第 1 章 緒論

1.1 課題來源及研究意義
世間萬物都會受到氣溫變化的影響，同樣人體健康也對氣溫十分敏感，人們幾乎感覺不到氣溫變化 1 度所帶來的影響，但是實際上它卻真實存在而且不容小覷。隨著近年來科技的日新月異，同時在變化的還有環(huán)境，特別是全球變暖導致的極端氣候的增多，對人們健康帶來的不同影響已經(jīng)引起了社會廣泛的關注。人們?yōu)榱诉m應紛繁復雜的環(huán)境變化，每時每刻都在不自覺的進行機能調(diào)節(jié)，伴隨著年齡的不斷變大，身體的各項機能都大不如前，血管壁也會失去原有的彈性，變得異常脆弱，身體自我調(diào)整無法適應氣溫改變時，便可能會引起血壓的出現(xiàn)一些大幅度的改變。目前，我國高血壓患病率還在呈上升態(tài)勢，高血壓患者也越來越多，目前也有很多研究在分析影響高血壓發(fā)病率的因素，但無疑氣溫因素是其中一種。國內(nèi)外許多研究表明氣象環(huán)境的周期性變化也會引起血壓的周期性變化，而且在這些氣象因素中氣溫的變化是非常關鍵的。血壓受氣溫影響的周期性的改變在正常人其中還包括兒童或者高血壓患者中都是存在的，但是高血壓患者受影響的程度要比正常人高得多，特別在冬季，這種影響尤其明顯。由此可以看出，探尋在氣溫因素影響下血壓所呈現(xiàn)的變化規(guī)律可以很好地幫助人們更加清晰的了解自身機體的血壓狀態(tài)，在疾病的預防和治療方案的確定方面有著非常重要的作用，尤其是對根據(jù)溫度變化對高血壓患者發(fā)病情況進行動態(tài)干預。
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1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
近年來，氣象因素對血壓變化產(chǎn)生的影響被越來越多的人重視起來，也有越來越多的研究表明，人體的各項身體機能不僅不會受身體內(nèi)部各種環(huán)境的影響，外界環(huán)境的影響也是不容忽視，其中當季節(jié)發(fā)生更替的時候，血壓也會出現(xiàn)有規(guī)律的變化。Morabito 等[2]研究了氣象因素和變動血壓相關關系，研究結果表明，氣象因素是預測血壓（包括收縮壓和舒張壓）的強因子，并且可以忽略性別、年齡、身體狀況、是否有服用降血壓藥物等因素的影響。氣溫的升高或者降低對于會血壓產(chǎn)生影響：氣溫升高的時候，人身體里的血管就會舒張，這樣就減少了血壓流動的阻力，血壓也就下降了；氣溫下降的時候，人身體里的血管就會收縮，血壓流動的阻力也會增加，血壓不降反升。在 1961 年 Rose[3]就有研究顯示人類血壓會隨著季節(jié)的交替而發(fā)生不同的改變。這樣的改變無論是在兒童、老年人、血壓正常者或者高血壓患者中都存在，而且影響程度對隨著年齡的增大也越加明顯［4-5］。氣溫變化不僅對成年人的血壓產(chǎn)生影響，對于兒童也同樣存在影響，澳大利亞的一項研究就表明兒童確實存在著這種影響，氣溫降低 10 攝氏度，無論收縮壓還是舒張壓都會相應增加5~7mmHg。一個關于老年人血壓受氣溫影響的分析研究中指出，室內(nèi)溫度降低1 攝氏度，收縮壓和舒張壓也出現(xiàn)了上升的趨勢，分別增加了 1.3 mmHg、 0.6mmHg。國內(nèi)一項關于高血壓患者血壓和氣象因素的相關研究還表明，當氣溫突變的時候血壓也會出現(xiàn)很大的變化，一組病人的原始血壓為(135.5±12.8)mmHg，但是氣溫突然下降 8.5 攝氏度后，這組病人收縮壓平均升高 13.3 mmHg，這樣的上升幅度明顯要比一般正常人高出很多。
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第 2 章 相關理論及技術介紹

2.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡
神經(jīng)網(wǎng)絡就像是人類大腦神經(jīng)系統(tǒng)的抽象模型，用計算機方式來模擬人類的思維。人類希望通過不斷發(fā)發(fā)展的計算機技術來對人腦進行模擬，并形成能夠解決現(xiàn)實中的一些復雜問題的有機連接的處理單元，類似于人類的大腦一樣。近年來，人工神經(jīng)網(wǎng)絡正從人工智能向著數(shù)據(jù)挖掘領域邁進，并且已經(jīng)應用于分類預測等方面。神經(jīng)網(wǎng)絡是由許多簡單處理單元形成的復雜結構，每個單元之間的連接都有相應可變的權值，這樣的單元稱為神經(jīng)元。這是一個可以有多個輸入，單一輸出的結構，具體如圖 2.1 所示。前饋式神經(jīng)網(wǎng)絡：單向連接網(wǎng)絡拓撲結構，前一層處理單元的結果值作為后一層的輸入值。具體包括兩種類型：其中一個類型是 BP（Back Propagation）網(wǎng)絡，另一個類型為 Kohonen 網(wǎng)絡�？偟膩碚f，這種網(wǎng)絡類型更多地運用于數(shù)據(jù)挖掘應用程序。反饋式神經(jīng)網(wǎng)絡：單向連接網(wǎng)絡拓撲結構，但是輸出單元的輸入同樣可作為輸入單元的輸出，比如 Hopfield 網(wǎng)絡。
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2.2 Matlab 與高級語言混合編程技術
MATLAB 全稱為矩陣實驗室，MATLAB 的最初編寫是為了提供方便地訪問矩陣軟件開發(fā)的 LINPACK （線性系統(tǒng)包） 和 EISPACK （本征系統(tǒng)包） 項目。MATLAB 是一種高性能技術計算語言，它集成了計算、 可視化和編程環(huán)境，使用 MATLAB 的一個關鍵的好處是,盡管大部分的編程是很高級的,但是它也支持一般的編程構造，例如條件語句、 循環(huán)和其他流行的編程語言如 c + +或者 Python 所對應的功能。MATLAB 擁有十分強大的科學運算功能，與此同時 MATLAB 擁有的編寫程序的能力有著一定程度上的局限性，但是 VC 在這方面卻非常強大，因此 VC 和MATLAB 相互搭配起來使用的編程方式十分的強大和有效，因此以這樣的方式能夠充分地發(fā)揮出 MATLAB 和 VC 相應的優(yōu)勢。MATLAB 自帶的編譯工具能夠?qū)?m 文件便利的轉(zhuǎn)化成 C\C++語言、執(zhí)行程序（exe）、動態(tài)鏈接庫文件（dll）、COM 組件等等，并可以直接供 C\C++語言調(diào)用，利用 VC 和 MATLAB 接口技術可以在 VC 中充分發(fā)揮 MATLAB 的數(shù)值計算功能，并且可以不依賴 MATLAB 軟件運行。
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第 3 章 系統(tǒng)分析與設計...........13
3.1 系統(tǒng)需求分析 .......13
3.2 系統(tǒng)設計 .......15
3.2.1 系統(tǒng)軟件架構設計 .....15
3.2.2 系統(tǒng)總體流程設計 .....16
3.2.3 系統(tǒng)功能模塊設計 .....17
3.2.4 數(shù)據(jù)庫設計 .........24
3.2.5 系統(tǒng)預測算法設計 .....27
3.3 本章小結 .......30
第 4 章 系統(tǒng)實現(xiàn).......31
4.1 系統(tǒng)接口連接實現(xiàn) .......31
4.2 系統(tǒng)功能模塊實現(xiàn) .......33
4.2.1 數(shù)據(jù)操作模塊 .....33
4.2.2 氣溫血壓相關分析模塊 .....35
4.2.3 血壓預測模塊 .....37
4.3 實例分析 .......40
4.4 本章小結 .......46
第 5 章 結論與展望...........47
5.1 結論 .......47
5.2 進一步工作的方向 .......47

第 4 章 系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)接口連接實現(xiàn)
Matlab 和 SQL Server 數(shù)據(jù)庫連接可以有 JDBC 和 ODBC 連接，本文采用的是 ODBC 連接方式。ODBC 是開放數(shù)據(jù)庫連接的一個應用程序編程接口(API)。使用 ODBC 應用程序編寫可移植到其他平臺,在客戶端和服務器端,很少有對數(shù)據(jù)訪問代碼進行更改。ODBC 通過作為應用程序和數(shù)據(jù)庫之間的轉(zhuǎn)換層使用ODBC 驅(qū)動程序來完成 DBMS 獨立性。當它被鏈接的時候應用程序通過ODBC 驅(qū)動程序管理器來使用 ODBC 函數(shù)，并且該驅(qū)動程序?qū)⒉樵儌鬟f給數(shù)據(jù)庫。ODBC 驅(qū)動程序可以被認為的類似于一臺打印機或其他驅(qū)動程序，提供一個標準設置功能的應用程序使用，并執(zhí)行特定于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能，從而使應用人員在編程時不必關心底層的 DBMS,大大提高了工作效率。連接過程及實現(xiàn)如下圖 4.1 所示：通過 conn=database(‘datasourcename’,‘username’,‘Password’)語句獲得數(shù)據(jù)庫的句柄，并返回一個連接結構給 conn；使用 ping(conn)進行連接測試；要對數(shù)據(jù)進行操作，需要先獲取游標，方法為 cursor=exec(conn,sqlquery)，其中 sqlquery是有效的 SQL 語句，它通過數(shù)據(jù)庫連接 conn 執(zhí)行 SQL 語句，，并返回一個游標給變量 cursor；在數(shù)據(jù)庫中添加新記錄，即把一個 Matlab 單元數(shù)組的值輸出到外部數(shù)據(jù)庫的新記錄中，方法為 insert(conn,‘tablename’,‘colnames’,‘data’)，其中tablename 是表名，colnames 是列名，data 是要輸入的數(shù)據(jù)，insert 通過連接 conn按照給定的列名把單元數(shù)組中的數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)庫新的一行；關閉指針，其操作為 close(cursor)；關閉數(shù)據(jù)庫：close(conn)。

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結論

本文以目前基于氣溫對血壓影響的研究及預測技術為背景介紹，提出了實現(xiàn)一款可應用于基于氣溫對血壓影響數(shù)據(jù)分析及預測系統(tǒng)的重要性和迫切性。本文分析了基于氣溫對血壓影響數(shù)據(jù)分析及預測系統(tǒng)的需求，并對系統(tǒng)進行了詳細設計和實現(xiàn)。另外，系統(tǒng)的重點是數(shù)據(jù)的采集分析，預測算法的設計與實現(xiàn)，前者本文通過統(tǒng)計數(shù)理分析方法對氣溫血壓進行相關分析，后者本文通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡的研究，最后基于 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡理論基礎之上對原有算法進行改進并設計出預測算法，通過利用 MATLAB 對預測算法進行了實現(xiàn)。最后利用對南昌部分居民采集的真實氣溫血壓數(shù)據(jù)訓練預測模型，使得該模型結合預測系統(tǒng)滿足血壓的預測。
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參考文獻（略）