CN110192847A - 一种生命体征监测方法及*** - Google Patents

一种生命体征监测方法及*** Download PDF

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王绍丽
张吉楠
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Abstract

本发明公开了一种生命体征监测方法及***，在房间安装基于UWB雷达的生命体征监测模块，再利用基于UWB雷达的生命体征监测模块进行生命体征参数探测，通过WIFI无线将探测的生命体征参数数据实时传送到服务器，再通过监控终端访问服务器获取被监控者的生命体征，并显示出来具有监测精准，操控方便，应用性强，适用范围广的优点。

Description

一种生命体征监测方法及***
技术领域
本发明涉及生命监测***的技术领域，特别是涉及一种生命体征监测方法及***。
背景技术
随着生命体征检测技术的发展，现有技术可以检测人体的各种体征信息，如：温度信息、心跳信息、脉搏信息、呼吸信息和人体具***置信息等等。传统的生命体征检测技术通过各种传感器检测人体体征信息后，通过将检测出的信息存储在存储卡里，或者通过人工记录下来，然后通过播放设备进行播放。工作人员对采集的数据进行分析，根据体征的各种信息来判断人体的体征是否属于正常，然后做出应对策略。这种情况下，只能通过将采集的数据通过记忆播放的方式，对数据进行分析、处理，不能达到立即分析、处理的效果，存在一定的分析延迟和处理延迟，可能因为时间的耽误而导致生命危险。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种生命体征监测方法及***，解决了现有生命体征采集数据分析和处理延迟的问题，具有监测精准，操控方便，应用性强、适用范围广的优点。
一方面，本发明提供了一种生命体征监测方法，包括如下步骤：
(1)在房间安装基于UWB雷达的生命体征监测模块；
(2)通过生命体征监测模块进行生命体征参数探测；
(3)通过WIFI无线网络将探测的生命体征参数数据实时传送到服务器；
(4)通过监控终端访问服务器获取被监控者的生命体征，并显示出来。
进一步地，步骤(2)通过生命体征监测模块进行生命体征参数探测，具体包括如下步骤：
(21)基于UWB雷达发射电磁波探测人体；
(22)由于人体胸腔的起伏和心脏跳动会对电磁波产生不同的延时，根据回波延时的不同可以测出精确距离变化值；
(23)运用相关的信号处理方法，提取出与心肺相关的呼吸和心率等参数；
(24)将参数数据通过WIFI传输至后台服务器进行进一步分析和处理。
进一步地，步骤(3)通过WIFI无线网络将探测的生命体征参数数据实时传送到后台服务器，具体操作过程如下：
(31)生命体征监测模块上电后，使用存储的WIFI的SSID和PASSWORD自动连接至WIFI无线网络；
(32)根据服务器的网址和端口号，采用TCP/IP协议与服务器建立长连接；
(33)生命体征监测模块探测处理的结果，使用HTTP协议中POST数据格式，将生命体征参数数据发送给服务器，服务器返回数据接收的确认结果。
进一步地，当生命体征监测模块的WIFI无线网络连接成功后，将探测到的生命体征参数数据通过WIFI无线网络定时发送给连接的服务器，采用HTTP协议中POST方式每秒发送一次数据。
进一步地，所述数据的内容包含以下方面：
设备ID：用于区别不同设备；
检测距离：生命体征监测模块与被监测对象之间的距离；
生命体征体动：探测到的人体状态；
呼吸率：次/分钟；
心率：跳/分钟。
进一步地，所述生命体征体动包括如下人体状态：无人、有人、稳态平静、轻微晃动和大幅晃动。
进一步地，在监控终端最终呈现的生命体征体动为0、1、2、3或4，其中，0表示无人，1表示有人，2表示稳态平静，3表示轻微晃动，4表示大幅晃动。
本发明的另一个方面，还提供一种生命体征监测***，应用其上所述的生命体征监测方法进行生命体征检测，包括：
生命体征监测模块，基于UWB雷达进行生命体征参数探测；
WIFI无线网络，用于连接生命体征监测模块和服务器；
服务器，用于采集和存储生命体征监测模块上报的结果；
监控终端，用于访问服务器获取被监控者的生命体征，并在屏幕显示出来。
进一步地，所述生命体征监测模块包括发射天线、脉冲产生器、帧延时模块、采样器、量化器、接收天线及WIFI天线，其中：
所述脉冲产生器用于形成脉冲发射信号，其输入端与帧延时模块的输入端相连，其输出端与发射天线相连；
所述帧延时模块的输出端与采样器的控制端相连，用于实现采样器的顺序延时脉冲取样；
所述采样器的输入端与量化器的输出端相连，所述量化器的输入端与接收天线相连；
所述生命体征监测模块通过WIFI天线与WIFI无线网络相连。
进一步地，所述生命体征监测***应用于养老机构或医院，所述养老机构或医院的多个房间内设置有多个床位，每个床位对应一个生命体征监测模块和监控终端。
故此，上述生命体征监测方法即***，利用基于UWB雷达的生命体征监测模块进行生命体征参数探测，通过WIFI无线将探测的生命体征参数数据实时传送到服务器，再通过监控终端访问服务器获取被监控者的生命体征，并显示出来，具有监测精准，操控方便，应用性强、适用范围广的优点。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的生命体征监测方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的生命体征监测***的应用场景图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要说明的是，为更好地理解本发明，在此做出进一步阐释：
无人：监测区域内没有人存在；
有人：监测区域内刚检测到有人进入；
稳态平静：监测区域内发现有人并且处于身心放松状态；
轻微晃动：监测区域内发现有人并且处于不安静状态，伴随有小幅度的肢体动作如咳嗽、手臂动作、腿部动作、转头、身体侧躺等类似动作；
大幅晃动：监测区域内发现有人并且处于不安静状态，伴随有大幅度的肢体动作如起身、走动等类似动作。
本发明实施例公开了一种生命体征监测方法，具体包括如下步骤：
(1)在房间安装基于UWB雷达的生命体征监测模块；
(2)通过生命体征监测模块进行生命体征参数探测；
(3)通过WIFI无线将探测的生命体征参数数据实时传送到服务器；
(4)通过监控终端访问服务器获取被监控者的生命体征，并显示出来。
优选地，上述数据包含以下方面：
设备ID：用于区别不同设备，其为唯一ID，用户可自行设置；
检测距离：生命体征监测模块与被监测对象之间的距离；
生命体征体动：探测到的人体状态；
呼吸率：平均每分钟心跳次数，检测范围：8-40次/分钟；
心率：平均每分钟心跳次数，检测范围：50-150次/分钟。
需要说明的是，前述生命体征体动包括如下人体状态：0(无人)、1(有人)、2(稳态平静)、3(轻微晃动)和4(大幅晃动)，即生命体征体动最终在监控终端呈现为数字0、1、2、3或4。
值得提及的是：当人体处于2(稳态平静)时，表明身体处于最佳测试状态，回波信号良好，距离参数、呼吸率和心率数据是准确有效的，可以采纳使用；
当检测到人体有轻微小动作(如晃动，转身，抬手等)时，会输出状态3，此时距离参数、呼吸率和心率的测量会有误差，仅供参考；
当检测到人体有大动作(如突然站立，伸懒腰等)时，会输出状态4，距离参数、呼吸率和心率的测量数据无效。
通过上述设置可以较好为及时、精准地检测到被监护者的生命体征参数(体动、呼吸率、心率和距离)，经过较长时间数据挖掘，还可以间接推断出其它状态如下：
1)起居时间：根据体动参数中是有人还是无人的时刻，可以判断起居作息时间；
2)床上跌落：根据测量距离可以判断人是在床上还是地上；
3)睡眠阶段分析：通过呼吸率、心率、是否有动作，可综合判断人体处于浅睡期、深睡期等睡眠程度分析；
4)健康状况分析：身体不适可能会引起静息心率的变化，静息心率的变化也隐含着疾病症状，可用于早期预警。
故此，本发明生命体征监测方法具有监测精准，操控方便，应用性强且适用范围广的优点。
如图1所示，本发明中上述生命体征监测模块与WIFI无线网络具体通过如下过程操作：
(31)生命体征监测模块上电后，使用存储的WIFI的SSID和PASSWORD自动连接至WIFI无线网络；
(32)根据服务器的网址和端口号，采用TCP/IP协议与服务器建立长连接；
(33)生命体征监测模块探测处理的结果，使用HTTP协议中POST数据格式，将生命体征参数数据发送给服务器，服务器返回数据接收的确认结果。
需要说明的是，当生命体征监测模块的WIFI无线网络连接成功后，将探测到的生命体征参数数据通过WIFI无线网络定时发送给连接的服务器，采用HTTP协议中POST方式每秒发送一次数据。
优选地，本发明步骤(2)具体包括如下步骤：
(21)基于UWB雷达发射电磁波探测人体；
(22)由于人体胸腔的起伏和心脏跳动会对电磁波产生不同的延时，设备根据回波延时的不同可以测出精确距离变化值；
(23)运用相关的信号处理方法，提取出与心肺相关的呼吸和心率等参数；(24)将参数数据通过WIFI传输至后台服务器进行进一步分析和处理。
此外，值得注意的是，本发明生命体征监测模块对外的通信方式除了WIFI无线通信外，还包括USB通信，但其USB仅为出厂调试和测试时使用。
本发明的另一个方面，还提供一种生命体征监测***，应用其上所述的生命体征监测方法进行生命体征检测，包括：
生命体征监测模块，基于UWB雷达进行生命体征参数探测，可以实现远距离、非接触监测人体生命参数；
WIFI无线网络，用于连接生命体征监测模块和服务器；
服务器，用于采集和存储生命体征监测模块上报的结果，存储在数据库中，以备监控终端访问；
监控终端，用于访问服务器获取被监控者的生命体征，并在屏幕显示出来。
优选地，上述生命体征监测模块包括发射天线、脉冲产生器、帧延时模块、采样器、量化器、接收天线及WIFI天线，其中：
脉冲产生器用于形成脉冲发射信号，其输入端与帧延时模块的输入端相连，其输出端与发射天线相连；
帧延时模块的输出端与采样器的控制端相连，用于实现采样器的顺序延时脉冲取样；
采样器的输入端与量化器的输出端相连，所述量化器的输入端与接收天线相连；
生命体征监测模块通过WIFI天线与WIFI无线网络相连。
上述生命体征监测模块通过WIFI传送数据，无需布线，易于***集成和安装且接口简单。该生命体征监测模块的工作原理为：当基于UWB雷达发射电磁波探测人体时，由于人体胸腔的起伏和心脏跳动会对电磁波产生不同的延时，设备根据回波延时的不同可以测出精确距离变化值，运用相关的信号处理方法，可提取出与心肺相关的呼吸和心率等参数，并通过WIFI将数据传输至后台服务器进行进一步分析和处理。
需要说明的是，前述生命体征监测模块可安装于房间的天花板或墙壁或墙角上，其最远的监测距离为5m。
进一步地，所述生命体征监测***应用于养老机构或医院，所述养老机构或医院的多个房间内设置有多个床位，每个床位对应一个生命体征监测模块和监控终端。图2为本发明实施例提供的生命体征监测***的应用场景图。以在医院或养老院等集中式监护管理模式为例，每个人的床位上方位置如天花板安装一台生命体征监测模块，该模块将对床位区域进行每天24小时监测，每秒钟上报一次监测结果，结果中包含床位上是否有人，以及人的距离、呼吸率、心率等参数。上报方式是通过使用环境中已有的WIFI无线网络连接，上报的目的地是服务器。服务器端对所有的生命体征监测模块上报的数据做归档和存储至数据库。监控终端实时获取被监护者的生理状态并在大屏幕显示和危情警示，以便护士及时干预，提供护理服务。需要说明的是，本发明的服务器包括本地服务器和云端服务器；监控终端可为护士站或监控台。
综上所述，本发明的生命体征监测***通过生命体征监测模块远距离、非接触监测人体生命参数，体征参数数据再通过WIFI无线网络上传至云端服务器，最终反馈至监控终端实时显示和进行预警提示，显然具有监测精准，操控方便，应用性强，适用范围广的优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生命体征监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在房间安装基于UWB雷达的生命体征监测模块；
(2)通过生命体征监测模块进行生命体征参数探测；
(3)通过WIFI无线网络将探测的生命体征参数数据实时传送到后台服务器；
(4)通过监控终端访问服务器获取被监控者的生命体征，并显示出来。
2.根据权利要求1所述的生命体征监测方法，其特征在于，步骤(2)通过生命体征监测模块进行生命体征参数探测，具体包括如下步骤：
(21)基于UWB雷达发射电磁波探测人体；
(22)由于人体胸腔的起伏和心脏跳动会对电磁波产生不同的延时，根据回波延时的不同可以测出精确距离变化值；
(23)运用相关的信号处理方法，提取出与心肺相关的呼吸和心率等参数；
(24)将参数数据通过WIFI传输至后台服务器进行进一步分析和处理。
3.根据权利要求2所述的生命体征监测方法，其特征在于，步骤(3)通过WIFI无线网络将探测的生命体征参数数据实时传送到后台服务器，具体操作过程如下：
(31)生命体征监测模块上电后，使用存储的WIFI的SSID和PASSWORD自动连接至WIFI无线网络；
(32)根据服务器的网址和端口号，采用TCP/IP协议与服务器建立长连接；
(33)生命体征监测模块探测处理的结果，使用HTTP协议中POST数据格式，将生命体征参数数据发送给服务器，服务器返回数据接收的确认结果。
4.根据权利要求3所述的生命体征监测方法，其特征在于，当生命体征监测模块的WIFI无线网络连接成功后，将探测到的生命体征参数数据通过WIFI无线网络定时发送给连接的服务器，采用HTTP协议中POST方式每秒发送一次数据。
5.根据权利要求4所述的生命体征监测方法，其特征在于，所述数据的内容包含以下方面：
设备ID：用于区别不同设备；
检测距离：生命体征监测模块与被监测对象之间的距离；
生命体征体动：探测到的人体状态；
呼吸率：平均每分钟呼吸次数；
心率：平均每分钟心跳次数。
6.根据权利要求5所述的生命体征监测方法，其特征在于，所述生命体征体动包括如下人体状态：无人、有人、稳态平静、轻微晃动和大幅晃动。
7.根据权利要求6所述的生命体征监测方法，其特征在于，在监控终端最终呈现的生命体征体动为0、1、2、3或4，其中，0表示无人，1表示有人，2表示稳态平静，3表示轻微晃动，4表示大幅晃动。
8.一种生命体征监测***，其特征在于，应用权利要求1至7中任一项所述的生命体征监测方法进行生命体征检测，包括：
生命体征监测模块，基于UWB雷达进行生命体征参数探测；
WIFI无线网络，用于连接生命体征监测模块和服务器；
服务器，用于采集和存储生命体征监测模块上报的结果；
监控终端，用于访问服务器获取被监控者的生命体征，并在屏幕显示出来。
9.根据权利要求8所述的生命体征监测***，其特征在于，所述生命体征监测模块包括发射天线、脉冲产生器、帧延时模块、采样器、量化器、接收天线及WIFI天线，其中：
所述脉冲产生器用于形成脉冲发射信号，其输入端与帧延时模块的输入端相连，其输出端与发射天线相连；
所述帧延时模块的输出端与采样器的控制端相连，用于实现采样器的顺序延时脉冲取样；
所述采样器的输入端与量化器的输出端相连，所述量化器的输入端与接收天线相连；
所述生命体征监测模块通过WIFI天线与WIFI无线网络相连。
10.根据权利要求8所述的生命体征监测***的应用，其特征在于，所述生命体征监测***应用于养老机构或医院，所述养老机构或医院的多个房间内设置有多个床位，每个床位对应一个生命体征监测模块和监控终端。
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