基于ZigBee的醫院監護系統的研究和設計

摘 要：隨著我國科技的進步，國家也加大了對醫療設施的投資力度。ZigBee醫院的監護系統是針對目前的醫院監護活動中現有的監護設備成本較高、功率較大、接線比較多的缺點。目前新開發的醫療監護系統醫用的核心便是ZigBee無線傳感器網絡。基于ZigBee的無線醫院監護系統在實際的應用過程中表現出可靠的實用性，ZigBee是醫療監護的新型技術，文章主要對ZigBee技術進行分析。

目前我國的醫療監護系統大部分都是有線的，但是一般這種有線的監護系統在連線的過程中都是很復雜的，大多數都只能放置在一個固定位置使用，這樣就導致了醫院醫療監護設備在使用過程中的效率大大的降低，并且錯綜復雜的接線設置很容易就會導致醫院病人的心理壓力增大，從而影響了病人配合醫生救治的情緒，面對有線的監護系統現存的種種問題，目前無線的醫療監護系統成為了監護系統的主要發展方向，所以基于ZigBee的無線醫療監護系統的探究具有很鮮明的意義。

1 ZigBee的網絡結構設計

ZigBee-無線傳感器網絡，在無線醫療的監護系統中使用，無線傳感網絡主要的作用是建立醫療監護系統和監護中心的無線網絡連接，總而言之，就是要在一定的監護病房中多設置裝置有無線接收信息系統的生命體征監護點，并且在病房合適的位置設置相應的路由器，將病人病房里的監護設備系統發出的無線信號聚集成一起并能夠傳輸到協調器當中，協調器將通過網關將病房監護的數據傳送到Inetenet中，從而實現監護信息能夠在病房和監護中心的相互通聯。然而由于系統的客戶端設置不同且有不一樣的信息查看的權限，能夠讓醫生工作人員和病人獲取自己需要的醫療監護信息系統。并且經過網上傳的信息在系統的數據庫中得以保存，并且保證醫院監護數據信息的準時更新，通過對不同信息數據的設置，醫療監護系統還會針對監護信息不正常的及時的向醫療的工作人員反應，也就是設置報警系統[1]。

2 ZigBee的分類

在ZigBee的無線醫療監護系統中，監護系統主要傳輸的數據大致分為三種類型：第一種便是周期性數據，周期性的數據一般是傳輸的節點能夠收集到病房里病人們的心跳頻率、呼吸記憶人體溫度的變化等等類型的生理數據，在傳輸的活動過程中的特點是有比較強的周期性和較強的連續不斷性；第二種便是間接性的數據，這種數據的產生也許是因為病房監護數據系統的特殊提供形式，具體上來說，就是在監護系統的運用過程中根據醫療人員的設置，篩選監護數據。并且還設置了對應的沉睡系統，只有在醫院的監護系統發出特別情況的警報時才會將監護數據傳輸達到監護中心；第三種便是重復不斷地慢反應數據，在使用過程中可以調速率，這種重復性的數據自身就是一種雙向的數據，主要使用的目的便是通過對來反往復的數據處理來控制節點的一種采集活動。

2.1 ZigBee技術的概念和簡要分析

依據IEEE802.15.4的協議標準。ZigBee的頻段工作共分為三個階段，這三個階段的頻段工作距離比較大，并且在每個頻段上的數據信息不用，每個頻段上的傳輸頻率和調節方式也大致相同，這三個頻率分別分為868MHz、915MHz、2.4GHz，分別為歐洲的頻段，北美的頻段和全球通用的頻段，都為免執照的頻段。ZigBee無線作為小距離的無線通信的主要代表，主要具有成本低、功耗低、延時短、網絡可容量大、安全可靠性的基本特征。ZigBee主要有若干個無線數傳模板組成的無線數傳網絡平臺，最大的模塊能夠增加到65000個，并且每一個模板都可以被看作是一個個的移動的網絡中的基站，功能、特點和基站比較相近，并且由這些模塊總共組建成了整體網絡，ZigBee網絡所遵守的無線網絡協議是全國標準的七層開放式的系統互聯模型[2]。

2.2 基于ZigBee技術的醫院監護系統設計

醫院的醫療監護系統的主要功能便是集取人體的生理數據比如心跳數據、血壓、心率、血氧含量等等，然后再將得到的大概數據通過技術傳播到PC機的數據庫當中，在PC機上建立有web的服務器，這樣醫院的醫護人員便可以隨時產看病人的生理參數數據，雖然這種方法很利于醫生對病人情況的準確掌握，但是這種無線監控網絡節點組成的結構是很復雜的但是大部分都是相同的，無線監控網絡節點主要有五個部分，傳感器、A/D轉換及相關的調理電路、處理區模塊、無線數據通信模塊、電信模塊。數據采集單元主要包含收集病人的血壓、脈搏、心電圖、血氧等等數據的多種傳感器，而信號調理電路便是負責把來傳感器的信號數據來進行調理歸納，然后又過濾掉無用的噪音信號，以此來滿足A/D轉換的要求。A/D轉換模板主要負責把經調理的電路調整到滿足A/D轉換要求的信號再轉換成數字的信號再傳送到處理器模塊，由此可以看來，每個環節都是環環相扣的，必不可少的。處理器的模塊就是無線傳感器節點的主要核心部位，全部的計算都會在此完成，處理器不僅僅要有強大的處理能力，外形小、功耗低，并且還要有通用的端口和通信接口，最好還要有安全保障。在信息處理系統過程中，我國基本上使用的是MSP430系列的單片機器，它具有比較豐富的尋址放大，很高效的查表處理指令，這類特征保障了可以編制出高效率的程序源。源電壓一般采用的是1.8-3.6V的電壓，因而可以使其在1MHz的條件下所使用，最后芯片的電流會保持在165A左右。醫院的醫療監護設備一般都不能擁有很高的電磁輻射，并且監護設備還要有強悍的抗干擾能力。并且保證也不能去打擾到別人。這個系統在人們設計的時候已經考慮到了這一點，所以使用了無線收發芯片，這個芯片能夠將發射頻率、增強型8051MCU的內核、9通道12位ADC、外圍元件、電感和濾波全部都集到單個的芯片中，并且內部設置專門的比較穩定的電路。

3 結束語

由上文可以看出，目前在我國ZigBee技術是最為新型活躍的一種無線通信技術，這種無線通信技術不光有在技術上的優勢，還得到了IEEE國際標準化的組織的廣大認可，并極力的發揚這種技術在各個領域中的廣泛使用。由此看來，我國還需要加大科技的投入，要對醫療措施進行更好的設置。并且隨著我國人口的日益增多和人口老齡化問題的加重，醫療的救護資源也越來越緊缺，看病也越來越難的現狀也沒有進行實質性的解決，并且由于現在食品、空氣的大面積污染，在比較大的城市很多醫院會緊缺床位，這時就會臨時性的增加病床，然而這樣臨時新增加的床位就沒有辦法得到有限的監護，對病人的生命安全構成了嚴重的威脅，所以引入了ZigBee技術，不僅可以增加醫院救治病人的靈活性，還可以提高醫院的信息服務整體水平，并且也有效的改善了醫院監護系統的局限性。

參考文獻

[1]陳琴琴.基于ZigBee技術的病人無線監護系統研究[M].成都理工大學：電路與系統，2012.

[2]司亞超，董灝霞，孟凡興.基于Zigbee技術的醫療監護系統的研究與分析[J].河北建筑工程學院學報，2014，2.