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基于LabVIEW和Web服务器的人体监测系统
N. P. Joshi1, P.V.Patel2
Assistant professor, Dept. of ECE, R. K. University, Rajkot, Gujarat, India1
PG Student [EC] , Dept. of ECE, R. K. University, Rajkot, Gujarat, India2
摘要：本文介绍了使用嵌入式Web服务器和LabVIEW技术监测例如体温，心率，SPO2(血氧饱和度)等人体参数的方法。基于Arduino 2560控制器板，以太网屏蔽以及各种传感器开发了产品相关硬件。LabVIEW在软件部分中用于为用户提供基于GUI的操作环境，而以太网屏蔽用于制作嵌入式Web服务器。它可以通过网站或网络系统应用于互联网。因此，它可以广泛用于监测患者的状况和生物医学参数。单就硬件和软件而言，这是一种低成本，低功耗的系统。
关键词：Arduino，DS1621，以太网屏蔽，GUI，LabVIEW，脉搏血氧仪，血氧饱和度，VISA(（虚拟仪器软件体系结构）)，网页，网络服务器
LabVIEW and Web-Server based Human Body Monitoring System
N. P. Joshi1, P.V.Patel2
Assistant professor, Dept. of ECE, R. K. University, Rajkot, Gujarat, India1
PG Student [EC] , Dept. of ECE, R. K. University, Rajkot, Gujarat, India2
ABSTRACT: This paper indicates the method of monitoring human body parameters like temperature, heartbeat rate, SPO2 using embedded web server and LabVIEW technology. The hardware is developed on Arduino 2560 controller board and Ethernet shield as well as different sensors. LabVIEW is used in software part to provide GUI based environment to user and Ethernet shield is used to generate embedded web server. It can be applied in internet through website or network system so patientrsquo;s condition and biomedical parameters can be monitor worldwide. It is Low cost and low power system in term of hardware as well as software.
KEYWORDS: Arduino, DS1621, Ethernet Shield, GUI, LabVIEW, Pulse oximeter, SPO2, VISA, Webpage, Web Server
引言
本文所述监测项目构成了用于医院患者的人体监测实施的基本系统。在紧急情况下，有些患者需要持续观察，因此这种类型的系统对医院或疗养院将会很有帮助。该系统由低成本的硬件组件以及基于LabVIEW的计算机GUI平台构成，实现了对于诸如体温，心率和SPO2的监测。通过使用Arduino和以太网屏蔽作为基础，该实时嵌入式人体监视系统也可以支持基于互联网网站的数据传输。该项目涵盖了医院或疗养院中危重病人的实时监控系统，以及需要及时进行仔细检查，并且必须及时检测他们的危急生物医学参数的其他场合。该系统通过带有不同生物医学传感器和硬件部件的LabVIEW接口，支持患者身体参数的实时互联网传输以及在医院的本地计算机中的基于GUI的平台中查看。
拟议方法
这个完整的系统需要基本的硬件和软件要求，才能实现连续监测人体生物医学参数。
硬件方面，需要Arduino Mega2560开发板，以太网屏蔽，温度传感器，SPO2传感器，安装了LAN驱动程序的电脑，放大器，电流-频率转换器等。
软件方面，需要Windows操作系统，National Instruments LabVIEW软件，Web浏览器，Arduino Sketch软件等。
硬件构成
不同的硬件在不同的阶段发挥作用。
在系统工作的第一阶段有很多不同的传感器，例如温度传感器，心跳传感器和SPO2传感器。 DS1621传感器用作温度传感器，可将当前温度转化为模拟信号。该模拟值将提供给Arduino Mega ADC通道以进行模数转换。该传感器数据以摄氏度形式输出，但我们通常以华氏温度测量人体温度。
因此还需将温度读数转换为华氏温度。
SPO2传感器
放大器
温度传感器
以太网屏蔽
ARDUINO MEGA2560
电脑
LabVIEW
网页
浏览器
图1 人体温度监测系统架构
图2 温度传感器
SPO2传感器也称为脉搏血氧仪。它用于测量血液中的氧气含量以及人体的心率。在医院，诊所等场合中使用脉搏血氧仪已成为血氧饱和度测量中的标准程序。脉搏血氧仪可以直接检测血氧不足，动脉血氧饱和度不足。及早发现低氧血症，可以减少因CO2或CO引起的气体中毒，组织损伤等。因此，可以使用脉搏血氧仪快速，准确地监测血液中的氧饱和度。
图3 脉搏血氧仪传感器
脉搏血氧仪的工作原理是利用皮肤，肌肉和血管等多种成分对光的吸收和反射/透射率不同。由于组织，皮肤和肌肉引起的吸收量基本保持恒定，而主要由动脉血液引起吸收量发生变化。心脏的泵浦引起动脉扩张，动脉扩张继而增加了发光二极管和光电二极管之间的组织厚度，由此增加了光的吸收量。使用此原理，可以检测到心率。氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白对光的吸收随波长的不同而有显着差异（即氧气通过血红蛋白在血液中运输，并且依赖于和血红蛋白的结合，因此在两个波长附近会发生光吸收，但是此传感器的输出功率非常低，因此必须放大输出信号。）。
图4 传感器放大器
所有这些数据都通过串行端口串行传输，以显示在LabVIEW GUI（图形用户界面）中。 在LabVIEW界面中，将显示实时的生物医学参数。为了在网页中显示当前的温度读数，使用了较为简单的HTML语言设计了基于HTTP互联网协议的网站。以太网屏蔽基本上用于将该项目连接到Web服务器。基于HTML的网站是使用Arduino编程开发的，并通过LAN或Internet利用以太网屏蔽传输到PC /客户端。
图5 以太网屏蔽
软件实施
在Arduino界面中编写代码，并且须按要求添加以下库。
Wire
SPI
Ethernet
FreqCount
TimerOne
图6 Arduino界面代码
DS1621需要支持I2C协议，因此需要Arduino的Wire库。 以太网和SPI库用于以太网屏蔽。 FreqCount和TimerOne库用于脉搏血氧仪传感器。在LabVIEW屏幕中体温，心跳和SPO2读数使用不同的指示器显示。温度读数通过温度计和数字指示器指示。同样SPO2读数也通过数值显示，心跳显示在波形图中。Arduino和LabVIEW之间的串行通信是通过VISA驱动程序建立的。首先必须安装VISA驱动程序，然后在框图中使用VISA控件，为此使用了VISA Open，VISA Read，VISA close等模块。
在LabVIEW中前面板和程序框图同时显示在屏幕中。程序代码以框图形式编写，结果显示在前面板中。
程序框图和简单的LabVIEW前面板设计分别如图7和图8。
图7 LabVIEW程序框图
图8 LabVIEW前面板
网络浏览器还通过连接到PC的以太网屏蔽显示Arduino中的实时温度，心跳和SPO2读数。
PC IP地址：192.168.1.2
PC网关IP：192.168.1.1
Arduino以太网IP：192.168.1.1
以太网服务器由以太网屏蔽建立。Internet Explorer / Google chrome浏览器读取生物医学数据，必须要求有正确的IP地址。该网页会在每个特定的时间间隔刷新，例如设置为5秒（以便于对相关生物医学数据的实时监控）。
结果
在完成所有硬件和软件接口的编程之后，在电脑中打开Web浏览器，键入服务器屏蔽的相应IP地址（192.168.1.1），然后将显示相应网页。
图9 LabVIEW结果
要获得输出，必须选择适当的COMPORT，然后运行框图。
必须要求输入适当的内容才能在网页上获得输出。
图10 网页结果
结论
在与患者检测系统相关的应用中使用了很多有效的传感器例如温度，血氧饱和度，心跳等传感器。该系统能够提供对患者的持续监控，并为用户提供基于GUI的操作环境。高效地完成了该系统设计，并满足了先前设定的所有期望。 将来，更多的生物医学传感器能够与该系统对接。
参考文献
[1] Cho Zin Myint, Nader Barsoum, Wong Kiing Ing “Design A Medicine Device For Blood Oxygen Concentration And Heart Beat Rate”Global Jurnal On Technology amp; Optimization Vol-1,pp. 66-71,June 2010. [2] Haimaprada Sahoo and Kumar Biswal “Patient Monitoring System for Cardiovascular patient with body temperature using Lab VIEW” International Journal of Engineering Research and DevelopmentVol 6, ), PP. 27-30, Issue 8 ,April 2013.
[3] Kala Venugopal, aand Amit Kumar “Centralized Heart Rate Monitoring and Automated” International Journal of Scientific and Research Publications, Vol 3pp. 1-4, Issue 9, September 2013.
[4] Laiali Almazaydeh, Miad Faezipour, Khaled Elleithy “A Neural Network System for Detection of Obstructive Sleep Apnea Through VISA Signal Features” International Journal of Advanced Computer Science and Applications, Vol. 3,pp. 7-11, No.5, 2012.
[5] Mohamed Fezari, Mounir Bousbia-Salah, and Mouldi Bedda “Microcontroller Based Heart Rate Monitor” The International Arab Journal of Information Technology, Vol. 5,pp. 153-157, No. 4, October 2008.
[6] M. Kassim, M.N. Ismail and C.K.H. Che Ku Yahaya” A Web Based Temperature Monitoring System” International Journal Of Multidisciplinary Sciences And Engineering, Vol. 2,pp. 17-25, No. 1, March 2011. [7] Mr. Bhavin Mehta, Ms.Divya Rengarajan, Mr. Ankit Prasad “Real Time Patient Tele-monitoring System Using LabVIEW” International Journal of Scientific amp; Engineering Rese
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