基于ZigBee的無線健康監(jiān)護系統(tǒng)設(shè)計

胡嵽　徐開涵　和云霞

摘 要：本文在醫(yī)療資源短缺的大背景下，基于Zigbee技術(shù)，采用脈搏傳感器PluseSensor和溫度傳感器DS1820設(shè)計無線健康監(jiān)護系統(tǒng)，具有采集病人生理信息，并能將采集到的數(shù)據(jù)實時且可靠的傳輸?shù)胶笈_進行處理，能實時響應(yīng)病人呼叫，向病人推送服藥提醒等功能，大大的節(jié)約醫(yī)療資源。

關(guān)鍵詞：ZigBee技術(shù)；脈搏傳感器PulseSensor；溫度傳感器DS1820；無線健康監(jiān)護

盡管隨著時代的發(fā)展，醫(yī)療資源得到越來越多的投入，但就目前而言，面對全中國十幾億人，現(xiàn)在的醫(yī)療資源是遠遠不夠的。

據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計，截至2016年8月，我國醫(yī)療機構(gòu)總數(shù)已經(jīng)從1978年的近17萬個攀升到99萬個，醫(yī)療資源的增長卻沒有能與醫(yī)療機構(gòu)的增長相匹配，醫(yī)患比例嚴重失衡。在這樣的背景下，我們想到了設(shè)計一個無線健康監(jiān)護系統(tǒng)，采用精密的電子設(shè)備在一些領(lǐng)域代替護士，大大的節(jié)約醫(yī)療資源。系統(tǒng)將有利于及時發(fā)現(xiàn)連病人本身也沒有感覺到的問題并實時上報，在病況未惡化之前解決問題。系統(tǒng)還可以發(fā)展到給在家恢復期的病人或者老年人提供便利服務(wù)，方便病人的恢復和老年人的看護。

一、系統(tǒng)總體設(shè)計

本系統(tǒng)基于ZigBee技術(shù)，采用Webee公司生產(chǎn)的CC2530 ZigBee功能底板、PulseSensor脈搏傳感器和溫度傳感器DS18B20采集病人的體溫、脈搏等生理信息，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶笈_上位機處理作出及時的反應(yīng)。

我們的實驗平臺是 IAR + Z-stack 2007 PRO，利用網(wǎng)蜂 ZigBee 增強型功能底板，其芯片是TI 公司的 CC2530。項目共使用了兩個Webee模塊，一個作為協(xié)調(diào)器，一個作為終端。

系統(tǒng)采用星型網(wǎng)絡(luò)連接，房間內(nèi)的終端節(jié)點采集傳感器數(shù)據(jù)并將其發(fā)送出去，在樓道中央設(shè)置合適的協(xié)調(diào)器節(jié)點，進行數(shù)據(jù)的接收。協(xié)調(diào)器模塊與pc之間用串口線連接，所有pc組成一個網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，pc接收到的數(shù)據(jù)往管理中心數(shù)據(jù)庫發(fā)送。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計

（一）終端節(jié)點硬件設(shè)計

終端節(jié)點采集病人生理信息并實時上傳，并安裝一鍵SOS呼叫按鈕，實現(xiàn)響應(yīng)病人呼叫功能。

我們所采用的溫度傳感器DS18B20測溫范圍-55℃～+125℃，適用于數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域，系統(tǒng)將DS18B20封裝成探頭式，放在病人腋下，方便測量病人體溫。

脈搏傳感器PulseSensor是一款用于脈搏心率測量的光電反射式模擬傳感器，本系統(tǒng)將其佩戴在手指處，反映皮膚淺部微動脈信息，通過導線連接將采集到的模擬信號傳輸?shù)絑igBee模塊進行A/D轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字信號，可靠性強，靈敏度高。

（二）協(xié)調(diào)器節(jié)點硬件設(shè)計

協(xié)調(diào)器節(jié)點建立星型網(wǎng)絡(luò) ，接收并處理終端節(jié)點采集的病人脈搏、體溫生理信息，一旦信息值超過我們打造的臨界值，實現(xiàn)危險預警；設(shè)置準確時間段驅(qū)動終端節(jié)點，推送用藥提醒；通過串口數(shù)據(jù)線完成與監(jiān)控中心的電腦進行通信，將數(shù)據(jù)發(fā)送到電腦上顯示。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計

（一）終端節(jié)點軟件設(shè)計

終端節(jié)點屬于ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的RFD設(shè)備，節(jié)點電源打開之后，ZigBee終端模塊進行初始化，開始搜索網(wǎng)絡(luò)并由協(xié)調(diào)器節(jié)點將其加入網(wǎng)絡(luò)，當節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)，與協(xié)調(diào)器進行通信，進行病人生理信息數(shù)據(jù)的采集。

（二）協(xié)調(diào)器節(jié)點軟件設(shè)計

協(xié)調(diào)器節(jié)點屬于ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的FFD設(shè)備，節(jié)點電源打開后，進行ZigBee協(xié)調(diào)器模塊的初始化，建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)，掃描是否有終端節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)過來，實時接收并處理終端節(jié)點發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。

（三）上位機核心代碼

void serialEvent（Serial port）{

String inData=new String（port.readBytesUntil（'＼n'））；

inData=trim（inData）；（carriage return）

if （inData.charAt（0）=='S'）{

inData=inData.substring（1）；

Sensor=int（inData）；}

if （inData.charAt（0）=='B'）

{inData=inData.substring（1）；

BPM=int（inData）；usable intbeat=true；

advance heart rate graphheart=20； 'swell' timer}}

四、總結(jié)

本系統(tǒng)采用協(xié)調(diào)器+終端的組合，簡單卻有效，但是大面積的使用可能會增大開銷，所以還可以增加路由節(jié)點，進行數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，大大的節(jié)省空間和開銷。項目中我們只采用了脈搏傳感器和溫度傳感器，也考慮過MPXV5050GP壓電傳感器、TSIC506F溫度傳感器和ADXL345加速度傳感器，這些傳感器的結(jié)合或許能給我們采集到更為精確的數(shù)據(jù)方便準確的分析。但是由于經(jīng)費有限和自身能力的不足未能實現(xiàn)，這也是我們今后要努力的地方。

參考文獻：

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