武汉理工大学毕设开题报告

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1、武汉理工大学本科学生毕业设计（论文）开题报告1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）本设计旨在完成一项可以无接触地监护使用者睡眠情况的设备，可用于医院监护患者，也可用于婴儿睡眠监护。睡眠监测系统是一项利用各种传感器检测使用者在睡眠期间的包括呼吸、脉搏、血压等人体重要信息的系统。此种系统在现今较大的医院中几乎都会配备，其原因是此种设备可以帮助医生很快且及时地掌握患者身体状况及病情的恢复情况。然而其不足之处在于，传感器必须与患者接触。比如呼吸检测系统，大多使用热敏电阻，需要将管子插入患者的鼻孔之中；再如脉搏检测系统，大多使用光电手指脉搏法检测，此种方法需要和患者手指接触方可。这些方法不仅仅给患者身

2、体上带来不适，而且在一定程度上增大患者的心理压力。其次，一般情况下人在睡觉的时候总会无意识地翻动身体，而当患者翻动身体的时候，传感器很容易脱落，这又给监测带来了一定的麻烦。本设计是无接触式睡眠质量监测系统，无需接触使用者身体任何部位，主要监测使用者睡眠时候的外在表现情况。目前睡眠监护仪的研究已经成为了一个热点。检测睡眠中的一些生理参数不仅可以使我们评估睡眠的质量，而且能够对某些疾病提供有力的诊断依据。据调查显示，睡眠障碍在人群中普遍存在，几种主要的睡眠紊乱包括呼吸暂停综合症、快速眼动周期行为紊乱、睡眠多动症、周期性肢体行为紊乱。约10%到20%的成年人有着不同程度的失眠症，约有4%到6%的人群

3、患有呼吸暂停综合症（睡眠时呼吸短暂性暂停）。而这些现象都需要通过质量很好的睡眠监护仪才能够获知的，对于正常人或者婴儿的睡眠来说，无接触的睡眠监护显得额外重要。本设计应用监测身体运动变化来达到睡眠监护的目的。基于监测身体运动变化的睡眠监护仪是一个自然的低成本而且可以长期有效地监测使用者的模型方法，现今国内为了达到运动监测的目的主要由以下几种方法被人们研究出来。1、录像法。此种管理方法对于运动监测基本上属于最可靠的方法了，可是它需要复杂的处理过程和海量的存储器，并且它对于周围环境的变化比较敏感，因而属于高成本，高技术含量但回报率较低的方法。2、床温度变化监测方法。此种方法将温度传感器分布于床单上，

4、通过检测温度传感器温度分布情况分辨使用者接触于床单的位置，从而判断使用者的运动情况。3、压力检测法。此种方法包括两种：压力传感器置于枕头中和压力传感器置于床单。置于枕头中的压力传感器很明显所能检测的范围非常有限。国外现在除了以上介绍的几种情况外，正在研究一些较新的睡眠检测技术。包括功能磁共振成像(fMRI)技术：是用磁共振成像(MRI)的方法研究人脑和神经系统的功能，其原理是磁共振信号与血液中含氧量有关，测量脑活动时脑内各处血流含氧量的变化可以反应相应的神经活动的变化；脑磁图法：是研究大脑神经元活动时产生磁场信号脑功能成像技术。大量紧密排列的脑神经元产生的生物电流可看作为一个信号源。由这一电流

5、源产生的生物磁场可以穿透脑组织以及露骨到达头部之外，因而可以通过检测磁场分布来确定身体变化情况。2、基本内容和技术方案基本内容：基于NRF24L01的睡眠质量监护系统主要由两部分组成：监测传感器部分和上位机界面部分。检测传感器部分有两种方案，1、由四个压力传感器和无线收发模块组成，压力传感器分布在床的四角，检测到的压力变化汇总并经过一定的处理后然后通过无线收发模块传送到带有无线接收模块的计算机；2、压力传感器安置于床单或床板上，处理器获得其变化然后处理后通过无线传送到计算机。在设计过程中需对两种方案分别实验并取其中较为合理实用的作为最终方案。上位机主要用于显示压力变化和使用者睡眠情况，并保存使

6、用者睡眠状况。技术方案：方案1图如下图所示：图1、方案1示意图传感器1-4安置于床体四角，时刻监测着压力所发生的变化，并通过无线模块进行通信。其中传感器1-3模块仅仅负责传感器的检测和无线数据的发送，而传感器4模块除了要监测传感器所发生的变化外还需要不断接受来自其它传感器的信息并整合处理，最后将处理结果通过无线模块发送到计算机无线接收端，从而在计算机界面上显示。而方案2与方案1的区别仅仅在于压力传感器所摆放的位置不同。方案2采用传感器阵列方式放置于床单或床板上，比较直接地获得使用者身体位置。阵列示意图如下图所示：图2、方案2传感器示意图图中每个方格是木质的薄木板，而在交叉线处的则为传感器。此种

7、摆放方法可以减少阵列式传感器的使用量并增加检测准确度。传感器模块内部图如图2所示：图3、传感器模块示意图陶瓷压力传感器具有线性度好且承受压力范围大等特点，因而可以将床体和人的压力信心准确地获取得到，接着将压力传感器的信号处理并放大以满足MCU内部的ADC采样范围。MCU除了定期采样压力传感器的信号电压外还需要进行一定地容错处理，以防止外界的突发干扰。MCU获得传感器数据并处理后通过由NRF24L0