婴儿睡眠环境监测系统的设计与实现(1).docx

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1、毕业设计（论文）开题报告专业物联网工程学生学号班号指导教师开题日期_一、开题报告应包括下列主要内容：1 .通过学生对课题题目和课题研究现状、选题的目的和意义论述，判断是否已充分理解毕业设计（论文）的内容和要求。2 .进度计划是否切实可行。3 .是否具备毕业设计所要求的基础条件。4 .预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施。5 .主要参考文献。二、如学生首次开题报告未通过，需在一周内再进行一次。三、开题报告要求学生认真填写，由开题答辩组和指导教师填写意见、签字后，统一交所在分院保存，以备检查。指导教师评语：指导教师：开题答辩组审查意见:组长：组员:一、课题题目和课题研究现本课题题目为

2、婴儿睡眠环境监测系统设计与实现，即是在婴儿睡眠过程中，对睡眠环境等进行检测，如温度，湿度及声音，以达到保证婴儿睡眠的质量和实时监测睡眠状况。当下我们正处在物联网技术大发展的新时期,所寻求的是如何在已有的物联网技术下,创造出符合人类生活需求的产品;而如何去创新提出更加人性化、智能化、有新意的物联网产品,去解决所面临的生活中的问题,提升生活质量是人们所关心的。当今智能化设备的发展趋势是集智能、准确、及时与安全为一体的实时系统。数据挖掘技术和云推送多客户端系统则是智能化设备领域的热点和核心。智能化设备不仅拥有广阔的市场前景，同时有着极为重要的社会意义。随着生活水平的提高，人们越来越重视自己的身体健康

3、，家居环境监测也越来越多的被人们关注。人们的日常生活与夜间睡眠息息相关，睡眠环境对睡眠起着至关重要的作用，因此，如何进行睡眠环境监测，实现睡眠环境质量评价，为发现和治疗相关疾病创造首要条件，在睡眠医学中显得尤为重要。睡眠环境是保证随眠能够正常进行的外部条件，良好的睡眠环境是健康睡眠的重要保障。睡眠养生学强调应以人为本，人应与睡眠环境相协调，并提借睡眠应有舒适的卧具、枕具等，从而使人能够在适合的睡眠环境中获得良好的睡眠。睡眠问题及其发生率由于对睡眠问题的界定不一致及抽样因素,各文献报道不一，国外多项流行病学调查结果显示，25%40%的儿童青少年在成长过程中伴随有睡眠障碍，儿童普遍存在睡眠不足的现

4、象。2004至2005年国家妇幼中心对我国12省市儿童睡眠状况流行病学调查结果显示,0-5岁儿童睡眠障碍总患病率为20.87%,常见问题主要表现为入睡困难、夜醒、磨牙、打鼾，当时调查对睡眠障码的界定包括：睡眠不安：入睡平均所需时间超过30min或每夜睡眠中转醒频繁（22次/晚）；睡眠节律紊乱：白天睡眠难以控制，夜间清醒；人睡过早，甚至傍晚入睡；异态睡眠：遗尿、磨牙、用口呼吸、呼吸暂停、梦吃、梦游、打鼾、喉头哽瞳、夜惊（梦魇）、抽描等，以上情况至少每周发生3次，持续时间至少1个月，有以上情况之一者即诊断为睡眠障碍。但没有单独给出婴儿期发生率。国内近10年多地流行病学调查均沿用了这一标准。由于调查

5、年龄段差异，发生率在17.7%-65.9%不等,其中宝鸡市和深圳市以婴儿为研究对象，发生率分别为47.92%和43%,表明睡眠发生率可能地区差异不大。睡眠时间一直以来都是大家关注的一个重点，众所周知的是，随着年龄的增长，人每天的睡眠时间逐步缩短，但目前仍缺乏足够充足的证据来证明到底需要睡多久才能满足我们的睡眠需求。二、选题的目的和意义儿童睡眠对于儿童健康成长的意义尚有待进一步研究，比如：睡眠与大脑的关系？能否找到更好的适宜推广的技术？以进一步了解婴儿睡眠状况，提高婴儿睡眠质量。另外，包括研究者和家长使用的，如：营养、家庭养育环境、婴儿自身因素等方面，哪些因素可能对婴儿睡眠产生更多的影响？针对这

6、些因素我们能采取什么样的于预措施？不同的睡眠习惯对儿童发展是否存在以及存在何种影响？以便于给家长一个更加清晰的有循证依据的指南，来促进儿童更好的睡眠。近年来，在睡眠环境监控方面，不断有人提出新的方法，郭国法等人提出一种基于脉象传感器的睡眠监控系统，通过对比正常情况下人体睡眠时的脉搏参数，以此判断人体所处的睡眠状态是否正常。王瑞英等人融合信息论和认知行为科学等，通过认知行为学来控制失眠的理论和方法，以及结合现代微电子技术和计算机技术，根据人类睡眠逐渐过渡中的特点，准确测评睡眠中过渡的状态，分析睡眠的过程、失眠的原因以及解决失眠的有效方法。最终，邢文姬等人提出的一种婴儿睡眠监护系统，也是目前被人们

7、广泛使用的一种方法，便是通过使用单片机处理布置在床垫上的各种传感器的数据，如温湿度传感器、红外体温传感器和声音检测传感器等，通过无线通信措施将异常信息及时的传递给用户，同时可以实时传递婴儿的实时图像，使婴儿睡眠的各种状况可以清楚被监测，系统的使用硬件完成，使用方法简单，实现了进行睡眠监测，实现睡眠环境质量评价。三、课题的基本内容由STM32单片机控制的主要实现的功能有采集婴儿睡眠环境的温湿度，采集婴儿体温，采集哭声分贝值。DHT11温度传感可以检测来监测婴儿睡眠时的各项环境因素，温度是否适宜，在婴儿睡眠的过程中，湿度传感器可以来监测湿度，若检测到湿度大于某个值时，确定婴儿睡眠过程中有尿床，和温

8、度过低确定婴儿有踢被子。通过M1X906红外温度传感器监测婴儿睡眠的体温是否经过环境影响并是否处于最佳温度，通过对婴儿声音分贝检查来确定婴儿是否啼哭。最终将采集得到的各项数据可以显示在1CD1602液晶屏上。按键可以对各项数值的最值进行调节以此来应对生活中的各项需求，红外和温度上限值都是通过按键设置的。ESP8266模块可以创建WiFi信号，将这个婴儿睡眠环境监测设备与手机端进行连接。最终将各项采集的数据，可以发送到手机的APP上，从而时实监测婴儿睡眠环境的质量。本设计由STM32单片机电路+DHT11湿度检测电路+M1X90614人体红外传感器电路+声音传感器检测电路+WiFi模块+电源电路

9、+按键电路组成。四、研究方案及预期达到的目标研究方案：检测婴儿睡眠环境的温度、湿度和婴儿体温。通过检测温度，检测湿度，通过人体红外传感器检测到婴儿体温。检测到的各项数据可以实时通过WiFi模块显示在父母手机上。若检测测到婴儿睡眠的温湿度不适宜或者婴儿哭泣可以及时通过手机APP提示来告知父母。达到目标：本系统主要通过DHTI1温湿度传感器检测湿度是否保持在适宜婴儿睡眠的湿度，在通过M1X90614人体红外传感器监测婴儿的体温特征是否保持在在最佳状况，声音传感器可以监测到婴儿哭声，为其设定可监测到的分贝为婴儿哭声的分贝，4070分贝。最终将采集到的体温特征，及温湿度等这些数据通过WiFi模块发送给

10、手机端的家人，以便婴儿睡眠环境变化时能够及时地被发觉，父母就可以及时采取相应的处理措施。同时若是检测测到婴儿哭泣可以及时通过手机APP来提示父母，为此本文以微处理器为核心，结合外围电路检测婴儿实时状态。五、为完成课题已具备和所需的条件客户端环境：类别所需要的配置计算机硬件CPU：InteICOrei54核3.30GHz软件操作系统类型和版本：Windows7及以上系统系统开发环境已确立：1EI14作为单片机的程序设计，AndrOie1StUdi。作为APP的开发环境。网络内网外网均可已确立主要元器件：微控制器stm32f1O3,键盘，湿度传感器DHT11,红外体温传感器M1X90614,声音传

11、感器,ESP82666,电烙铁，焊锡，开关电源。六、预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施元器件的具体功能实现可能会有困难，通过修改并仔细差错来解决。该设计实现的功能在现实中考虑到可能面临一些不可控因素影响，婴儿啼哭的分贝可能会低于40分贝或者会高于70分贝，这与婴儿的胸肺的扩张有关，且与婴儿的生理发育有关，有的婴儿先天性生或病理改变理哭声过小导致声音检测不到，经过调节声音可被检测到的范围来实现功能。七、进度安排1可行性分析1周2需求分析2周3系统设计3周4系统实现5周5系统测试1周6撰写论文3周八、参考文献1张莉莉，葛宏，吕晓东,等.基于体动信号的睡眠、觉醒识别方法研究J医疗卫生

12、装备,2016刘艳骄.婴幼儿睡眠生理学.中国睡眠研究会.中国睡眠研究会第六届学术年会论文汇编C.中国睡眠研究会,20173厉智，邓健康，陈浦，等.一种婴儿睡眠环境监测装置J.江苏20184李后贤，李章荣，罗治平.婴儿睡眠环境侦测系统及方法M.广东20155陈曦，范敏，熊庆宇.基于马尔科夫链的显著性区域检测算法研究J.计算机工程与应用,2016,52(07):171-175.6刘艳骄.睡眠环境与睡眠环境学J.世界睡眠医学杂志，2019,6(3):129-131中华医学会呼吸病学分会.阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征诊治指南J.中华结核和呼吸杂志,2002,2(4):195-197.8胡裕轩.便携式呼吸睡眠监测系统的研究与开发D.浙江大学,2018.9Sutton.Effectofacetazo1amideonhypoxemiadurings1eepathigha1titudeJ.NEng1JMed,2015,13,301(24):1329-1331.10WadaK,MizuguchiY,WadaY-Hyper1ipidaemia1ackofs1eepandsmokingasriskfactorsfbrproteinuriaamonghigha1titudemountaintrekkersJ.Nephro1ogy(Car1ton),2016,11(2):131-136.九、备注硬件框图