基于Shimmer平台的ECG信号在线处理系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了基于Shimmer平台的ECG信号在线处理系统和方法，系统包括ECG采集模块、Shimmer传感节点、Shimmer汇聚节点和上位机，Shimmer传感节点包括传感节点CPU、AD采样器、DMA模块、滤波器和无线发送模块，Shimmer汇聚节点包括汇聚节点CPU和无线接收模块；ECG采集模块采集心电数据，传感节点CPU控制AD采样器采样心电数据并存入DMA模块中，DMA模块将心电数据传送给滤波器进行滤波，无线发送模块将滤波后的心电数据发送给Shimmer汇聚节点，无线接收模块接收人体心电数据并传送给汇聚节点CPU，汇聚节点CPU将人体心电数据上传给上位机。本发明专利技术通过Shimmer节点自带的微处理器实现对原始ECG信号进行降噪处理。

On line processing system and method of ECG signal based on Shimmer platform

The invention discloses a ECG signal processing system and method based on the Shimmer platform, the system including ECG acquisition module, Shimmer sensor node, Shimmer node and PC, including Shimmer sensor node sensor node CPU, AD sampler, DMA module, filter and a wireless transmission module, Shimmer nodes including CPU nodes and wireless receiver ECG module; ECG data acquisition module, sensor node CPU control AD sampler and ECG data stored in DMA module, DMA module and the ECG data is transmitted to the filter, the wireless transmission module send the ECG data after filtering to the Shimmer node, the wireless receiving module receives and transmits ECG data to the sink node CPU. The sink node will CPU ECG data to PC. The invention realizes the noise reduction processing of the original ECG signal by the microprocessor which is brought by the Shimmer node.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线传感网
，特别涉及了基于Shimmer平台的ECG信号在线处理系统和方法。
技术介绍
可穿戴式的无线ECG数据采集系统具有很好的应用前景。很多心脏疾病患者没有太多时间去专业的医疗机构进行心电数据的采集和诊断，与此同时，也有越来越多的非心脏疾病患者有着通过采集心电图来监测心脏健康状况的需求。由此来看，一个可穿戴式的ECG数据采集系统是必要的。在无线传感网络技术不断发展的今天，我们可以将数据采集终端做到只有一个小盒子的大小，满足用户对于可移动性、可穿戴的需求。同时该终端可以通过低功耗无线传输协议将数据无线传输至网关设备，以备专业人士及医疗机构的后续分析。更重要的是，实现这些功能无需专业人士进行操作，仅需使用者个人即可完成。由此可见，该设备将使得ECG数据的采集工作变得简单、方便，具有很高的实用性。现在的市面上的ECG采集工具，包括动态ECG(Holter)都是只能单独的采集信号，然后送到计算机上进行信号分析，却没有利用盒子上的微处理器的处理能力对信号进行实时分析。如果在信号采集的同时，就能处理完信号，生成分析报告，将给远程医疗带来极大的便利，同时能够节省节点的功耗，使得相同电量下，节点能够工作更长的时间。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
提出的技术问题，本专利技术旨在提供基于Shimmer平台的ECG信号在线处理系统和方法，通过Shimmer节点自带的微处理器实现对>原始ECG信号进行降噪处理，实现了实时的ECG信号采集和降噪处理，为医生和病人都提供了便利，且为远程医疗提供了可能。为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：基于Shimmer平台的ECG信号在线处理系统，包括ECG采集模块、Shimmer传感节点、Shimmer汇聚节点和上位机，所述Shimmer传感节点包括传感节点CPU、AD采样器、DMA模块、滤波器和无线发送模块，所述Shimmer汇聚节点包括汇聚节点CPU和无线接收模块；ECG采集模块采集心电数据，传感节点CPU控制AD采样器采样心电数据并存入DMA模块中，DMA模块将心电数据传送给滤波器进行滤波，无线发送模块将滤波后的心电数据发送给Shimmer汇聚节点，无线接收模块接收人体心电数据并传送给汇聚节点CPU，汇聚节点CPU将人体心电数据上传给上位机进行分析和显示。基于上述技术方案的一种优选方案，所述滤波器采用Savitzky-Golay滤波器。基于上述技术方案的一种优选方案，所述Savitzky-Golay滤波器为7点1阶Savitzky-Golay滤波器。基于上述技术方案的一种优选方案，所述ECG采集模块包括信号采集电极和前置放大器，信号采集电极贴在躯体表面来采集心电数据，前置放大器进行放大后输出。基于上述技术方案的一种优选方案，所述无线发送模块和无线接收模块采用蓝牙模块或者Zigbee模块。本专利技术还包括基于Shimmer平台的ECG信号在线处理方法，包括以下步骤：(1)预先在传感节点CPU中设定AD采样器的采样频率，传感节点CPU控制AD采样器以预定的采样频率对ECG采集模块输出的心电数据进行AD采样；(2)AD采样器将采样的心电数据存入DMA模块中，并当DMA模块中的数据个数达到m个时，对这m个数据依次进行Savitzky-Golay滤波；(3)将滤波后的数据通过无线通信发送给Shimmer汇聚节点，汇聚节点CPU将接收到的数据上传给上位机，上位机根据心电数据绘制出心电图，并输出显示。基于上述技术方案的一种优选方案，步骤(2)中Savitzky-Golay滤波的具体过程：将与当前处理数据相邻近的n个数据与Savitzky-Golay滤波器的卷积系数相卷积，当前处理数据相邻近的数据不足n个时，用0补足，其中，n为Savitzky-Golay滤波器的点数。采用上述技术方案带来的有益效果：本专利技术利用Shimmer节点上的微处理器对采集的ECG信号进行在线处理，不需要将数据传输到计算机上处理，节省了资源和时间，方便了医生和病人；同时利用Shimmer节点之间的无线通信，将处理后的ECG信号上传给上位机进行进一步分析，为远程医疗提供了可能。附图说明图1是本专利技术的系统组成框图；图2是本专利技术的方法流程图；图3是Savitzky-Golay滤波器平滑示例图；图4是未采用Savitzky-Golay滤波器处理的ECG信号示意图；图5是采用Savitzky-Golay滤波器处理的ECG信号示意图。具体实施方式以下将结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细说明。如图1所示本专利技术的系统组成框图，基于Shimmer平台的ECG信号在线处理系统，包括ECG采集模块、Shimmer传感节点、Shimmer汇聚节点和上位机，所述Shimmer传感节点包括传感节点CPU、AD采样器、DMA模块、滤波器和无线发送模块，所述Shimmer汇聚节点包括汇聚节点CPU和无线接收模块；ECG采集模块采集心电数据，传感节点CPU控制AD采样器采样心电数据并存入DMA模块中，DMA模块将心电数据传送给滤波器进行滤波，无线发送模块将滤波后的心电数据发送给Shimmer汇聚节点，无线接收模块接收人体心电数据并传送给汇聚节点CPU，汇聚节点CPU将人体心电数据上传给上位机进行分析和显示。在本实施例中，滤波器采用Savitzky-Golay滤波器，优选采用7点1阶Savitzky-Golay滤波器。在本实施例中，ECG采集模块包括信号采集电极和前置放大器，信号采集电极贴在躯体表面来采集心电数据，前置放大器进行放大后输出。电极包括RA(RightArm)、LA(LeftArm)、LL(LeftLeg)、RL(RightLeg)4个电极，其中，RA(RightArm)、LA(LeftArm)、LL(LeftLeg)为测量电极，RL(RightLeg)。在本实施例中，无线发送模块和无线接收模块采用蓝牙模块或者Zigbee模块。本专利技术还包括基于Shimmer平台的ECG信号在线处理方法，如图2所示，包括以下步骤：(1)预先在传感节点CPU中设定AD采样器的采样频率，传感节点CPU控制AD采样器以预定的采样频率对ECG采集模块输出的心电数据进行AD采样；(2)AD采样器将采样的心电数据存入DMA模块中，并当DMA模块中的数据个数达到m个时，对这m个数据依次进行Savitzky-Golay滤波。具体过程：将本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于Shimmer平台的ECG信号在线处理系统，其特征在于：包括ECG采集模块、Shimmer传感节点、Shimmer汇聚节点和上位机，所述Shimmer传感节点包括传感节点CPU、AD采样器、DMA模块、滤波器和无线发送模块，所述Shimmer汇聚节点包括汇聚节点CPU和无线接收模块；ECG采集模块采集心电数据，传感节点CPU控制AD采样器采样心电数据并存入DMA模块中，DMA模块将心电数据传送给滤波器进行滤波，无线发送模块将滤波后的心电数据发送给Shimmer汇聚节点，无线接收模块接收人体心电数据并传送给汇聚节点CPU，汇聚节点CPU将人体心电数据上传给上位机进行分析和显示。

【技术特征摘要】
1.基于Shimmer平台的ECG信号在线处理系统，其特征在于：包括ECG采集模块、Shimmer传感节点、Shimmer汇聚节点和上位机，所述Shimmer传感节点包括传感节点CPU、AD采样器、DMA模块、滤波器和无线发送模块，所述Shimmer汇聚节点包括汇聚节点CPU和无线接收模块；ECG采集模块采集心电数据，传感节点CPU控制AD采样器采样心电数据并存入DMA模块中，DMA模块将心电数据传送给滤波器进行滤波，无线发送模块将滤波后的心电数据发送给Shimmer汇聚节点，无线接收模块接收人体心电数据并传送给汇聚节点CPU，汇聚节点CPU将人体心电数据上传给上位机进行分析和显示。
2.根据权利要求1所述基于Shimmer平台的ECG信号在线处理系统，其特征在于：所述滤波器采用Savitzky-Golay滤波器。
3.根据权利要求2所述基于Shimmer平台的ECG信号在线处理系统，其特征在于：所述Savitzky-Golay滤波器为7点1阶Savitzky-Golay滤波器。
4.根据权利要求1所述基于Shimmer平台的ECG信号在线处理系统，其特征在于：所述ECG采集模块包括信号采集电极和前置放大器，信号采集电极贴在躯体表面来采集心...

【专利技术属性】
技术研发人员：田峰，胡喆，陈建新，周亮，杨震，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32