基于STM32的監(jiān)護(hù)管理系統(tǒng)(共9頁)

1、 長沙理工大學(xué)大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)(xux)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng) 目 申 報(bào) 表項(xiàng)目名稱 基于STM32的病房智能監(jiān)護(hù)管理系統(tǒng)學(xué)院名稱 城南學(xué)院學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)專 業(yè)性 別聯(lián)系電話陳勇201284250130電子信息工程川201284250119電子信息工程雅君201284250104電子信息工程芬201397250103工業(yè)電氣自動(dòng)化立勇201397250119 工業(yè)電氣自動(dòng)化導(dǎo)教師蔡灝職稱高級(jí)實(shí)驗(yàn)師項(xiàng)目所屬一級(jí)學(xué)科電子學(xué)生曾經(jīng)參與科研的情況 參與本項(xiàng)目主要成員都是來自電

2、子信息工程2級(jí)的學(xué)生，因?yàn)楣餐闹救ぷ咴诹艘黄?，組成的一個(gè)和諧團(tuán)結(jié)、銳意進(jìn)取、敢于拼搏的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。項(xiàng)目組的成員對電子技術(shù)都有著濃厚的興趣，非常熱愛電子設(shè)計(jì)制作。積極參加各種電子設(shè)計(jì)大賽和各種電子技術(shù)培訓(xùn)，具有良好的科研精神和創(chuàng)新能力，平時(shí)我們勤于思考，敢于動(dòng)手實(shí)踐，遇到問題能夠及時(shí)的請教導(dǎo)師學(xué)長，從大學(xué)到現(xiàn)在的學(xué)習(xí)中，我們團(tuán)隊(duì)已經(jīng)具備了一定的項(xiàng)目實(shí)踐能力，遇到問題在最短的時(shí)間內(nèi)能夠找出解決方案。目前，在老師的指導(dǎo)下已經(jīng)進(jìn)入長沙理工大學(xué)“周立功創(chuàng)新教育班”。獲得過2014年湖南省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽（TI杯）一等獎(jiǎng)，2014年湖南省大學(xué)生“時(shí)代杯”智能汽車競賽一等獎(jiǎng)，長沙理工大學(xué)第八屆“固捷杯“一

3、等獎(jiǎng)。指導(dǎo)教師承擔(dān)科研課題情況參與并完成湖南省教育廳基于FPGA和小波神經(jīng)的電力系統(tǒng)暫態(tài)過程電氣參數(shù)測量方法的研究、湖南省自然科學(xué)基金課題土工格柵阻止瀝青混合料罩面層開裂的機(jī)理研究和湖南省科技廳基于視頻圖像的交通事件自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)及50KVA離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)等課題研究工作。 參加過多項(xiàng)湖南省和長沙理工大學(xué)教研教改項(xiàng)目和電工電子實(shí)驗(yàn)精品課程項(xiàng)目，是大學(xué)生全國電子設(shè)計(jì)競賽學(xué)校指導(dǎo)小組的核心成員，十幾年來，所指導(dǎo)的參賽學(xué)生多次榮獲國家級(jí)一、二、三等獎(jiǎng)和湖南省一、二、三等獎(jiǎng)。項(xiàng)目研究和實(shí)驗(yàn)的目的、內(nèi)容和要解決的主要問題研究目的 1.傳統(tǒng)的醫(yī)療監(jiān)護(hù)方式大多使用固定的醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀，這種監(jiān)護(hù)方式占用了緊

4、缺的醫(yī)療資源，同時(shí)監(jiān)護(hù)設(shè)備的有線束縛給患者帶來很大不便，采用硬線連接的有線醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不僅在布線過程中非常繁瑣，而且線路容易老化或遭到磨損、腐蝕等。2.現(xiàn)有的醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀都是將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后發(fā)出報(bào)警，而不能智能處理情況。 針對上述問題，本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采用無線（2.4G）傳輸，無線傳輸方式靈活，可避免復(fù)雜、重復(fù)的布線，網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施無須隱藏在墻里，同時(shí)無線網(wǎng)絡(luò)還可以適應(yīng)移動(dòng)或變化的需求。數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)管中心，監(jiān)管中心將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后向醫(yī)護(hù)人員身上佩戴的智能腕表發(fā)送命令。醫(yī)護(hù)人員接到命令后去處理情況，病人根據(jù)醫(yī)護(hù)人員服務(wù)進(jìn)行評分。基于STM32的病房智能監(jiān)護(hù)管理系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)無線監(jiān)控，對發(fā)生

5、的情況智能處理。減少了安全隱患和提高了醫(yī)護(hù)人員的辦事效率。研究內(nèi)容（1）數(shù)據(jù)采集設(shè)備的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)一款數(shù)據(jù)采集設(shè)備，采集病房里的一些信息（病人生命體征參數(shù)、藥量等等）。并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。監(jiān)控管理中心的設(shè)計(jì)：接收其它模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，發(fā)出對應(yīng)的指令。智能腕表的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)一款佩戴在醫(yī)護(hù)人員身上的智能腕表，接收監(jiān)護(hù)管理中心發(fā)出的命令。提醒醫(yī)護(hù)人員執(zhí)行命令。評分器的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)一款評分器，讓病人對醫(yī)護(hù)人員的服務(wù)進(jìn)行評價(jià)打分，并將評分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控管理中心。具體研究方案 a.數(shù)據(jù)采集設(shè)備 數(shù)據(jù)采集設(shè)備的作用是將傳感器采集數(shù)據(jù)通過單片機(jī)處理,通過無線傳輸模塊發(fā)送到監(jiān)護(hù)管理中心。單

6、片機(jī)我們選擇STM32，STM32是一款低成本、低功耗、高性能的芯片，符合該系統(tǒng)的要求。根據(jù)病人的病情不同，我們需要測量不同的信息。因此，我們留了測量設(shè)備接口，用于各種測量設(shè)備相連接，所述測量設(shè)備接口可以使USB接口或者其他常用的接口類型。無線傳輸模塊我們采用NRF24L01無線模塊。NRF24L01無線模塊具有極低的電流消耗（當(dāng)工作在發(fā)發(fā)射功率為0dbm時(shí)電流消耗為11.3mA，接收模式時(shí)為12.3mA，掉電模式和待機(jī)模式下更低）、輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過SPI接口進(jìn)行設(shè)置。幾乎可以連接到各種單片機(jī)芯片，并完成無線數(shù)據(jù)傳送工作。所以我們采用NRF24L01無線模塊。 b.監(jiān)護(hù)管理

7、中心 監(jiān)控管理設(shè)備接收到采集設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)后，顯示數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以得出是否要發(fā)送命令，如果是再進(jìn)行分析發(fā)送什么命令。確定好后將命令發(fā)送到對應(yīng)的智能腕表上。有權(quán)限的醫(yī)護(hù)人員可以看顯示的數(shù)據(jù)做出判斷，通過手動(dòng)操作向?qū)?yīng)的智能腕表發(fā)送命令。監(jiān)控管理設(shè)備接收到評分器發(fā)送的數(shù)據(jù)后，保存下來。作為醫(yī)護(hù)人員的業(yè)績考核參數(shù)。該部分的主控芯片采用STM32，無線傳輸模塊采用NRF24L01模塊，顯示部分采用上位機(jī)。 c.智能腕表智能腕表接收到命令，經(jīng)過單片機(jī)處理，在LCD屏上顯示并發(fā)出語音提醒。醫(yī)護(hù)人員接到命令去病房處理情況。醫(yī)護(hù)人員接到命令按下確認(rèn)鍵，如果過了一定時(shí)間（根據(jù)情況設(shè)定）沒有按下確認(rèn)鍵，命

8、令將發(fā)送給另一個(gè)沒有接到命令的智能腕表。如該醫(yī)護(hù)人員有急事可按下請求鍵，該命令也會(huì)發(fā)給另一個(gè)沒有接到命令的智能腕表。改部分的主控芯片采用采用STM32，無線傳輸模塊采用NRF24L01模塊，顯示部分采用LCD顯示屏。d.評分器病人根據(jù)醫(yī)護(hù)人員的服務(wù)通過手動(dòng)按鍵，為醫(yī)護(hù)人員的服務(wù)進(jìn)行評分，評分?jǐn)?shù)據(jù)將通過無線傳輸?shù)奖O(jiān)護(hù)管理中心。因?yàn)樵摬糠值墓δ鼙容^簡單，我們采用比STM32價(jià)格更低的STM8來做主控芯片，無線傳輸模塊依然采用NRF24L01模塊，采用數(shù)碼管作為顯示部分。 系統(tǒng)工作流程 數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集病人的一些信息。將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)護(hù)管理中心。監(jiān)護(hù)中心的接收到數(shù)據(jù)，進(jìn)行顯示并做分析處理，生成

9、命令并將命令發(fā)送到對應(yīng)的智能腕表上。有權(quán)限的醫(yī)護(hù)人員可以看顯示的數(shù)據(jù)做出判斷，通過手動(dòng)操作向?qū)?yīng)的智能腕表發(fā)送命令。醫(yī)護(hù)人員接到命令去病房處理情況。醫(yī)護(hù)人員接到命令按下確認(rèn)鍵，如果過了一定時(shí)間（根據(jù)情況設(shè)定）沒有按下確認(rèn)鍵，命令將發(fā)送給另一個(gè)沒有接到命令的智能腕表。如該醫(yī)護(hù)人員有急事可按下請求鍵，該命令也會(huì)發(fā)給另一個(gè)沒有接到命令的智能腕表。醫(yī)護(hù)人員處理完，病人可以根據(jù)對醫(yī)護(hù)人員滿意度用評分器進(jìn)行評分，并將評分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)護(hù)管理中心，監(jiān)護(hù)管理中心將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存起來，作為醫(yī)護(hù)人員業(yè)績考核參數(shù)。系統(tǒng)工作流程圖：國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài) 研究現(xiàn)狀： 醫(yī)療監(jiān)護(hù)技術(shù)經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展, 現(xiàn)已成為生命科學(xué)及醫(yī)

10、療技術(shù)中的一個(gè)重要分支。早期的監(jiān)護(hù)儀只能監(jiān)測和記錄患者很少幾個(gè)參數(shù)。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和智能化系統(tǒng)、專家系統(tǒng)的應(yīng)用, 現(xiàn)代監(jiān)護(hù)系統(tǒng)不僅在自動(dòng)分析生理參數(shù)變化、預(yù)測發(fā)展趨勢方面的功能越來越強(qiáng), 而且在智能化(自學(xué)習(xí)、綜合分析、邏輯推理、模糊診斷)和猝發(fā)性病變的預(yù)報(bào)方面也都取得了很大的進(jìn)展?，F(xiàn)代醫(yī)療監(jiān)護(hù)技術(shù)主要包含三個(gè)方面的內(nèi)容:醫(yī)學(xué)信號(hào)測量(或提取)技術(shù)、醫(yī)學(xué)信號(hào)處理技術(shù)、醫(yī)學(xué)信號(hào)綜合分析技術(shù)。基于目前的監(jiān)護(hù)技術(shù)水平, 已研制出多種類型的監(jiān)護(hù)設(shè)備。按其功能可分為三大類:危重病人監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。它是用于對危重病人的病情和生命狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測的生命支持系統(tǒng), 由于這類患者隨時(shí)會(huì)有生命危險(xiǎn), 因而必

11、須對其重要的生理參數(shù)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)護(hù)。屬于這種類型的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)有加強(qiáng)監(jiān)護(hù)病房(IC U -In tensiv e Ca r e U nit)用的監(jiān)護(hù)設(shè)備和系統(tǒng);冠心病病房(C C U -C or ona ry C ar e Unit)用的自動(dòng)監(jiān)護(hù)系統(tǒng);新生兒或早產(chǎn)兒病房用的嬰兒監(jiān)護(hù)系統(tǒng);手術(shù)室用的監(jiān)護(hù)設(shè)備和系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。這類監(jiān)護(hù)系統(tǒng)是近30 年迅速發(fā)展起來的,主要用于功能性疾病的早期診斷或病情確診。為了正確診斷病情或發(fā)現(xiàn)早期功能性病變, 常常需要對患者在正常生活和工作條件下的一些重要生理參數(shù)進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)功能監(jiān)測。例如室上性早博、二聯(lián)律、三聯(lián)律、消化液分泌紊亂、食道-胃反流、癲癇等, 往往需要進(jìn)

12、行相應(yīng)的連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測才能捕捉到病變信息。目前應(yīng)用最多、最有代表性的有心電Ho lte r 、腦電、血壓、消化道生理參數(shù)的動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測和分析系統(tǒng)等。遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)及家庭健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。這類監(jiān)護(hù)系統(tǒng)是上世紀(jì)90 年代發(fā)展起來的, 目前已獲得廣泛應(yīng)用。隨著遠(yuǎn)程醫(yī)療、家庭保健醫(yī)療、康復(fù)醫(yī)學(xué)的發(fā)展, 包括家庭健康監(jiān)護(hù)在內(nèi)的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)技術(shù)已成為監(jiān)護(hù)技術(shù)中最有生命力的一個(gè)分支。監(jiān)護(hù)的參數(shù)和信息通過各種類型的通信網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)護(hù)醫(yī)療中心, 以便對遠(yuǎn)端患者的治療和救助提出正確、及時(shí)的方案。 趨勢： 向多功能、多參數(shù)、復(fù)合型的監(jiān)護(hù)設(shè)備發(fā)展。目前的監(jiān)護(hù)儀幾乎都只有監(jiān)測的功能, 而缺乏反饋或控制的功能, 即需要解決“監(jiān)”與“

13、護(hù)”的統(tǒng)一問題。向遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)和家庭健康監(jiān)護(hù)發(fā)展，遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)和家庭健康監(jiān)護(hù)不僅給患者帶來了及時(shí), 方便之利, 也減少了住院醫(yī)療費(fèi)用的重負(fù), 給予行動(dòng)不便的老年病人、傷殘人員、無法到醫(yī)院就醫(yī)的人員及邊遠(yuǎn)地區(qū)的人們以舒適、便捷的服務(wù), 而且也給他們保留有更多的社會(huì)和家庭溫馨。隨著網(wǎng)絡(luò)通信、計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)的發(fā)展, 以及對高水平, 高質(zhì)量醫(yī)療服務(wù)需求的不斷增長和醫(yī)療改革的深入發(fā)展, 遠(yuǎn)程醫(yī)療事業(yè)將越來越受到重視, 遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)和家庭健康監(jiān)護(hù)技術(shù)一定會(huì)的到長足的提高。本項(xiàng)目學(xué)生有關(guān)的研究積累和已取得的成績 陳勇：榮獲2014年湖南省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽（TI杯）一等獎(jiǎng) 2014第九屆全國大學(xué)生“飛思卡爾”杯智能

14、汽車競賽華南賽區(qū)三等獎(jiǎng) 2014年湖南省大學(xué)生“時(shí)代杯”智能汽車競賽三等獎(jiǎng) 長沙理工大學(xué)第八屆“固捷杯”一等獎(jiǎng)。 長沙理工大學(xué)第八屆“固捷杯”二等獎(jiǎng)。 長沙理工大學(xué)第八屆“物電杯”二等獎(jiǎng)。 長沙理工大學(xué)第八屆“物電杯”三等獎(jiǎng)。 第六屆城南杯“電子設(shè)計(jì)大賽”一等獎(jiǎng)。 第六屆城南杯“電子設(shè)計(jì)大賽”最佳創(chuàng)意獎(jiǎng)。趙川：榮獲2014年湖南省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽（TI杯）一等獎(jiǎng) 2014年湖南省大學(xué)生“時(shí)代杯”智能汽車競賽一等獎(jiǎng) 長沙理工大學(xué)第八屆“固捷杯”一等獎(jiǎng)。 長沙理工大學(xué)第八屆“固捷杯”二等獎(jiǎng)。 長沙理工大學(xué)第八屆“物電杯”二等獎(jiǎng)。 長沙理工大學(xué)第八屆“物電杯”三等獎(jiǎng)。 第六屆城南杯“電子設(shè)計(jì)大賽”

15、一等獎(jiǎng)。 第六屆城南杯“電子設(shè)計(jì)大賽”最佳創(chuàng)意獎(jiǎng)。尹雅君：榮獲2014年湖南省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽（TI杯）一等獎(jiǎng) 長沙理工大學(xué)第八屆“固捷杯”一等獎(jiǎng)。 長沙理工大學(xué)第八屆“固捷杯”二等獎(jiǎng)。 長沙理工大學(xué)第八屆“物電杯”二等獎(jiǎng)。 長沙理工大學(xué)第八屆“物電杯”三等獎(jiǎng)。 第六屆城南杯“電子設(shè)計(jì)大賽”一等獎(jiǎng)。 第六屆城南杯“電子設(shè)計(jì)大賽”最佳創(chuàng)意獎(jiǎng)。項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)和特色 1.目前的監(jiān)護(hù)儀幾乎都只有監(jiān)測功能，而缺乏反饋或控制的功能，不能解決監(jiān)和護(hù)的統(tǒng)一問題，本系統(tǒng)不僅采集數(shù)據(jù)，而且能對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，生成命令發(fā)送出去，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)和護(hù)的統(tǒng)一。2.充分利用了2.4G無線傳輸技術(shù)的特點(diǎn)，將其運(yùn)用在醫(yī)療監(jiān)護(hù)管理領(lǐng)域具

16、有開創(chuàng)性，探索性和有效性，并且該技術(shù)的應(yīng)用極大的提高了醫(yī)療監(jiān)護(hù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。?xiàng)目的技術(shù)路線及預(yù)期成果技術(shù)路線： 整個(gè)設(shè)計(jì)過程包括電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)及調(diào)試技術(shù)，包括需求分析，原理圖的繪制，pcb板的繪制，制板，器件采購，安裝，焊接，硬件調(diào)試，軟件模塊編寫，軟件模塊測試，系統(tǒng)整體測試等整個(gè)開發(fā)調(diào)試過程。預(yù)期成果：（1）項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告，包括：基于STM32的病房智能監(jiān)護(hù)管理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)技術(shù)報(bào)告及軟件編寫報(bào)告；（2）實(shí)物一件。年度目標(biāo)和工作內(nèi)容（分年度寫）2015年7月-2015年8月，完成數(shù)據(jù)采集模塊的調(diào)試與制作；2015年9月-2015年10月，完成數(shù)據(jù)處理模塊的調(diào)試與制作；2015年11月-2016年1月，完成智能腕表和評分器的調(diào)試與制作；2016年2月-2016年4月，完成裝置主要部件的具體選型。并做出實(shí)物模型。2016年4月-2016年5月，對此項(xiàng)目進(jìn)行結(jié)題。指導(dǎo)教師意見該項(xiàng)目充分利用了2.4G無線傳輸技術(shù)的特點(diǎn)，能方便快