救護車遠程飛救系統設計

高 尚，史興娟，吳偉林，孫建成

（1.南京海之感信息技術有限公司江蘇 南京211111；2.南京微傳物聯網科技有限公司 江蘇 南京211111）

救護車遠程飛救系統設計

高 尚1，史興娟2，吳偉林2，孫建成2

（1.南京海之感信息技術有限公司江蘇 南京211111；2.南京微傳物聯網科技有限公司 江蘇 南京211111）

為了實現對救護車上的病人心電參數遠程實時監測的需求，提出了一種基于無線傳感技術的救護車遠程監測系統設計方案，并完成系統的軟硬件設計。該系統可以完成心電信號、語音圖像、GPS坐標的數據采集和傳輸，系統軟件采用IAR Embedded system進行編程，能夠完成對系統多種信號進行采集和傳輸。實際應用表明，該系統具有操作簡便、測試準確的特點，達到了設計要求。

實時監測；無線傳感技術；心電參數；救護車

目前，隨著醫患關系緊張、醫療資源短缺等問題的日益凸顯，醫院的信息化和移動醫療的發展己經成為醫院和老百姓日益增長的迫切需求。就拿急性心腦血管疾病來說，據統計，目前全國范圍內有心腦血管病患者2.7億，每年死于心腦血管病的人數近300萬—這個數字己經占到總死亡構成的45%[1-6]。有統計數據顯示，在我國，每12秒就有一個患者死于心腦血管疾病。毫不夸張地說，心腦血管疾病己經成為中國乃至世界范圍內人類健康的第一殺手。同時，我國每年由于心腦血管疾病所花費的醫療費用及勞動力損失逾2 000億元，給社會和家庭造成沉重的負擔，然而這其中，由于未得到及時救治而失去生命的心腦血管疾病患者占了總死亡人數的絕大多數。再以車禍、火災、地震等大人員數量的急救為例，以往大量傷員被送到醫院由于需要對每個傷員重新進行分診診斷，容易導致醫院場面混亂無序，甚至手忙腳亂。這嚴重影響了急救的效率，耽誤了搶救的黃金時間，據統計，每年有一半以上的傷員因搶救不及時而失去生命。所以，因醫療資源有限所誘發的醫患矛盾日漸突出，更是進一步激化了社會的不穩定因素一一病人多、醫生少、費用高、信任低、血案頻發一一這一切都交織在一起，成為大國不可承受之重。然而目前醫院急救流程復雜，急救車把患者送到醫院后由分診開始到最后實施救治，這過程中經歷的各項生命體征檢查、病例的建立、急救醫生到位、專家會診、手術準備等等一系列事項將花費短則幾分鐘，長則1小時的時間，導致了很多患者得不到最及時的搶救，甚至很多患者就死在了等待救治的過程中。

可見，對救護車上的病人實施遠程實時監測變得非常重要。為了實現對病人實施遠程的實時監測，在做了需求分析的基礎上，提出并設計了一種基于無線傳感技術的救護車實時監測系統設計。該系統能夠完成對病人體征參數的準確測試。

1 總體設計

該測試系統結構圖如圖1所示。該系統可以對接心電監護儀、CMOS攝像頭和音頻話筒、GPS模塊，通過2.4GHZ無線實時采集十二導聯心電圖、血壓、血氧、血糖、肌鈣蛋白、BNP等生命體征數據、現場的音視頻數據和車載地理信息，并將所有數據從病人事發現場傳輸到救護車上的車載中央處理器接收基站中；該系統還可以連接3G或4G模塊和VSAT衛星通訊模塊，系統可以從車載中央處理器接收基站讀取音視頻數據、生命體征數據、地理坐標數據并通過3G或4G或VSAT衛星通訊模塊將數據發送到遠程醫院中心。同時系統可以通過3G或4G或VSAT衛星通訊模塊將病人的電子病歷信息快速下載并快速反饋到中心醫院。本系統是將急救電子病歷系統、救護車上與搶救現場實時視頻監控系統、數據挖掘與分析系統、救護車定位與跟蹤系統、呼叫與調度指揮系統、醫療設備數據時鐘同步系統、患者就醫全程時間軌跡自動跟蹤系統于一體的遠程急救與監護系統。

圖1 系統總體結構圖

2 系統硬件設計

測試系統硬件[7-8]主要由車載中央處理器、2.4 GHz無線模塊、GPRS無線模塊、CDMA模塊、衛星通訊模塊、語音視頻裝置、急救裝置、體征參數檢測裝置[9]、GPS[10-12]等組成，其中體征參數檢測裝置包括血壓節點、血氧節點、血糖節點、12導聯心電圖節點、脈搏節點、體溫節點。系統硬件結構圖如圖2所示。車載中央處理器通過網卡連接語音視頻裝置，并將采集到語音和視頻數據通過GPRS無線模塊、CDMA模塊、衛星通訊模塊發送出去。車載中央處理器通過串口與GPRS無線模塊、CDMA模塊、衛星通訊模塊和體征參數檢測裝置相連。車載中央處理器通過2.4 GHz無線頻段[13]與將體征參數檢測裝置中的血壓節點、血氧節點、血糖節點、12導聯心電圖節點、脈搏節點、體溫節點進行通信，并將數據通過GPRS無線模塊、CDMA模塊[14]、衛星通訊模塊發送出去。車載中央處理器通過GPS模塊將車的坐標信息位置發送出去。

圖2 系統硬件結構圖

3 系統軟件設計

該測試系統的軟件采用IAR Embedded system編程，IAR Embedded Workbench是一款嵌入式系統開發工具，其包括了嵌入式C/C++優化編輯器、匯編器、連接定位器、庫管理員、編輯器、項目管理器和C-SPY調試器。作為一款第三方的開發工具，IAR Embedded Workbench支持 51、ARM、MSP430和許多其它處理器制造商生產的處理器芯片的軟件開發，IAR Embedded Workbench的優點在于入門容易、使用方便、代碼緊湊和對不同的微處理器提供一樣的直觀界面。系統軟件設計的結構圖如圖3所示。

圖3 系統軟件設計結構圖

在軟件設計中，體征數據采集軟件主要用來實現對血氧、血壓、血糖、12導聯心電、溫度數據的采集；語音視頻軟件主要是用來采集救護車內救護人員的語音和車內的視頻狀況。急救裝置控制軟件主要用來控制急救裝置的系統中模擬量信號和開關量信號的產生；無線通信軟件主要用來實現車載中央處理器與遠程中心之間的通信功能，以及車載中央處理器與體征參數檢測裝置之間的通信。系統軟件主要用來管理體征數據采集軟件、語音視頻軟件、和無線通信軟件。整個軟件設計的流程圖如圖4所示。測試過程中，在完成數據采集通過無線模塊發送給遠程中心。

4 實驗應用

救護車遠程監測系統終端采集與傳輸軟件是為用戶特殊定制的一款采集生命體征數據的軟件。安裝了該軟件的電腦用戶，不但可以接收并瀏覽來自系統采集生命體征設備的數據，還可以將數據通過以太網、Wifi、3G網絡、衛星網絡傳輸到云平臺的個人健康檔案中心。圖5是體征參數數據采集示意圖是采用visual C++[15-16]軟件開發。通過實際應用發現，該測試系統測試結果準確、穩定可靠。

圖4 軟件設計的流程圖

圖5 無線心電數據采集示意圖

當使用無線心電監護儀進行測量前，需要首先將電極片正確的貼在病人的身上；然后按一下心電監護儀上的開關機鍵，心電監護儀上的藍色指示燈開始閃爍，代表心電監護儀與測量界面連接成功。此時測量界面就有心電數據。測量結束后，斷開心電監護需要按心電監護儀上的電源鍵 至少3秒之后放開，此時心電監護儀的指示燈連續快速閃爍，則連接被成功斷開。測量中，根據默認設置，數據會實時上傳到云平臺的個人健康檔案中心。

5 結 論

該救護車遠程監控系統采用無線傳感節點為硬件平臺，軟件設計采用模塊化設計思想，提高了系統的可靠性和維護性。該測試系統已用于多家醫院120急救中心的救護車進行測試，實際應用表明該測試系統具有測試準確、穩定可靠、人機界面友好等特點，達到了設計要求。

[1]朱弋，阮興云，徐志榮.多功能野戰急救車應用特點及遠程醫療[J].醫療裝備，2002，15（3）：12-15．

[2]高振海，劉堂明.國內外急救車發展現狀與思考[J].醫療衛生裝備，1998，19（3）：16-18．

[3]周繼如.實用急診急救學[M].北京:科學技術文獻出版社，2006.

[4]歐陽欽.臨床診斷學[M].北京:人民衛生出版社，2005.

[5]黃大顯.現代心電圖學[M].北京:人民軍醫出版社，1997.

[6]茅志成.醫療救護員[M].北京:中國協和醫科大學出版社，2007.

[7]劉小帆.急救系統中的醫院遠程終端開發[D].杭州:浙江大學，2008.

[8]楊 勇，彭紅波，陳曉鋮，等.車載監護無線傳輸系統[J].中國數字醫學，2007，2（12）:1-2.

[9]霍鋮宇，寧新寶，卞春華，等.基于嵌入式技術的便攜式心電監護儀[J].計算機工程，2008，34（17）: 222-224.

[10]陶棚.基于GPS/GIS的車輛監控系統的設計與實現[J].微型機與應用，2001（6）:40-41.

[11]劉基余.全球定位系統原理及其應用[M].北京：測繪出版社，1993.

[12]周忠談，易杰軍.GPS衛星測量原理與應用[M].北京：測繪出版社，1992.

[13]吳呈瑜，孫運強.基于ZigBee技術的短距離無線數據傳輸系統 [J].儀表技術與傳感器，2008（5）: 8，39，51.

[14]武曉華，王勁林.CDMA2000通信系統接入安全的研究[J].微計算機應用，2007，28（8）:801-805.

[15]求是科技.Visual C++音視頻編解碼技術及實踐[M].北京:人民郵電出版社，2006.

[16]吳志軍，馬蘭，沈笑云.Visual C++視頻會議開發技術與實例[M].北京:人民郵電出版社，2006.

Design of portable power control unit test system based on LabWindows/CVI

GAO Shang1，SHI Xing-juan2，WU Wei-lin2，SUN Jian-cheng2
（1.Nanjing Hizisense Technology Company，Nanjing 211111，China；2.Nanjing Weichuan Technology Company，Nanjing 211111，China）

In order to satisfy the requirement of the remote ECG real-time monitoring for the patient in ambulance，the design of the real-time monitoring system based on IAR Embedded software is designed in this paper.The system is used to acquire the ECG signals，video and speech signals，and GPS coordinate，and then transmit them to monitoring center.The software system adopts the IAR Embedded software as development environment.The real-time monitoring system can acquire and transfer these types of signals.The experiment and application show that this test system has good performance，and achieve the design requirement.

real-time；wireless sensor network；ECG signals；ambulance

TN92

：A

：1674－6236（2017）01-0067-04

2015-12-13稿件編號：201512141

高 尚（1985—），男，江西上饒人，博士，中級工程師。研究方向：無線傳感網絡、計算機測控。