第 1 章 緒論

1.1 課題來(lái)源及研究意義
世間萬(wàn)物都會(huì)受到氣溫變化的影響，同樣人體健康也對(duì)氣溫十分敏感，人們幾乎感覺(jué)不到氣溫變化 1 度所帶來(lái)的影響，但是實(shí)際上它卻真實(shí)存在而且不容小覷。隨著近年來(lái)科技的日新月異，同時(shí)在變化的還有環(huán)境，特別是全球變暖導(dǎo)致的極端氣候的增多，對(duì)人們健康帶來(lái)的不同影響已經(jīng)引起了社會(huì)廣泛的關(guān)注。人們?yōu)榱诉m應(yīng)紛繁復(fù)雜的環(huán)境變化，每時(shí)每刻都在不自覺(jué)的進(jìn)行機(jī)能調(diào)節(jié)，伴隨著年齡的不斷變大，身體的各項(xiàng)機(jī)能都大不如前，血管壁也會(huì)失去原有的彈性，變得異常脆弱，身體自我調(diào)整無(wú)法適應(yīng)氣溫改變時(shí)，便可能會(huì)引起血壓的出現(xiàn)一些大幅度的改變。目前，我國(guó)高血壓患病率還在呈上升態(tài)勢(shì)，高血壓患者也越來(lái)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(wú)疑氣溫因素是其中一種。國(guó)內(nèi)外許多研究表明氣象環(huán)境的周期性變化也會(huì)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(guān)鍵的。血壓受氣溫影響的周期性的改變?cè)谡Ｈ似渲羞�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(jī)體的血壓狀態(tài)，在疾病的預(yù)防和治療方案的確定方面有著非常重要的作用，尤其是對(duì)根據(jù)溫度變化對(duì)高血壓患者發(fā)病情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)干預(yù)。
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1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
近年來(lái)，氣象因素對(duì)血壓變化產(chǎn)生的影響被越來(lái)越多的人重視起來(lái)，也有越來(lái)越多的研究表明，人體的各項(xiàng)身體機(jī)能不僅不會(huì)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(dāng)季節(jié)發(fā)生更替的時(shí)候，血壓也會(huì)出現(xiàn)有規(guī)律的變化。Morabito 等[2]研究了氣象因素和變動(dòng)血壓相關(guān)關(guān)系，研究結(jié)果表明，氣象因素是預(yù)測(cè)血壓（包括收縮壓和舒張壓）的強(qiáng)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(duì)于會(huì)血壓產(chǎn)生影響：氣溫升高的時(shí)候，人身體里的血管就會(huì)舒張，這樣就減少了血壓流動(dòng)的阻力，血壓也就下降了；氣溫下降的時(shí)候，人身體里的血管就會(huì)收縮，血壓流動(dòng)的阻力也會(huì)增加，血壓不降反升。在 1961 年 Rose[3]就有研究顯示人類血壓會(huì)隨著季節(jié)的交替而發(fā)生不同的改變。這樣的改變無(wú)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(duì)隨著年齡的增大也越加明顯［4-5］。氣溫變化不僅對(duì)成年人的血壓產(chǎn)生影響，對(duì)于兒童也同樣存在影響，澳大利亞的一項(xiàng)研究就表明兒童確實(shí)存在著這種影響，氣溫降低 10 攝氏度，無(wú)論收縮壓還是舒張壓都會(huì)相應(yīng)增加5~7mmHg。一個(gè)關(guān)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(shì)，分別增加了 1.3 mmHg、 0.6mmHg。國(guó)內(nèi)一項(xiàng)關(guān)于高血壓患者血壓和氣象因素的相關(guān)研究還表明，當(dāng)氣溫突變的時(shí)候血壓也會(huì)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(guān)理論及技術(shù)介紹

2.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就像是人類大腦神經(jīng)系統(tǒng)的抽象模型，用計(jì)算機(jī)方式來(lái)模擬人類的思維。人類希望通過(guò)不斷發(fā)發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)對(duì)人腦進(jìn)行模擬，并形成能夠解決現(xiàn)實(shí)中的一些復(fù)雜問(wèn)題的有機(jī)連接的處理單元，類似于人類的大腦一樣。近年來(lái)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正從人工智能向著數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域邁進(jìn)，并且已經(jīng)應(yīng)用于分類預(yù)測(cè)等方面。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由許多簡(jiǎn)單處理單元形成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，每個(gè)單元之間的連接都有相應(yīng)可變的權(quán)值，這樣的單元稱為神經(jīng)元。這是一個(gè)可以有多個(gè)輸入，單一輸出的結(jié)構(gòu)，具體如圖 2.1 所示。前饋式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：?jiǎn)蜗蜻B接網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，前一層處理單元的結(jié)果值作為后一層的輸入值。具體包括兩種類型：其中一個(gè)類型是 BP（Back Propagation）網(wǎng)絡(luò)，另一個(gè)類型為 Kohonen 網(wǎng)絡(luò)�？偟膩�(lái)說(shuō)，這種網(wǎng)絡(luò)類型更多地運(yùn)用于數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用程序。反饋式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：?jiǎn)蜗蜻B接網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，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(luò)。
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2.2 Matlab 與高級(jí)語(yǔ)言混合編程技術(shù)
MATLAB 全稱為矩陣實(shí)驗(yàn)室，MATLAB 的最初編寫是為了提供方便地訪問(wèn)矩陣軟件開(kāi)發(fā)的 LINPACK （線性系統(tǒng)包） 和 EISPACK （本征系統(tǒng)包） 項(xiàng)目。MATLAB 是一種高性能技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言，它集成了計(jì)算、 可視化和編程環(huán)境，使用 MATLAB 的一個(gè)關(guān)鍵的好處是,盡管大部分的編程是很高級(jí)的,但是它也支持一般的編程構(gòu)造，例如條件語(yǔ)句、 循環(huán)和其他流行的編程語(yǔ)言如 c + +或者 Python 所對(duì)應(yīng)的功能。MATLAB 擁有十分強(qiáng)大的科學(xué)運(yùn)算功能，與此同時(shí) 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(qiáng)大，因此 VC 和MATLAB 相互搭配起來(lái)使用的編程方式十分的強(qiáng)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(yīng)的優(yōu)勢(shì)。MATLAB 自帶的編譯工具能夠?qū)?m 文件便利的轉(zhuǎn)化成 C\C++語(yǔ)言、執(zhí)行程序（exe）、動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件（dll）、COM 組件等等，并可以直接供 C\C++語(yǔ)言調(diào)用，利用 VC 和 MATLAB 接口技術(shù)可以在 VC 中充分發(fā)揮 MATLAB 的數(shù)值計(jì)算功能，并且可以不依賴 MATLAB 軟件運(yùn)行。
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第 3 章 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)...........13
3.1 系統(tǒng)需求分析 .......13
3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) .......15
3.2.1 系統(tǒng)軟件架構(gòu)設(shè)計(jì) .....15
3.2.2 系統(tǒng)總體流程設(shè)計(jì) .....16
3.2.3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì) .....17
3.2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) .........24
3.2.5 系統(tǒng)預(yù)測(cè)算法設(shè)計(jì) .....27
3.3 本章小結(jié) .......30
第 4 章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn).......31
4.1 系統(tǒng)接口連接實(shí)現(xiàn) .......31
4.2 系統(tǒng)功能模塊實(shí)現(xiàn) .......33
4.2.1 數(shù)據(jù)操作模塊 .....33
4.2.2 氣溫血壓相關(guān)分析模塊 .....35
4.2.3 血壓預(yù)測(cè)模塊 .....37
4.3 實(shí)例分析 .......40
4.4 本章小結(jié) .......46
第 5 章 結(jié)論與展望...........47
5.1 結(jié)論 .......47
5.2 進(jìn)一步工作的方向 .......47

第 4 章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)接口連接實(shí)現(xiàn)
Matlab 和 SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)連接可以有 JDBC 和 ODBC 連接，本文采用的是 ODBC 連接方式。ODBC 是開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)連接的一個(gè)應(yīng)用程序編程接口(API)。使用 ODBC 應(yīng)用程序編寫可移植到其他平臺(tái),在客戶端和服務(wù)器端,很少有對(duì)數(shù)據(jù)訪問(wèn)代碼進(jìn)行更改。ODBC 通過(guò)作為應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)之間的轉(zhuǎn)換層使用ODBC 驅(qū)動(dòng)程序來(lái)完成 DBMS 獨(dú)立性。當(dāng)它被鏈接的時(shí)候應(yīng)用程序通過(guò)ODBC 驅(qū)動(dòng)程序管理器來(lái)使用 ODBC 函數(shù)，并且該驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒉樵儌鬟f給數(shù)據(jù)庫(kù)。ODBC 驅(qū)動(dòng)程序可以被認(rèn)為的類似于一臺(tái)打印機(jī)或其他驅(qū)動(dòng)程序，提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置功能的應(yīng)用程序使用，并執(zhí)行特定于數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的功能，從而使應(yīng)用人員在編程時(shí)不必關(guān)心底層的 DBMS,大大提高了工作效率。連接過(guò)程及實(shí)現(xiàn)如下圖 4.1 所示：通過(guò) conn=database(‘datasourcename’,‘username’,‘Password’)語(yǔ)句獲得數(shù)據(jù)庫(kù)的句柄，并返回一個(gè)連接結(jié)構(gòu)給 conn；使用 ping(conn)進(jìn)行連接測(cè)試；要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，需要先獲取游標(biāo)，方法為 cursor=exec(conn,sqlquery)，其中 sqlquery是有效的 SQL 語(yǔ)句，它通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)連接 conn 執(zhí)行 SQL 語(yǔ)句，，并返回一個(gè)游標(biāo)給變量 cursor；在數(shù)據(jù)庫(kù)中添加新記錄，即把一個(gè) Matlab 單元數(shù)組的值輸出到外部數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)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(kù)新的一行；關(guān)閉指針，其操作為 close(cursor)；關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)：close(conn)。

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結(jié)論

本文以目前基于氣溫對(duì)血壓影響的研究及預(yù)測(cè)技術(shù)為背景介紹，提出了實(shí)現(xiàn)一款可應(yīng)用于基于氣溫對(duì)血壓影響數(shù)據(jù)分析及預(yù)測(cè)系統(tǒng)的重要性和迫切性。本文分析了基于氣溫對(duì)血壓影響數(shù)據(jù)分析及預(yù)測(cè)系統(tǒng)的需求，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。另外，系統(tǒng)的重點(diǎn)是數(shù)據(jù)的采集分析，預(yù)測(cè)算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，前者本文通過(guò)統(tǒng)計(jì)數(shù)理分析方法對(duì)氣溫血壓進(jìn)行相關(guān)分析，后者本文通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究，最后基于 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)之上對(duì)原有算法進(jìn)行改進(jìn)并設(shè)計(jì)出預(yù)測(cè)算法，通過(guò)利用 MATLAB 對(duì)預(yù)測(cè)算法進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。最后利用對(duì)南昌部分居民采集的真實(shí)氣溫血壓數(shù)據(jù)訓(xùn)練預(yù)測(cè)模型，使得該模型結(jié)合預(yù)測(cè)系統(tǒng)滿足血壓的預(yù)測(cè)。
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參考文獻(xiàn)（略）