远程健康监测系统客户端的设计.docx

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远程健康监测系统客户端的设计

远程健康监测系统客户端的设计

电子系1101班姓名刘迅成

指导老师王爱珍

摘要：

远程医疗是未来医疗行业发展的趋势。

远程医疗系统可以在医学专家和患者之间建立起全新的联系，使患者不用离开原地就可以接受高水平的专家的诊治，大量节约了病人和医务人员的时间，改善医疗资源的不平衡。

远程健康监测系统作为远程医疗的一个组成部分，本文提出了基于ZigBee和各种传感器组成的健康检测系统的设计思想，并重点对远程健康检测系统的客户端进行了初步设计。

该系统能够实时的监测病人的心电图、血压、体温等各方面体征信息，使得医生可以快速便捷的分析会诊，特别适合地处边远地区但期望获得高水平专家诊断的患者。

关键词：

远程医疗；健康监测客户端；人体体征

引言

远程医疗健康是通过多个医疗终端设备对人体进行各方面生理信息的采集，并通过无线网络将收集到的各项人体信息传送回服务器，并进行专业的分析之后给出相应治疗方案的一项技术。

近年来由于无线网络和数据传输的飞速发展，对于远程医疗来说有了更大的实用性和可用性，一些较偏远医疗卫生体系不健全或缺乏的地方可以利用远程医疗来实现病情的治疗，可以共享全国的医疗资源。

而作为远程医疗技术最关键一环的远程医疗健康监测系统客户端而言，不但需要调用人体各项监测得来的体征数据，而且要方便供专业人员分析使用，本文主要考虑使用SQLSever数据库以及VisualBasic进行远程健康监测系统的客户端设计。

1无线传感器网络概述

1.1无线传感网络简介

在当下信息时代中，传感器的功能在无时无刻的丰富中，从最初的简单数据处理到现在的数据采集、数据分析以及无线数据传输等强大功能。

而所带来的效益也是足以喜人的，但是离不开支撑其功能的各项技术，尤其是在在微电子技术、计算技术和无线通信等技术方面。

对于无线传感器网络来说，它不只是一个简单的网络系统，它可以随着环境的变化而变化、随着任务的变化而变化，完全达到了智能的地步。

如图1.1所示的传感网络结构，在它的内部，充满了无数极小的传感器节点。

当人工部署作业后，将唤醒传感器系统开始运作。

首先，传感器节点完成数据的收集，之后开始进行数据传输。

而数据传输所需要的传输路径由簇节点和传感器节点构建。

最后，当数据传输到协调器节点后，由协调器节点决定传送方式再传送到数据集中处理中心（网关节点）[1]。

图1.1无线传感网络的结构

1.2无线传感网络的发展史

无线传感网络的发展史其实也可以称作无线以及传感器的发展史，无线传感网络的研究成果中也少不了这两项技术的身影，他们可以说是同荣辱、共存亡。

从时间历史上来说，无线传感网络可以分为4代。

20世纪70年代的简易点对点一代传感器网络到20世纪80年代可以处理稍微复杂问题的二代传感器网络再到20世纪90年代末出现的现场总线第三代传感器网络最后到现在的无线大功能性第四代传感器网络。

从时间上来看，仅仅不到半个世纪的时间，无线传感网络的发展速度可以用飞速来形容。

最开始的无线传感网络也仅仅用于战场情报的搜集，并且它的实用性也很低，而随着信息时代的一步步走来，人们开始逐步认清了无线传感网络的巨大前景，以及将来在科技领域的地位。

美国的一些著名大学也开始着手将无线传感网络课题提到日程，并不断深入研究，加速了无线传感网络的更新换代，一步一步的加强了它的功能性和实用性。

而在国内的无线传感网络的发展起步较之美国落后很多，直到1999年才正式开始起步。

由于无线传感网络在我国国情下对生活、生产的方方面面极具影响力，使得它的研究地位在我国迅速确立[2]。

1.3无线传感网络的应用

无线传感网络不但在军事、农业、环境监测、智能家居、建筑物监测、复杂机械监测和城市交通等应用广泛，更在远程健康医疗护理上有着无可取代的优势。

在军事上由于它的高效率、高可靠性以及高智能性使得它非常适合应用于军事领域，比如监控敌军的兵力和装备以及战场的各种情报搜集，使得我们快速获得有利的作战信息，制定作战计划。

在农业方面则可以检测农作物、土壤、空气、地表等各种环境数据和作物的准确信息。

在环境方面能够进行大范围的空气、地表、生物以及气象等的检测。

而在建筑物方面，由于一般建筑物在看不见的地壳震动中可能产生损坏，利用传感器网络可以检测建筑物的稳固安全状况以便进行及时修复[3]。

而在远程医疗健康上的应用则是本文的背景，接下来是远程健康监测系统的总体思路。

1.4远程健康监测系统总体设计方案

基于ZigBee无线网的远程医疗健康检测系统主要由ZigBee无线网络，协调器网关，客户端上位机系统三大部分组成。

用户通过生理信息采集终端，自由采集自己的各项生理指标，比如心跳，血压，脉搏，体温等等，并且通过ZigBee无线网络将信息发送给协调器处理，如图1.2所示。

进行到协调器这一步后，剩下的就是要把数据发送到终端了。

在这个过程中，协调器起到了‘承上启下’的作用，不但能够打包整理好下面传来的数据，还要将之进一步处理发送到终端。

在终端的设备上再对数据进行最终的分析，从而得出相应的结论。

图1.2无线网的健康监测系统

对于如图1.3的系统而言，各模块所解决的问题就是远程医疗健康检测系统的几大主要问题，可以看出它的几大方面，包括生理信息的采集、生理信息数据的传输、协议转换、参数转换、在远程监控平台上对数据的处理以及数据的存储和更新。

系统的流程主要是先进行生理信息采集，然后将采集来的数据整理发送和转换，最后将数据传送到远程监控平台终端上进行监视分析，得出报告后储存数据及结果，整个过程结束[5]。

图1.3系统模块关联

2生理信息采集简介

2.1生理信息的参数采集

如图2.1所示，为底层医学传感器数据采集模块关联图。

图2.1生理信息采集模块关联图

通过心跳，血压，体温等传感器感知身体的生理信息，在传感器做出响应以后，将采集的数据进行A/D转换，并且路由节点把转换后的数据组织成固定标准的数据结构以后，通过调用ZigBee底层的协议栈打包发送给协调器节点[5]。

由于该系统对人体所采集的生理数据包括：

体温、心电和血压等。

对于不同的生理参数，采集所使用的相关传感器类型以及采集方式是不一样的，并且由于各项生理指标对所采集数据的精准度要求不同，导致在选用传感器类型方面也是具有一定要求的[6]。

2.2人体生理的常规参数

（1）体温

体温数据是人体的一项重要指标，一般人体体温检测的正常范围在36-37.3℃之间，并且采集数据的精度要求较高，这就需要对传感器所采集的体温数据采用较为合适的A/D转换[7]。

（2）心率

心率就是指心脏每分钟跳动的次数。

根据医学研究表明，人体的心率并不是一个固定值，它会随着一切外部条件的影响或者人体主观的心理活动等产生上下浮动。

而婴儿一般心率较快于成年人，老年人的心率则最慢。

健康人的心率在60-100次/分，通常在60-80次/分。

各年龄阶段或者性别或者生活习惯都会决定一个人的心率平均水平，需要具体对象具体分析。

比如长期锻炼的人群，他们的心率一般比较慢。

（3）血压

血压是指人体的血液输送到全身部位所需要的压力。

通常监测的数据包括高压和低压。

而高压就是指血液从心室流入动脉对动脉的压力，即收缩压。

低压是指心室舒张，动脉血管回缩，此时的压力即舒张压。

正常的血压才能促进血液正常的循环流动，才能维持正常的新陈代谢。

因此血压是我们人体体征重要的一项数据，直接关系着人体的正常与否，更是人体器官正常的代表数据。

更甚至人体死亡时，血压就消失了。

所以血压数据有着极其重要的作用。

人体正常收缩压的检测范围在90mmHG-140mmHG,舒张压在60mmHG-90mmHG。

而血压和心率一样都受到外界或多或少的影响，包括心理活动和人体行为等，会上下浮动。

通常所说的高血压就是指血压异常的超过正常值，收缩压大于等于140mmHG或舒张压大于等于90mmHG。

低血压则是异常的低于正常值，收缩压小于等于90mmHG或舒张压小于等于60mmHG。

而高血压对于老年男性来说很常见，并且会给老年人健康带来很大的威胁，所以血压监测数据对于远程医疗健康监测系统很重要。

3客户端开发软件

3.1VisualBasic简介

VisualBasic是一种由Microsoft公司开发的结构化的、模块化的、包含协助开发环境的、面向对象的事件驱动力为机制的可视化程序设计语言。

VB拥有图形用户界面，使得它成为第一个能够可视化的设计工具，而且它还有快速应用程序开发系统，更有快速创建使用控件功能。

相对于其它的软件开发工具，本文之所以选择此软件，因为它对于初学者来说，不论你有没有基础，都可以快速、简单的开发出软件来，不只是因为它的可视化窗口应用程序，还可以轻松使用插入的控件，开发速度和效率都非常可靠[8]。

最后，由于本文设计需要连接数据库，而VB开放式的数据连接使得能够轻易连接自制的数据库。

正是考虑到它的种种特点，最终选择了这款软件来开发远程健康医疗监测系统的客户端。

3.2SQL简介

SQL（StructuredQueryLanguage），全称为结构化查询语言。

作为高级的非过程化编程语言，不但可以存取数据、查询、和更新还可以管理数据库。

并且作为数据库的操作语言来说，从开发至今不但没有衰落，它的影响力更是与日俱增。

SQL语言本身独立于数据库并且具有很好的可移植性，除此之外，不需要为要储存的数据建立字段，随时可以存取，非常方便。

而且在大量的数据面前拥有优秀的读写能力，这一点尤为重要。

虽然不是完整的程序语言，但是却可以通过VB来实现快速调用数据库系统。

因此，基于此软件的特点配合VB来实现远程健康医疗检测系统客户端[9]。

4客户端软件的开发

4.1远程医疗健康监测系统客户端界面的设计

基于VB6.0的客户端界面的设计，主要进行了关于用户登陆界面的设计以及关于远程监控数据主界面的设计。

首先，启动VB6.0之后，新建工程以及新建窗口文件Form1，窗口编译需要2个Text文件、3个Label文件和一个Command文件。

然后对Form1进行代码编译，要求实现输入用户名以及密码后能够登陆自动跳转Form2主窗口，如果用户名或密码错误，则进行提示。

用户名设置为“Admin”,密码为“Admin”。

登录窗口的代码如下：

PrivateSubCommand1_Click（）

Staticn

IfText1（0）="Admin"Then

IfText1

（1）="Admin"Then

Form2.Show

UnloadMe

Else

MsgBox"密码错误！

"

Text1

（1）=""

Text1

（1）.SetFocus

EndIf

Else

MsgBox"用户名错误！

"

Text1（0）=""

Text1（0）.SetFocus

EndIf

EndSub

制作好的登陆界面如图4.1所示

图4.1客户端登陆界面

然后选择工程点击添加窗体文件Form2，这样主界面就创建好了。

Form2的功能主要是能够实现Form1跳转进来之后，输入编号点击查询之后，能够自动链接数据库SQL中存好的本地数据，调出后实现数据呈现。

包括用户基本信息以及体征信息，如图4.2所示。

具体操作步骤如下：

第一步是对窗体文件进行编译，需要8个Text文件以及12个Label文件和一个Command文件。

第二步是进行代码编译，所需要的代码如下：

PublicconnAsNewADODB.Connection

PrivateSub连接（）

'Setconn=ADODB.Connection

conn.CursorLocation=adUseClient

图4.2主体窗口的窗体界面

OnErrorGoToconnenct

conn.Open"Provider=SQLOLEDB.1;Password=123456;PersistSecurityInfo=True;UserID=sa;InitialCatalog=远程健康监测数据;DataSource=LXC-PC"

ExitSub

connenct:

MsgBox"数据库连接失败"&Err.Description

End

EndSub

PrivateSubCommand1_Click（）

'OnErrorResumeNext

DimrsAsNewADODB.Recordset

DimrAsNewADODB.Recordset

Setrs=conn.Execute（"select*from用户体征wherenum="&Val（Text2））

Setr=conn.Execute（"select*from用户信息wherenum="&Val（Text2））

Text1（0）=r（"Names"）

Text1

（1）=r（"Ages"）

Text1

（2）=r（"Sex"）'

Text3

（1）=rs（"Pulse"）

Text3（0）=rs（"Tempeture"）

Text3

（2）=rs（"SBP"）

Text3（3）=rs（"DBP"）

Setrs=Nothing

Setr=Nothing

EndSub

PrivateSubForm_Load（）

连接

EndSub

第三步需要进行数据库的链接，先引用部件MicrosoftADODataControl6.0（SP6），然后在窗体中创建ADODC1控件，右键属性之后选择字符串中的MicrosoftOLEDBProviderforSQLSever点击生成之后下一步选择本地服务器，输入服务器的用户名和密码之后测试连接成功后就可以点击确定了，此时数据库连接成功[10]。

图4.3远程监控监测数据界面

如图4.3所示为调试好的主界面，在输入任一个本地数据库中做好的编号之后，就会显示全部信息。

如输入编号3之后，此人的姓名为张三，性别男，年龄46，心跳79次/Min，体温36.5摄氏度，高压为102.1mmHG，低压为82.2mmHG。

4.2后台SQL数据库的设计

启动MicrosoftSQLSeverManagementStudio点击进入，用户名设置为sa，密码为123456。

点开本地数据库，新建一个名为“远程监控监测数据”的数据库，进入之后新建数据表，由客户端需求，如图4.4建立如下两个表。

图4.4数据库表的建立

建好之后就可以输入数据了，本文为了实现客户端的主要功能，只假设了几组简易数据，便于设计说明，所假设数据不再赘述。

4.3客户端开发过程中的回顾

在开发这个软件的过程中，遇到了许多难题并犯了很多错误。

最主要的难题在于如何把VB与SQL数据库连接起来进行数据调用。

在老师的帮助下确定了思路并上网查询相关资料并参考了代码设计，历经多次修改使得能够完美匹配自己所开发的环境中。

不但是编码的问题，由于对软件的不熟练，导致出现很多常识性错误，最终磕磕绊绊的完成了简易开发。

总结

本文实现的功能主要是对远程医疗健康检测系统客户端的简略缩影，仅仅是开发了客户端的登陆界面以及客户端主界面的数据监测窗口。

而无线传感网络的巨大前景使得它的发展成果已经今非昔比，远程医疗健康监测系统客户端作为无线传感网络在医疗检测的应用也受到了外界广泛的关注。

远程医疗技术在我国的发展只能算得上是刚刚起步，与无线传感网具有同样巨大的前景。

不同于无线传感网络的是现阶段在全球范围内远程医疗健康的发展都还没有取得突破性的进步，我国与外国还处于一个起跑阶段，应该抓好这次主动机会，深入研究远程医疗健康系统，不断开发它的无限潜力，创造社会价值，使得我国的医疗系统趋于完善，使人民过上更加健康的生活，创造更加和谐的社会。

参考文献

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[4]郝铁伟.基于无线传感器的监控网络系统设计[D].武汉:

武汉理工大学,2007.

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浙江大学,2007:

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[7]陈良光.数字式温度传感器原理及其应用[J].中国仪器仪表,2001,7

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[10]陈丹霞.远程医学与病案现代化管理技术[M].中国卫生事业管理杂志,2001:

510-511.

DesignofRemoteHealthMonitoringSystemClient

DepartmentofElectronics1001NameLiuXunCheng

TutorWangAizhen

Abstract:

Telemedicineisthetrendofthemedicalprofessioninthefuture.Telemedicinesystemcanestablishanewlinkbetweenthemedicalprofessionalsandpatients,andcanmeetahighlevelofexportswithoutmovinganywhere,soitsavesalotoftimeforpatientsandmedicalpersonneltoimprovetheunbalancedmedicalresources.Remotehealthmonitoringsystemasanintegralpartoftelemedicine,thispaperpresentsadesignbasedonHealthInspectionsystem,whichismadeupofZigBeeandavarietyofsensors,andfocusonthedesignofclient-sideremotehealthmonitoringsystempreliminary.Thesystemiscapableofreal-timemonitoringofthepatient'selectrocardiogram,bloodpressure,bodytemperatureandotheraspectsofinformationsigns.Sothedoctorcanquicklyandeasilyanalyzetheconsultation,especiallyforthepatientscamefromremoteareas,buthaveahighlevelofrequire.

Keywords:

RemoteMedicine;HealthMonitoring;Wirelesssensornetworks

致谢

在大学四年的学习过程中，我得到了电子系各位老师们的教导和帮助，使我的理论知识和实践水平得以提高，我在此对各位老师表示感谢！

本毕业设计成果是在导师王爱珍的悉心指导和严格要求下完成的，老师的严谨治学作风、工作的干劲、广博的学识和亲切而随和的性格，给我留下了深刻的印象，将使我受益终生，成为我工作和学习的榜样。

在此，向王爱珍老师表示最诚挚的感谢！

我还要感谢我的同学们和朋友们，感谢他们给予我的帮助和鼓励！

在我遇到困难时，他们向我伸出援手，鼓励我继续前进。

最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者们！