基于ZigBee的远程医疗监护系统的研究和实现
zigbee医疗方面的智能应用方案
基于ZigBee技术的智能输液管控系统在医疗系统中，病人在输液过程中的监控问题，一直是护士和病人关心的问题，一但监控失误就会使空气进入人体的血液系统，造成严重的后果，甚至会使患者死亡。
现有的控制系统，多采用有线技术进行检测传感器网络的组建。
这类方案的特点是扩展性能差、布线繁琐、移动性能差。
由于采用硬线连接，线路容易老化或遭到腐蚀、磨损，故障发生率较高。
采用无线传输方式构建的无线传感器网络恰好可以避免这些问题。
将无线ZigBee传感器网络和自动控制相结合，可以有效地实现医院输液监控系统的设计。
正是由于ZigBee技术具有功耗极低、系统简单、组网方式灵活、成本低、等待时间短等性能，相对于其他无线网络技术，它更适合于组建医疗监控网络，实现无线网络监控。
某医院呼吸科住院部，呼吸科住院部病房呈环形的，中间有一个护士站，病房环绕着护士站，中间有墙壁遮挡，总共有80张病床。
智能输液管控系统终端挂在病床上的支架，可以供病人输液时挂吊瓶，终端通过传感器检测吊瓶的存量和输液的流速，并将这个数据发送给护士站的监控平台，等吊瓶输液即将完成时，当吊瓶存量小于20ml时，监控中心对应的床位会有变为另一种颜色显示，当吊瓶存量小于5ml时，护士站监控平台会有报警信息，提醒护士该床号的病人需要更换吊瓶了。
简单来说，整个系统架构划分为三层：采集终端层、中继传输层和应用管理层。
采集终端层起执行者的作用，主要负责采集吊瓶输液液体存量数据。
中继传输层设备作为中继多跳数据设备使用，并将终端采集设备发送给它的数据转发至中心节点设备，中心节点设备通过串口发送给监控中心。
应用管理层主要是监控中心，起决策者的作用，负责数据的分析判断，实现远程实时监控查询和预警。
项目中，智能输液管控系统终端起到一个关键的作用，通过终端嵌入Z2000模块，将终端采集到的数据通过zigbee网络发送给护士站的协调器中；病房楼道走廊中放置了Z2000中继路由，起到数据中继传输的作用；协调器Z2000放置在护士站，起到接收数据的作用，并将这个终端发送过来的数据通过串口发送给监控中心软件；监控中心软件起到一个接收监控的作用，图形化界面直观显示终端发送过来的数据，直观显示每个终端吊瓶输液的存量，监控中心不止在护士站有一个，在楼道中也同时分布几个，方便护士能及时查看每个病人的吊瓶输液存量。
基于ZigBee心电监护网络的定位系统的研究
络模型结 构的基础上 ， 采用 Ｔ Ｏ Ｄ Ａ测距技术和 Ｂ ｕ ｄｎ ｏ ｏ ｎｉｇｂｘ定位算法实现了心电监护 网络 内的短距离定位 ； 利用高性能微控 制
器、 Ｃ４ ０无线 收发模块和超声波收发模块 构建 了定位系统 中各关键 节点 的硬件 平台和软件平 台 ， 对整个定位 系统 的原 型 Ｃ ２３ 并 机进行了测试 。测试结果表明 ， 该系统定位精度较高 ， 具有较好 的推广价值 。 关键词 ： 定位技术 ； ｉ ｅ ；定位 算法 Ｚｇ ｅ Ｂ 中图分类号： Ｐ ９ ．７ Ｔ ３３ １ 文献标识码 ：Ａ 国家标准学科分类代码 ： １ ． １０ ３ ０ ６ １
Ｍ ａ ００ ｖ２ ８
基 于 Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ心 电 监 护 网络 的 定 位 系统 的 研 究 术
郑 凯 ， 宏伟 ， 孝 临 赵 张
长春 １０ ２ ） ３０ ５
（ 吉林大学计 算机科 学与技术学 院 摘
要： 利用超声波和无线 电相结合 的定位技术设计 了一 套适用 于 Ｚｇ ｅ ｉ ｅ心 电监 护网络 的定位 系统 。本 文在分 析 Ｚｇ ｅ Ｂ ｉ ｅ网 Ｂ
ｏ ｅ ａ ｉｎ Ｗａ ｅ ｉｅ ｙ ｍａ ｎ ｓ ｆＴＤＯＡ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｎ ｕ ｉ ｇ ｂ ｘ ｌ ｃ ｉａｉ ｎ ａｇ ｒｔｍ． Ｔｈ ａ ｄ ｒ ｅ ｉ ｒ ｎｔｔ ｓ ｒ ａ ｚ ｄ ｂ ｋｉ ｇ ｕ ｅ ｏ ｏ ｌ ｔ ｃ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｂｏ ｎｄ ｎ ｏ ｏ ａ ｚ ｔ ｏ ｈ ｌ ｏ ｌ ｉ ｅ ｈ ｗａ ｒ ａ ｄ ｓ ｆｗａ ｅ ｐ ａ ｏ ｍ ｆｔ ｅ ｃ ｕ ｉ ｏ ｅ ｓ ｃ ｎ ｔｕ ｔ ｄ ｕ ｉ ｇ ｈ ｇ ｒｏ ａ ｃ ｃ ｏ ｏ ｔｏ ｌｒ ｎ ｏｔ ｒ ｌ ｔ ｒ ｏ ｈ ｒ ｃａ ｎ ｄ ｓｗａ ｏ ｓｒ ｃｅ ｓｎ ｉｈ ｐｅ ｒ ｎ ｅ ｍｉｒ ｃ ｎ ｒ ｌｅ ，ＣＣ２ ３ ｆ ｌ ｆ ｍ ４ ０，ｕ ｔａ ｌ — ｒ
挑战杯作品申报书
序号：编码：“挑战杯”曲阜师范大学第十一届课外学术科技作竞赛作品申报书作品名称：基于GSM和ZigBee的卧床病人护理机的远程监控系统学校全称：曲阜师范大学申报者姓名：步巧凤类别：□自然科学类学术论文□哲学社会科学类社会调查报告和学术论文□√科技发明制作A类□科技发明制作B类报送方式：□省级报送作品□高校直送作品说明1．申报者应认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。
2．申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写A1或A2表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写B1、B2或B3表。
所有申报者可根据情况填写C表。
3．表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。
4．序号、编码由第十三届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛全国组委会填写。
5．学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文版），请以四号楷体打印在A4纸上，附于申报书后，字数在8000字左右（文章版面尺寸14.5×22cm）。
6．发起高校的三件直送作品和各省（区、市）通过初评的作品（数量参照“作品数额分配方案”）各一式四份分别按全国组委会规定的时间用特快专递寄至全国竞赛组委会办公室。
7．作品申报书须按要求由各省或各校竞赛组织协调机构统一寄送。
8．其他参赛事宜请向本校竞赛组织协调机构咨询。
9．寄送地址：联系人：联系电话：传真：邮政编码：A2．申报者情况（集体项目）申报者代表情况姓名步巧凤性别女出生年月1992年8月学校曲阜师范大学系别、专业、年级电气信息与自动化学院/电气工程及其自动化/2011级学历本科在读学制肆入学时间2011年作品名称基于GSM和ZigBee的卧床病人护理机的远程监控系统毕业论文题目无通讯地址山东省日照市东港区曲阜师范大学邮政编码276826办公电话18263347693常住地通讯地址山东省日照市东港区曲阜师范大学邮政编码276826住宅电话18263347693其他作者情况姓名性别年龄学历所在单位文志勇男20 本科曲阜师范大学（日照校区）陈灿灿女22 本科曲阜师范大学（日照校区）付冉女22 本科曲阜师范大学（日照校区）杨贺女20 本科曲阜师范大学（日照校区）李文男22 本科曲阜师范大学（日照校区）李谦男22 本科曲阜师范大学（日照校区）张敏女19 本科曲阜师范大学（日照校区）杨旭男19 本科曲阜师范大学（日照校区）左怀威男19 本科曲阜师范大学（日照校区）资格认定学校学籍管理部门意见以上作者是否为年月日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校专科生、本科生、硕士研究生或博士研究生。
基于ZigBee的医疗输液无线监控系统的设计
2007年第21卷第5期测试技术学报V ol.21 N o.5 2007 (总第65期)JOURNAL OF TEST AND MEASUREMENT TECHNOLOGY(Sum N o.65)文章编号:1671-7449(2007)05-0455-05基于ZigBee的医疗输液无线监控系统的设计钟震宇,钟 俊,钟泽宇(四川大学电气信息学院,四川成都610065)摘 要: 主要介绍了Zig Bee无线技术在医疗输液监控系统中的应用,利用距离短、架构简单、功率消耗低和传输速率低的ZigBee无线系统,组织了传感器网络,通过终端电容式传感器对吊瓶液面高度进行采集,并由无线传输设备把数据传入控制中心,实现对医疗输液过程的实时监控.监控中心通过计算处理,及时实现分析报警功能.达到无线、准确、快速、实时的监控目的.关键词: Zig Bee;无线监控;传感器网络中图分类号: T M930 文献标识码:ADesign of ZigBee-Based Wireless Monitoring Systemfor Medical InfusionZHONG Zheny u,ZHONG Jun,ZHONG Zey u(Scho ol of Electr ic Infor matio n,Sichuan U niver sity,Chengdu610065,China)Abstract: T he applicatio n of wireless techno logy in medical transfusio n monito ring system has been intro duced,by means of ZigBee w ireless system w ith shor t transmitting distance sim ple structure,lo w po w er co nsum ption and low transmitting rate.A capacitor sensor to sam ple liquid level heig ht in sw ing bottle,and wirelees transumitting system has been used to input the liquid level has been used to org anized senser netw ork and height infor matio n into co ntrol centre at the end,w e realized the real-tim e mor nitoring in transfusion pro cess.T he mo rnitor ing centre processes the inform ation and g ives w arning sig nal,the system has som e advantages such as w irelees,accurate rapid and so on.Key words:ZigBee;w ireless monito ring;sensing netw ork在医疗系统中,病人在输液过程中的监控问题,一直是护士和病人关心的问题,一但监控失误就会使空气进入人体的血液系统,造成严重的后果,甚至会使患者死亡.现有的控制系统,多采用有线技术进行检测传感器网络的组建.这类方案的特点是扩展性能差、布线繁琐、移动性能差.由于采用硬线连接,线路容易老化或遭到腐蚀、磨损,故障发生率较高.采用无线传输方式构建的无线传感器网络恰好可以避免这些问题.相对而言,无线的方式比较灵活,避免了重新布线的麻烦,网络的基础设施不再需要隐藏在墙里,无线网络可以适应移动或变化的需要;但是,无线通信技术在医院输液监控领域的应用相对较少.这主要是因为目前没有一项无线通信技术适合在医院输液监控领域进行广泛地推广,而且现有的无线通信产品的价格偏高,导致无线通信技术在医疗监控系统的应用停滞不前.ZigBee技术的出现就解决了这些问题.将无线Zig Bee传感器网络和自动控制相结合,可以有效地实现医院输液监控系统的设计.正是由于ZigBee技术具有功耗极低、系统简单、组网方式灵活、成本低、等待时间短等性能,相收稿日期:2007-03-15 作者简介:钟震宇(1985-),男,本科,主要从事通信工程的研究. 通讯作者:钟 俊(1965-),男,副教授,主要从事通信无线网络等研究.对于其他无线网络技术,它更适合于组建医疗监控网络,实现无线网络监控[1,2].1 系统方案设计1.1 点滴速度与储液面检测采用红外光电传感器测量点滴速度.当液滴滴下时,红外光电传感器发射的光透过液滴后强度发生变化,光电接收管接收强度变化的光信号后输出变化的电压信号,此电压信号经过放大、整形后被转化为TT L 电平信号,送单片机计数来测量点滴速度.该传感器具有体积小、灵敏度高、线性好等特点,其外围电路简单,性能稳定可靠.采用电容传感测液位.在储液瓶的瓶身正对着贴两片金属薄片作为传感电容,储液液面下降,电容两极之间的介电常数减小,电容值随之减小,经过电容/电压变换器后输出电压上升.当储液液面降到警戒线时,转换电压高于回差比较器阀值电压,比较器翻转输出开关信号.C/V 变换电路具有优良的线性度,较高的变换灵敏度与抗干扰性能.1.2 无线传输模块从网络节点逻辑功能上,Zig Bee 设备可以分为终端设备(end dev ice)、路由节点(r outer)、网络协调器(PAN co -ordinator );从设备的功能性上区分,可以分为全功能设备FFD (Full Function Device )和简约功能设备RFD(Re-duced Functio n Device)[4].其中,全功能设备可以充当网络协调器、路由结点或终端设备,而简约功能设备只能充当终端设备节点.因此,从网络逻辑结构上分析,ZigBee 医疗监控系统内的数据集中器是Zig Bee 网络中的网络协调器;数据集中点是路由节点;无线传感器是终端节点,根据传感器安置的位置,也可设为路由节点.一个Zig Bee 网络最多支持65535个节点,完全可以满足需要.2 系统硬件设计及工作原理2.1 数据接收端数据接收端使用相同的无线收发模块,并利用RS232异步串口与PC 机通信.其功能相当于一个接图1 系统结构图Fig .1 System structur e入点,一方面将主机向数据采集端发送的控制信号以无线的方式发射出去,另一方面接收采集数据并上传给主机.系统结构如图1所示.2.2 数据采集端1)点滴速度测量模块.该部分采用红外传感器测量点滴速度,所用光电检测器型号是ST -178红外发射接收对管.光电接收器件内部LED 的P-I特性为:P =N e *N i *h *v *I /q ,式中:Ne 表示外量子效应;N i 表示内量子效应;I为注入电流;q 为过流时的电量.把红外发射和接收管正对着固定在滴斗两侧,当液滴滴下时,红外发射器发出的光信号透过液滴时接收端光功率发生变化,光电接收管将变化的光信号转换为变化的电信号,由于电信号非常微弱,应放大到一定程度且通过积分电路消除干扰,再经比较器整形得到与点滴同频的方波.经STC89LE 516AD 单片机对脉冲计数,得到点滴速度.电路原理如图2所示. 2)储液液面检测模块.数据采集端利用电容式传感器,测量吊瓶中的液体存量,并把采集到的数据传至无线发送模块.由无线发送模块把信号传至监控中心.原理图如图3所示.电容、电压变换电路原理说明如下:波形输入的正半周由于被限幅,负半周时导通,在输入波形的正半周,输入波形被限幅在0.7V,波形以-E 跳变至0.7V.利用电容电压特性曲线在储液瓶的瓶身贴两块金属薄片作为传感电容,储液液面下降,电容两极间介电常数减小,电容值随之减小,经过电容456测试技术学报2007年第5期电压变换器输出后电压上升.当储液液面降到警戒线时,此时测量所得电容值约为43pF ,调整回差比较器阈值电压使其低于电容电压变换器输出电压值,比较器翻转输出开关信号,通过STC 89LE 516AD 单片机检测传给无线发送模块.图2 点滴速度测量检测模块原理图Fig .2 Detection module schem atic of dr op ping velocity meas urement图3 储液液面检测模块原理图Fig .3 Detection module sch ematic of reser ve liquid surface3)无线传输模块.采用CC 2500ZigBee 模块,CC 2500是一款低成本、低功耗、高性能的无线收发芯片.其工作频段为2.4GHz 的ISM 频段;具有良好的无线接收灵敏度和强大的抗干扰能力;在休眠模式时仅0.9 A 的流耗,外部中断或RT C 能唤醒系统;在待机模式时少于0.6 A 的流耗,外部中断能唤醒系统;硬件支持CS -MA /CA 功能;电压为(1.8～3.6)V ;在传输模式下,当输出功率为-12dBm 时,电流消耗为12mA .CC 2500的接收器敏感度为-101dBm (在10kbps 时);最大输出功率为0dBm,数据速率可在(1.2～500)kbps 之间变化;带有2个强大的支持几组协议的USART ,以及1个M AC 计时器、1个常规的16位计时器和2个8位计时器.系统工作原理:当传感器测试到液体存量信号和点滴速度时,由无线传输模块把信息发送至监控中心,由监控中心对这些数据进行计算处理.根据预先设定的有关规则(例如:设定液体存量为多少时报警,提醒医生执行医护措施),将这些数据转换为适当的报警动作指标,相应地发出报警.医护人员根据监控系统提示进行操作.457(总第65期)基于Zig Bee 的医疗输液无线监控系统的设计(钟震宇等)3 软件流程系统的软件由数据采集端和数据接收端程序组成,均包括初始化程序、发射程序和接收程序.初始化程序主要是对单片机、射频芯片、SPI 等进行处理;发射程序将建立的数据包通过单片机SP I 接口送至射频发生模块输出;接收程序完成数据的接收并进行处理.接收端软件流程如图4所示,数据采集端软件流程如图5所示.图4 接收端软件流程图Fig .4 Process ofreceiver 图5 数据采集端软件流程图Fig .5 Process a data acquis tion4 调试与测试4.1 调试1)硬件调试. 储液液面检测电路的调试.调试时,液滴滴下,液面水位降低,传感电容值减小,当液面降到警戒值时,传感电容数值经电容/电压转换后得到对应的电压值,根据电压值调节电位器以调整回差比较器限值. 点滴速度检测及控制电路的调试.用秒表人工测量点滴速度,与预先设定的点滴速度比较,若误差在指定的范围外则用反复实验的方法改变软件算法所设参数来控制液滴的流速.2)软件调试.软件系统很大,调试比较复杂.须通过仿真机来调试,采取的是自下而上的调试方法,即单独调试好每个模块,然后再连接成一个完整的系统调试,成功后下载到单片机统调.3)软硬联调.软件和硬件之间的联系紧密,硬件测量完毕后,将数据送单片机分析、计算、控制.4.2 指标测试1)点滴速度测试.通过主机和终端节点设定滴数,用两个秒表定时,一个秒表用于测定每分钟滴数,另一个秒表用于测定系统达到预定滴速并稳定的时间,见表1.2)通信系统测试.采用主机与终端的多级半双工通信,完成主机对终端节点的监测和控制功能.开机时,终端设定终端号,主机对各终端进行查询,如果在规定的时间无响应,则认为终端为关闭状态,见表2～表5.根据测试所得数据分析本系统,可在设定范围(20～150)滴/min 内对点滴速度进行控制,各种情况下的系统稳定时间均小于3s;同时,系统主机终端通信功能正常.458测试技术学报2007年第5期表1 点滴速度测试Tab .1 M es surement result of dr opp ing velocity 序号初始值/(滴/min )设定值/(滴/min )平均稳定时间/s 最大值/(滴/m in )最小值/(滴/min )相对误差/%1854058.364238 5.00240100107.02109959.00310060111.566456 6.674609056.4597828.8959025123.552624 4.006255043.885348 6.00表2 主机控制报文格式Tab .2 M ess age format of host computer control终端号主机查询模式0fh 0fh 0fh 1字节1字节1字节1字节1字节表3 主机应答报文格式Tab .3 Responsion mess age farmat of h os t computer终端号应答模式0fh 0fh 0fh 1字节1字节1字节1字节1字节表4 终端返回的正确应答报文格式Tab .4 Right res pon sion mes sage farm at of term inal主机号当前终端号实际速度告警校验1字节1字节1字节1字节1字节表5 终端返回的错误应答报文格式Tab .5 False respons ion mess age farmat of terminal主机号当前终端号接受出错0fh 0fh 1字节1字节1字节1字节1字节5 结 论基于ZigBee 技术的医疗输液无线监控系统,可以准确地采集输液吊瓶液体存量信息,并通过无线传输至监控系统,实现对患者的实时监控.一个功能完善,基于ZigBee 技术的无线医疗监控系统将得到推广和应用.具有低功耗和低成本的独特优势的Zig Bee 系统将会在不远的将来取得更大的发展.参考文献:[1] Shuaib K ,Bo ulmal M ,Sallabi F F ,et al .Co -exist -ence of Zig bee and WL A N [J ].A P erfo rmance Study ,IEEE ,2006(6).[2] 秦霆镐,豆晓强,黄文彬.基于ZigBee 的传感器网络在森林防火系统应用[J].仪表技术,2007(1):57-59.Q in T ing hao ,Do u X iao qiang ,Huang W enbin .A pplicatio n of Zig bee techno lo gy in w ir eless senso r netw o rk [J ].I nstr ument aition T echnolog y ,2007(1):57-59.(in Chinese )[3] 郑丽国,周怡廷,凌志浩,等.基于Z ig Bee 技术的产品开发流程及其实现方法[J].自动化仪表,2006,27(增刊):162-174.Zheng L iguo ,Z ho u Y iyan ,L ing Z hihao ,et al .Development pr ocess of Z igBee -based pr oducts and their im plementatio n methods[J].Auto mation Inst rumentation,2006,27(Supp.):162-174.(in Chinese)[4] 蒋泰,蒋利.基于Zig Bee 技术的低成本无线数传系统的实现[J].广西大学学报(自然科学版),2005,30(4):332-336.Jiang T ai,Jiang Li.Realization of a lo w cost w ir eless system based on Zig Bee t echnical [J].Jo ur nal o f Guangx i U niver sity (N at Sci Ed ),2005,30(4):332-336.(in Chinese )459(总第65期)基于Zig Bee 的医疗输液无线监控系统的设计(钟震宇等)。
ZigBee在远程监护系统中的应用
第８ 期
李 洋．ｉ ｅ在远程 监护 系统 中的应 用 Ｚｇ ｅ Ｂ
数据事件 ；
２ １
模 块的传感器完成 ，本套远程监护系统是 由远程监护 桌面软件和连接Ｚｇ ｅ无线通信模块 的医疗 传感器 的 ｉ ｅ Ｂ
节点构成 的。医疗传感器节点对需要监测 的生命指标 传感器进行控制并采集数据 ， 数据通过 Ｇ Ｉ 接 口和 串 ＰＯ
收稿 日期 ：０ １ １－ ４ ２ １－ １ ０
作者简介： 李洋（９ ９ ）女 ， １７ ～ ， 硕士 ， 研究方 向： 软件工程。
ｍｏ ｉ ｒ ｇ ｗａ ｒ ｓ ｎ ｅ ｎ ｔ ｄ ｎ ｒ ｍｏｅ ｗｉ ｌｓ ｄ ｃ ｌｍｏ ｉ ｒ ｇ ｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｉ Ｂ ｅ ｔｃ ｎ ｌｇ ， ｏ ｕ ｉ ｇ ｎ ｔ ｉ ， ｓｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ａ ｄ ｓｕ ｙ ｏ ｅ ｔ ｒ ｅ ｓｍｅ ｉａ ｎ ｔ ｉ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｎ Ｚ ｇ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｆｃ ｓｎ ｏ ｎ ｅ ｏ ｎ
李 洋 ’ ｜
（ 医学高等专科学校 ， 长春 长春 １０ ３ ） ３０ １
摘
要： 简单 介绍－ Ｚｇｅ技术 的特点及在远 程医疗 监护 中的应用 ， 出并研究 了一种基 ＝Ｚｇ ｅ技术 ｊｉ ｅ ＇ ｂ 提 Ｊｉ ｅ ￣ Ｂ
的远程无线 医疗监护 系统 ， 重点对基于ｚｇ ｅ无线 网络 的远程 医疗监护系统进行 了研究 。 ｉ ｅ Ｂ
在本系统 中，生理信号 的采集 由连接无线 Ｚｇ ｅ ｉ ｅ Ｂ
在本系统 的硬件设 计 中， 采用 的是飞思卡尔公 司 的 ＭＣ ３ ２ ｔ ｉ ｅ无线通信模块。 １２ ４ 内部结 １２ ４ ￣ｇ ｅ ３ Ｂ Ｚ ＭＣ ３ ２ 的
构 主要 由数据的模拟收发部分 、 电源模块管 理 、 频率合 成器 、调制解 调部分 以及基于Ａ Ｍ Ｒ ７核心 的ＭＣ 等组 Ｕ 成 。 ＭＣ ３ ２ 集成 频率合 成 器 、 １２４ 电源管 理模块 、 时 定 器、 中断判决器以及用 于接 收 、 的存储器 电路 。当 发射 开始工作后从外接天线接收进来数 字信号 数据经过变
远程医疗监护系统中ZigBee技术的应用
图 １ 远 程 医疗 监 护 系统 结 构 图
（ 网络 容量 大 ： ４） 一个 星 型结构 的 Ｚｇ ｅ 网络最 多可 以容 纳 ２４个从 设 备 和一个 主设 备 ， ｉＢ ｅ ５ 而且 网络 组成
灵活。
引言
远程 医疗监 护系统 … 是一 种基 于家庭 主站 的远 程 医疗服务 系统 ， 它可 以将 采 集的被监 护者 的生理 参数 与
视频 、 音频 以及影 像等 资料 通过通 信 网络实时 传送 到医疗监 护 中心 ， 用于 动态跟 踪病 态发展 ， 以保 障及 时诊 断 与治疗 。在 网络技术 和通 信技术 高速 发展 的时代 ， 远程 医疗监 护 已经成 为医学技 术交 流和新 医疗会 诊方 式 中的全新 的技术 体 系 。随着 我 国社会 老龄化进 程 的加快 ， 老年人 口的剧增必 将造 成 医疗 资源 的不足 ， 因而 具有无 线工 程 的远 程 医疗系 统 的作 用将更 加 突出 。
【 献标 识 码 】 文 Ａ
【 章 编 号 ］ ６ ４３ ８ （ ０ １０ ．０４０ 文 １７ ．２ ８ ２ １ ）２０ ９ —３
【 金 项 目】 基 吉林 省 教 育厅 “ 十一 五” 学技 术研 究项 目（ 科 吉教 科 合 字 ［０ ０第 ２ ７号 ） ２ １］ ２ ［ 者 简 介】 作 王凤 芹（ ９ ３ ）女 ， 东掖 县 人 ， １６ ． ， 山 吉林 工 商 学 院信 息 工 程 分 院 副教 授 、 士 ， 究 方向 ： 件 开 发 。 硕 研 软
一
现 远程 医疗监 护和 诊治 。在救 护车 中 的急救人 员还 可通过 Ｇ Ｒ ＼Ｇ 网络实 现将 急救病 人 的信 息 实时传 送 Ｐ Ｓ３ 到医 院监 控 中心 ， 以利 于 医院抢救 室及 时做好 准备 工作 。医疗传 感器 节点可 以根据 需要 进行不 同的设 置 ， 使
基于Zigbee技术的医疗监护系统设计
毕业设计（论文）基于Zigbee技术的医疗监护系统设计摘要本系统设计的是基于Zigbee技术的医疗监护系统，它需要检测人体的四个健康体征信息：体温、脉搏、血压、心电，通过STM32单片机处理信息，经Zigbee 无线技术传至上位机实时显示。
由硬件和软件两部分组成。
首先是体温检测，利用探头式温度传感器DS18B20进行温度检测，采用单总线模式，在编程过程中严格按照该芯片的读写时序进行温度检测。
其次是脉搏检测，利用红外脉搏传感器检测由于心脏的跳动，引起指尖的血液变化，经过信号放大、调整等电路处理，计算出脉率。
再次是心电检测，利用心电图采样模块采集出心电信号，通过AD转换读取电压值，并将数据发送至上位机实时显示心电数据。
最后是血压检测，利用改装的全自动血压计BK6022测量出人体血压信息。
另外还包括单片机电源电路、超限声光报警电路、复位电路以及上位机应用程序。
本系统的研究与开发有利于医院更好的进行医疗监护，利用Zigbee技术，传递医疗传感器与监护仪器之间的信息, 减少监护设备与医疗传感器之间的连线, 使得被监护人能够拥有较多的自由活动空间, 更好的为病人服务，同时提高了医院中监护的工作效率，并且有着舒适, 低功耗, 可扩展性强的特点。
关键词：Zigbee技术，传感器，医疗监护The Design of Wireless Medical Monitoring System Based On Zigbee TechnologyAbstractThe design is a health care system which is based on the Zigbee technology. It requires four signs of health information detection of human body: temperature, pulse, blood pressure, ECG, processing the information through the STM32 microcontroller, transmitting the information to PC to achieve real-time display via Zigbee wireless. It consists of two parts of hardware and software. The first is the temperature detection, using probe type temperature sensor DS18B20 to detect, which adopts single bus mode. The course of programming for temperature detection is in strict accordance with the chip to read and write timing. The second is the pulse detection, using infrared pulse sensor to detect changes in the fingertip blood because of the heart beat. We calculate the pulse rate through signal amplification and adjustment circuit processing. Once again is the ECG testing, collecting the ECG signal by electrocardiogram, reading the voltage value through the AD converter, and sending the data to the PC to achieve real-time display of ECG data. Finally, the blood pressure measurement uses amodified automatic sphygmomanometer BK6022 to measure human blood pressure information. SCM also includes a power supply circuit, overrun sound and light alarm circuit, reset circuit, and PC applications.Research and development of this system is conducive to a better hospital medical care, transferring information between medical sensor and monitor, reducing connection between the monitoring equipment and medical sensor, making the guardian have more freedom of space, achieving better services for patients, and improving the work efficiency of hospital care, and it is comfortable, low power consumption, scalability.Key words: Zigbee technology, sensor, the medical monitoring目录第一章绪论 1第二章 Zigbee技术 22.1 Zigbee技术概述 22.2 Zigbee技术应用于医疗监护的优势 2第三章系统设计与实现 43.1 系统结构 43.2 主控芯片STM32介绍 43.3 温度检测模块 53.4 脉搏检测模块 93.5 心电检测模块 103.6 血压检测模块 103.7 超限声光报警模块 113.8 无线传输模块 113.9 上位机编写 123.10 开发软件及编程语言简介 133.11 系统流程图 13第四章总结 15参考文献 17谢辞 18附录 19一、主要实验程序 19二、基于Zigbee技术的医疗监护系统设计原理图 22第一章绪论当今社会，随着科技发展的日新月异，特别是计算机技术突飞猛进的发展，计算机技术带来了科研和生产的许多重大飞跃，同时计算机也越来越广泛的被应用到人们的生活、工作领域的各个方面。
基于ZigBee 的无线医疗监护系统设计
基于ZigBee 的无线医疗监护系统设计摘要：zigbee技术是一种短距离、低速率、低功耗、网络容量大且具有自组织自愈功能的无线通讯技术[1]。
该文提出了一种基于zigbee技术的无线医疗监护系统解决方案，系统硬件平台基于ti 公司的cc2530芯片，软件平台基于ti公司的z-stack协议栈。
温度及脉搏传感器采集人体的生理数据，通过gprs（通用无线分组业务）及ethernet（以太网）传输，最终实现医院对患者生理信息的远程采集和诊断。
关键词：zigbee；cc2530；z-stack；医疗监护中图分类号：tp311 文献标识码：a 文章编号：1009-3044（2013）03-0640-06传统的医疗监护方式都是由固定的医院、专门的医生、专业的护士来完成，这种监护方式不仅占用了紧缺的医疗资源，而且监护设备的有线束缚给患者带来很大的不便，医院的信息化建设并不能实时地采集病人的生理数据并处理和监护，将物联网技术应用于医疗信息化将会有效提高医院的服务质量，提升国民健康水平。
zigbee 技术是一种新兴的低成本、低功耗、低速率、短距离的无线网络技术。
基于zigbee技术可构建无线医疗监护系统，克服传统有线网络的缺点，且系统容量大、支持星型、树型以及网状网的网络拓扑结构[2]。
1 系统整体设计在该系统中，通过zigbee技术构成了一个无线传感器监护网络，传感器节点上使用中央控制器对所需要测量的生理指标传感器进行控制及数据采集，通过zigbee网络将数据发送至网关设备，再通过gprs及ethernet 网络将数据传输到远程医疗监护中心，由专业医疗人员对数据进行统计观察，提供必要的咨询服务和医疗指导，实现远程医疗。
基于zigbee的无线医疗监护系统体系结构如图1所示。
2 系统硬件设计2.1 网关模块网关模块主要由处理器cpu、gprs通信模块、zigbee收发模块和电源模块构成。
其中cpu可以采用基于cortex-m0内核的lpc1200系列微控制器，该控制器具有2个uart，128kb的片内flash存储器和8k的数据存储器，并且可以使用嵌入式操作系统，功能十分强大。
基于无线传感器网络的远程医疗监护系统设计
摘要远程医疗监护借助于单片机、PC机、传感技术和现代无线通信技术，是一种体积小、功耗低、实时安全的便携式人体健康参数无线监测系统。
在节点的设计中，包括生理信息与数据采集单元、中央处理单元、无线数据通信单元、电源单元等部分组成;生理信息与数据采集单元负责监测被监护对象的生理信息的采集、调理和数据转换;中央处理单元负责控制整个节点的处理操作、路由协议、同步定位、功耗管理、任务管理等;无线传输单元负责与其他节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集数据。
围绕CC2420和MSP430F149两个核心器件，以脉搏传感器为信息采集前端，提取脉搏信号，经由电荷放大、滤波、上频陷波、信号整形等调理电路，传输至MSP430单片机进行处理后，再由CC2420为核心的射频模块无线发送至远端节点，远端节点将接收到的信息传递给后端的主机，将患者的生理数据贮存并分析。
关键词:远程医疗监护,无线传感器网络,802.15.4/Zigbee, WLAN, Medicinal applications,wireless sensor networks,802.15.4/ Zigbee, WLANABSTRACTIn the presence of singlechip,wireless communication technology, based on the parameters of human's sensing technology, microcomputer, and modernthis paper presents a health, which is smallwireless monitor system low power consumption, In this system, The author designed the wireless sensor network demonstration system based Zigbee technology. Then it is introduced the designing of the network nodes as thehardware platform, including the testing and surveying unit, signal processing unit, network transmission unit and so on. The examination and survey unit is responsible to monitor physiological information of the patient gathering, adjusting and the data conversion. In this design, the data collection unit mainly takes the pulse sensor as the example. The central processing unit is responsible to control the processing operation, the route agreement, the synchronized localization, the consumption power management, the task management and so on of entire nodes. The wireless transmission unit is responsible to communicate with other nodes, exchange controlling information and receiving and sending data. The CC2420 and the MSP430F149 are used as the main chips of the system. Sensor is used as the information gathering detector to distill the pulse signal which is translated to MSP430 chip through enlarges, the filter, the labor frequency by way of the electricKey Words:Medicinal applications; wireless sensor networks;802.15.4/ Zigbee; WLAN目录摘要 (I)ABSTRACT (I)0引言 (1)1 绪论 (1)1.1 远程监护概述 (1)1.2远程监护的研究背景和意义 (2)1.2.1研究背景 (2)1.2.2研究意义 (2)1.3国内外相关研究 (2)2医疗监测原理与系统设计思想 (3)2.1医疗监测原理 (3)2.2无线通信技术 (3)2.3系统设计思想 (3)3无线监护传感器节点的设计 (5)3.1无线传感器节点结构框图 (5)3.2无线监护传感器节点的硬件设计 (5)3.2.1 MSP430系列单片机及其外围电路 (5)3.2.2脉搏测量电路的设计 (7)3.2.3通用模拟信号处理接口 (8)3.2.4电源处理部分 (11)3.2.5 Zigbee无线数据通信模块 (11)3.2.6预留人机界面 (13)3.3无线监护传感器节点的底层代码设计 (15)3.3.1底层软件整体构架 (15)3.3.2底层代码设计 (15)3.3.3时钟系统的设置 (16)3.3.4通用软件包的设计及应用 (17)3.3.5模拟量、开关量测量的代码设计 (18)3.3.6串口通讯程序设计 (18)3.4无线传感器网络通信协议 (19)3.4.1星型网络拓扑的实现 (20)3.4.2自组织网状网络通信协议 (21)4系统设计方案 (24)4.1医院监护网络体系方案 (24)4.2家庭监护网络体系方案 (24)5总结和展望 (25)5.1主要结论 (25)5.2后续研究工作的展望 (25)致 (26)参考文献 (27)附录 (28)基于无线传感器网络的远程医疗监护系统设计0 引言无线传感网络一般包括信号的采集、无线发送、无线接收和远程传送。
基于ZigBee技术的医疗监测系统设计
基于ZigBee技术的医疗监测系统设计随着人口老龄化的加剧，医疗监测系统在近年来得到了广泛的关注和研究。
基于ZigBee技术的医疗监测系统设计成为一种具有潜力的解决方案。
本文将介绍基于ZigBee 技术的医疗监测系统的设计原理和关键技术。
基于ZigBee技术的医疗监测系统由多个传感器、数据中心和用户终端组成。
传感器负责采集患者的生理数据，如血压、心率、体温等，并通过ZigBee无线网络将数据发送给数据中心。
数据中心负责接收、处理和存储传感器发送的数据。
用户终端可以从数据中心获取患者的生理数据，并提供相应的监测和分析功能。
在基于ZigBee技术的医疗监测系统设计中，关键技术包括传感器选择、ZigBee通信协议、数据传输和安全保障。
首先是传感器选择。
传感器的选择对系统的性能和可靠性至关重要。
传感器应具备较高的准确度和稳定性。
传感器应具备低功耗和小尺寸的特点，以满足医疗监测系统对无线传感器节点的要求。
其次是ZigBee通信协议。
ZigBee通信协议是一种低功耗、低数据传输速率的无线通信协议，非常适合医疗监测系统的应用。
ZigBee通信协议具有自组网、低功耗、低复杂性和可靠性等优点。
通过ZigBee通信协议，传感器可以方便地与数据中心进行通信，实现数据的实时传输和监测。
最后是安全保障。
基于ZigBee技术的医疗监测系统设计需要考虑数据的安全性和隐私保护。
在数据传输过程中，需要采取合适的加密算法和安全机制，以确保数据的机密性和完整性。
需要制定相应的安全策略和权限管理，以防止未经授权的访问和数据泄露。
基于ZigBee技术的医疗监测系统设计可以为医疗监测提供一种高效、低功耗和可靠的解决方案。
通过合理选择传感器、采用ZigBee通信协议、实现数据的实时传输和保障数据的安全性，可以实现对患者的生理数据进行有效监测和管理。
基于ZigBee技术的医疗监测系统有望在未来得到广泛应用。
远程医疗监护系统体系结构研究
远程医疗监护系统体系结构研究摘要：远程医疗监护系统以便捷的方式解决患者的医疗护理问题，患者足不出户就能在家进行体检、监护和诊断，推动医疗护理从医院到居家的转变。
本文研究远程医疗监护系统体系结构，并提出其所面临的关键问题，有助于推动远程医疗监护技术的发展。
关键词：远程医疗；健康监护；体系结构；躯域传感器网络中图分类号：tp393老年人口在社会所占比重越来越大，老年人患病率高，慢性病患者多，且有相当一部分人行动不便，尤其空巢老人的健康管理问题越来越突出[1]。
因此，如何利用现有的医疗资源，为病人提供更为高效的医疗和监护服务成为一个亟待解决的问题。
近年来，随着信息技术、电子技术的发展，远程医疗监控系统[2]随之迅速发展起来，西方发达国家已广泛开展了远程医疗监控系统的研究。
哈佛大学开展了“code-blue”项目[3]，该项目提供紧急救助或灾难情况下的现场医疗监控。
研究人员自行开发设计了便于携带的小型血氧仪、心电监护仪，并结合zigbee通讯协议[4]，将信号传输给医疗救助人员。
lin等人介绍了一套以pda技术和无线网络技术为基础的移动病人监护系统[5]，用pda来持续采集病人的生理信号，pda与远程控制中心通过无线连接。
1 体系结构远程医疗监护系统的体系结构如图1所示，主要包括：生理信号采集传感器节点、躯域传感器网络（body sensor network，bsn）、健康监测服务终端、远程医疗服务系统四大部分。
生理信号采集传感器节点实现人体多种生理信号的准确无创伤采集功能；bsn实现生理信号采集传感器节点与监测服务终端的自组网和无线传输；健康监测服务终端将采集到的各种生命体征数据通过无线技术传送至远程医疗服务系统；远程医疗服务系统对数据作进一步的解析、保存，为医院、医生、患者提供服务。
（1）生理信号采集传感器节点实时监测人体生理信号，具体包括：心电信号、血氧饱和度（spo2）、血脂、血压、人体体温、呼吸等生理信号的监测；并将采集后的结果无线发送给健康监测服务终端。
基于Zigbee技术的无线医疗监护系统
Computer CD Software and Applications │ 64基于Zigbee 技术的无线医疗监护系统周蕾蕾，高联学，李丹丹，薛映霞 / 滨州学院自动化系，山东滨州 256600摘 要：本系统是以stm32为控制核心，通过体温传感器、脉搏传感器、心电传感器以及血压传感器采集病人的生理信息，经stm32处理后通过Zigbee 无线传输模块传送给上位机，上位机可以实时显示并存储病人的体温、脉搏、心电图、血压信息，实现无线监护功能。
关键词：传感器；无线传输；上位机；实时监护在医院中的对病人的监护多采用人工的原始方式，需要护士按病床号依次检查，工作效率比较低，且当异常情况发生时，往往处理不及时，容易发生医疗事故，本无线医疗监护系统可以实现远程实时监护多个病人，提高了工作效率和安全性。
在现有的医疗监护系统中，数据传输一般采用有线的方式，各种连线不仅繁琐而且影响病人心情，医疗单位迫切需要一种低成本，高可靠性的无线模式代替有线模式。
基于Zigbee 的医疗监护系统是以stm32为控制核心，通过温度传感器、脉搏传感器、心电传感器以及血压传感器采集病人的生理信息，采集的信息经stm32处理后通过Zigbee 无线模块传送给上位机，上位机可以实时显示并存储病人的体温、脉搏、心电图、收缩压、舒张压等信息，当体温和脉搏不在正常范围内时，上位机可以自动报警，实现本系统的无线监护功能。
1 系统模块的设计1.1 微处理器控制模块。
STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。
STM32F103增强型时钟频率达到72MHz ，是同类产品中性能最高的产品，其内置128K 的闪存。
不同的是SRAM 的最大容量和外设接口的组合。
时钟频率72MHz 时，从闪存执行代码，STM32功耗36mA ，是32位市场上功耗最低的产品，相当于0.5mA/MHz 。
且其市场价格便宜，具有极高的性价比。
基于ZigBee的无线医疗监护系统的研究与设计
１ 系统整体设 计
无线传感 器终端节 点主要 由处理 器模 块 、 传感器模
在该 系统 中 ， 通过 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 技术 构建 了一 个无线 传感 块 、 无 线通信模块 、 电源模块 及其他外 围模块 组成 。无
器监护 网络 。在每个病 房内设 置多个具备采集人体生命 线传感 器节点 的核 心模块是 处理器模 块 ， 它 的作用是 完 体征信息 的终端监护节点 。每个病 房 门口设置一个路 由 成数据 处理和转存 、 执行 通信协议 以及对传感 器节点 进
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基于ZigBee的医疗监护系统的设计与研究
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网络 、 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ和 计 算 机 等 技 术 于 一 体 ， 设 计 了一 种 便 携 式 的 生 理 参 数 检 测 终 端 设 备 。 其 可 对 人 体 的 体 温、 脉搏 和体 位 等 生理 信 号 进 行 感 测 ． 以 无 线 和 有 线 网 络 相 结 合 的 传 输 方 式 将 生 理 信 号 传 输 至 医 院 监
Ｚ ｈ ｕ Ｌ ｉ ａ ｎ ｇ， Ｗａ ｎ ｇ Ｘ ｕ ｇ ｕ ｏ， Ｙｕ Ｊ ｉ ａ ｐ ｉ ｎ ｇ， Ｍａ ｏ Ｈｕ ａ ｎ ｈ ｕ ａ ｎ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ， Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ， Ｗｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ７ ０， Ｃｈ ｉ ｎ ａ）
基于ZigBee技术的远程医疗监护系统设计与实现
Ｖｏ ． ０ Ｎ ． １３ Ｏ ３ Ｊｎ ０ ８ ｕ ｅ２ ０
文 章 编 号 ：０ ７—１４ ２ ０ ）３—０９ ０ １０ ４ Ｘ（ ０８ ０ ３４— ４
基 于 Ｚｇ ｅ 技 术 的远 程 医疗 监 护 系统 设计 与 实现 ｉＢ ｅ
石道 生， 任 毅 ， 罗惠谦
（ 汉 理 工 大学 自动 化 学 院 ， 北 武 汉 ４ ０ ７ ） 武 湖 ３ ０ ０
摘
要： 将无线传感器 网络引入医疗监护系统 ， 出了一种 由 Ｚｇ ｅ 传感器和无线局域 网构成的远程 医疗 监 提 ｉＢ ｅ
护系统的体 系结掏 和具体实现方法 。系统 中， 节点 和基站 设备所使 用的近距 离通 信标 准为 ８ ２ １．／ ｉＢｅ ０ ．５ ４ Ｚｇ ｅ 标准 ， 收集病患者的各类信息 ， 实现病患 者在家 中进行远 程医疗监 护 ， 及时将病 患情 况反映给 医生及其 家 并
维普资讯
第 ３卷 第３ ０ 期
２０ ０８年 ６川
武 汉 理 ［火 学 学 报 ・信 息 管 理 工 程 版
Ｊ Ｕ Ｎ ＦＷＵ ｆＮ Ｏ ＭＡ Ｉ Ｎ＆ Ｍ Ｎ Ｇ ＭＥ ＴＥ Ｇ Ｎ Ｅ Ｉ Ｇ Ｏ Ｒ ＡＬＯ Ｔ Ｆ Ｒ ＴＯ Ｉ Ａ Ａ Ｅ Ｎ Ｎ Ｉ Ｅ Ｒ Ｎ ）
器节点可 以根 据不 同的需要 而设 置 ， 冈此该 系统 具
作者简介 ： 石道生 （９ ８ ， ， １６ 一） 男 湖北武穴人 ， 武汉理工大学 自动化学院讲帅
近年来 ， 随着生 物 医学 传感 器 的小 型化 、 信息
处理及无线数据传输技术的快速发展和普及 ， 无
线 医疗监 护 系统 的研 制成 为热 点 。笔 者设计 出一 种新 的 网络式监 护 装 置 及 系 统 ， 目的是 利用 高频
远程医疗监护系统的设计与实现
远程医疗监护系统的设计与实现近年来，远程医疗监护系统在医疗领域得到了越来越广泛的应用。
它通过网络技术和传感器技术实现了医护人员对远程患者的监测、诊断和治疗，弥补了传统医疗的不足，同时也为患者带来了更加便捷、高效、舒适和安全的医疗体验。
本文将从系统的设计与实现两个方面，详细介绍远程医疗监护系统的原理、功能和应用。
一、远程医疗监护系统的设计远程医疗监护系统的设计需要考虑多方面的因素，包括系统的硬件平台、网络通信、传感器技术、数据处理和安全保障等。
下面就各个方面分别进行讨论。
1.硬件平台一般来说，远程医疗监护系统需要配备一系列的硬件设备，包括传感器、监测仪器、终端设备和通信设备等。
其中，传感器是关键的组成部分，可以通过血压计、脉搏计、体温计、心电图仪等实时监测患者的生理参数。
而终端设备则可以是智能手机、平板电脑等，通过安装相应的应用程序可以实现患者与医护人员之间的实时交流和信息传递。
通信设备则是将终端设备与互联网连接起来的支撑技术，比如说蓝牙、WiFi、3G/4G等都可以作为通信设备使用。
2.网络通信网络通信是远程医疗监护系统的基础，它可以实现医护人员和患者之间的实时数据传输和远程控制。
网络通信的实现主要有两种方式，一种是采用有线网络，另一种则是采用无线网络。
无线网络通常包括蓝牙、WiFi、4G和5G等。
而有线网络的形式则包括ADSL、光纤等等。
网络通信的实时性和稳定性对于远程医疗监护系统来说非常重要，需要确保数据传输的时效性和准确性。
3.传感器技术传感器技术是远程医疗监护系统的核心技术之一，它可以实时检测患者的身体状态，并通过网络技术将数据传回医护中心。
传感器的种类包括血压计、脉搏计、体温计、心电图仪等。
这些检测设备可以通过连接到系统的离线设备或APP实现。
4.数据处理远程医疗监护系统采集到的患者数据需要通过人工智能技术等方法进行数据处理。
这一环节主要包括数据的存储、分析和预测等，通过对大量数据的处理和分析，可以帮助医护人员更加科学、准确地作出诊断和治疗方案，同时也可以对患者的病情进行预测和预警，保障患者的安全和健康。
基于ZigBee的无线医疗监测系统的研究
参数 ， 参数通过路 由节点或直接无线发给协调器 ， 再将 协调 器把各 节点 的数据上 传至计算机 ， 帮助 医生对 多名病Ａ Ｉ 时进行病情监 －Ｉ ￣
测 ， 利 于及 时诊 断 和 治 疗 。 经 测 试 ， 系统稳 定 ， 到 无 线 、 确 、 速 、 有 该 达 准 快 实时 的监 测 目的 。
科技信息
博 士 ・ 家论 坛 专
基 于 Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ的无 线 医疗 监 测 系 统 的 研 究
衢 州 学院 电子 与信 息工程 系 尤 婷 葛林 波 李培 江 浙江 开关厂 有 限公 司 吾 文 明 沈 建位
［ 摘 要 ］ 文 开发 了一 种 基 于 无 线 传 感 器 网络 的 医 疗监 测 系统 ， 系统 的 网 络 节 点 以 ＣＣ２３ 本 该 ４０为核 心 ， 人 佩 戴 终 端 结 点 采 集 生理 病
一
图 １系统总体结构 医生值班 室服务器端上位监测 中心一方面通过 ｚｇ ｅ ｉ ｅ网络与病人 Ｂ 监测终端进行通信 ， 另一方面为值班 医生提供 一个 可视化界面 ， 让值班 医生实 时了解各个病人的生理数据及身体状况 。并且监 测中心的医院 监控软件对所有病人 的生理参数进行处理 、 档 ， 收到的数据通过 存 把接 简单 的数据分析 ， 供医生诊断参考用。 三、 节点硬件结构 各节点硬件结构如图 ２所示 ：
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考虑到监护病人具有 很强的移动性以及个体性 ，病人手腕上戴着 个多参数采集的传感器终端 ， 可以采集他 的脉搏 、 体温等信号 。本系 统要 求适应 强 ， 在一定 的范 围能通过无线通 信方便地组成星形 、 树状 、
基于ZigBee的养老院健康监护系统设计
感器结合就能组建 ＺｉｇＢｅｅ无线传 感 器 网 络， 实 现 一 点 对 多 点， 两点间的 通 信。ＺｉｇＢｅｅ网 络 节 点 按 功 能 分 为 三 大 类： 协 调 器 节点、路由器节点、终端节点。根据实际情况和用户的需求， 一定数量的节点可以组成３种不同拓扑结构的网络，分别是星 形网络，树形网络和网状网络［２］。本文采用组网相对简单的 星 形拓扑结构。星型网络由一个协调器和多个终端设备组成，只 存在协调器与终端之间的通信。
控制技术
计 算 机 测 量 与 控 制 ．２０１６．２４（１） 犆狅犿狆狌狋犲狉 犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋 牔 犆狅狀狋狉狅犾
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文章编号：１６７１ ４５９８（２０１６）０１ ００９５ ０４ ＤＯＩ：１０．１６５２６／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－４７６２／ｔｐ．２０１６．０１．０２６ 中图分类号：Ｐ３１５．６９ 文献标识码：Ａ
关 键 词 ：ＺｉｇＢｅｅ； 养 老 院 ；ＣＣ２５３０；ＰｕｌｓｅＳｅｎｓｏｒ；ＤＳ１８Ｂ２０；ＸＧＺＰ６８４７
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Ｋｏｎｇ Ｗｅｉｋａｎｇ，ＴａｏＳｈｕａｉ，ＷａｎｇＺｕｍｉｎ
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基于ZigBee的远程医疗监护系统的研究和实现
【摘要】针对我国医疗资源紧缺及预防治疗体系不完善的现状，本文提出了一种基于ZigBee的远程医疗监护系统，该系统由生理信息采集传感器节点，CPU 处理模块，ZigBee模块，家庭网关节点组成，可将测量到的各种生理信号后通过无线传感器网络传输至医院医疗监护中心，实时监控，给医疗监控及治疗提供了可行的解决方案，具有一定的实用价值。
【关键词】Zigbee;远程医疗;无线传感器网络;家庭网关
1.引言
我国老年人口的日益增多，中青年人群工作压力的不断增大，导致了各种慢性疾病的蔓延，人们逐渐意识到健康的重要性，而很多的慢性病形成是由于长时间的生活习惯不科学及生活工作环境不健康所导致的。
通常要康复慢性病需要进行长期的跟踪治疗，可是由于病人工作时间及工作地点的限制，大量病人不可能长时间留在医疗机构接受治疗，因为这样即加重了病人往返医院的时间经济负担也增加了病人因病而来的负面情绪。
特别是有些慢性病（如心脑血管疾病）需要监测发病时的生理参数，但病人入院复诊时未必发病，影响了诊断的有效性和准确性。
此外多数的病人具有自由活动的能力，但目前的监护方式使得病人被束缚于医院和病床。
如何能让被监护者及时、方便的就医，尽可能的享受到更多的医疗资源，甚至在家中就能享受完善的医疗监控，这些都成为了社会和医疗领域共同关注的焦点[1]-[3]。
本文提出的基于ZigBee技术的远程医疗监护系统，采用生理传感器数据检测与远程无线传输的方法，给医疗监控及治疗的研究提供了可行的解决方案。
2.系统网络架构
本文研究对象是医院对居民小区病人实施的远程监护，整套远程医疗监护系统可由三部分组成，分别是：生理参数采集、传输和远程监控。
如图1所示为方案设计框图，本设计使用无线传感器来采集病人的生理参数信息，通过ZigBee 无线通信方式将采集的数据发送至具有协调器功能的家庭网关，家庭网关再将数据处理后通过小区无线局域网传输至医院医疗监护中心，实时监控。
图1 基于Zigbee的远程医疗监护系统设计方案
3.系统硬件设计
3.1 生理信息采集传感器节点的组成
生理信息采集传感器节点，其功能是采集人体生理信息数据，采用无线网络的通信，将数据传输至桥接协调节点。
如图2所示，该节点按功能划分主要包括：
数据采集模块、数据处理模块、ZigBee通信模块数据传输模块、CPU处理模块和电源模块。
图2 生理信息采集传感器节点组成框图
3.2 生理信息采集传感器选择
生理信息包含多种数据，如呼吸、脉搏、体温、血压、血氧饱和度、心电图等，需要多种传感器来一一实现。
其中，脉搏信息采集模块采用了HKG-07A红外脉搏传感器，HKG-07A红外脉搏传感器利用红外线检测由于心脏跳动而引起的手指尖内微血管容积发生的变化，经过信号放大、调理、整形输出同步于脉搏跳动的脉冲信号，从而计算出脉率;呼吸信息采集模块采用了HKH-11C呼吸波传感器，该传感器采用压电材料在人体腑部检测人呼吸产生的腑部收缩和舒张压力的变化。
经过前置放大、信号调理、幅度调整、AD等电路，输出呼吸波形数据;血氧饱和度信息采集模块采用了SWS01，该模块完全参考进口BCI 血氧板制造，能够快速、准确地测量血氧饱和度和脉率，采取屏蔽措施抗高频干扰，读数极为稳定，满足ICU，CCU和麻醉手术应用，符合FDA和CE要求的电气安全设计，单电源5V供电工作，低功耗设计，简单的串口连接，易于集成[4]。
图3对这三种数据采集传感器的硬件进行了展示，其中图3（a）为脉搏信息采集节点，图3（b）为呼吸信息采集节点，图3（c）为血氧饱和度信息采集节点。
图3 生理信息采集传感器
3.3 生理信息采集终端CPU信号处理模块
考虑到低功耗、高性能及高可靠性的需要，生理信息采集终端CPU信号处理模块，采用了ATMEL公司的ATMEGA128L芯片。
该芯片是在A VR RISC架构的基础上所设计的8位低功耗CMOS微处理器。
由于该芯片先进的指令集和单周期指令执行所用时间较短，ATMEGA128L的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，因此能很好的解决系统在功耗和处理数据速度之间的矛盾。
3.4 ZigBee通信模块设计
ZigBee通信模块的功能由Chipcon公司的CC2420射频芯片完成。
该芯片将传感器采集到的生理信息运用ZigBee无线传输协议发送出去，由家庭网关节点接收后再通过无线局域网上传给医院的终端服务器。
CC2420是TI公司开发的首款符合ZigBee标准的2.4GHz射频芯片，集成了所有ZigBee技术的优点，可快速应用到ZigBee产品，其工作频带为免授权的 2.4G频带，数据传输速率达250kbp/s，硬件支持CSMA/CA功能，传输距离最大为100m，内部集成可用于实现节点测距功能的数字RSSI模块、电源监控和信道变换等功能模块，包含硬件MAC和CRC自动校验处理，具有非常高的接收灵敏度[5]。
该器件是第一款适用ZigBee产品的RF器件，性能稳定且功耗极低。
CC2420的功耗和敏感性等
指数超过了IEEE802.15.4标准的要求，可确保短距离通信的有效性和可靠性[6]。
图4给出了一个CC2420外围电路的实例[1]，各元器件的推荐值如图4所示。
图4 CC2420的外围电路设计
4.系统软件设计
4.1 生理信息采集传感器节点的软件设计[7]
图5 生理信息采集传感器节点的软件设计
ZigBee传感器节点的软件设计包括ZigBee协议栈和节点应用程序两个方面，其中ZigBee协议栈是为了实现ZigBee无线网络通信的功能而设计的，而节点应用程序是为了实现节点的具体功能而设计的。
图5是传感器节点所实现的功能。
用户打开家庭网关和传感器终端节点的电源。
传感器节点便会自动搜索是否存在网络，若发现存在网络的话，便会主动发出与网关通信的请求。
成功通信后，传感器节点便会将自身的地址信息发送给网关，网关也会将自身的地址发给传感器节点，两者在私有协议的基础上完成点对点通信。
传感器节点发送的数据主要是采集到的脉搏信息、对网关命令的回复以及节点的地址数据。