基于ZigBee技术的无线医疗监护系统研究

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基于ZigBee的养老院健康监护系统设计

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
· 95 ·
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
犇犲狊犻犵狀狅犳犎犲狌狉狊犻狀犵犎狅犿犲狊
Kong Weikang,TaoShuai,WangZumin
(CollegeofInformationEngineering,Dalian University,Dalian 116622,China) 犃犫狊狋狉犪犮狋:Duetothedemandfornursingcareofelderly,ahealthcareschemeinnursinghomesisproposedbasedonZigBeewireless communicationtechnology,designacost-effective,low-power-consumptionZigBeewirelessmonitoringsystem.Eachnodeofthesys temisbasedonCC2530,collectsthevitalsignsofelderlybycontrollingthepulsesensor,temperaturesensorofDS18B20,bloodpressure sensorofXGZP6847.Dataismonitoredandanalysedincustodycenter。Ifthedataexceedstherange,thesystem willgiveavoiceprompt, andannouncenursingworkers.Theexperimentalresultsshowthatthesystemcaneffectivelyimprovethelevelofnursinghomecare. 犓犲狔狑狅狉犱狊:ZigBee;nursinghome ;CC2530;pulsesensor;DS18B20;XGZP6847

基于ZigBee的医院病房呼叫系统设计

基于ZigBee的医院病房呼叫系统设计

总733期第三十五期2020年12月河南科技Journal of Henan Science and Technology基于ZigBee的医院病房呼叫系统设计姬智(南阳理工学院,河南南阳473004)摘要:近年来,无线技术等智能化技术发展迅猛,其中,ZigBee技术属于短距离无线通信技术,具有网络容量大、传输速率低、成本小、功耗低、稳定和灵活等特点,受到社会各界广泛的关注。

本文主要探讨根据ZigBee 技术设计的无线病房呼叫系统,以满足医院对病房呼叫系统的需求,方便患者应用,提高护理服务质量,为广大患者提供更加优质、全面、系统的服务,提高患者的满意度。

本设计方案以CC2530型芯片作为主控芯片,配有液晶显示屏和按键,兼具报警、振动等功能,便于医护人员与患者进行实时交流和沟通。

本设计采用C语言编程并经过仿真论证,能够确保系统高效运转,有助于及时满足患者的治疗和康复需求。

关键词:ZigBee;医院病房呼叫系统;功耗;网络容量;传输速率;患者满意度中图分类号:R197.3;TN92文献标识码:A文章编号:1003-5168(2020)35-0030-03 Design of Hospital Ward Call System Based on ZigBeeJI Zhi(Nanyang Institute of Technology,Nanyang Henan473004)Abstract:In recent years,intelligent technologies such as wireless technology have developed rapidly,among them, ZigBee technology belongs to short-distance wireless communication technology,which has the characteristics of large network capacity,low transmission rate,low cost,low power consumption,stability and flexibility,and has at⁃tracted wide attention from all walks of life.This paper mainly discussed the wireless ward call system designed ac⁃cording to ZigBee technology to meet the hospital's demand for the ward call system,facilitate patient application,im⁃prove the quality of nursing service,provide more high-quality,comprehensive and systematic services for the majori⁃ty of patients,and improve patient satisfaction.This design uses the CC2530chip as the main control chip,equipped with an LCD display and buttons,and has functions such as alarm and vibration,which facilitates real-time communi⁃cation and communication between medical staff and patients.This design adopts C language programming and has undergone simulation demonstration,which can ensure the efficient operation of the system and help to meet the treat⁃ment and rehabilitation needs of patients in time.Keywords:ZigBee;hospital ward call system;power consumption;network capacity;transmission rate;patient satis⁃faction基于ZigBee的医院病房呼叫系统具有呼叫、显示、监听及信息存储等功能,便于对医院进行智能化管理,有利于患者及其家属及时呼叫护士,同时有助于护士及时准确判断患者病情并及时反馈给临床医生,提高救治效率,改善患者生存品质。

基于ZigBee的医疗输液无线监控系统的设计

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)。

基于ZigBee技术的医疗监测的无线网络系统的研究

基于ZigBee技术的医疗监测的无线网络系统的研究

e d i c a 1 Mo ni t o r i n g o n t h e Ba s i s o f Zi g Be e Te c hno l o g y
F AN Da n, W ANG Yi ng DENG Yu “

( c 。 1 l e g e。 f i n f 0 r ma t i 。 n s c i e n c e a n d t e c h n o 1 。 g Y
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பைடு நூலகம்
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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

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zigbee的医院监护系统设计作品设计报告

基于zigbee的医院监护系统设计作品设计报告

2014“赛佰特杯”第三届全国大学生物联网创新设计应用大赛作品设计报告基于zigbee的医院监护系统的设计Design of hospital monitoring system based on ZigBee设计报告队伍编号:CYB-JS-025参赛学校:山东交通学院作者:徐梅娜刘艳红李雪雪贺可晓谢经宽指导教师:焦忭忭组别:√本科组□高职组目录课题摘要 (3)第一章绪论 (3)第二章系统方案 (4)2.1系统体系结构设计 (4)2.2系统模块设计 (5)第三章功能与指标 (6)3.1实现功能 (6)3.2开发语言 (10)3.3数据库 (10)第四章实施原理及过程 (12)4.1系统基本实施原理 (12)4.2 无线定位算法设计 (14)第五章硬件框图 (14)5.1 定位节点设计 (14)5.2 参考节点设计 (16)5.3网关节点设计 (17)5.4 CC2430和CC2431的介绍 (17)第六章特色和创新点 (20)6.1特点和优势 (20)6.2创新点 (20)结论 (21)参考文献 (22)课题摘要:摘要内容:目前我国约有严重精神疾病患者1600万人,因为看护不周而造成的走失、自杀、杀人伤人现象呈逐年增加之势,精神疾病总负担已跃居各类疾病之首。

因此,解决精神病人的看护监管问题日益突出,各医院对于精神病人的定位管理是一个普遍的难题,且相关解决方案很少。

本文设计了一套基于ZigBee技术的精神病人定位管理系统,结合现代传感器技术,构建成一个基于ZigBee技术的无线传感网络,实现对精神病医院中病人的追踪定位和活动监控,极大提高了精神病院的信息化管理水平。

第一章绪论GPS是目前应用最为广泛的定位技术,但是对室内近距离定位,GPS的精度远远达不到要求。

随着智能终端和无线通讯技术的发展,国内外很多机构开始研究室内定位技术,ABI Research调研公司在关于定位需求和潜在应用的调查研究也表明基于位置的服务在未来将带来70~80亿美元的市场收入。

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

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。

《基于ZigBee的智能医疗监护系统关键技术研究》

《基于ZigBee的智能医疗监护系统关键技术研究》

《基于ZigBee的智能医疗监护系统关键技术研究》一、引言随着科技的快速发展和人们对健康问题的日益关注,智能医疗监护系统已成为现代医疗领域的研究热点。

而基于ZigBee的无线通信技术以其低功耗、低成本、自组织和抗干扰等特点,为智能医疗监护系统的应用提供了有力支持。

本文旨在探讨基于ZigBee的智能医疗监护系统的关键技术研究,包括系统架构设计、关键技术分析和未来发展方向等。

二、系统架构设计基于ZigBee的智能医疗监护系统架构主要包括传感器节点、协调器节点和上位机管理系统。

传感器节点负责实时监测患者的生命体征数据,如心率、血压、血氧饱和度等,并将数据通过无线方式传输给协调器节点。

协调器节点负责将接收到的数据转发给上位机管理系统,以供医护人员查看和分析。

在系统架构设计中,应注重以下几个方面:1. 传感器节点的选择与配置:根据患者的需求和实际场景,选择合适的传感器节点,并配置相应的参数,确保数据的准确性和实时性。

2. 无线通信协议的设计与优化:ZigBee协议具有自组织和抗干扰等特点,但在实际应用中仍需进行一定的优化,以提高通信的稳定性和可靠性。

3. 上位机管理系统的开发:上位机管理系统应具备数据接收、存储、分析和展示等功能,方便医护人员查看和分析患者的生命体征数据。

三、关键技术研究1. 数据采集与传输技术数据采集与传输是智能医疗监护系统的核心功能之一。

在基于ZigBee的智能医疗监护系统中,应采用高精度的传感器和可靠的无线通信技术,确保数据的准确性和实时性。

同时,应设计合理的采样频率和传输速率,以降低功耗和成本。

此外,还应考虑数据的加密和安全传输等问题,保障患者隐私和数据安全。

2. 信号处理与算法优化在智能医疗监护系统中,信号处理和算法优化对于提高系统的性能和准确性具有重要意义。

针对不同的生命体征数据,应采用相应的信号处理技术和算法优化方法,如滤波、去噪、特征提取等。

同时,应考虑算法的复杂度和计算成本,以实现实时处理和低功耗需求。

老人监护系统(ppt)

老人监护系统(ppt)

主控电路:MSP430 系列单片机
GPRS模块
• GPRS 模块的主要功能是负责把数据采集模块 测量到的人体异常生理信息通过短信息通知给 预设的监护人。GPRS 模块通过串口与 MSP430F149 单片机相连,由 AT 命令来实 现各种功能。使用时需提前在模块内放置一张 SIM 卡。
短消息收发
四 软件流程图
总结
本系统将 ZigBee 技术和 GPRS 技术 相结合,使监护人的健康隐患及时得 到发现,从而确保监护人得到及时有 效的医疗健康救助。社会意义巨大! 本人在做的过程中学习了很多!认识 到自己的不足!
谢谢观赏
清华大学电气学院12计控一班 Nhomakorabea• SMS 短信的常见的编码方式主要有 Text Mode (ASCII 模式)、PDU Mode(二进制模式)。 • Text Mode 不适合发送中文短信,但发送和实现起来 比较简单,对于本系统足够使用,所以本系统采用 Text Mode 收发短信。当温度、脉搏超出阀值的时候, 单片机向 GPRS 模块发出报警信号,预设的手机即可 接收到短信。发送短信的时候,需要对 GPRS 模块发 送相关指令。
总体构架
• 如图
脉搏检测
GPRS收发模块
硬件电路
• • • • cc2530 zigbee XD58C脉搏心率传感器(淘宝) MSP430 单片机
电路设计
• CC2530 外围电路由电源电路、无线收发电路、晶振电路、复位电路等部分组成。 设计在实际应用中适合采用星形网络拓扑结构,出于实际应用场景和成本的考虑 通过 ZigBee 无线传感网传送出去,而另一个作为协调器节点(COORD)接收 来自数据采集端的温度、脉搏等参数。协调器节点通过串口与控制终端部分相连,

基于ZigBee技术的社区家庭健康监护系统

基于ZigBee技术的社区家庭健康监护系统

基于ZigBee技术的社区家庭健康监护系统作者:祁国华黄海辉来源:《数字技术与应用》2013年第12期摘要:本文主要介绍了ZigBee技术在社区健康监护系统中的应用,利用其高可靠、低成本、低功耗、高安全性、低数据速率的特点[2],提出了一种基于ZigBee技术的社区无线健康监护系统解决方案。

本设计采用TI公司的CC2530射频单片机作为控制芯片,通过对Z-Stack 网络协议栈进行编程,实现人体生理信息数据的采集和无线传输。

社区医院的医护人员通过该系统可以监测病人的身体状况,被监测者的家属也可以通过网络及时了解其身体状况。

关键词:社区监护 ZigBee CC2530 远程医疗中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)12-0020-021 引言随着无线通信技术的发展,智能宽带社区的建设,医院、社区一体化医疗体系的完善,以社区医院为中心的家庭健康医疗监护将成为新的医疗模式。

从目前医疗信息化的发展来看,医疗卫生社区化、保健化的发展趋势日益明显,通过装有ZigBee无线射频模块的医疗终端设备在家庭中对人体生命体征信息进行实时采集与监控,再通过社区宽带网的传输,可以实现社区医院对患者或亚健康病人的实时诊断与健康提醒,从而有效地减少和控制病患的发生与发展。

2 系统设计方案该系统可以充分利用家庭中普遍安装的宽带网络,使用CC2530射频单片机在家庭中构建一个星型的无线传感器网络。

针对不同的人群,在家中设置不同的终端传感器采集节点。

对于空巢老人可以采集温度、脉搏、加速度值,来判断其身体的健康状况,是否在家中摔倒;高血压患者可以采集体温、血压值,来判断血压是否有突变,并将数据通过ZigBee无线网络和以太网或因特网远程传输并存储于社区医院的数据库中,便于医生监测高血压患者长期的血压变化情况来对其治疗方案作出科学合理的调整。

该系统的系统体系结构如图1所示。

3 硬件设计本系统由温度、加速度传感器、ZigBee传感器数据采集模块、ZigBee协调器模块、RS232转以太网模块构成。

基于ZigBee的无线医疗监护系统的研究与设计

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
矿 l £ o匹n q . i r i
D 吲 黼 _
S O C ) 芯片 C C 2 5 3 0 , 其 集成 了 1 个高性能 的 R F收发器和 1
个优化 的低 功耗 8 0 5 1 微控 制器 内核 , 具有优 秀的接收器
 ̄ ; 一  ̄ l q O P l I O . O P l : 纛 网 关 服 务 器 、 l :
ZHOU L i n, F ENG T i n g t i n g
( T e c h n o l o g y C e n t e r O n C o m m u n w a t w n S o t f w a r e , C h o n g q i n g U n i v e r s i t y o f P o s t s a n d T e l e c o m m u n i c a t i o n s , C h o n g q i n g 4 0 0 0 6 5 , C h i n a )
s t a t i o n e q u i p me n t a r e 8 0 2 . 1 5 . 4 / Z i g B e e, t h e s y s t e m h a r d wa r e p l a t f o r m i s d e v e l o p e d u s i n g t h e c h i p o f T I ’ S CC 2 5 3 0, s o f t wa r e p l a f t o r m i s d e v e l o p e d b a s e d o n T I ’ S Z — S t a c k p r o t o c o l s t a c k .T h e p h y s i o l o g i c l d a a t a o f t h e h u ma n b o d y wh i c h a r e c o l l e c t e d b y

基于Zigbee技术的医院患者监控系统研究

基于Zigbee技术的医院患者监控系统研究

2La nn iest f c n lg , iz o 2 0 1 La nn , ia) .io ig Unv ri o h oo y Jn h u 1 1 0 , io ig Chn y Te
Abtat beteT ei yt r elt emoi r gpt nsB sdo i e. I s c O jcv od s nass m f a-i n o n ai t ae nZg e Me r i g e or m ti e b
ti i l s y t m,d c o s a d n re o l n w e l c t n a d p y ia i ai n o a in s i e lt O t a e h s w r e s s se e o t r n u s c u d k o t o a i n h sc lst t fp t t n r a i S tt s h o u o e me h h
LU a 1 l u 1 ZH I Yu n。L Ch n。 A0 n。 Ya 1YAO a Yu n
( .io ig Me ia ie st,Dain 1 0 7 La nn , ia; 1La nn dc l v ri Un y l 6 2 , io ig Chn a 1
摘 要 目的 : 计 一套 基 于 Zg e 设 ib e技 术 、 于 实 时监 控 患者 信 息 的 医 院患 者 实 时监 控 系统 。方 法 : 出并设 计 了 以微 型 用 提 处理 器 MC 0 S 8和 Z g e ib e芯 片 MC1 9 312为核 心 的无 线 监 控 系统 . 无 线 的方 式 实时监 控 患者 信 息 。结 果 : 用该 系统 , 以 应
医护 人 员 可 实 时 了解 患 者 所 处 的位 置 和 身体 健 康 情 况 . 可使 危 重病 患者 得 到及 时救 治 , 可减 轻 医护人 员的 工 作 强度 。 并 结论 : fZge技 术的 医院 患 者 实 时监 控 系统符 合 医 院 内应 用环 境 务 件 , 提 高 医院 的治 疗 效 率 , 基 'i e b 可 有推 广应 用前 帚 。

基于ZigBee的无线传感器网络路由研究与设计

基于ZigBee的无线传感器网络路由研究与设计

无 线 通 信 技术 ,由于 其 拥 有 低 成 本 、低 功 耗 、低 复 杂
度 、网络 容量 大 、可 靠性 高 等特 点 .在 实 际应用 中有 显 著 的优势嗍 。本 设计 主要 应用于擦 窗机 钢丝绳 安全性 能的
终 端节 点 可 以 由 F D设 备 也可 以 由 R D设 备 担 任 ,但 F F
若 新加 入 的节 点 为 F D节 点 .并 且 为 其 的 第 K个 F
A = p l C vd x k 1 , k R k A + +  ̄( ) ( 一 ) 1 ≤ m () 5
~、一 ~~ 一~二 ::≮』 ~ 、 … 一 、 一: :二 一~\ 一 ≥ ~一: 、_ ~、 I 一 /~
担任 。无 线 传感 器 网 络 中常用 的两 种路 由算 法 为 A . OD
Vr Cutrt e算法 。 j 和 ls —r e e
11 OD r . A V_算法
A dj 算 法是 在 A D A — o n D ma dDsac ovr O V( d h co — e n i n e t
V co uig 路 由算 法 的基 础 上 ,考 虑 无 线传 感 器 网 etr t ) Ro n 络 节 能 和应 用方 便 等 特点 进 行 的 改 进 ,简化 了 一 些 功
能 ,但是 其原 始功能 仍然 保持 。
作 者 简 介 :吴 玉厚 ( 5 ~ , 男 ,教 授 ,博 士 ,博 士研 究 生 1 5) 9
(c o l f ai n eh ncl n ier gS ey n inh ivri ,h n a gLann 10 6 ,Chn ) Sh o Trfca dM c aia E gn ei ,h n a gJ zu Un esyS ey n io ig 1 1 8 o n a t ia

基于ZigBee的医疗监护系统的设计与研究

基于ZigBee的医疗监护系统的设计与研究
t h e r e al -t i me di s pl a y o n PC a nd f ur t h e r a na l y s i s a n d r e a l i z e t he r e mo t e me di c a l mo n i t o r i n g f un c t i o n u l t i ma t e l y .I t b r o ke s t h e
p a r a me t e r d e t e c t i n g d e v i c e w h i c h c a n s e n s e a n d d e t e c t t h e b o d y S t e mp e r a t u r e ,p u l s e a n d p o s t u r e e t c .T h i s s y s t e m c a n t r a n s mi t
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的人体探测、身份识别和定位的研究

基于zigbee的人体探测、身份识别和定位的研究
科技信息 人 傩搽 测 、 份 i g a 定 位 硇研 究 身 R gi g
贵 州大 学计 算机科 学与信 息技 术 学 院 唐 利
[ 摘 要] 本文设计 了一种基 于无线传感器网络的人体探 测、 身份识 别和定位 系统一 智能监控 系统 。系统 由传统的红外感应、 微波探 测和 身份识别设备 、 定位 系统共 同组成 , 使用无线龙 2 3 4 1定位模块和 S ~ 0 S 1 1红外线模块搭建 了基于 Zg e iB e协议 的无线传 感器I 网 络 下的人体探 测、 身份识别和定位 系统 的实验环境。通过分析在 同一时间段 内 检测到 的信号来 区分非法入侵与合 法进入 , 并对人 员 进 行 精 确 定 位 。 实验 结果 基 本 验证 了系统 的可 行 性 , 下 一 步 系统 的 研 究 和 开发 打 下 了 坚 实基 础 。 为 [ 关键词 ] 无线传感 器网络 人体探 测 身份识别 定位
1引 言 .
为重 要 的支 撑 技 术 之 一 。
无线传感器网络是 当前在 国际上备受关注的 、知识高度集成的前
沿热点研究领域 。 在军事国防 、 工农业 、 城市管理 、 生物医疗 、 环境监测 、 抢险救灾 、 防恐反恐 、 危险区域远程控制等许多重要领域都有潜在的实 用价值 , 已经引起 了许多 国家学术界和工业界的高度重视 , 被认为是对 2 世纪产生巨大影响力的技术之一 。无线传感器网络就是 由部署在监 1 测 区域内大量的微型传感器节点通过无线通 信形成 的一个多跳的 自组 织 网络系统, 目的是协作地 感知 、 其 采集和处理网络覆盖区域里被 监测 对象的信息 , 并发送给观察 者。 z邸e 技术是一种新 兴的短距 离无线通 信技术 。这个名字来 源于 i e 蜂群使用 的通信方式 , 蜜蜂通过跳 zga 形状的舞蹈来传 达信息 , i g Z 分享 新发现 的食物源 的位置 、 距离和方 向等信息。Z B e i e 技术具有低功耗 、 g 成本低 、 时延短 、 网络容量大 、 可靠 、 安全等特点 。 2基于 z b e的人体探测 、 . ie g 身份识别 和定位 21 体 探 测 .人 传统 的人体探测精度不高 , 有误报漏报现象 。究其原 因, 产生误报 最大的原 因在于现有的探测技术 只能在分辨现场物理量 的变化 ,而并 不具备智能。升级换代也只是提高相应 的灵敏度 , 而并没有提高设备智 能化 的 程 度 。 人 体 探 测 器 (u nbd e c r 安 防 报 警 系 统 的 输 入 部 分 , 用 hma oydt t ) e o是 是 来探测入侵者入侵 时所发生的移动或其它动作的装置。 人体探测器通 常由传感器 Sno 、 es ) r 信号处理器和输出接 口组成 , 简 单 的人体探测器 可以没有信号处理器和输 出接 口。 传感器是一种物理量 的探测 、转换装置。它就像人体探测器的眼 睛、 鼻子 、 耳朵 一样 , 入侵者在实施入侵 时总是 要发出声响 、 动 、 振 阻断 光路 , 对地面或某些物体产生压力 , 破坏原有温度场发出红外光等物理 现象 , 传感器则是利用某些材料对这些 物理 现象的敏感性 而将其感 知 并转换为相应 的电信号和电参量( 电压 、 电流、 电阻 、 电容 等) 。处理器 则 对电信号放 大、 滤波 、 整形后成为有效 的报警信 号。输 出接 口 使人 体探 测器的输 出呈现两种输出状态 ,即警戒状态 为无电位 的常 闭触点 或导 通电阻不大于 10 0 n。报警状态和未加 电时为常闭触点开路或开路 电 阻不小于 1 MQ。 2 . 2身份识别 基 于微功率单 芯片收发 机的多跳 通信 方式 的无线 传感器 网络 技 术, 给身份识别和管理技术注入 了新的强大的活力 。 无线传感器网络较现有远距离 R I FD技术应 用 , 可以提供全新 的解 决 手段 。 () 1无线传感器 网络节点不仅具 有远距离 R I FD的识别 功能 , 而且 具 有 更 大 的 可通 过 无 线 方 式 进 行 调 整 的读 写 识 别 范 围 : 01 到 20 从 .米 0

基于WSN的抢险救灾医疗监护系统的设计

基于WSN的抢险救灾医疗监护系统的设计

2012年第38卷第3期无线电通信技术69基于WSN 的抢险救灾医疗监护系统的设计丁绪星,施一万,冯友宏,张柳(安徽师范大学物理与电子信息学院,安徽芜湖241000)摘要:针对在各种社会自然灾害中的人员伤亡,提出了一种基于ZigBee 无线传感器网络技术的医疗监护系统方案。

给出了系统的硬件体系结构和软件流程图,并在以往LEACH 协议的基础上提出了改进的LEACH-D 算法,最后结合专业SANMP 软件,并由30人作为实验对象进行了实验验证。

实验结果表明传输的数据具有误差低、实时性高及可靠性强等特点。

该系统不仅可以用于突发的自然灾害中,还可以用于医院、社区等医疗监护系统。

关键词:无线传感器网络;医疗监护;LEACH-D ;滤波器中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1003-3114(2012)03-69-3WSN-based Remote Medical Monitoring System for EmergencyDisaster ReliefDING Xu-xing ,SHI Yi-wan ,FENG You-hong ,ZHANG Liu(College of Physics and Electronic Information ,Anhui Normal University ,Wuhu Anhui 241000,China )Abstract :Due to those casualties in natural and social disasters ,this paper introduces a medical monitoring system solution based on the “ZigBee ”wireless sensor network technology.Hardware structure ,software flow diagram and LEACH-D algorithm (improved from the original LEACH )of the system are also described.Finally ,with the professional SANMP software ,the experimental verification is performed for 30human subjects.The Experiment results show that the system features low data error ,high real-time performance and perfect reliability.The system not only can be used for natural paroxysmal disaster relief ,but also can be used as the medical monitoring system for hospital ,community ,and so on.Key words :wireless sensor network ;medical monitoring ;LEACH-D ;filter基金项目:芜湖市科技计划项目(201104),2010安徽师范大学创新基金项目编号(2010cxjj06)收稿日期:2012-02-20作者简介:丁绪星(1971—),男,教授。

基于ZIGBEE无线传感器网络的病患监护系统

基于ZIGBEE无线传感器网络的病患监护系统

采 集 人 体 生 理 数 据 , 通 过 射 频 通 信 的 方 并 式 , 数 据 传 输 至 协 调 器 。 疗 传 感 器 节 点 将 医 框 图和 处 理 器 单 元 如 图 2 示 。 疗 传 感 器 所 医 节 点 主要 包括 四部 分 : 感 器 模 块 、 线 数 传 无 据 通 信 单 元 、 理 器 单元 、 处 电源 。 系统 工 作 原 理 是先 由处 理 器 发 出开 始 监 测 生 理 参数 的 指 令 , 过 无 线 数 据 通 信 单 元 把 指 令 发 通 给 生 理 数 据 采 集 单 元 , 集 后 数 据 通 过 无 采 线数据通信单元将数据传给协 调器节点 。 脉 搏 数 据 采集 单元 采用 HK一2 0 C集 00 成化 数 字 脉 搏 传 感 器 器 采 用 高 度 集 成 化 工 艺将 力敏 元 件 ( PVDF压 电 膜 ) 灵 敏 度温 度 、 补偿 元 件 、 温 元件 、 号 调 理 电 路 集 成在 感 信 传 感 器 内 。 电 式 原 理采 集 信 号 , 拟 信号 压 模 输 出 , 出 完 整 的脉 搏 波 电压 信 号 。 频 芯 输 射 片选 用CC 4 0, 2 3 除 了包括 RF 发 器 2 3 CC 4 0 收 外 , 集 成 了加 强 型 8 5 MCu、 2 4/ 还 01 3 /6 1 KB的 F a h内 存 、 KB的 RAM 、 及 8 2 ls 8 以 ADC、 DMA、 门狗 等 。 看 脉搏 数 据 传 感 器节 点 硬 件 图 如 图3 示 。 所
Q: i
S oI enc en T ech e d noI ogY nnov i n Her d l at o al
T 技 术
基于 Zl BEE无线传 感器 网络 的病患 监护 系统 G

基于ZigBee的无线医疗监测系统的研究

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

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 :
r~
7 c5 | 嚣 一 ; C 1 6 H 、 L D2 4} 8
。~ 。 ~ 。
h … … ~ j
一 ]
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

基于ZigBee技术的医疗监测系统设计随着医疗科技的不断进步,医疗监测系统在临床医疗中扮演着越来越重要的角色。

医疗监测系统可以实时监测患者的生命体征、疾病情况和医疗设备的工作状态,为医护人员提供及时的数据支持,帮助他们更好地进行诊断和治疗。

在这样的背景下,基于ZigBee技术的医疗监测系统设计成为了一个备受关注的领域。

ZigBee技术是一种低成本、低功耗、短距离无线通信技术,其特点是能够实现设备之间的互联互通,而且能够支持多种不同类型的传感器和设备。

基于ZigBee技术的医疗监测系统设计,可以将各种医疗设备和传感器进行连接,实现对患者健康状况的实时监测和远程数据传输,从而为医疗工作提供更便捷、高效的支持。

本文将重点介绍基于ZigBee技术的医疗监测系统设计的原理、特点及应用前景。

基于ZigBee技术的医疗监测系统主要包括三个部分:医疗监测设备、ZigBee网络和数据中心。

医疗监测设备包括各种传感器、医疗器械和无线通信模块,用于实时监测患者的生命体征、疾病情况和医疗设备的工作状态。

ZigBee网络是连接医疗监测设备的基础,它采用分散式拓扑结构,实现设备之间的无线通信和数据传输。

数据中心是医疗监测系统的核心,用于接收、存储和处理从医疗监测设备传输过来的数据,为医护人员提供分析报告和远程监测。

基于ZigBee技术的医疗监测系统设计原理主要包括以下几个方面:首先是传感器的选择和布置,不同的医疗监测设备需要选择不同类型的传感器,根据具体的监测要求进行布置;其次是ZigBee网络的组建和管理,根据医疗院所的实际情况确定网络的拓扑结构和信道规划,实现设备之间的稳定通信;最后是数据中心的建设和管理,数据中心需要具备数据接收、存储、分析和远程监测等功能,并且要保证数据的安全性和可靠性。

基于ZigBee技术的医疗监测系统相较于传统的有线监测系统,具有以下几个显著的特点:首先是低成本,由于ZigBee技术采用的是无线通信方式,无需布设繁琐的有线网路,因此具有较低的建设和运维成本;其次是低功耗,ZigBee技术采用的是短距离通信方式,传感器和无线模块的功耗较低,可以实现长时间的监测;再者是易扩展,ZigBee技术支持多种不同类型的传感器和设备,可以根据实际需求随时扩展监测项目;最后是高可靠性,ZigBee技术采用的是分散式拓扑结构,当某个设备发生故障时,不会影响整个系统的运行。

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第5卷 第4期 中 国 水 运 Vol.5 No.4 2007年 4月 China Water Transport April 2007收稿日期:2007-3-27作者简介:罗惠谦 男(1955-) 武汉理工大学 自动化学院 副教授 硕士生导师 (430074) 研究方向:微机控制技术、汽车电子、电力电子技术基于ZigBee 技术的无线医疗监护系统研究罗惠谦 任 毅 石道生摘 要:本文介绍了由ZigBee 传感器,无线局域网(WLAN)构成的一种无线传感器网络在医疗监护中的应用。

在本系统中,节点和基站设备所使用的近距离通信标准为802.15.4/ZigBee 标准,同时本系统中的基站设备可以采用多种接入方式进行远距离数据传输,包括直接通过Internet 连接其他医院的系统、用GPRS/UMTS 网关实现GPRS/UMTS 与WLAN 之间的通信。

该系统可以应用于家庭以及医院病房,构成远程的家庭、社区以及医院的医疗监护系统。

关键词:802.15.4/ZigBee WLAN 远程医疗监护 无线传感器网络中图分类号:TP29 文献标识码:A 文章编号:1006-7973(2007)04-0148-02一、简介(Introduction)本文对无线传感网络在病人监护方面的应用进行了全面的剖析,以求促进无线技术在医院中普及,给患者和医护人员带来便利。

近年来,随着生物医学传感器的小型化、信息处理和无线数据传输技术的快速发展和普及,使得无线医疗监护系统的研制成为热点。

本文设计出一种新的网络式监护装置及系统,目的是利用高频率的无线多通道数据传输方式,传递医疗传感器与监护控制仪器之间的信息,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,在获得较准确的测量指标的同时,免除病人在家庭与医院之间奔波的劳苦。

本文其它部分内容如下,第二部分介绍系统的体系结构;第三部分介绍系统中所使用的监护传感器节点的设计方法;第四部分为实验验证;最后对无线医疗监护技术发展前景及其存在的课题作了展望。

二、系统结构(System Architecture)本系统由监护基站设备和ZigBee 传感器节点构成一个微型监护网络, 传感器节点上使用中央控制器对所需要监测的生命指标传感器进行控制来采集数据,通过ZigBee 无线通信方式将数据发送至监护基站设备,并由该基站装置将数据传输至所连接的PC 或者其他网络设备上,通过Internet 网络可以将数据传输至远程医疗监护中心,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,实现远程医疗。

在救护车中的急救人员还可通过GPRS 实现将急救病人情况的实时传送,以利于医院抢救室及时地做好准备工作。

医疗传感器节点可以根据不同的需要而设置,因此该系统具有极大的灵活性和扩展性。

同时,将该系统接入Internet 网络,可以形成更大的社区医疗监护网络、医院网络乃至整个城市和全国的医疗监护网络。

图1中描述了该远程医疗监护系统的体系结构图医院服务器路由器I n t e r n et医疗设备WLANGPRSUMTSZigBee Sensor图1 监护系统结构示意图三、监护传感器节点(Health Care Sensor Nodes) 医疗无线传感器节点主要功能为采集人体生理指标数据,或者对某些医疗设备的状况或者治疗过程情况进行动态监测,并通过射频通信的方式,将数据传输至监护基站设备。

图2 (A) 医疗传感器节点框图医疗传感器节点主要包括4部分:生理信息与数据采集单元、无线数据通信单元、处理器单元、电源。

处理单元主要分为五个部分:CPU、存储器、AD 转换、测试带和数码显示屏。

根据低功耗和处理能力的需要,采用了TI 公司的MSP430系列单片机;存储器部分主要用于存储传感器所采集的临时数据,在处理器将数据传输之后,传感器节点内不做数据的大量存储;用ADC12和DAC12对测试带传过的模拟信号进行转换。

工作原理:首先由控制单元发出开始监测某项生理参数的指令,然后通过无线数据通信单元把指令发给生理信息与数据采集单元对人体生理信号(体温、血压、脉搏、血糖、第4期 罗惠谦等:基于ZigBee技术的无线医疗监护系统研究 149参数参数范围信号频率范围,HZ Bit rate 12bits A/D无创血压10-400mmHg60 1.44kb/s有创血压10-400mmHg50 1.2kb/s心电图0.5-4mV250/电极18kb/s 三电极血氧80-99%30 1.44kb/s体温32-41℃0,10.0024kb/s血氧等)进行采集后通过无线数据通信单元将数据传给控制和显示单元中的信息处理模块控制和显示单元,一方面对接收到的数据进行处理和显示,另一方面将结果数据存人数据库供检索和回放。

节点的核心是无线数据通信单元和生理信息与数据采集单元。

以下简要介绍这两个单元:1.无线数据通信单元在医院应用的医疗监护设备对电磁辐射的要求都很高,对于设备来讲,辐射的电磁波既不能够干扰其他设备正常工作,同时也应具有一定的抗干扰能力,不受其他设备辐射出的电磁波干扰。

因此,在医院或者使用无限通信的家庭医疗设备在设计中必须对此方面进行考虑。

在本系统中,所使用的通信标准为802.15.4/ZigBee标准。

它是一种低复杂度、低功耗、低成本的无线通信技术,可以在10m~75m的范围内,以20kb/s~250kb/s的传输数率来传输医疗数据。

传感器的通信效率非常高。

可以用一般的干电池作为电源,在一般情况下可以支持6~24个月,大大减少了因频繁更换电池的麻烦。

在本文设计的系统中,无线通信网络节点集成了南京金霸科技发展有限公司所生产的ZIGSEN05002无线通信模块。

图3显示了该节点的硬件电路照片。

图3 ZigBee无线通信节点2.生理信息与数据采集单元在本文所设计的系统中,医疗传感器模块主要实现了以下几种功能,包括体温、血压、血氧和血糖的测量等。

其中,体温测量集成了北京迈创公司所生产的YSI体温探头,血压测量集成了迈创公司的KNM无创血压测量模块,血氧测量集成了迈创公司的SWS01血氧测量模块。

在本系统的设计中,无线节点为传感器扩展留出了丰富的接口,如果需要其它类型的生理指标数据,如体温、心电等数据,则只需要将相应的传感器接入预留的接口,就可以形成新的无线传感器节点,开发相应的嵌入式控制及处理软件,就可以将节点直接加入到该无线传感器网络中。

五、实验验证(ExperimentalValidation)本系统在综合测试过程中取得了初步的结果,传感器节点上的生命指标传感器采集到的数据,通过ZigBee无线通信方式将数据发送至监护基站设备,并显示在基站设备的LCD上。

每个病人总的数据传输量在22kb/s~76kb/s之间(依据心电图电极的数量而变化),见表1。

由该基站装置将数据传输至所连接的PC或者其他网络设备上,通过Internet网络将数据传输至远程医疗监护中心,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,实现远程医疗。

表1为常用测量信号的频率范围和数据量。

表1 常用测量信号的频率范围和数据量六、总结和展望(Conclusions And Future Work)本文设计出一种新的网络式监护装置及系统,目的是利用高频率的无线多通道数据传输方式,传递医疗传感器与监护控制仪器之间的信息,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,在获得较准确的测量指标的同时,免除病人在家庭与医院之间奔波的劳苦。

同时,在医院病房内建立无线监测网络,很多项测试可以在病床上完成,能够极大地方便病人就诊,并加强医院的现代化信息管理和工作效率。

另外,本系统还具有高度的灵活性和扩展性,通过Internet可以使远离医院等医护机构的病员也随时能够得到必要的医疗监护,并且在必要的时候得到远程医生的咨询指导。

当无线远程医疗系统发展成为一个成熟的医疗产品时,传统的医疗模式将被打破,一种全新的基于互联网的医疗监护体系将会形成——它以医院为核心,面向社区、家庭与个人, 通过互联网联系组成一个有机整体, 保证人们无论在医院内、院外甚至偏远地区均能得到及时、有效、专业的医疗诊断和治疗, 从而大大提高医疗水平, 使人们的生活质量越来越好。

参考文献[1] S.Tachakra,X.H.Wang,R.Istephanian.and Y.H.Song,"Mobile e-Health:The Unwired Evolution ofTelemedicine." Telemedicine Journal ande-Health.Vol.9,Number 3,2003.[2] Susan L. Mitchell,John N.Morris,Pil S.Park,BrantE.Fries,Terminal Care for Persons with AdvancedDementia in the Nursing Home and Home Care Settings,Journal of Palliative Medicine,Vol.7,No.6.808-816.2004.[3] MaglaverasN.Citizen health system:telehealthhomecare.[J]. Studies in Health Technology andInforma tics,2003,92:117~125.[4] David ers Make a Beeline for ZigBee Sensorputer.Volume 38,Issue 12,Dec.2005Page(s):16~19 Digital Object Identifier 10.1109/MC.2005.422.。

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