基于无线传感网的弱势群体身体信息监测系统的设计-仪器科学与技术专业论文.docx

万方数据 万方数据 学位论文独创性声明 本人声明兹呈交的学位论文是本人在导师指导下完成的研究成 果。论文写作中不包含其他人已经发表或撰写过的研究内容，如参考 他人或集体的科研成果，均在论文中以明确的方式说明。本人依法享 有和承担由此论文所产生的权利和责任。 论文作者签名： 签名日期： 学位论文版权使用授权声明 本人同意授权华侨大学有权保留并向国家机关或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅。本人授权华侨大 学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 论文作者签名： 指导教师签名： 签 名 日 期： 签 名 日 期： 万方数据 万方数据 摘要 摘要 华侨大学硕士学位论文 华侨大学硕士学位论文 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 摘要 随着我国人口数量的不断增加，婴幼儿、老年人的比重也在攀升，他们生活 自理能力相对较弱，特别是当他们处于遗尿、失禁的状态下，如果得不到有效及 时的照顾，会对他们的身体健康产生恶劣的影响。因此如何实时获知这些弱势群 体的身体状况、实现高效的日常监护是一个亟待解决的问题。传统的人体监测方 案，大多采用有线的数据收发方式，存在布线复杂、费用较高、易出故障等弊端。 本文紧跟当前国内外相关研究的前沿动态，结合新兴的无线传感技术，设计了一 套基于无线传感网的身体信息监测系统，对于弱势群体的家庭与医疗护理，具有 非常现实的应用价值。 本文主要针对遗尿检测，通过对现有产品、方法的研究和分析，创新地提出 了一种基于电容原理的非接触式湿度检测方案，改善了以往产品使用中的不便； 从低功耗、低成本的角度出发，对无线传感器节点进行精心设计，包括硬件的选 型、设计和软件的处理、改进，提高了产品的综合性价比。具体工作和贡献如下： （1）采用了模块化的设计原则来整体实现本文的无线传感监测系统。具体 包括前端采集节点和中心主控节点的软硬件设计。在前端采集节点上，提出构造 微小电容模型、采用双通道的 RC 充放电路方案，实现了湿度信息的检测，不仅 降低系统成本，提高采样精度，而且方便检测，易于使用；通过采用温度、震动 传感器，结合无线射频技术实现了信息数据的快速收发。在中心主控节点上，基 于图形操作系统，设计了友好的人机交互界面，方便监护人的实时监测。 （2）提出了数据滤波算法来解决系统误报、漏报问题。在对无线传感监测 系统进行大量实验的基础上，通过分析正常与尿湿两种状态下的数据，我们发现： 外界环境的干扰会使参考基值发生漂移、监测系统多次发生误报、漏报现象。对 此，本文提出了一种改进的一阶滞后滤波器，经过多次采样和截尾均值的预处理， 根据平稳度和灵敏度的优先级原则，能够随环境参数的变化，自适应、动态地调 整滤波系数。MATLAB 的模拟仿真结果表明，该滤波器具有良好的滤波效果， 减少了系统误报、漏报的发生。最后，本文用 C 语言实现了算法在 8 位微处理器 上的运行，为传感节点的数据采集与实时处理提供了可靠的保障。 关键词：弱势群体 无线传感器网络 湿度检测 数据滤波算法 自适应 I II Abstract Abstract 华侨大学硕士学位论文 华侨大学硕士学位论文 Abstract As China’s population is increasing, the ratio of infant and the elderly is increasing. Their activity of daily living is relatively weak. Especially when they are under the state of enuresis or incontinence, if effective and timely care cannot be taken, it will make their health even worse. Hence, how to obtain real-time physical condition of the vulnerable group and achieve effective daily healthcare, is becoming a key problem necessary to be solved. Most traditional body monitoring schemes adopt the wired data transceiver system, which has disadvantages such as complex routing, high cost, and easy failure. This pap