一種基于Wi-Fi的無線體溫監測系統設計

孟 勛

西安工業大學電子信息工程學院生物醫學工程系，陜西西安 710021

一種基于Wi-Fi的無線體溫監測系統設計

孟 勛

西安工業大學電子信息工程學院生物醫學工程系，陜西西安 710021

人體體溫是表征人體最重要、最基本的生命體征之一，在臨床監護、野外救護，家庭用途等具有廣泛應用需求。在醫療信息化的條件下，Wi-Fi技術的出現為設計一種無線連接，設備簡單，使用便捷，體積較小的體溫監測系統需要提供了技術支持和現實條件。本文從流程設計、軟硬件等方面提出了一種基于Wi-Fi體溫測量、監測的無線系統設計。

Wi-Fi；體溫監測系統；醫療信息化；無線連接；無線收發

0 引言

人體體溫是表征人體最重要、最基本的生命體征之一，在臨床監護、野外救護，家庭用途等具有廣泛應用需求。傳統的對參數監護儀因監測參數多，設備復雜，體積較大，導線連接多，有其應用的局限性。而水銀體溫計因容易造成汞污染，測量體溫數據在醫療信息化條件下不能及時地到達監測中心，進行分析，診治判斷亦有其應用缺點。[1]

設計一種設備簡單，使用便捷，體積較小，無線連接的體溫監測系統成為一種實際需要。在信息化的條件下，Wi-Fi技術的出現為這種需要提供了技術支持和現實條件。本文從流程設計，軟硬件等方面提出了一種用于體溫測量、監測的無線系統設計。[2]

1 Wi-Fi簡介[3]

Wi-Fi是一種可以將個人電腦、手持設備（pad，手機等）等終端以無線方式互相連接的技術，是一個高頻無線電信號。Wi-Fi技術也稱IEEE 802.11標準。信道頻點 (MHz)為2412，2417，2422，2427，2432，2437，2442，2447，2452，2457，2462，2467，2472，2484，組成人體血壓的測量和傳輸系統是足夠勝任的。

2 無線體溫監測系統

組成一種使用便捷，無線連接，功能專一的無線體溫監測系統，是現實的需要，和信息化技術尤其是Wi-Fi技術發展的形式需要。無線體溫監測系統使用無線連接，省去網絡線路有線連接組網的繁瑣工作，節省了設備占有的空間，為臨床醫護有效進行提供了便利條件，在野外救護工作中也節省了時間，適用外部環境更廣，也為家庭用途的體溫監測省去了繁瑣的人工勞動。無線體溫監測系統由于其使用便利，組網方便，節省時間和勞動，人體負擔小，和環境污染少等優點受到重視。

3 設計方案

3.1 使用設備

本設計一般由PC機（或平板電腦，智能手機等）或ARM，溫度傳感器[4]，Wi-Fi接口等組成。如果用體溫監測系統終端使用PC機作為中央處理單元模塊載體，可以使用windows c++ 6.0，window c++ .net等作為開發平臺，window c＋＋ ．net強大的網絡編程能力可以延拓Wi-Fi的使用；而如果使用ARM編程則設計簡便，尤其對體溫監測終端與監測中心計算機的點對點的通信。而PDA的使用則有界面美觀，使用方便等優點。

3.2 設備組成結構

體溫監測系統終端由溫度傳感器通過有線連接與PC機（或平板電腦，智能手機等）或ARM相連，這里以PC機為例，當測溫終端與監測中心實現點對點通信時，可不需要無線接入點AP，AP為Access Point簡稱。記得為PC機裝上無線網卡。單一測溫終端與監測中心的網絡組成結構如圖1所示，兩者通過Wi-Fi接口實現通信。對于點對多點的通信，可利用WLAN等現有外部無線網絡資源。

3.3 硬件組成

無線體溫監測系統的硬件構成如圖2所示。

溫度傳感器分為接觸式和非接觸式，這里選用接觸式溫度傳感器。

檢定標準技術及指標如下：

1）測量準確度：0.01級;分辨率0.1uV和0.1mΩ；

2）掃描開關寄生電勢：≤0.4μV；

3）溫度范圍：水槽：(室溫+5～95)℃

4）控溫穩定度：優于0.01℃/10min(水槽);

5）工作電源：AC220V±10%，50Hz，并有良好保護接地；

6）微機測控系統功率：〈500。

3.4 軟件設計

軟件設計主要包括兩個模塊：數據采集模塊和中央處理模塊。

3.4.1 數據采集模塊軟件處理流程

數據采集模塊主要是對從人體來的溫度傳感器數據進行監測采集。軟件處理流程如圖4所示。

分別對多個通道進行檢測，程序文件adc.c，程序如下：

3.4.2 中央處理模塊

中央處理模塊對從溫度傳感器采集的體溫數據進行處理，在LCD上顯示，根據需要可做進一步信號處理做出診斷。

4 設計現狀[5]

人體體溫監測系統作為單生理參數監護系統的一種受到重視。生理參數監護儀及生理參數監護系統的設計有單一參數和多參數類型設計，比如單一的體溫監護系統和包括體溫、脈搏、血壓等的多參數監護系統設計。相對而言單參數監護系統設計更為簡便，因其參數單一，可以設計的更為精細，器件的選擇范圍相對較大；而多參數監護系統設計則有功能較全，但因其需要考慮的因素較多，制約因素較多，因而器件的選擇范圍余地較小。近年來也出現對某一功能模塊為設計目標的設計傾向。

就其連接類型分，有有線連接和無線連接兩種。有線連接采用串口、并口、USB口等接口，通過電線，電纜等進行連接，無線連接和無線收發則使用方便，組網方便，節約空間和勞動，利用Wi-Fi、藍牙、射頻以及GPRS等技術進行無線接口設計是一種趨勢。

體溫監測系統的中央處理模塊可為DSP，ARM，PDA終端等。

通過DSP芯片硬件設計和軟件編程可實現對從體溫采集模塊輸入心電數據的信號處理，可通過硬件電路和軟件算法實現。特點是簡潔，運算速度快，成本低，靈活性相對差。

利用ARM進行中央處理模塊設計，特點是低成本，算法設計可多樣，靈活性高。

而利用PDA終端設計中央處理模塊可以很好利用無線通信系統資源，具有界面好，很好的使用靈活性和可操作性的優點。如果通過嵌入式編程，簡潔的界面設計比較容易實現，操作方便。通過相應的菜單．工具按鈕等軟件設計可以方便地實現體溫信號的采集、顯示和存儲，并且可對體溫波形的波動可以進行縮放、移動和重放，界面設計靈活。

5 結論

本文采用Wi-Fi無線收發，利用Wi-Fi的無線收發，無線連接功能等特點進行體溫監測系統的設計，可實現點對點、點對多點的通信，無連接實現了人體體溫數據的采集，存儲，傳送和共享，使用方便，組網靈活，如有必要可利用已有的WLAN等無線網絡，保證了高性能、低成本，組織靈活，使用便捷，節省時間和勞動，是一種比較理想的設計方案。同時對生理參數系統的設計現狀進行了研究，具有重要的現實和借鑒意義。本文撰寫的體溫監測系統設計是對生理參數監護系統研究的一種比較深入的研究探討，希望成為該領域專業人士重要的參考文獻。

[1]E.F.J.Ring.Progress in the Measurement of Human Body Temperature[J].IEEE Engineering in Medicine and Biology ，1998，，( July / Aug ust): 19-24.

[2]包敬海，陸安山，龔文鋒.快速多點體溫檢測系統的研究[J].自動化儀表，2010，31（6）：67-72.

[3] what is Wi-Fi？[EB/OL].http://inventors.about. com/od/wstartinventions/a/Wi-Fi.htm.

[4]高世海，田仲.溫度傳感器及其與微處理器接口[J].電子技術應用，2001（3）：64-66.

[5]孟勛.一種基于ARM的心電監護系統的設計及相關研究[J].現代電子技術，2015，38（6）：122-125.

Design of a wireless body temperature monitoring system based on Wi-Fi

Meng Xun
Department of Biomedical Engineering，School of Electronic and Information Engineering，Xi’an Technological University，Xi’an shaanxi，710021，China

The human body temperature is one of the most important and the most basic vital signs of the characterization of human，which has broad applications. Under the condition of medical information in clinical monitoring，wilderness first aid，family uses，Wi -Fi technology appeared for the design of a wireless connection，simple equipment，easy to use，small volume of body temperature monitoring system to provide technical support and practical conditions. A wireless temperature measurement and monitoring system based on Wi-Fi is proposed from the process design，hardware and software，and other aspects of the design in this paper。

Wi-Fi; body temperature monitoring system; medical information; wireless connection; wireless transceiver

TP39

A

1674-6708（2015）138-0125-03

孟勛，碩士，教師，資深軟件工程師/架構師，助教、助工，研究方向：生物醫學工程，計算機軟件與應用，信號處理