CN113080918A - 一种基于bcg的非接触式心率监测方法和*** - Google Patents

一种基于bcg的非接触式心率监测方法和*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于BCG的非接触式心率监测方法和***。本发明中，所述控制模块的外部固定安装有所述BCG采集模块，所述控制模块的输出端连接有所述BCG采集模块的输入端，所述BCG采集模块的输出端连接有所述控制模块的输入端，所述BCG采集模块的输入端固定安装有所述振动传感器，所述处理器模块的输出端连接有所述数据记录模块的输入端，所述数据分析模块的输出端连接有所述数据预警模块的输入端，所述数据预警模块的输出端连接有所述接收终端的输入端，所述接收终端的输出端连接有所述显示终端的输入端；BCG采集模块内部设置有提升小波模块、心率提取模块，可以对振动传感器和BCG采集模块采集到的数据进行精密的分析处理，从而提高了数据的稳定性。

Description

一种基于BCG的非接触式心率监测方法和***
技术领域
本发明属于心率检测围技术领域，具体为一种基于BCG的非接触式心率监测方法和***。
背景技术
穿戴式生命体征监测技术由于受到传感器、电极片、导线、电池续航等因素的制约，严重影响了使用者的体验和舒适度，给实际应用带来了很大的困难。而非接触式生命体征监测技术由于对使用者不造成任何影响，在无感的情况下完成生命体征的采集，是一项很有前景的生命体征监测技术。比如心率监测，目前主要采用人工观察胸脯起伏来判断心率，费时费力容易产生误差。或者采用穿戴式热阻导联心率监测或者腹部压力带心率监测，准确度高。
但是常见的心率方法在检测时，对于心率的提取计算方法较为简单，就导致准确性不够高，同时常见的***中，***电源电压不稳时，***无法进行检测，就导致***的使用寿命不够长。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种基于BCG的非接触式心率监测方法和***。
本发明采用的技术方案如下：一种基于BCG的非接触式心率监测方法和***，包括处理器模块、控制模块、数据记录模块、数据分析模块、数据预警模块、接收终端、BCG采集模块、供电模块、振动传感器、电压检测模块、蜂鸣报警器、显示终端、数据输出模块、心率提取模块、电路放大模块、提升小波模块，所述处理器模块的输出端连接有所述控制模块的输入端，所述控制模块的外部固定安装有所述BCG采集模块，所述控制模块的输出端连接有所述BCG采集模块的输入端，所述BCG采集模块的输出端连接有所述控制模块的输入端，所述BCG采集模块的输入端固定安装有所述振动传感器，所述处理器模块的输出端连接有所述数据记录模块的输入端，所述数据记录模块的输出端连接有所述数据分析模块的输入端，所述数据分析模块的输出端连接有所述数据预警模块的输入端，所述数据预警模块的输出端连接有所述接收终端的输入端，所述接收终端的输出端连接有所述显示终端的输入端。
在一优选的实施方式中，所述处理器模块的外部固定安装有所述供电模块，所述供电模块的内部设置有所述电压检测模块，所述电压检测模块的外部电性连接有蜂鸣报警器。
在一优选的实施方式中，所述电压检测模块的内部固定安装有所述电路放大模块、所述提升小波模块、所述心率提取模块和所述数据输出模块。
在一优选的实施方式中，所述电路放大模块的输出端连接有所述电压检测模块的输入端，所述电路放大模块的输出端连接有所述提升小波模块的输入端，所述提升小波模块的输出端连接有所述心率提取模块的输入端，所述处理器模块的输出端连接有所述数据输出模块的输入端。
在一优选的实施方式中，所述提升小波模块的内部提升方式来实现db2离散小波变换，提升小波变换的主要步骤有∶***预测和更新，***是捋一个原始信号序列分成偶序列和奇序列，预测主要是由偶序列奇序列通过运算来预测奇疗列偶序列，更新则是通过运算更新偶序列奇序列，使其与原信号保持一致，以便更好的预测；提升小波变换的每个步骤都有逆过程，其重构过程则是分解过程的逆过程，包括了反更新反预测合并三个步骤。
在一优选的实施方式中，所述心率提取模块的内部采用了时域法提取心率，时域中的心率检测，主要利用PPG信号的周期性特征来获得脉率值，脉率值等效为心率值；时域的PPG信号主波较为明显，通常利用主波的位置来确定脉率值，每分钟主波的个数即位每分钟的脉率数。
在一优选的实施方式中，所述时域法提取心中，时域的PP可以为用户的手机，平板电脑，或者计算机中的一种，所述接收终端的外部固定安装有人机交互模块，人机交互模块有操作鼠标，写入键盘，手写板。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，BCG采集模块内部设置有提升小波模块、心率提取模块，可以对振动传感器和BCG采集模块采集到的数据进行精密的分析处理，从而提高了数据的稳定性，同时心率提取模块内部，同时采用BCG方式采集心率，在床垫特定位置，放置特定数量的传感器，传感器的数量、位置具有特定性，保证采集精度最高，抗干扰能力最强；特定的呼吸提取算法，保证对不同体重、性别的用户都具有可靠的检测精度。
2、本发明中，蜂鸣报警器配合电压检测模块可以对供电模块内部的电源电压进行检测，当供电模块内部的电压不够稳定时，电压检测模块检测到了电压不够稳定，此时就可以通过蜂鸣报警器发出蜂鸣报警声音，提醒工作人员及时进行查看，从而保证了***的安全运行，提高了***的稳定性。
附图说明
图1为本发明的***框图；
图2为本发明中BCG采集模块***框图。
图中标记：1-处理器模块、2-控制模块、3-数据记录模块、4-数据分析模块、 5-数据预警模块、6-接收终端、7-BCG采集模块、8-供电模块、9-振动传感器、 10-电压检测模块、11-蜂鸣报警器、12-显示终端、13-数据输出模块、14-心率提取模块、15-电路放大模块、16-提升小波模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1-2，一种基于BCG的非接触式心率监测方法和***，包括处理器模块1、控制模块2、数据记录模块3、数据分析模块4、数据预警模块5、接收终端6、BCG采集模块7、供电模块8、振动传感器9、电压检测模块10、蜂鸣报警器11、显示终端12、数据输出模块13、心率提取模块14、电路放大模块15、提升小波模块16，处理器模块1的外部固定安装有所述供电模块8，所述供电模块8的内部设置有所述电压检测模块10，所述电压检测模块10的内部固定安装有所述电路放大模块15、所述提升小波模块16、所述心率提取模块14和所述数据输出模块13，所述电路放大模块15的输出端连接有所述电压检测模块 10的输入端，所述电路放大模块15的输出端连接有所述提升小波模块16的输入端，提升小波模块16的内部提升方式来实现db2离散小波变换，提升小波变换的主要步骤有∶***预测和更新，***是捋一个原始信号序列分成偶序列和奇序列，预测主要是由偶序列奇序列通过运算来预测奇疗列偶序列，更新则是通过运算更新偶序列奇序列，使其与原信号保持一致，以便更好的预测。提升小波变换的每个步骤都有逆过程，其重构过程则是分解过程的逆过程，包括了反更新反预测合并三个步骤；所述提升小波模块16的输出端连接有所述心率提取模块14的输入端，心率提取模块14的内部采用了时域法提取心率，时域中的心率检测，主要利用PPG信号的周期性特征来获得脉率值，脉率值等效为心率值。时域的PPG信号主波较为明显，通常利用主波的位置来确定脉率值，每分钟主波的个数即位每分钟的脉率数，时域法提取心中，时域的PP号往往受运动伪迹影响，会丢失部分主波特征，而且也会出现潮波高于主波的情况，基于改进的动态差分阈值法通过符号化方法匹配信号的干扰段，并通过自适应阈值来检测脉搏信号的主波位置；所述处理器模块1的输出端连接有所述数据输出模块13的输入端；所述电压检测模块10的外部电性连接有蜂鸣报警器11；蜂鸣报警器配合电压检测模块可以对供电模块内部的电源电压进行检测，当供电模块内部的电压不够稳定时，电压检测模块检测到了电压不够稳定，此时就可以通过蜂鸣报警器发出蜂鸣报警声音，提醒工作人员及时进行查看，从而保证了***的安全运行，提高了***的稳定性；所述处理器模块1的输出端连接有所述控制模块2的输入端，所述控制模块2的外部固定安装有所述BCG采集模块7，所述控制模块2的输出端连接有所述BCG采集模块7的输入端，所述BCG 采集模块7的输出端连接有所述控制模块2的输入端，所述BCG采集模块7的输入端固定安装有所述振动传感器9，所述处理器模块1的输出端连接有所述数据记录模块3的输入端，所述数据记录模块3的输出端连接有所述数据分析模块4的输入端，所述数据分析模块4的输出端连接有所述数据预警模块5的输入端，所述数据预警模块5的输出端连接有所述接收终端6的输入端，接收终端6可以为用户的手机，平板电脑，或者计算机中的一种，所述接收终端6的外部固定安装有人机交互模块，人机交互模块有操作鼠标，写入键盘，手写板；所述接收终端6的输出端连接有所述显示终端12的输入端；BCG采集模块内部设置有提升小波模块、心率提取模块，可以对振动传感器和BCG采集模块采集到的数据进行精密的分析处理，从而提高了数据的稳定性，同时心率提取模块内部，同时采用BCG方式采集心率，在床垫特定位置，放置特定数量的传感器，传感器的数量、位置具有特定性，保证采集精度最高，抗干扰能力最强；特定的呼吸提取算法，保证对不同体重、性别的用户都具有可靠的检测精度。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于BCG的非接触式心率监测方法和***，包括处理器模块(1)、控制模块(2)、数据记录模块(3)、数据分析模块(4)、数据预警模块(5)、接收终端(6)、BCG采集模块(7)、供电模块(8)、振动传感器(9)、电压检测模块(10)、蜂鸣报警器(11)、显示终端(12)、数据输出模块(13)、心率提取模块(14)、电路放大模块(15)、提升小波模块(16)，其特征在于：所述处理器模块(1)的输出端连接有所述控制模块(2)的输入端，所述控制模块(2)的外部固定安装有所述BCG采集模块(7)，所述控制模块(2)的输出端连接有所述BCG采集模块(7)的输入端，所述BCG采集模块(7)的输出端连接有所述控制模块(2)的输入端，所述BCG采集模块(7)的输入端固定安装有所述振动传感器(9)，所述处理器模块(1)的输出端连接有所述数据记录模块(3)的输入端，所述数据记录模块(3)的输出端连接有所述数据分析模块(4)的输入端，所述数据分析模块(4)的输出端连接有所述数据预警模块(5)的输入端，所述数据预警模块(5)的输出端连接有所述接收终端(6)的输入端，所述接收终端(6)的输出端连接有所述显示终端(12)的输入端。
2.如权利要求1所述的一种基于BCG的非接触式心率监测方法和***，其特征在于：所述处理器模块(1)的外部固定安装有所述供电模块(8)，所述供电模块(8)的内部设置有所述电压检测模块(10)，所述电压检测模块(10)的外部电性连接有蜂鸣报警器(11)。
3.如权利要求1所述的一种基于BCG的非接触式心率监测方法和***，其特征在于：所述电压检测模块(10)的内部固定安装有所述电路放大模块(15)、所述提升小波模块(16)、所述心率提取模块(14)和所述数据输出模块(13)。
4.如权利要求1所述的一种基于BCG的非接触式心率监测方法和***，其特征在于：所述电路放大模块(15)的输出端连接有所述电压检测模块(10)的输入端，所述电路放大模块(15)的输出端连接有所述提升小波模块(16)的输入端，所述提升小波模块(16)的输出端连接有所述心率提取模块(14)的输入端，所述处理器模块(1)的输出端连接有所述数据输出模块(13)的输入端。
5.如权利要求1所述的一种基于BCG的非接触式心率监测方法和***，其特征在于：所述提升小波模块(16)的内部提升方式来实现db2离散小波变换，提升小波变换的主要步骤有∶***预测和更新，***是捋一个原始信号序列分成偶序列和奇序列，预测主要是由偶序列奇序列通过运算来预测奇疗列偶序列，更新则是通过运算更新偶序列奇序列，使其与原信号保持一致，以便更好的预测；提升小波变换的每个步骤都有逆过程，其重构过程则是分解过程的逆过程，包括了反更新反预测合并三个步骤。
6.如权利要求1所述的一种基于BCG的非接触式心率监测方法和***，其特征在于：所述心率提取模块(14)的内部采用了时域法提取心率，时域中的心率检测，主要利用PPG信号的周期性特征来获得脉率值，脉率值等效为心率值；时域的PPG信号主波较为明显，通常利用主波的位置来确定脉率值，每分钟主波的个数即位每分钟的脉率数。
7.如权利要求6所述的一种基于BCG的非接触式心率监测方法和***，其特征在于：所述时域法提取心中，时域的PP(号往往受运动伪迹影响，会丢失部分主波特征，而且也会出现潮波高于主波的情况，基于改进的动态差分阈值法通过符号化方法匹配信号的干扰段，并通过自适应阈值来检测脉搏信号的主波位置。
8.如权利要求1所述的一种基于BCG的非接触式心率监测方法和***，其特征在于：所述接收终端(6)可以为用户的手机，平板电脑，或者计算机中的一种，所述接收终端(6)的外部固定安装有人机交互模块，人机交互模块有操作鼠标，写入键盘，手写板。
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