天使的守護

甫婷婷++鄭斌

摘 要：針對醫(yī)院中毒加護病房和臥床不起卻無法住院的病人，利用物聯(lián)網(wǎng)技術設計了“天使的守護”系統(tǒng)，該設計利用溫濕度傳感器監(jiān)測裝置、重力檢測裝置對病人進行實時檢測，并通過無線數(shù)據(jù)傳輸可及時告知看護人員，大大減輕了患者家屬的負擔，為救治患者節(jié)省了寶貴的時間。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；溫濕度傳感器；重力檢測裝置；無線數(shù)據(jù)傳輸

1 作品簡介

該作品名為“天使的守護”，利用物聯(lián)網(wǎng)技術代替護士和家人時刻守護在病人身邊，實時監(jiān)測病人情況，以減輕家人負擔，并且可以最大限度的減少由于對病人突發(fā)情況發(fā)現(xiàn)不及時而造成的傷害。

該設計適用于醫(yī)院重度加護病房以及無法住院的臥床不起的病人，該設計利用溫濕度監(jiān)測裝置、重力檢測裝置來完成對病人狀況的實時監(jiān)測，并通過無線傳感網(wǎng)絡將監(jiān)測信息發(fā)送給看護人員。本設計檢測系統(tǒng)使用溫濕度檢測模塊、壓力檢測模塊對病人病床進行溫濕度監(jiān)控，以及對病床的輸液設備進行重量監(jiān)控。在病人觸手可及但通常不會誤觸的位置配有報警按鈕，發(fā)生突發(fā)情況時，病人可以按動按鈕向看護人員求救。數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)通過無線數(shù)據(jù)傳輸，通過向指定人員發(fā)送短信或打電話將病人信息及時發(fā)送給看護人員。另配有控制系統(tǒng)，通過手機藍牙裝置可以調節(jié)位置，還有專為兒童添設的搖籃功能，使看護更方便，更智能。

2 工作原理

智能病床分為病床部分和實時監(jiān)測部分，他們之間采用無線通信。病床部分利用車作為載體，采用51單片機作為主控芯片與各模塊互相協(xié)作，實現(xiàn)以下功能：

（1）遙控運動功能。通過200 m藍牙無線遙控模塊與單片機結合，單片機通過讀取遙控模塊信號給電機驅動模塊相應的信號以控制車的前后左右運動與轉圈。為幫助小孩的睡眠，還特地設計了搖籃功能。手機遙控功能可通過藍牙模塊方便、快捷的調整病床位置。

（2）尿濕檢測功能。利用雨滴檢測模塊檢測病人是否尿床，當病人尿濕時，監(jiān)測部分報警，提醒醫(yī)生注意，同時將自動向指定號碼撥打電話，提醒看護者照顧病人。此外，監(jiān)測部分通過LCD12864液晶屏可以實時監(jiān)測到病人是否尿濕。

（3）顯示功能。將LCD12864作為顯示設備，該設備有四行，每行可顯示8個漢字或者16個字母數(shù)字。設計用第一行來顯示時間，第二行顯示溫度，第三行顯示輸液重量狀態(tài)，第四行顯示尿濕檢測開啟/關閉狀態(tài)。

（4）輸液監(jiān)測功能。利用高精度稱重傳感器設計了24位A/D轉換器芯片。與同類型芯片相比，該芯片具有集成度高、響應速度快、抗干擾性強等優(yōu)點。該芯片與后端MCU芯片的接口和編程都非常簡單，無需對芯片內部的寄存器編程。病人在輸液時，再也不用麻煩家屬和護士盯著點滴瓶。隨著輸液完畢，壓力監(jiān)測模塊檢測到壓力小于一定閾值時會自動通知護士站，以便及時派遣護士來換藥。

（5） GSM功能。隨著GSM網(wǎng)絡建設的完善，GSM模塊的應用范圍也隨之越來越廣。單片機通過P12、P13的串口通信實現(xiàn)與GSM網(wǎng)絡的通信。我們所用到的GSM模塊波特率默認為9 600，通過GSM遠程監(jiān)控，當病人有需要時，向指定號碼發(fā)送短信或者打電話提示，以達到提醒家人及時處理的目的。

（6）溫度和時間功能。分別采用DS18B20和DS1302芯片來獲取溫度和時間。18B20采用單線接口方式，測量范圍廣，誤差僅為1攝氏度，可滿足日常生活的溫度測量需求；DS1302具有性能高、功耗低等特點，擁有雙電源，即使主電源掉電依舊可保持運行。

（7）無線通信。病床和監(jiān)測系統(tǒng)通過nRF24L01進行通信。nRF24L01是一款工作在2.42.5 GHz世界通用ISM 頻段的單片無線收發(fā)器芯片，可通過SPI接口設置協(xié)議。該芯片具有功耗低、傳輸速度快等特點，能夠把病床采集到的溫度、壓力等信息實時傳送到監(jiān)測系統(tǒng)。

（8）一鍵呼救功能。該功能采用獨立按鍵，不僅十分小巧，性能還特別穩(wěn)定。當病人有需要時，輕按幾個按鈕就可以把信號發(fā)送到監(jiān)測系統(tǒng)，并及時通知護士。

該設備的器件實物圖如圖1所示，其最小系統(tǒng)電路圖如圖2所示，其驅動電路連接圖如圖3所示。

3 創(chuàng)新點

多功能智能病床不僅能為病人進行檢測、監(jiān)護，還能將對人體進行監(jiān)護后的結果轉化為信息，發(fā)送到信息終端，通知醫(yī)生對人體健康給予指導報告及建議。此外，該設備還具有智能信息化、紅外線治療、睡眠監(jiān)控、輸液監(jiān)測、尿濕檢測等功能，能夠滿足病人以下需求：

（1）警報信息的傳送。將報警信息通過無線傳輸，以短信的形式發(fā)送給指定的看護人員，只需輕按幾個按鈕，護士就會應“邀”而來。

（2）可以將病人的情況實時通知家人，發(fā)生緊急情況時還會以電話的形式傳達警報信息，立刻撥打指定的電話號碼，第一時間通知家人

（3）病人在輸液時再也不用麻煩家屬和護士盯著點滴瓶，當藥液注射完畢后便自動通知護士站，有護士來及時換藥。

（4）護士無需打擾病人就能方便的了解病人的體溫數(shù)據(jù)等狀況，在護士站的監(jiān)測終端上一目了然。

（5）智能手機控制端。現(xiàn)在智能手機十分普遍，可以通過手機藍牙控制病床的移動，方便、快捷、智能化。

4 市場前景

護理對于看護人員而言一直都是一項繁重而艱難的工作，不但需要經(jīng)常對病人的身體情況進行檢測，還要注意病房環(huán)境是否適合病患。有時由于害羞或是語言等問題，看護人員不能及時發(fā)現(xiàn)病人尿床等情況，可能導致病人病情加重。由于隱私等問題，在病房內安裝監(jiān)控很難實現(xiàn)，而隨時觀看監(jiān)控以檢測病人的情況也并不現(xiàn)實，并且對于看護人員而言，夜晚的看護最耗神也最容易發(fā)生緊急情況。

我們的設計一方面是為了最大限度為病患提供更舒適的環(huán)境，及時發(fā)現(xiàn)突發(fā)情況以保障病患的生命安全，讓已經(jīng)發(fā)生過的悲劇不再重演；另一方面可以減輕看護人員的負擔，同時也能保證病人受到更溫暖的照顧。對病人而言，他們不希望自己連喝水都要靠別人的幫助，但有時僅依靠自己又確實沒辦法做到正常人看似普通的事情。對于家屬或護士而言，他們也不愿意在病人輸液時精神保持高度緊張，一直盯著輸液瓶，唯恐給病人換藥不及時。所以開發(fā)一套既能減輕家屬和護士工作量又能更人道可滿足病人需求的多功能、智能化病床是市場的迫切需求。且該智能病床功能齊全，價格低廉，是一款性價比很高的產品，市場預期良好，前景十分廣闊。而我們也在咨詢病人的需要時，和老師、醫(yī)生商討逐步完善我們的作品，最終讓它成為一款面向市場的成熟產品。