专利名称：具有视频监控功能的开展微波暴露下昼夜节律研究的方法随着无线通信技术的发展，微波通信技术被广泛应用于人们的生产和生活中，一方面给人们生产和生活带来了便利，另一方面也在人们周围构成了一个复杂的电磁环境，而这些复杂的电磁环境是否对人们身体健康造成影响，已经引起人们的关注。越来越多的科学家开始研究电磁波对生物体的影响，并且在该研究领域已经取得了许多有意义的成果，实验证明一定强度的微波信号长期照射人体将影响人体的机能。这种对人体机能的影响具有矛盾的表现形式，一方面可能影响人们健康，而另一方面可以用于微波治疗疾病。如何科学、合理的利用微波技术是目前研究的一个重要课题。在合理利用微波的研究中，微波暴露下昼夜节律的研究是一个重要研究内容。所谓生物昼夜节律是指生物体的各种生理机能适应外界环境的昼夜变化而建立起的规律周期。自然界、生物界都有它本身的特有的严谨的节律。当外界环境发生变化后，将对生物昼夜节律产生影响，严重的将影响生物的生理机能健康。由于人体具有自我修复能力，在微波暴露下研究不同时刻对人体机能影响不同，具体表现中包括对昼夜节律的影响，即在一定时间段可能影响较大(敏感时间)，而在一定时间影响较低(不敏感时间)，如果在微波治疗过程中选择在不敏感时间点进行，有助于降低微波治疗的副作用，有利于医疗卫生事业发展。在昼夜节律研究的实验中，可以采用12小时光照和12小时黑暗的12LD光制或其它LD光制，模拟实际的昼夜关 系。目前进行微波暴露下昼夜节律研究还没有专用的设备，在实验研究过程中要解决以下几个问题。1.昼夜节律研究光制自动产生的问题 无论采用12LD光制或其它光制，在实验中主要方法是在暗室中进行定时的开关灯控制，目前主要是人工控制方法，造成较大的人力浪费，而且人工控制12LD光制在时间精准度上也无法保证。2.微波定时暴露问题 在微波暴露下的生物昼夜节律研究过程中，一般会选择不同的时间段进行微波照射，进而研究被测生物的生理机能在微波暴露下对昼夜节律影响的敏感时间点和不敏感时间点。目前的实验过程中，不仅要把微波源仪器、功率放大仪器、发射天线等设备整合起来，而且需要人工按实验要求在指定的时间段进行微波信号发射和停止发射的控制，不仅影响微波照射的时间精度，而且对人力要求较高，人力浪费较严重。3.环境监测问题影响生物昼夜节律的环境因素有很多种，包括微波暴露、温度、湿度、光照强度等。在微波暴露下生物昼夜节律实验研究过程中，一般需要固定温度、湿度和光照强度等环境因素，才可以确定实验结果是受微波暴露这个单因素影响的。因此在实验开始进行的一段时间内，将对实验动物进行12LD或其它指定光制的适应光制和环境的饲养，建立起稳定的昼夜节律。然后在进行长期微波暴露，研究微波暴露对生物昼夜节律的影响。目前在实际的实验研究过程中，温度、湿度和光强等环境因素一般一天测几个时间点即可，不能记录完整的环境因素指标，在一定程度上不能完全排除其它环境因素的影响。4.生物活动规律监测问题 为了减少束缚被测动物(一般是实验用大鼠或小鼠)对实验研究的影响，一般采用鼠笼作为实验动物生存范围。由于LD下的长期实验，人工无法记录实验动物的活动规律和活动范围，该内容在一定程度上可以表现出被测动物在微波暴露下的应激反映，目前未见有人提出解决方法。
为了解决上述现有技术中的不足问题，本发明提供一种具有视频监控功能的开展微波暴露下昼夜节律研究的方法，以自动化的方法进行模拟昼夜的光制生成、温度、湿度、光强、微波照射等环境监控，并具有视频监控与实验记录功能，有效提高了此方面研究的细致性及工作效率。为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是: 本发明的具有视频监控功能的开展微波暴露下昼夜节律研究的方法，包括一个主要配置有光照控制功能，温度、湿度和光强采集功能，视频监控功能，报警功能和微波发生和测量功能这些功能模块的系统，整个系统的工作过程如下:是正常启动程序，则系统等待人工交互界面的人工配置；当接收到开始工作的命令后，首先设置工作状态标志的值为0，然后并行执行系统中所述功能模块设定的任务。优选的，所述的人工配置主要包括包括光制配置、温度、湿度、光强采集周期和报警门限值设置、微波照射配置；所述的光制配置支持各种LD光制，主要包括开灯起始时间，开灯时长和光强的设置；所述光强采集周期和报警门限值设置包括光强采集周期、白天光强门限值、黑天门限值等设置；所述的温度、湿度采集周期和报警门限值设置包括采集周期、门限值设置；所述微波照射参数设置包括在设定的LD光制下照射起始时间、照射时长、照射微波频率、强度、延时启动天数等参数设置。优选的，所述的光照控制功能主要根据光制配置信息进行光照控制，模拟昼夜光照规律。优选的，所述的温度、湿度采集功能主要进行周期性温度、湿度采集和记录，监控实验环境温度、湿度的变化；如果温度超出门限值，将通过报警模块进行报警，保证实验不受温度变化的影响。优选的 ，所述的光强采集功能主要进行周期性的光强采集与记录，监控实验环境光强的变化；根据光制配置信息，监视实验环境的光强是否超出该时间的门限值，如果超出门限值，将通过报警模块进行报警，保证光制实现正常。优选的，所述的视频监控功能主要包括视频采集功能、视频压缩和存储功能、视频智能处理功能；视频智能处理功能主要根据所观察物体特征进行视频跟踪功能，同时绘制目标的运动轨迹，记录出其在各个区域出现的次数，用于统计在各个时间段内所观察物体的活动信息，同时当视频识别过程中发现异常状态时，将启动报警模块进行报警。优选的，所述的微波发生和测量功能主要包括微波发生和微波测量两种功能，一方面根据系统配置信息进行微波发生控制，开展微波照射实验；另一方面进行微波测量，记录测量结果并判断是否发生监控异常，如果超出门限值将通知报警。进一步的，所述监控的异常包括微波暴露时功率水平低于门限值，或者非暴露时功率水平高于门限值的情况。优选的，对于工作状态标志的设置:当系统达到设定的研究结束时间，或者接收人工结束实验命令后，系统将停止工作，此时将设置工作状态标志值为0，表示正常结束实验。优选的，采用容错机制进行整个研究，具体方法包括:检查工作状态标志，的值，如果该值为1，表示该系统是异常状态由看门狗电路复位的；此时，首先读取当前系统时间或者从网络获取当前时间，然后转换到当前设置光制中的时间点，根据当次工作设置的配置参数，计算出当前 应该处于的工作阶段，然后继续执行这一工作流程；如果该值为0，则系统等待用户进行人工配置。相对于现有技术，本发明的具有视频监控功能的开展微波暴露下昼夜节律研究的方法，具有以下有益的技术效果:
1.采用自动控制光照的方式，实现昼夜节律研究过程中指定光制的实现，提高实验研究的自动化过程和光制实现的精度，同时降低人工操作的复杂程度。2.提供温度、湿度、光强的自动采集功能和超设定阈值报警功能，最大程度保证实验研究的环境因素稳定性。3.在实验中引入视频监控功能，不仅可以改善实验过程记录和控制方式，而且可以对目标进行跟踪，统计目标在各个划定区域的信息。4.具有微波自动测量功能，可以跟踪实验过程中环境电磁场，有助于实验结果分析。5.提供定时微波照射的控制功能，可自动的进行定时微波暴露，有助于关于微波暴露对生物机能昼夜节律影响的研究。6.很好的容错机制，当系统遇到异常重新启动后，可以按照异常前的工作状态继续进行实验。


图1为本发明的一种具有视频监控功能的开展微波暴露下昼夜节律研究的方法的流程示意图。

案
初始化系统后，首先检查是否是由看门狗电路复位造成的复位启动，主要采用的方法是检查工作状态标志Flag_Working的值，如果该值为I，则判断系统是由看门狗电路复位的。此时，首先读取当前系统时间(或者从网络获取当前时间)，然后转换到当前设置光制(如12LD光制)中的时间点，根据本次工作设置的配置参数，计算出当前应该处于的工作阶段，然后继续执行这一工作流程。采用这种容错方式，可以保证系统在受外接干扰重启后可以按照原执行流程进行，将误差降到最低点。如果是正常启动程序，则系统等待人工交互界面的人工配置。当接收到开始工作的命令后，首先设置Flag_Working的值为O,然后并行执行以下几个功能模块:
温度采集功能:周期性记录温度信息，并判断是否超出阈值范围。如果超出范围，将通知报警模块报警。湿度采集功能:周期性记录湿度信息，并判断是否超出阈值范围。如果超出范围，将通知报警模块报警。光强采集功能:周期性记录光强信息，并判断是否超出阈值范围。如果超出范围，将通知报警模块报警。

视频监控功能:采集被测动物的视频，并根据目标特征进行目标跟踪，统计目标出现各区域的信息。同时压缩视频，并存储视频，用于实验过程的记录和过程控制存档。当视频中检测到有异常发生时，将通知报警模块进行报警。光照控制功能:按照光制配置信息通过光照控制电路实现周期性开灯、关灯的照明工作。微波测量功能:根据配置信息，全程定时测量微波功率，记录微波功率信息，包括微波暴露时的功率水平。若监控的异常(微波暴露时功率水平低于门限值，或者非暴露时功率水平高于门限值)时，将通知报警模块进行报警。微波发生功能:该模块根据系统配置信息，从设定的暴露起始时间，在设定的暴露时长期间进行设定频率和功率水平的微波信号发生，构造微波暴露环境。报警功能:检测是否接收到要求报警的信息，如果有报警请求，则启动报警模块进行报警。各个功能模块由系统配置信息控制，可以独立的、并行运行。根据需要用户可以配置是否启用相应功能，如可以禁用微波发生和微波测量功能进行非微波暴露下的生物昼夜节律研究。当系统达到设定的工作时间(实验天数设置)，或者接收人工结束实验命令后，系统将停止工作，此时将设置Flag_Working值为O，表示正常结束实验。2.一种具有视频监控功能的开展微波暴露下昼夜节律研究的方法的硬件设计方
案
为了提高视频处理功能，整个系统采用多处理器工作方式，其中一个主处理器控制整个系统运行，一个视频处理器主要用于处理视频，两个处理器通过共享RAM的方式进行视频数据交互，由主处理器通过视频处理功能调用接口通知视频处理器进行相应的视频处理，而视频处理器显示视频(可选)，并且通过共享RAM传送处理结果和视频数据给主处理器，主处理器对接收到的处理结果和压缩视频进行存储或或网络传输。主处理器通过串口或I2C接口与温度、湿度、光强传感器连接，根据系统配置要求进行温度、湿度、光强数据的采集和存储，同时可以判断采样值是否超过设定的门限值。如果超过门限值，系统将通过IO接口通知报警模块报警，同时也通过LAN接口进行网络报警。系统在配置成微波暴露工作模式时不提供无线通信接口，防止无线通信对整个实验环境产生微波辐射的干扰。该系统采用USB接口连接鼠标、键盘，采用触摸屏和数字键盘等进行人机交互，也支持通过网络进行人机交互。该系统支持两种方式控制微波辐射。一种方式是采用现有的微波源仪器和微波测量仪器，借助网络采用LXI标准对微波设备进行自动控制和自动测量，可以充分利用现有的微波精密仪器。另一种方式是在系统中集成微波发生电路和微波测量电路，可以根据配置的信息控制微波发生电路发射要求的微波信号(通过天线辐射出去)，同时利用接收天线接收微波信号实现微波强度测量。注意:两种方式可以共同工作，即可以将两种方式中微波发射和微波测量功能交叉应用。该系统提供看门狗功能，当系统异常时将重新运行程序。由于配置信息已经存储于系统中，系统将根据配置信息 确定目前是否处于实验周期中。如果处于实验周期，将通过网络(或系统)获取当前时间，并确定当前系统应处于的工作状态，然后继续运行，将异常降到最低。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所·作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。


本发明提出了一种具有视频监控功能的开展微波暴露下昼夜节律研究的方法，包括一个主要配置光照控制功能，温度、湿度和光强采集功能，视频监控功能，报警功能和微波发生和测量这些功能模块的系统，整个系统的工作过程如下是正常启动程序，则系统等待人工交互界面的人工配置；当接收到开始工作的命令后，首先设置工作状态标志的值为0，然后并行执行系统中所述功能模块设定的任务。本发明的具有视频监控功能的开展微波暴露下昼夜节律研究的方法，以自动化的方法进行模拟昼夜的光制生成、温度、湿度、光强、微波照射等环境监控，并具有视频监控与实验记录功能，有效提高了此方面研究的细致性及工作效率。