珠海于氏醫(yī)療科技有限公司 鄺澤文

基于2.4 G無線智能輸液監(jiān)護系統(tǒng)

珠海于氏醫(yī)療科技有限公司 鄺澤文

嵌入式技術在我國最先應用于電子技術、軟件開發(fā)和計算機應用技術三個領域，隨著科學技術不斷發(fā)展，嵌入式技術逐漸在社會中受到廣泛應用，其中以醫(yī)療監(jiān)護領域應用效果最佳。嵌入式智能醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)的運用，改變了病人在醫(yī)院輸液或治療過程中需要醫(yī)院護士、護理人員或者家屬現(xiàn)場看管的模式，提高了病患治療質(zhì)量，降低醫(yī)護配備壓力。本文從輸液智能醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)進行分析，總結出智能監(jiān)護系統(tǒng)的使用優(yōu)勢，以供參考。

嵌入式；智能醫(yī)療；輸液；2.4G

1 嵌入式系統(tǒng)概述

嵌入式系統(tǒng)主要包括嵌入式硬件系統(tǒng)、嵌入式軟件系統(tǒng)以及嵌入式系統(tǒng)具體應用。

1.1 嵌入式硬件系統(tǒng)內(nèi)容

Microprocessor，是嵌入式硬件系統(tǒng)主要組成內(nèi)容和核心處理部分。概括來講，嵌入式硬件系統(tǒng)主要采用The harvard architecture的嵌入式處理系統(tǒng)和von Neumann嵌入式處理系統(tǒng)兩種硬件構架，并在硬件系統(tǒng)中配置仔細處理過的復雜指令。Microprocessor指令體系主要內(nèi)容是精簡嵌入式指令，該指令系統(tǒng)能有保障整個硬件系統(tǒng)數(shù)據(jù)的的正常運行和傳輸，并在這一基礎上高效的確保硬件系統(tǒng)運行效率。最為核心的是可以提高嵌入式硬件系統(tǒng)運行穩(wěn)定性混合相關系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸準確性。

嵌入式硬件系統(tǒng)儲存器的作用是將相關系統(tǒng)代碼和指令的儲存，是現(xiàn)階段最為科學高效的硬件系統(tǒng)。主要由緩存系統(tǒng)、memory 系統(tǒng)以及輔助系統(tǒng)三部分構成，其中以緩存系統(tǒng)最為重要，屬于整個系統(tǒng)的核心部分，具有最快運行速度的特征。所以在嵌入式Microprocessor中，數(shù)據(jù)截取和讀取都要依靠緩存系統(tǒng)的高質(zhì)量運行。

嵌入式主存系統(tǒng)的功能室進行直接訪問，嵌入式系統(tǒng)與用戶間數(shù)據(jù)連接、交流以及儲存的媒介。嵌入式系統(tǒng)儲存比起常規(guī)計算機硬件儲存保持著巨大的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在擁有極快速的數(shù)據(jù)傳輸儲存功能。嵌入式內(nèi)存主要類型有靜態(tài)易失存種類和隨即內(nèi)存種類。

1.2 嵌入式軟件系統(tǒng)概述

嵌入式軟件系統(tǒng)由Computer hardware driven和Operating system in a computer兩部分組成。其中計算機硬件驅(qū)動是指包括多種類型驅(qū)動。近年來嵌入式軟件系統(tǒng)可以高效的提高系統(tǒng)中driven development，并且強化嵌入式設備端口程序，簡化嵌入式系統(tǒng)調(diào)試效果。

1.3 嵌入式系統(tǒng)具體應用

嵌入式系統(tǒng)的研發(fā)是為了更好的服務與實際生產(chǎn)和工作中。嵌入式系統(tǒng)本質(zhì)目的是實現(xiàn)高效的生產(chǎn)應用。在實際應用過程中，需要相關研發(fā)人員根據(jù)實際研發(fā)情況和系統(tǒng)業(yè)主的需求進行針對性的分析與研究。使嵌入式系統(tǒng)能夠符合實際應用情況，提高嵌入式系統(tǒng)效率。

2 嵌入式智能醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)分析

2.1 系統(tǒng)設計流程

智能輸液監(jiān)護系統(tǒng)的監(jiān)控裝置利用輸液警報器，以光電非接觸式探測液體輸出的動態(tài)情況，激發(fā)電路工作。智能輸液監(jiān)護系統(tǒng)設置了報警臨界液面，在輸液瓶的頸部設置光電設備，當輸液瓶液面低于設置位置時就會就會產(chǎn)生電信號，觸發(fā)報警。報警信息采用2.4G無線模塊進行上傳，在每一個樓層設置一個無線接收裝置，當接收到報警信息后，就會向護士站LED顯示屏和監(jiān)護人員智能移動設備終端發(fā)送輸液預警信號，在護士站LED顯示屏顯示的同時進行語音播報，護士在收到相應的信息后可以及時知道哪個病人的輸液完畢了及時進行處理。

2.2 系統(tǒng)實施方案

2.2.1 病人輸液檢測

輸液檢測采用液位檢測傳感器，放置在輸液瓶的下部比瓶口要高一點的地方，好提前報警。傳感器監(jiān)測點緊貼輸液瓶，當有液體時不會報警，當液面低于監(jiān)測點時將會告知MCU控制單元，MCU把報警信息通過無線模塊發(fā)送出去。液面檢測采用非接觸式液位開關，當有液體時輸出高電平，當沒有液體時輸出低電平。MCU控制單元采用ST公司的STM8L15系列低功耗單片機，用來判斷液位開關的狀態(tài)和控制無線模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。無線發(fā)送采用2.4G無線串口模塊，支持透明傳輸模式，模塊內(nèi)嵌RoLa無線傳輸協(xié)議，上電后將會自動組網(wǎng)，單片機采用UART接口與無線模塊連接并發(fā)送數(shù)據(jù)，設置好模式后所有該同類型模塊均可接收到數(shù)據(jù)。

2.2.2 數(shù)據(jù)接收處理

無線接收采用與輸液端同一類型模塊，用來接收數(shù)據(jù)，在發(fā)送雙方均采用天線的狀態(tài)下，理論上有效覆蓋范圍大于5KM，實測整棟大樓都可通訊。MCU采用ST公司的STM32F103系列單片機，采用自定義通訊協(xié)議，每個發(fā)送端均分配不同的地址碼，接收端解釋地址碼即可知道哪個位置輸液快完畢了，并把病人位置信息輸出LED顯示并進行提醒。聯(lián)網(wǎng)采用無線WIFI模塊，可通過連接到無線路由器并與服務器進行數(shù)據(jù)通訊，實時上報到遠端的上位機或者APP推送。

2.3 智能輸液監(jiān)護系統(tǒng)硬件設計

智能輸液監(jiān)護系統(tǒng)硬件設計主要包括液面?zhèn)鞲衅?、無線組網(wǎng)設備、LED顯示、智能移動終端以及多單元協(xié)調(diào)模板。液位感應器采XKC-Y26-V用了先進的信號處理技術及高速信號處理芯片，突破了容器壁厚的影響，實現(xiàn)了對密閉容器內(nèi)液位高度的真正非接觸檢測。無線組網(wǎng)設備主要采用AS32-TTL-1002.4G無線通信模塊，是一款 100mW，高穩(wěn)定性，工業(yè)級的無線數(shù)傳模塊。模塊采用SX1278 主芯片，LORA 擴頻傳輸，TTL電平輸出，兼容 3.3V 與 5V 的 IO 口電壓。WIFI模塊采用HF-LPB100超低功耗嵌入式WIFI模塊，其提供了一種將用戶的物理設備連接到WIFI無線網(wǎng)絡上，并提供UART串口等接口傳輸數(shù)據(jù)的解決方案。該模塊硬件上集成了MAC，基頻芯片，射頻收發(fā)單元，以及功率放大器；嵌入式的固件則支持WIFI協(xié)議及配置，以及組網(wǎng)的TCP/IP協(xié)議棧。HF-LBP100是一款已替換的802.11 b/g/n WIFI的功耗解決方案，通過HF-LPB100模組，傳統(tǒng)的低端串口設備或MCU控制的設備均可以很方便地接入WIFI無線網(wǎng)絡，從而實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)絡控制與管理。STM8L1和STM32F1系列單片機均屬于意法半導體(ST)公司品，其中STM8L1是STM8內(nèi)核的超低功耗8位微控制器系列產(chǎn)品采用ST獨有的超低泄漏電流工藝和優(yōu)化架構，STM8L系列集高性能和超低功耗于一身。STM32F1系列屬于中低端的32位ARM微控制器，其內(nèi)核是Cortex-M3,最大主頻可達72MHZ，可完全滿足本系統(tǒng)要求。遠程APP輸液監(jiān)控中數(shù)據(jù)傳輸主要包括輸液信息、輸液狀態(tài)、輸液位置以及警報控制等內(nèi)容，具有傳輸數(shù)據(jù)量較小，警報突發(fā)性強的特點。

3 結束語

嵌入式智能醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)是現(xiàn)代醫(yī)院主要的醫(yī)療手段，結合現(xiàn)代化科學技術實現(xiàn)智能醫(yī)療監(jiān)控，一定程度上減少了醫(yī)護人員的工作壓力和病人家屬的陪護壓力，同時輸液病人也能夠在輸液過程中充分休息而無需擔心輸液完畢后無人發(fā)現(xiàn)問題。嵌入式系統(tǒng)廣泛應用于醫(yī)院治療設備中，實現(xiàn)了醫(yī)療系統(tǒng)的智能化、自動化，全面提高醫(yī)療監(jiān)護質(zhì)量和效率，減少醫(yī)療事故造成的人身傷害與財產(chǎn)損失。

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