基于6LoWPAN的无线心电传感网络的设计

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心电信号(ECG)是人体的重要生理参数,通过分析周期性的心电信号能够得到多种人体健康指标,进而判断人体的健康状况。随着低成本家庭医疗的发展,集数据采集、网络传输、数据存储、大数据分析为一体的家庭医疗监护系统正在逐渐完善。本文设计了基于6LoWPAN协议的无线心电传感网络,该网络中的测量节点采用独立的IPv6地址来标识测量者的身份,采用采集模块和传输模块配合的方式将心电信号进行实时地远程网络传输和数据存储。  无线心电传感网络中的硬件设备包括测量节点和边缘节点。测量节点包含心电采集模块和传输模块,两者之间采用通用异步收发传输器(UART)进行通信。在软件层面,本文使用基于AD8232和STC12C5A的心电采集模块,使用基于CC2530的片上系统作为传输模块的核心。边缘节点的主要功能是网络管理和数据转发,它包含传输模块和以太网接口模块ENC28J60,两者之间采用串行外设接口(SPI)进行通信。在软件层面,本文采用支持6LoWPAN协议的Contiki操作系统,在该系统的应用层设计了CC2530的UART接口驱动,并针对丢包现象对RPL协议进行了优化。本文使用时间序列数据库InfluxDB对心电信号进行实时存储,并设计了数据透传软件,负责接收心电测试节点发送的心电数据封装成REST API格式并转存至InfluxDB。本文最后对整个网络的传输质量进行了测试,测试结果表明,本文设计的基于6LoWPAN的无线心电传感网络具有较好稳定性和实用型。
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