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        基于ZigBee的醫(yī)院監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)

        2016-12-31 00:00:00劉晉熙
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年15期

        摘 要:隨著我國(guó)科技的進(jìn)步,國(guó)家也加大了對(duì)醫(yī)療設(shè)施的投資力度。ZigBee醫(yī)院的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)是針對(duì)目前的醫(yī)院監(jiān)護(hù)活動(dòng)中現(xiàn)有的監(jiān)護(hù)設(shè)備成本較高、功率較大、接線比較多的缺點(diǎn)。目前新開(kāi)發(fā)的醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)醫(yī)用的核心便是ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)?;赯igBee的無(wú)線醫(yī)院監(jiān)護(hù)系統(tǒng)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中表現(xiàn)出可靠的實(shí)用性,ZigBee是醫(yī)療監(jiān)護(hù)的新型技術(shù),文章主要對(duì)ZigBee技術(shù)進(jìn)行分析。

        目前我國(guó)的醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)大部分都是有線的,但是一般這種有線的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)在連線的過(guò)程中都是很復(fù)雜的,大多數(shù)都只能放置在一個(gè)固定位置使用,這樣就導(dǎo)致了醫(yī)院醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備在使用過(guò)程中的效率大大的降低,并且錯(cuò)綜復(fù)雜的接線設(shè)置很容易就會(huì)導(dǎo)致醫(yī)院病人的心理壓力增大,從而影響了病人配合醫(yī)生救治的情緒,面對(duì)有線的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)存的種種問(wèn)題,目前無(wú)線的醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)成為了監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的主要發(fā)展方向,所以基于ZigBee的無(wú)線醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的探究具有很鮮明的意義。

        1 ZigBee的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        ZigBee-無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),在無(wú)線醫(yī)療的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中使用,無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)主要的作用是建立醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)和監(jiān)護(hù)中心的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接,總而言之,就是要在一定的監(jiān)護(hù)病房中多設(shè)置裝置有無(wú)線接收信息系統(tǒng)的生命體征監(jiān)護(hù)點(diǎn),并且在病房合適的位置設(shè)置相應(yīng)的路由器,將病人病房里的監(jiān)護(hù)設(shè)備系統(tǒng)發(fā)出的無(wú)線信號(hào)聚集成一起并能夠傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器當(dāng)中,協(xié)調(diào)器將通過(guò)網(wǎng)關(guān)將病房監(jiān)護(hù)的數(shù)據(jù)傳送到Inetenet中,從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)護(hù)信息能夠在病房和監(jiān)護(hù)中心的相互通聯(lián)。然而由于系統(tǒng)的客戶端設(shè)置不同且有不一樣的信息查看的權(quán)限,能夠讓醫(yī)生工作人員和病人獲取自己需要的醫(yī)療監(jiān)護(hù)信息系統(tǒng)。并且經(jīng)過(guò)網(wǎng)上傳的信息在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中得以保存,并且保證醫(yī)院監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)時(shí)更新,通過(guò)對(duì)不同信息數(shù)據(jù)的設(shè)置,醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)還會(huì)針對(duì)監(jiān)護(hù)信息不正常的及時(shí)的向醫(yī)療的工作人員反應(yīng),也就是設(shè)置報(bào)警系統(tǒng)[1]。

        2 ZigBee的分類

        在ZigBee的無(wú)線醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中,監(jiān)護(hù)系統(tǒng)主要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大致分為三種類型:第一種便是周期性數(shù)據(jù),周期性的數(shù)據(jù)一般是傳輸?shù)墓?jié)點(diǎn)能夠收集到病房里病人們的心跳頻率、呼吸記憶人體溫度的變化等等類型的生理數(shù)據(jù),在傳輸?shù)幕顒?dòng)過(guò)程中的特點(diǎn)是有比較強(qiáng)的周期性和較強(qiáng)的連續(xù)不斷性;第二種便是間接性的數(shù)據(jù),這種數(shù)據(jù)的產(chǎn)生也許是因?yàn)椴》勘O(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的特殊提供形式,具體上來(lái)說(shuō),就是在監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)用過(guò)程中根據(jù)醫(yī)療人員的設(shè)置,篩選監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)。并且還設(shè)置了對(duì)應(yīng)的沉睡系統(tǒng),只有在醫(yī)院的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)發(fā)出特別情況的警報(bào)時(shí)才會(huì)將監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)傳輸達(dá)到監(jiān)護(hù)中心;第三種便是重復(fù)不斷地慢反應(yīng)數(shù)據(jù),在使用過(guò)程中可以調(diào)速率,這種重復(fù)性的數(shù)據(jù)自身就是一種雙向的數(shù)據(jù),主要使用的目的便是通過(guò)對(duì)來(lái)反往復(fù)的數(shù)據(jù)處理來(lái)控制節(jié)點(diǎn)的一種采集活動(dòng)。

        2.1 ZigBee技術(shù)的概念和簡(jiǎn)要分析

        依據(jù)IEEE802.15.4的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。ZigBee的頻段工作共分為三個(gè)階段,這三個(gè)階段的頻段工作距離比較大,并且在每個(gè)頻段上的數(shù)據(jù)信息不用,每個(gè)頻段上的傳輸頻率和調(diào)節(jié)方式也大致相同,這三個(gè)頻率分別分為868MHz、915MHz、2.4GHz,分別為歐洲的頻段,北美的頻段和全球通用的頻段,都為免執(zhí)照的頻段。ZigBee無(wú)線作為小距離的無(wú)線通信的主要代表,主要具有成本低、功耗低、延時(shí)短、網(wǎng)絡(luò)可容量大、安全可靠性的基本特征。ZigBee主要有若干個(gè)無(wú)線數(shù)傳模板組成的無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),最大的模塊能夠增加到65000個(gè),并且每一個(gè)模板都可以被看作是一個(gè)個(gè)的移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)中的基站,功能、特點(diǎn)和基站比較相近,并且由這些模塊總共組建成了整體網(wǎng)絡(luò),ZigBee網(wǎng)絡(luò)所遵守的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的七層開(kāi)放式的系統(tǒng)互聯(lián)模型[2]。

        2.2 基于ZigBee技術(shù)的醫(yī)院監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        醫(yī)院的醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的主要功能便是集取人體的生理數(shù)據(jù)比如心跳數(shù)據(jù)、血壓、心率、血氧含量等等,然后再將得到的大概數(shù)據(jù)通過(guò)技術(shù)傳播到PC機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中,在PC機(jī)上建立有web的服務(wù)器,這樣醫(yī)院的醫(yī)護(hù)人員便可以隨時(shí)產(chǎn)看病人的生理參數(shù)數(shù)據(jù),雖然這種方法很利于醫(yī)生對(duì)病人情況的準(zhǔn)確掌握,但是這種無(wú)線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的但是大部分都是相同的,無(wú)線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要有五個(gè)部分,傳感器、A/D轉(zhuǎn)換及相關(guān)的調(diào)理電路、處理區(qū)模塊、無(wú)線數(shù)據(jù)通信模塊、電信模塊。數(shù)據(jù)采集單元主要包含收集病人的血壓、脈搏、心電圖、血氧等等數(shù)據(jù)的多種傳感器,而信號(hào)調(diào)理電路便是負(fù)責(zé)把來(lái)傳感器的信號(hào)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行調(diào)理歸納,然后又過(guò)濾掉無(wú)用的噪音信號(hào),以此來(lái)滿足A/D轉(zhuǎn)換的要求。A/D轉(zhuǎn)換模板主要負(fù)責(zé)把經(jīng)調(diào)理的電路調(diào)整到滿足A/D轉(zhuǎn)換要求的信號(hào)再轉(zhuǎn)換成數(shù)字的信號(hào)再傳送到處理器模塊,由此可以看來(lái),每個(gè)環(huán)節(jié)都是環(huán)環(huán)相扣的,必不可少的。處理器的模塊就是無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的主要核心部位,全部的計(jì)算都會(huì)在此完成,處理器不僅僅要有強(qiáng)大的處理能力,外形小、功耗低,并且還要有通用的端口和通信接口,最好還要有安全保障。在信息處理系統(tǒng)過(guò)程中,我國(guó)基本上使用的是MSP430系列的單片機(jī)器,它具有比較豐富的尋址放大,很高效的查表處理指令,這類特征保障了可以編制出高效率的程序源。源電壓一般采用的是1.8-3.6V的電壓,因而可以使其在1MHz的條件下所使用,最后芯片的電流會(huì)保持在165A左右。醫(yī)院的醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備一般都不能擁有很高的電磁輻射,并且監(jiān)護(hù)設(shè)備還要有強(qiáng)悍的抗干擾能力。并且保證也不能去打擾到別人。這個(gè)系統(tǒng)在人們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候已經(jīng)考慮到了這一點(diǎn),所以使用了無(wú)線收發(fā)芯片,這個(gè)芯片能夠?qū)l(fā)射頻率、增強(qiáng)型8051MCU的內(nèi)核、9通道12位ADC、外圍元件、電感和濾波全部都集到單個(gè)的芯片中,并且內(nèi)部設(shè)置專門的比較穩(wěn)定的電路。

        3 結(jié)束語(yǔ)

        由上文可以看出,目前在我國(guó)ZigBee技術(shù)是最為新型活躍的一種無(wú)線通信技術(shù),這種無(wú)線通信技術(shù)不光有在技術(shù)上的優(yōu)勢(shì),還得到了IEEE國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的組織的廣大認(rèn)可,并極力的發(fā)揚(yáng)這種技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的廣泛使用。由此看來(lái),我國(guó)還需要加大科技的投入,要對(duì)醫(yī)療措施進(jìn)行更好的設(shè)置。并且隨著我國(guó)人口的日益增多和人口老齡化問(wèn)題的加重,醫(yī)療的救護(hù)資源也越來(lái)越緊缺,看病也越來(lái)越難的現(xiàn)狀也沒(méi)有進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的解決,并且由于現(xiàn)在食品、空氣的大面積污染,在比較大的城市很多醫(yī)院會(huì)緊缺床位,這時(shí)就會(huì)臨時(shí)性的增加病床,然而這樣臨時(shí)新增加的床位就沒(méi)有辦法得到有限的監(jiān)護(hù),對(duì)病人的生命安全構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅,所以引入了ZigBee技術(shù),不僅可以增加醫(yī)院救治病人的靈活性,還可以提高醫(yī)院的信息服務(wù)整體水平,并且也有效的改善了醫(yī)院監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的局限性。

        參考文獻(xiàn)

        [1]陳琴琴.基于ZigBee技術(shù)的病人無(wú)線監(jiān)護(hù)系統(tǒng)研究[M].成都理工大學(xué):電路與系統(tǒng),2012.

        [2]司亞超,董灝霞,孟凡興.基于Zigbee技術(shù)的醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研究與分析[J].河北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào),2014,2.

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