面。網(wǎng)絡(luò) 模塊監(jiān)聽數(shù)據(jù)采集端的連接請求，接收數(shù)據(jù)采集端傳輸?shù)膸Ъ用艿臄?shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò) 模塊將接收到的帶加密的數(shù)據(jù)解密后得到帶壓縮的A/D采樣值和數(shù)據(jù)采集端標(biāo) 識號。網(wǎng)絡(luò)模塊將帶壓縮的A/D采樣值解壓縮得到原始的A/D采樣值。數(shù)據(jù)診 斷模塊從網(wǎng)絡(luò)模塊獲得原始的A/D采樣值，計算診斷結(jié)果；診斷結(jié)果包括患者 的脈搏頻率和血壓值。數(shù)據(jù)庫模塊將診斷結(jié)果存入患者數(shù)據(jù)庫中和數(shù)據(jù)采集端 標(biāo)識號對應(yīng)的數(shù)據(jù)表中?？蛻舳私缑媸翘峁┙o醫(yī)生使用的軟件界面，功能是査 看、管理患者信息和患者測量數(shù)據(jù)。短信發(fā)送模塊是一個硬件模塊，具有發(fā)送 短信的功能。本系統(tǒng)的短信發(fā)送模塊采用SIM600模塊。SIM600模塊的串行通 訊口連接到服務(wù)器計算機的串行通訊口。診斷模塊在計算出診斷結(jié)果后，通過短信發(fā)送模塊將診斷結(jié)果發(fā)送到患者的手機上，如果診斷結(jié)果異常，將診斷結(jié) 果發(fā)送到醫(yī)生手機上。
服務(wù)器端軟件的網(wǎng)絡(luò)模塊采用的解密算法和數(shù)據(jù)采集端的加密算法對應(yīng)，
為RC5解密算法，參數(shù)為字塊大小為16，加密輪數(shù)為4，密鑰長度為16字節(jié)。 服務(wù)器端軟件的解壓縮算法和數(shù)據(jù)采集端的數(shù)據(jù)壓縮算法對應(yīng)，為差分壓縮算 法的逆過程從第二個A/D采樣值開始，當(dāng)前處理的A/D采樣值為上一個A/D 采樣值和當(dāng)前的得到的A/D采樣差值的和。
服務(wù)器端軟件的診斷模塊根據(jù)A/D采樣值計算出患者的脈搏頻率和血壓 值，算法如下
l.濾波。濾波分三步對A/D采樣值數(shù)據(jù)以30個點為一組進行中值濾波， 將A/D采樣值數(shù)據(jù)和中值濾波處理后的數(shù)據(jù)作差，并對所有數(shù)據(jù)點的y值取絕 對值；對第一步處理得到的數(shù)據(jù)將y值小于12的數(shù)據(jù)點的值全部設(shè)置為0;對 第二步處理得到的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)以IO個采樣點為一組進行中值濾波。通過這三步處 理得到濾波后的脈搏信號。
5. 確定平均壓點。遍歷濾波后的脈搏信號所有的數(shù)據(jù)點，找到一個數(shù)據(jù)點， 滿足該數(shù)據(jù)點的y值減去前一個數(shù)據(jù)點的y值最大。該數(shù)據(jù)點對應(yīng)的A/D采 樣值數(shù)據(jù)點即為平均壓點，記為(xO，yO)，其中yO為A/D釆樣值。
6. 利用A/D采樣值和氣壓的轉(zhuǎn)換公式，用y0計算出平均壓對應(yīng)的壓力值 Pa。 A/D采樣值和氣壓的轉(zhuǎn)換公式為Pa=(4200-y0)*0.818。
7. 計算舒張壓Pb和收縮壓Pc。根據(jù)幅度系數(shù)算法，Pb-P^0.51，Pc-P浐0.34。
8. 計算脈搏頻率W。從(xO，yO)點分別向前和向后取3個峰值點，得到兩個 坐標(biāo)(xl，yl)和(x2,y2)。 W=(20*60)/((x2-xl)/6)。
服務(wù)器端軟件的數(shù)據(jù)庫模塊采用Access數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)表包括醫(yī) 生信息數(shù)據(jù)表、患者信息數(shù)據(jù)表和患者的測量結(jié)果數(shù)據(jù)表。醫(yī)生信息數(shù)據(jù)表記 錄醫(yī)生的ID號、姓名、手機號碼和登陸密碼?；颊邤?shù)據(jù)表記錄病人的ID號、 姓名、年齡、性別、病史、手機號碼和對應(yīng)的醫(yī)生的ID號?；颊叩臏y量結(jié)果數(shù) 據(jù)表記錄數(shù)據(jù)表對應(yīng)的患者每次測量的診斷結(jié)果，包括ID號、測量時間、血壓 高壓值、血壓低壓值和脈搏頻率。
服務(wù)器端軟件的客戶端界面給醫(yī)生提供一個查看、管理患者信息和患者測 量數(shù)據(jù)的界面。醫(yī)生可以通過這個界面做以下操作
l.添加患者；2.刪除患者；3.列出所有的患者；4.查看患者測量記錄，測 量結(jié)果包括測量時間、血壓高壓值、血壓低壓值和脈搏頻率。
權(quán)利要求
1、一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)護系統(tǒng)，其特征在于包括數(shù)據(jù)采集端、系統(tǒng)監(jiān)護平臺和手機終端；數(shù)據(jù)采集端通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)監(jiān)護平臺連接，系統(tǒng)監(jiān)護平臺通過GSM網(wǎng)絡(luò)與手機終端連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)護系統(tǒng)，其特征在 于所述數(shù)據(jù)采集端，包括主控制模塊、GPRS模塊、傳感器模塊和壓力控制部 分。GPRS模塊的串行口通訊端與主控制模塊的串行口通訊端連接；傳感器模塊 的信號輸出端與主控制模塊的A/D輸入端連接，傳感器模塊的參考電壓輸入端 與主控制模塊的參考電壓輸出端連接；壓力控制部分的壓力泵控制信號輸入端 與主控制模塊的壓力泵控制信號輸出端連接，壓力控制部分的氣閥控制信號輸 入端與主控制的D/A輸出端連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)護系統(tǒng)，其特征在 于所述系統(tǒng)監(jiān)護平臺，包括服務(wù)器端軟件和短信發(fā)送模塊；服務(wù)器端軟件包 括網(wǎng)絡(luò)模塊、診斷模塊、數(shù)據(jù)庫模塊和客戶端界面；服務(wù)器端軟件運行在服務(wù) 器計算機上;服務(wù)器計算機通過串行口與短信發(fā)送模塊連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)護系統(tǒng)。包括數(shù)據(jù)采集端、系統(tǒng)監(jiān)護平臺和手機終端，數(shù)據(jù)采集端通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)監(jiān)護平臺連接。數(shù)據(jù)采集端采集患者的脈搏壓力數(shù)據(jù)，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給醫(yī)院的系統(tǒng)監(jiān)護平臺。系統(tǒng)監(jiān)護平臺分析計算出脈搏頻率和血壓值數(shù)據(jù)，存入患者數(shù)據(jù)庫，并以短信的形式發(fā)送到患者和醫(yī)生的手機上。本發(fā)明可實現(xiàn)病人隨身監(jiān)護、遠(yuǎn)程監(jiān)護，幫助醫(yī)護人員對患者病情進行監(jiān)測和防護。
文檔編號H04L12/00GK101419744SQ20081016299
公開日2009年4月29日 申請日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月11日
發(fā)明者卜佳俊, 笑 周, 明 李, 智 楊, 柏琦峰, 謝金融 申請人:浙江大學(xué)