基于ZigBee的输液提醒远程监控系统设计与实现

基于ZigBee的输液提醒远程监控系统设计与实现

作者：何光梅穆倩倩丁佳芊商体佳邓甜甜程玉娟

来源：《无线互联科技》2021年第15期

摘要：为了使医院输液智能化、方便化，文章设计了一套基于ZigBee的输液提醒远程监控系统减轻医护人员负担，由水位监测模块、ZigBee远程监控系统、K60单片机等组成。该系统用液位检测器监控输液进度，步进电机控制换液，输液工作完成后蜂鸣器自动发出警报，ZigBee通信模块实现远程监测的功能。该产品设计方案整体结构简单，体积小，易于操作，成本低，装置可重复使用无需每次消毒灭菌，操作方便，安全可靠。

关键词：自动换液;循环使用;自动报警;ZigBee模块

0 引言

现国内仍然使用传统的输液装置，该输液装置需要护士频繁换液，且每位病人至少需要一名看护陪同。在输液途中医护人员需要时刻注意病人的输液进度，防止出现漏针回血等状况，为此本团队设计并开发了一套简单实用的医疗换液报警装置。该装置采用移动电源供电，具有功耗小、成本低廉等特点。同时，该装置还实现了安全可靠，操作简单，实时监控等功能。传统输液装置与本系统的功能对比如表1所示。

综上所述，传统的输液装置容易因看护不利对患者造成回血伤害，无形中还会浪费许多人力、物力、财力，并且增加医护人员工作强度，因此，本团队研究出了这一款可自动换液的装置。

1 输液装置系统设计

输液装置系统的设计结构如图1所示。现以3瓶药水为例，本产品主要是由水位传感器、升杆电机、步进电机、舵机、K60单片机、ZigBee模块组成。

2 工作流程

首先，护士按下启动键，升杆电机收到指令控制针头自动插入输液瓶开始输液。位于升杆电机上的水位传感器，感应液面高度到达最低值之后升杆电机自动下降，步进电机控制升杆电机以及针头移动到达第二瓶输液瓶瓶口位置，移动途中输液管上的舵机控制开关关闭，不让液体流动，升杆电机步进电机舵机重复以上指令，直到最后一瓶。当位于最后一瓶输液瓶上的水位传感器感应到液面高度到达一半时，通过ZigBee模块向护士端发出警报提醒，护士端显示病房病床号，提醒护士去相应的病房，升杆电机上的水位传感器感应液面高度到达最低时候升杆电机自动下降，舵机控制开关关闭，步进电机控制升杆电机以及针头回到原始位置，护士拔针，具体流程如图2所示。

3 输液器模块

本输液装置由以下几个模块组成，分别是液位传感器模块、驱动模块、远程监控模块。液位传感器模块负责监控输液进度，驱动模块负责换药，远程监控系统则由ZigBee模块、蜂鸣器、LCD显示屏组成，负责及时反馈输液信息。

3.1 液位傳感器模块

本装置使用两个液位传感器，分别负责监测输液软管内药液高度和检测末尾一瓶输液剩余量。液位传感器监测到一瓶药输完时，显示一个低电平，单片机接收到液位传感器电位变化控制升杆电机下降，步进电机移动到下一瓶口。输液接近尾声时及时提醒护士拔针。

3.2 驱动模块

驱动模块的升杆电机收到启动、输液完毕的指令后就会上升或下降。液位传感器监测到输液软管内没有药液时，舵机关闭开关，防止液体继续流动。当升杆电机下降时，步进电机按照设置好的角度移动到下一药瓶处，升杆电机重复以上指令，舵机开关打开。

3.3 远程监控模块

远程监控主要由ZigBee技术[1]、LCD显示屏、蜂鸣器组成。ZigBee是无线传感通信应用最广泛的通信技术，该技术构建了一个低功耗、低成本的通信网络。该技术比蓝牙、WiFi传输范围更广泛，其传输距离可达到100 m，可容纳254个从设备和1个主设备，该技术运用到医院是足够的。LCD显示屏的作用是显示输液完毕的病房号及病床号，蜂鸣器为提醒作用。输液完毕时蜂鸣器报警，提醒护士及时关闭，最大限度保障输液安全[2-5]。

4 结语

本远程输液监控系统，采用的是无接触式的液位传感器，避免了其他液位传感器都需要接触以及渗入液体的特点，保证了输液过程不对药品造成污染，规避了医疗卫生麻烦。而且本装

置能耗少，操作便捷，普通的医护人员也能够快速熟悉操作步骤。ZigBee可以同时连接多个服务器，将医院的输液系统同时覆盖实现准确检测各病人输液情况。同时，本装置最大的优势能够重复使用，主动改换输液药瓶，提高病院工作效率，操作便捷。综上所述，医院使用更加安全可靠的医疗器械可以最大程度地提高医院护士的工作效率，减少了不必要的人员浪费，利用科技发展使医院输液工作变得自动化和信息化。

[参考文献]

[1]严林波.基于ZigBee技术的无线通信模块研究[J].科学技术创新，2020（29）：88-89.

[2]魏嘉畅，李贤良，闫勃，等.自动换液报警静脉输液器[J].科技风，2020（19）：15，19.

[3]赵浩宇，周琳，吴昊.智能输液监测系统设计与应用[J].医学信息学杂志，2018（9）：36-40.

[4]倪圣喆.基于ZigBee无线传感网络的输液进程监控系统[D].上海：上海交通大学，2014.

[5]黄莹，徐立群，潘晓东.基于物联网技术的输液监控系统在病区输液闭环管理中的应用[J].解放军护理杂志，2014（22）：55-57.

（编辑姚鑫）

Design and implementation of remote monitoring system of

infusion reminder based on ZigBee

He Guangmei， Mu Qianqian， Ding Jiaqian， Shang Tijia， Deng Tiantian， Cheng Yujuan

（School of Mathematics and Big Data， Guizhou Normal University， Guiyang 550018，China）

Abstract：In order to make the hospital infusion intelligent and convenient， our team designed a set of infusion reminder remote monitoring system based on ZigBee to reduce the burden of medical staff， which is composed of water level monitoring module， ZigBee remote monitoring system，K60 MCU， etc. In this system， liquid level detector is used to monitor the infusion progress， step motor is used to control the liquid change， and the buzzer will give an alarm automatically after the infusion is completed. ZigBee communication module realizes the function of remote monitoring. The design scheme of the product has the advantages of simple overall structure， small volume， easy operation， low cost， reusable device， no need of disinfection and sterilization every time，convenient operation， safe and reliable.