甫婷婷++鄭斌

摘 要：針對醫(yī)院中毒加護(hù)病房和臥床不起卻無法住院的病人，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)了“天使的守護(hù)”系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)利用溫濕度傳感器監(jiān)測裝置、重力檢測裝置對病人進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并通過無線數(shù)據(jù)傳輸可及時(shí)告知看護(hù)人員，大大減輕了患者家屬的負(fù)擔(dān)，為救治患者節(jié)省了寶貴的時(shí)間。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；溫濕度傳感器；重力檢測裝置；無線數(shù)據(jù)傳輸

1 作品簡介

該作品名為“天使的守護(hù)”，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)代替護(hù)士和家人時(shí)刻守護(hù)在病人身邊，實(shí)時(shí)監(jiān)測病人情況，以減輕家人負(fù)擔(dān)，并且可以最大限度的減少由于對病人突發(fā)情況發(fā)現(xiàn)不及時(shí)而造成的傷害。

該設(shè)計(jì)適用于醫(yī)院重度加護(hù)病房以及無法住院的臥床不起的病人，該設(shè)計(jì)利用溫濕度監(jiān)測裝置、重力檢測裝置來完成對病人狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測信息發(fā)送給看護(hù)人員。本設(shè)計(jì)檢測系統(tǒng)使用溫濕度檢測模塊、壓力檢測模塊對病人病床進(jìn)行溫濕度監(jiān)控，以及對病床的輸液設(shè)備進(jìn)行重量監(jiān)控。在病人觸手可及但通常不會誤觸的位置配有報(bào)警按鈕，發(fā)生突發(fā)情況時(shí)，病人可以按動按鈕向看護(hù)人員求救。數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)通過無線數(shù)據(jù)傳輸，通過向指定人員發(fā)送短信或打電話將病人信息及時(shí)發(fā)送給看護(hù)人員。另配有控制系統(tǒng)，通過手機(jī)藍(lán)牙裝置可以調(diào)節(jié)位置，還有專為兒童添設(shè)的搖籃功能，使看護(hù)更方便，更智能。

2 工作原理

智能病床分為病床部分和實(shí)時(shí)監(jiān)測部分，他們之間采用無線通信。病床部分利用車作為載體，采用51單片機(jī)作為主控芯片與各模塊互相協(xié)作，實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）遙控運(yùn)動功能。通過200 m藍(lán)牙無線遙控模塊與單片機(jī)結(jié)合，單片機(jī)通過讀取遙控模塊信號給電機(jī)驅(qū)動模塊相應(yīng)的信號以控制車的前后左右運(yùn)動與轉(zhuǎn)圈。為幫助小孩的睡眠，還特地設(shè)計(jì)了搖籃功能。手機(jī)遙控功能可通過藍(lán)牙模塊方便、快捷的調(diào)整病床位置。

（2）尿濕檢測功能。利用雨滴檢測模塊檢測病人是否尿床，當(dāng)病人尿濕時(shí)，監(jiān)測部分報(bào)警，提醒醫(yī)生注意，同時(shí)將自動向指定號碼撥打電話，提醒看護(hù)者照顧病人。此外，監(jiān)測部分通過LCD12864液晶屏可以實(shí)時(shí)監(jiān)測到病人是否尿濕。

（3）顯示功能。將LCD12864作為顯示設(shè)備，該設(shè)備有四行，每行可顯示8個漢字或者16個字母數(shù)字。設(shè)計(jì)用第一行來顯示時(shí)間，第二行顯示溫度，第三行顯示輸液重量狀態(tài)，第四行顯示尿濕檢測開啟/關(guān)閉狀態(tài)。

（4）輸液監(jiān)測功能。利用高精度稱重傳感器設(shè)計(jì)了24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片。與同類型芯片相比，該芯片具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。該芯片與后端MCU芯片的接口和編程都非常簡單，無需對芯片內(nèi)部的寄存器編程。病人在輸液時(shí)，再也不用麻煩家屬和護(hù)士盯著點(diǎn)滴瓶。隨著輸液完畢，壓力監(jiān)測模塊檢測到壓力小于一定閾值時(shí)會自動通知護(hù)士站，以便及時(shí)派遣護(hù)士來換藥。

（5） GSM功能。隨著GSM網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的完善，GSM模塊的應(yīng)用范圍也隨之越來越廣。單片機(jī)通過P12、P13的串口通信實(shí)現(xiàn)與GSM網(wǎng)絡(luò)的通信。我們所用到的GSM模塊波特率默認(rèn)為9 600，通過GSM遠(yuǎn)程監(jiān)控，當(dāng)病人有需要時(shí)，向指定號碼發(fā)送短信或者打電話提示，以達(dá)到提醒家人及時(shí)處理的目的。

（6）溫度和時(shí)間功能。分別采用DS18B20和DS1302芯片來獲取溫度和時(shí)間。18B20采用單線接口方式，測量范圍廣，誤差僅為1攝氏度，可滿足日常生活的溫度測量需求；DS1302具有性能高、功耗低等特點(diǎn)，擁有雙電源，即使主電源掉電依舊可保持運(yùn)行。

（7）無線通信。病床和監(jiān)測系統(tǒng)通過nRF24L01進(jìn)行通信。nRF24L01是一款工作在2.42.5 GHz世界通用ISM 頻段的單片無線收發(fā)器芯片，可通過SPI接口設(shè)置協(xié)議。該芯片具有功耗低、傳輸速度快等特點(diǎn)，能夠把病床采集到的溫度、壓力等信息實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)測系統(tǒng)。

（8）一鍵呼救功能。該功能采用獨(dú)立按鍵，不僅十分小巧，性能還特別穩(wěn)定。當(dāng)病人有需要時(shí)，輕按幾個按鈕就可以把信號發(fā)送到監(jiān)測系統(tǒng)，并及時(shí)通知護(hù)士。

該設(shè)備的器件實(shí)物圖如圖1所示，其最小系統(tǒng)電路圖如圖2所示，其驅(qū)動電路連接圖如圖3所示。

3 創(chuàng)新點(diǎn)

多功能智能病床不僅能為病人進(jìn)行檢測、監(jiān)護(hù)，還能將對人體進(jìn)行監(jiān)護(hù)后的結(jié)果轉(zhuǎn)化為信息，發(fā)送到信息終端，通知醫(yī)生對人體健康給予指導(dǎo)報(bào)告及建議。此外，該設(shè)備還具有智能信息化、紅外線治療、睡眠監(jiān)控、輸液監(jiān)測、尿濕檢測等功能，能夠滿足病人以下需求：

（1）警報(bào)信息的傳送。將報(bào)警信息通過無線傳輸，以短信的形式發(fā)送給指定的看護(hù)人員，只需輕按幾個按鈕，護(hù)士就會應(yīng)“邀”而來。

（2）可以將病人的情況實(shí)時(shí)通知家人，發(fā)生緊急情況時(shí)還會以電話的形式傳達(dá)警報(bào)信息，立刻撥打指定的電話號碼，第一時(shí)間通知家人

（3）病人在輸液時(shí)再也不用麻煩家屬和護(hù)士盯著點(diǎn)滴瓶，當(dāng)藥液注射完畢后便自動通知護(hù)士站，有護(hù)士來及時(shí)換藥。

（4）護(hù)士無需打擾病人就能方便的了解病人的體溫?cái)?shù)據(jù)等狀況，在護(hù)士站的監(jiān)測終端上一目了然。

（5）智能手機(jī)控制端。現(xiàn)在智能手機(jī)十分普遍，可以通過手機(jī)藍(lán)牙控制病床的移動，方便、快捷、智能化。

4 市場前景

護(hù)理對于看護(hù)人員而言一直都是一項(xiàng)繁重而艱難的工作，不但需要經(jīng)常對病人的身體情況進(jìn)行檢測，還要注意病房環(huán)境是否適合病患。有時(shí)由于害羞或是語言等問題，看護(hù)人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)病人尿床等情況，可能導(dǎo)致病人病情加重。由于隱私等問題，在病房內(nèi)安裝監(jiān)控很難實(shí)現(xiàn)，而隨時(shí)觀看監(jiān)控以檢測病人的情況也并不現(xiàn)實(shí)，并且對于看護(hù)人員而言，夜晚的看護(hù)最耗神也最容易發(fā)生緊急情況。

我們的設(shè)計(jì)一方面是為了最大限度為病患提供更舒適的環(huán)境，及時(shí)發(fā)現(xiàn)突發(fā)情況以保障病患的生命安全，讓已經(jīng)發(fā)生過的悲劇不再重演；另一方面可以減輕看護(hù)人員的負(fù)擔(dān)，同時(shí)也能保證病人受到更溫暖的照顧。對病人而言，他們不希望自己連喝水都要靠別人的幫助，但有時(shí)僅依靠自己又確實(shí)沒辦法做到正常人看似普通的事情。對于家屬或護(hù)士而言，他們也不愿意在病人輸液時(shí)精神保持高度緊張，一直盯著輸液瓶，唯恐給病人換藥不及時(shí)。所以開發(fā)一套既能減輕家屬和護(hù)士工作量又能更人道可滿足病人需求的多功能、智能化病床是市場的迫切需求。且該智能病床功能齊全，價(jià)格低廉，是一款性價(jià)比很高的產(chǎn)品，市場預(yù)期良好，前景十分廣闊。而我們也在咨詢病人的需要時(shí)，和老師、醫(yī)生商討逐步完善我們的作品，最終讓它成為一款面向市場的成熟產(chǎn)品。