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基于可穿戴传感器的实时心电检测方法研究
信息技术与网络安全
孟 瑶
(辽东学院 信息工程学院,辽宁 丹东118000)
摘要:为了实时监控人体的心电信号,以胸带作为穿戴载体,设计一个可穿戴心电检测系统。内嵌于胸带的心电传感器采集佩戴者心电信号,通过蓝牙传输至移动设备应用程序,实现心电信号及心率的实时显示。所实现的心电检测算法基于自适应阈值,检测心电信号的R波并计算实时心率。设计和实施了实地实验以检测系统和算法性能。结果表明,心率检测算法的R波检测错误率为-1.99%,较好地适应了可穿戴心电传感器采集的信号。
中图分类号:TP311.52 文献标识码:A DOI:10.19358/j.issn.2096-5133.2021.04.012
引用格式: 孟瑶. 基于可穿戴传感器的实时心电检测方法研究[J].信息技术与网络安全,2021,40(4):75-79.
Study of real-time electrocardiogram detection based on wearable sensors
Meng Yao
(School of Information Engineering,Eastern Liaoning University,Dandong 118000,China)75
Abstract:In order to monitor the electrocardiogram(ECG) of human body in real time, a wearable ECG detection system is designed using a chest strap as the wearable carrier. The ECG sensors embedded in the chest strap collects the weare′s ECG signal and transmits it to the mobile application via Bluetooth. The application displays real-time ECG signal and heart rate. The implemented ECG detection algorithm detects the R wave of ECG signal based on adaptive threshold, and calculates real-time heart rate. A field experiment is designed and conducted to evaluate the performance of the system and algorithm. The results show that the error rate of R wave detection is -1.99%, which is suitable for the signal collected by the wearable ECG sensors.
Key words :wearable computing;smart sensor;electrocardiogram detection

0 引言

随着信息技术的快速发展和人们对高质、高效保健的更多需求,可穿戴传感器技术在健康监测方面的应用备受关注[1]。可穿戴健康系统可以弥补传统医疗设备的局限性,提供有关个人的长期健康状况反馈,乃至健康威胁警报[2],因此有望变革医疗保健,实现对健康隐患的及时发现和解决、疾病的有效预防以及慢性病的更好理解和自我管理[3]。

该类系统通常使用集成在可穿戴设备中的微型传感器来测量诸如心电图(ECG)、血压、活动、温度等生物信号,并据此反馈与佩戴者及其所处环境相关的生理和情境信息[4],其强调低生理负荷甚至无负荷的信息采集,对机体的日常活动基本没有干扰,可应用于临床监护、家庭保健、体育训练等领域[5]。例如,刘远柯[6]针对老年人的日常监护,设计了一套人体生理信息及姿态的监测系统,实现了心电、心率、体温和运动状态的实时监测,并提供心电异常和意外跌倒的识别与报警;洪岩等[7]设计了应用于智能服装的人体生理指标与服装微气候监测系统,其通过体温和心率反映人体的生理状况,通过湿度和温度了解身体舒适度;李正明等[8]设计了一种生理健康监控系统,采用温度、脉搏等传感器进行前端感知,利用蓝牙技术实现与智能手机终端的通信,智能手机接收、处理和存储生理参数,并通过远程监控平台向监护人和医疗组织提供数据监控;李金明[9]设计了一种多参数心脏远程监测系统,采集单元负责信号采集和蓝牙通信,Android客户端实现心电、心音和脉搏信号的波形显示、存储、删除及上传,云服务器实现三种生理信号的云端存储;占峰松[10]设计和实现了一款可穿戴心电监测系统,可实时采集、存储和处理心电信号,对其进行特征提取和参数计算,并基于预置或自定义规则实时检测心电异常;李润川等[11]设计和实现了一款健康监测系统,其借助可穿戴心电检测仪采集心电信号,传输至云平台供医生查看和诊断,并将结果派发给手机端显示;高鹏彪[12]设计和实现了一种可穿戴健康监测系统,可检测人体血压、体温、心率、体脂率等生物信号,并通过蓝牙与手机移动端通信实现远程控制和监测。




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作者信息:

孟 瑶

(辽东学院 信息工程学院,辽宁 丹东118000)


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