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1、精选优质文档-倾情为你奉上燕山大学电气工程学院全日制硕士研究生中期考核报告系 别： 生物医学工程 学 科 专 业： 生物医学工程 研究生姓名： 于洪斌 导 师 姓 名： 金海龙 考 核 日 期： 2014年10月20日 说 明一、中期考核是全日制硕士研究生培养的重要环节，电气工程学院采用学生汇报与答辩相结合的方式进行。二、各系（学科）应在第四学期期末（或第五学期初），明确全日制硕士研究生中期考核的时间及安排，提前要求硕士研究生填写中期考核报告。三、考核表经导师审阅并签字，由考核组根据汇报与答辩情况给出评价记录为“合格”和“不合格”。四、内容如填写不下，可另外加页，一律用A4纸打印，一般在第四学
2、期期末（或第五学期初）上交学院科研科留存备案，中期考核结果为“合格”后方能有资格申请论文答辩。学号S姓名于洪斌导师金海龙专业生物医学工程开题时的论文题目基于无线传感网络和以太网的远程医疗方案研究现在的论文题目基于无线传感网络和以太网的远程医疗方案研究一、 原开题报告中课题要求的研究内容1、设计基于无线传感器网络的生理信号采集系统的架构，把系统划分为三个部分，体域网、本地网关和远程监控服务中心，定义各个部分的功能与接口。2、根据无线传感器的接口，设计本地网关协议转换和数据转发，从体域网传来的生理参数通过以太网发送到远程监护中心。3、设计远程信息监控存储平台和病历检索平台从而便于医生及时了解病人病
3、理信息，同时方便病人对自己的身体健康情况进行了解。二、 现阶段的研究内容（包括研究方法、研究步骤、实验手段）研究方法：1、本课题主要采取无线传感器网络技术和以太网技术，建立一个包括生理信号采集，传输，存储为基本功能的远程医疗系统，从工程的角度出发，无线传感器网络部分主要采取CC2530作为发送节点和接收协调器，通过以太网接口到达服务器终端，在服务器终端能够查询传来的生理信号信息。具体实施方案见下图： 图1 如图1，该图示为本课题的实施方案，病人的生理信号通过传感器采集上来，通过CC2530构建的无线传感网络传送给个人电脑PC，再通过以太网技术传给目标医院。2、采用合适的算法，对采集的生理信号进
4、行处理去除生理信号采集过程中所含有的基线漂移，工频干扰，肌电干扰噪声影响。并且选取合适算法分析生理信号。研究步骤：1、无线传感网络的搭建，利用CC2530芯片搭建ZigBee无线传感网络利用终端采集节点 ，采集生理信息 ，包括体温、心电、脉搏。2、将采集的生理信号通过串口接收，检验生理信号的采集正确性，与示波器信号进行对比，选择合适的采用频率，保证数据采样的可靠性。3、将无线传感网络采集的 生理信号通过以太网传输给服务器，利用socket的方式发送。4、服务器将接收的生理信号参数存储在数据库中，并且通过数据库数据调用实时显示采集信号的波形。5、对采集的生理信号利用MATLAB进行数据分析和处理
5、。实验手段：1、底层ZigBee无线传感网络利用的CC2530芯片搭建，一共包括三个终端节点和一个协调器；三个终端节点作为三个不同的 生理信号采集点，第一个是体温，利用的是DS18b20模块，第二个是心电，利用的心电采集模块，外接Pclab-X心电信号发生器，第三个是脉搏，利用的是HK-2000 系列集成化脉搏传感器，是一款压力传感器。2、以太网传输部分是利用STM32F103VCT6驱动以太网模块CH395Q进行数据传输。3、上位机部分，利用Visual-studio 2008软件，C#语言Winform编写的监控界面，监控脉搏，心电，体温三个生理参数，并且通过Access数据库存储采集的生
6、理信号数据。三、 解决问题的技术手段Zigbee技术简介：传统传感器网络在大型测控应用中的局限较大。成本高，不便于维护，灵活性差。2001年成立的Zigbee联盟开发并推出了Zigbee技术，Zigbee技术室一种低数据传输率，低成本，近距离数据传输以及低复杂程度的无线网络，该技术可用于医疗设备、家庭电子、工业监测及传感器检测与控制领域。Zigbee主要特点是:1、网络容量大，容纳节点多：Zigbee网络最多可容纳65500个 传感器节点能 满足大中小规模的各种测控系统的要求。2、功耗小，节能省电：Zigbee节点工作时的功率只有1mW,一般采用间断工作方式，多数时间处于休眠状态，因此节点功耗
7、非常小，两节电池可正常工作一年左右。3、安全性能好：Zigbee提供CRC数据校验，数据传送使用AES-128加密算法，具有较高的数据传输安全性。Zigbee无线拓扑结构：Zigbee无线网络分为星状拓扑结构（Star）、网状拓扑结构（Mesh）和簇状或树状拓扑结构（Cluster）三种类型。网络结构由无线传感器节点、无线路由器节点和协调器节点组成，Zigbee网络拓扑机构如图所示Zigbee 协议栈：图3图2物理层的功能是定义物理无线通道与媒体访问控制层之间的接口标准，提供收发数据的管理和服务与物理层数据相关数据库。媒体控制层（MAC）提供该层的数据和管理，主要功能有使协调器发送网络信标，保
8、持信标的同步，保证设备的安全，用CSMA-CA机制接入信道，维护处理GTS机制，控制PAN的断开和连通等。网络的连接与维护以及系统拓扑结构由网络层管理，其功能有设备的路由、帧数据传送的安全机制，器件的连接与断开等。应用层提供管理高级协议的功能，它包括用户应用程序、设备配置层及应用子层三部分，其中用户的应用程序有设备制造商提供。TCP/IP协议 Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写，中译名为传输控制协议/互联协议，又名网络，是Internet最基本的协议、Internet国际络的基础，由的IP协议和的TCP协议组成。TCP/IP 定
9、义了电子设备如何连入，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。而言：TCP负责发现的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有正确地传输到目的地。而IP是给的每一台联网设备规定一个地址。Socket通信的原理还是比较简单的，它大致分为以下几个步骤。服务器端的步骤如下:1、建立服务器端的Socket，开始侦听整个网络中的连接请求。2、当检测到来自客户端的连接请求时，向客户端发送收到连接请求的信息，并建立与客户端之间的连接。3、当完成通信后，服务器关闭与客户端的Socket连接。客户端的步骤如下：1、建立客户端的Sock
10、et，确定要连接的服务器的主机名和端口。2、发送连接请求到服务器，并等待服务器的回馈信息。3、连接成功后，与服务器进行数据的交互。4、数据处理完毕后，关闭自身的Socket连接。四、 技术难点及创新点技术难点：1、数据的采集和传输问题，心电和脉搏的数据量比较大，如何能保证数据传输的可靠性是很大的问题；其次在采集过程中由于是不间断采集，而以太网模块数据传输需要设置时间间隔才能正常发送也是一大技术难点；再次，三个终端节点分别采集不同的生理信号，如何进行数据的拆分也是难点之一。2、采集的生理信号会有基线漂移，工频干扰，肌电干扰噪声影响，波形显示过程中存在很多噪声。3、如何设置合适的采样率，既能保证波
11、形的不失真，又能保证数据的数量足够小。创新点： 1、 提出了一种可实施的远程医疗方案，将无线传感网络与以太网技术相结合，建立起体域网，本地网关和远程医疗服务中心三部分为一体的远程医疗系统。2、系统的模块化，有利于后期整个系统的维护，对于相应出现问题的地方可以直接替代。五、 已取得的研究成果1、完成了底层无线传感网络的搭建，利用Zigbee 2003协议栈，终端节点程序框图如下：协调器程序框图：图5图42、上位机利用C#编程实现生理参数的数据监控，监控界面如下：图63、利用心电采集模块和Pclab-X的心电信号发生器获得的原始信号波形为：图74、经Zigbee进行AD采样利用无线传感网络传至协调
12、器波形：图8对采样后和原始波形 对比可以发现，信号传输质量 很高，实现了Zigbee无线传感网络对于生理信号可靠性的研究和验证。在采样过程中，利用的是CC2530自带的AD转换通道，1ms发送一次采样数据。同时在研究过程中还利用了其它单片机对心电信号进行采样和波形重建发现效果和Zigbee无线传感网络采样效果一致，进一步验证了无线传感网络采集生理信号的可靠性。MSP430f149 AD采样波形如下：图9六、 存在的问题及下一步工作存在的问题：1、生理信号采集后仍然存在噪声成分，如何滤除是很重要的一个问题。2、生理信号通过以太网模块传输过程中，出现STM32f103硬件错误的问题，不能正常传输到
13、以太网中。3、如何区分不同终端节点发送来的不同的生理信号数据。下一步工作：1、选取更加 合适的算法对生理信号进行 滤波处理。2、完成生理信号的以太网传输和服务器对采集的生理信号的实时监测功能。3、选取合适的算法对采集的生理信号进行分析，得到有用的生理信号参数。4、整个系统的稳定性和准确性进行整体调试、改进。指导教师意见：指导教师签字： 年 月 日 中期检查报告记录：记录人： 年 月 日检查组成员姓名职称备注洪文学教授组长彭 勇教授徐永红副教授孙超讲师黎捷讲师秘书黎捷讲师检查组对课题进展及报告的评议：通过PPT汇报、提问答辩和中期检查报告审阅，经考核组讨论，一致认为该同学：1.论文题目与开题报告： 一致 基本一致 不一致2.论文内容与开题报告预定的内容： 一致 基本一致 不一致3.工作进展比开题报告预定计划： 提前 正常 滞后 严重滞后4.已完成的研究成果： 无 发表论文（ ）篇 申报专利（ ）项5.已投稿论文 无 投稿论文（ ）篇6.参加的科研情况： 无 纵向课题（ ）项 横向课题（ ）项其它意见：综合评议结果： 合格 不合格（限期整改）检查组组长（签字）： 年 月 日专心-专注-专业