基于ZStack的健康感知网络系统的研发

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1、中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文基于Z．Stack的健康感知网络系统的研发作者姓名：翌登指导教师：赵湛巫塞虽主国科堂陵电王堂巫塞匮学位类别：王堂亟±学科专业：物堡电王堂研究所：主国型堂陵电王堂硒塞压2013年06月ResearchandDevelopmentoftheHealth—-CareNetworkSystemBasedonZ--StackBy【JingTan】ADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulf

2、illmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringInstituteofElectronicsChineseAcademyofSciencesJune，2013研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国科学院电子学研究所或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。

3、签名：谭凳日期：功及厂t7关于学位论文使用权的说明本人完全了解中国科学院电子学研究所有关保留、使用学位论文的规定，其中包括：①电子所有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②电子所可以采用影印、缩印或其他复制手段复制并保存学位论文；③电子所可允许学位论文被查阅或借阅；④电子所可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤电子所可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：导师签名：谭御主傻日期：加7弓、石、7日期：仞，弓、彦．7摘要无线体域网(WirelessBodyAreaNetworks，WBAN)通过在人体上或者人体内部署传感器节点，实时

4、监测人体健康参数信息，位置信息，周围环境信息等，其在远程医疗，特殊人群，社区保健，紧急救治，病理研究等方面具有巨大应用前景。本文设计了一套基于Z．Stack通信协议和CC2530的健康感知无线传感器网络系统，该系统可以实时监测人体生理参数血氧浓度、体温、脉率，周围环境参数温度、湿度、压力。系统主要包括路由节点，传感器节点，数据收集器和上位机。路由节点的功能是协调传感器节点传输数据，扩展网络覆盖范围。针对路由节点，设计了锂电、市电、USB三种供电模式，可以满足不同场景的供电需求；为了提高锂电的供电效率，对供电模块进行了优化。设计了无线(ZigBee)和串口两种通信模式，为增强路由的无

5、线通信能力，添加了无线功率放大模块，功率放大后路由的发射功率可达到20dBm，极大的扩展了网络的覆盖范围。设计了环境参数感知模块，可实时检测周围环境参数，为环境预警提供依据。解决了环境参数感知与路由通讯的占用资源冲突的问题，实现了路由与环境感知双功能。以实验室所在的办公楼层为测试场地，搭建该健康感知网络平台，对网络的通信能力进行测试。首先，对路由的最大通信距离进行了测试。实验结果证明在视距范围(无障碍遮挡)内，使用两个路由就可以使网络覆盖整个楼层。然后，对网络的吞吐率和数据丢包率进行测试，该网络具有74Kbit／s的网络吞吐率和非常低的数据丢包率。最后，利用该系统进行健康感知与环境

6、感知能力测试。人体健康参数和周围环境参数通过Z．Stack多跳传输，可以实时准确的在系统终端界面显示，证明该系统具有较好的健康感知与环境感知能力。关键词：Z．Stack，CC2530，网络吞吐率，丢包率基于Z．Stack的健康感知网络系统的研发IIAbstractResearchandDevelopmentoftheHealth-CareNetworkSystemBasedonZ-StackBythesensornodesattachedtoorimplantedintohumanbody,Wirelessbodyareanetwork(WBAN)canmonitortheheal

7、thyparameters，thepositioninformation，thesurroundingenvironmentinformationectinreal—time．WBANhasagreatfutureinthefieldsoftelemedicine，specialpopulmions，communitycare，emergencytreatmentandpathologyresearch．BasedonZ-Stackandthemicrocontrol