基于耗竭监测的救援人员综合援助系统的研究与实现

摘要

由于我国国土面积庞大、地质构造复杂、降水分布不均等一系列原因，造成我国自然灾害频发，每年都有局部地区因发生地震、泥石流、海啸、台风、洪水等突发性灾害造成大范围的损害或局部地区的毁灭性打击。而同时随着我国经济的高速发展，工业化速度加快，生产事故频发，给社会带来了不可估量的损失。不论是5.12汶川大地震还是青岛石油管道爆炸事故，都给人民的生命财产造成了巨大损失，也是对应急救援工作的巨大考验。应急救援工作是围绕自然灾害或安全生产事故等开展的一系列的反应迅速、高效有序的紧急行动，是一个非常复杂的过程，而指挥者高效科学的指挥是应急救援工作的决定性因素。我国一直致力于应急救援方面的建设工作，取得了丰硕的研究成果，但也暴露了一些不足，如现有的应急指挥技术难以满足指挥人员进行高效指挥的需求，对救援人员的信息了解不够，不能有效保护救援人员等。然而，随着物联网时代的到来，信息技术和嵌入式技术得到了快速发展，方便人们生活的同时，能够很好解决这些问题，使救援指挥系统的研究进入了一个新的阶段。
　　本文在物联网技术的基础上，将移动生理指标监测技术、移动通信技术、移动定位技术和GIS技术结合在一起，进行了基于耗竭监测的救援指挥综合援助系统的研究和开发。针对救援指挥人员的辅助决策需求，设计了系统的体系结构和功能结构。为了高效的利用救援力量，了解救援现场，基于GIS地图平台进行了地图浏览、量算等地图基础功能和救援小组及人员的分布定位、汇聚显示功能设计。为了让救援指挥员能够实时了解救援人员的状态，设计了救援人员心率实时采集功能，并实现了心率和心率变异性分析算法，对救援人员的心率进行实时分析，从而得出救援人员的耗竭状态。本文开发设计了救援情况汇总和救援信息命令发布功能，让救援指挥人员实时了解救援进展及现场情况的同时，能够方便地对救援队伍进行重新部署和调整，并将有用的灾害信息发布给救援队伍，防止救援力量的浪费，保护救援队伍免受伤害。
　　通过对开发完成的基于耗竭监测的救援指挥综合援助系统进行测试运行，测试结果表明该系统能够对救援人员进行实时定位，并监控救援人员的耗竭状态，能够满足救援指挥人员的需求，达到了预期目标。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状与进展

1．2．1 国内外救援指挥援助系统研究现状与进展

1．2．2 移动生理指标监测系统的发展现状

1．3 论文的主要内容和结构安排

1．3．1 论文的主要内容

1．3．2 论文的组织结构

第2章 相关理论与技术

2．1 物联网技术的发展

2．1．1 物联网的定义及发展

2．1．2 心率传感器技术

2．1．3 体域网技术(Body Area Network，BAN)

2．2 GIS相关技术

2．2．1 GIS系统结构与功能

2．2．2 移动GIS技术

2．2．3 百度地图开发平台

2．3 移动定位技术

2．4 移动通信技术

2．5 本章小结

第3章 心率及心率变异性的分析方法

3．1 心率(HR)指标的相关概念及分析方法

3．1．1 心率储备(Heart Rate Reserve，HRR)法

3．1．2 Flex—HR拐点心率法

3．1．3 心率测量加位移法

3．2 心率变异性(HRV)的分析方法

3．2．1 心率变异性的时域分析法

3．2．2 心率变异性的频域分析法

3．2．3 HRV时域与频域分析的关系

3．2．4 心率变异性的应用

3．3 本章小结

第4章 系统的总体设计及实现

4．1 设计原则

4．2 设计目标

4．3 系统总体结构设计

4．3．1 感知识别层

4．3．2 网络构建层

4．3．3 管理服务层

4．3．4 综合应用层

4．4 系统网络架构设计

4．5 救援指挥所需要素

4．6 数据库设计

4．6．1 数据库的概念模型设计

4．6．2 数据库的逻辑结构设计

4．6．3 数据库的物理结构设计

4．7 系统功能设计

4．7．1 救援人员管理及分组功能

4．7．2 地图功能

4．7．3 救援指挥辅助功能

4．8 本章小结

第5章 心率及心率变异性分析算法的实现

5．1 心率(HR)分析算法的实现

5．2 心率变异性(HRV)分析算法的实现

5．2．1 时域参数的分析

5．2．2 频域参数的分析

5．3 本章小结

第6章 系统开发实现与运行测试

6．1 软硬件选择与开发环境配置

6．2 系统运行测试结果分析

6．2．1 系统地图功能测试

6．2．2 情况汇总与信息发布功能测试

6．2．3 心率分析功能测试

6．3 本章小结

第7章 结论与展望

7．1 本文所做的工作

7．2 进一步的工作及展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及专利