覃傳妹 謝聰

摘要： 青壯年人士迫于生計(jì)或工作壓力整日奔波在外導(dǎo)致老人獨(dú)守“空巢”，已成為社會(huì)常態(tài)，所以老人因犯病不被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并救治的事例不計(jì)其數(shù)。為了攻克這項(xiàng)社會(huì)難題，各式各樣的老人遠(yuǎn)程看護(hù)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。本課題所研究的內(nèi)容是空巢老人遠(yuǎn)程看護(hù)系統(tǒng)，通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳感技術(shù)采集并傳輸居家老人的生命體征參數(shù)，再用LabVIEW的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將以上參數(shù)發(fā)送到遠(yuǎn)程客戶端，以便隨時(shí)觀察老人身體情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)送醫(yī)救治。

關(guān)鍵詞：ZigBee ?LabVIEW ?空巢老人 ?遠(yuǎn)程看護(hù) ?生命體征參數(shù)

引言

如何養(yǎng)老成為一個(gè)全社會(huì)面臨的大問題。國(guó)務(wù)院印發(fā)的《中國(guó)老齡事業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，指出到2030年全國(guó)老年人口規(guī)模將會(huì)翻一番，老齡事業(yè)發(fā)展任重道遠(yuǎn)。本項(xiàng)目通過Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、LabVIEW應(yīng)用技術(shù)，搭建一個(gè)供親屬和社區(qū)醫(yī)院遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)空巢老人心電、溫度、血氧飽和度（SaO2 ）、血壓等生命體征的健康服務(wù)系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到以上體征不在正常范圍內(nèi)時(shí)，能及時(shí)提醒親屬和社區(qū)醫(yī)院注意，采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減少生命危險(xiǎn)情況的發(fā)生。因此造價(jià)低而又能夠全方位給老人以呵護(hù)的健康管理平臺(tái)是亟需的，這能使我們社會(huì)以及現(xiàn)代外出工作的年輕人能夠通過這么一個(gè)平臺(tái)來共同為父母的健康保駕護(hù)航。同時(shí)作為子女的我們，也少一份愧疚感，多一份對(duì)父母的關(guān)心，最重要的是讓普通家庭的空巢老人也多一份健康保障，因此該項(xiàng)目研究意義重大。

1系統(tǒng)硬件部分

1.1系統(tǒng)整體架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，ZigBee終端節(jié)點(diǎn)有三個(gè)，分別是人體溫度無線傳感器節(jié)點(diǎn)、脈搏心率監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、血壓監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、血氧飽和度節(jié)點(diǎn)，ZigBee協(xié)調(diào)器，裝有LabVIEW軟件的PC機(jī)，遠(yuǎn)程客戶端設(shè)備。ZigBee協(xié)調(diào)器是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主控節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)發(fā)起網(wǎng)絡(luò)，設(shè)定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，管理網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)以及存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)信息等，在網(wǎng)絡(luò)形成后可充當(dāng)路由器，實(shí)現(xiàn)人體生理信息無線監(jiān)控終端和監(jiān)控中心的相互通訊。利用當(dāng)下流行的低能耗、低成本的Zigbee無線通信技術(shù)，構(gòu)建無線傳感器節(jié)點(diǎn)，制作成輕巧的佩戴裝置讓空巢老人攜帶，可采集老人的心電、溫度、血糖、血壓等生命體征參數(shù)，通過ZigBee收發(fā)器傳送數(shù)據(jù)給Zigbee協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器用串口通信線與PC機(jī)連接，用于傳輸參數(shù)到上位機(jī)，PC機(jī)上的LabVIEW虛擬軟件把采集到的參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫，并描繪出內(nèi)各項(xiàng)生命體征參數(shù)一段時(shí)間內(nèi)的曲線圖，遠(yuǎn)程客戶端如社區(qū)醫(yī)院管理系統(tǒng)可以訪問LabVIEW的Web服務(wù)器，觀察老人一段時(shí)間內(nèi)生命體征參數(shù)的變化情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，聯(lián)系老人親屬提早干預(yù)，當(dāng)出現(xiàn)體征參數(shù)偏離正常值時(shí)，社區(qū)醫(yī)院管理系統(tǒng)發(fā)出緊急警報(bào)，親屬手機(jī)也會(huì)有手段短信提醒。親屬和社區(qū)醫(yī)院雙方監(jiān)測(cè)，達(dá)到雙重保障。

1.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本課題直接選用家用的PC機(jī)作為處理器，運(yùn)用PC機(jī)上LabVIEW虛擬軟件的強(qiáng)大功能，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理、保存并顯示，還可以充當(dāng)服務(wù)器用。LabVIEW是一種G語言，開發(fā)難度低、速度快、成本低。其可調(diào)用微軟數(shù)據(jù)庫，保存龐大的數(shù)據(jù)。通過其自帶的Web服務(wù)器，可以遠(yuǎn)程訪問現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，這有利于遠(yuǎn)程社區(qū)醫(yī)院及時(shí)掌握老人的生命特征參數(shù)。

ZigBee網(wǎng)絡(luò)選用TI的CC2530芯片組網(wǎng)，在系統(tǒng)中起到射頻收發(fā)的作用，其內(nèi)部自帶8051微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，終端節(jié)點(diǎn)還包括傳感器。體溫傳感器選用M601芯片， 精度±0.1°C ，利于多點(diǎn)組網(wǎng)尋址，功耗低，用于人體表皮測(cè)溫較靈敏、精確度高，適合用于可穿戴體溫測(cè)量裝置。本芯片在疫情防控期間的測(cè)溫系統(tǒng)中使用率高，給疫情防控工作起到很大的推動(dòng)作用。脈搏跳動(dòng)次數(shù)可以反映心率快慢，人的生命體征不穩(wěn)定心率變化最迅速，所以對(duì)脈搏的監(jiān)測(cè)很重要，本課題選用懸臂梁結(jié)構(gòu)的全橋應(yīng)變片式傳感器測(cè)量脈搏，脈搏跳動(dòng)會(huì)使傳感器彈性元件發(fā)生微小形變，使貼在彈性元件上的應(yīng)變片發(fā)生細(xì)微變形從而其電阻發(fā)生變化，引起轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓發(fā)生變化，電壓經(jīng)過放大濾波供節(jié)點(diǎn)處理器采集，應(yīng)變片反應(yīng)靈敏適合用來測(cè)量跳動(dòng)快的脈搏。血氧飽和度的測(cè)量可以判斷人體呼吸系統(tǒng)是否存在障礙，本課題選用反射式光電傳感器，依據(jù)朗伯比爾定律，從光源發(fā)射出的光，一部分被皮膚組織吸收，另一部分由血液漫反射回來，另外還有一部分透射出去，而發(fā)射回來的光能精確反應(yīng)出血管內(nèi)容積變化，根據(jù)變化多少計(jì)算出血氧飽和度。

1.3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程

ZigBee是基于IEEE802.15.4的局域網(wǎng)協(xié)議，其組網(wǎng)步驟一般如下：初始化ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)及其協(xié)議層，啟動(dòng)ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，寫入啟動(dòng)模式、設(shè)備類型、信標(biāo)事件和超幀長(zhǎng)度等參數(shù)，根據(jù)以上參數(shù)與服務(wù)器建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)建成后，協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)與終端各節(jié)點(diǎn)通信，終端節(jié)點(diǎn)收到協(xié)調(diào)器協(xié)調(diào)器發(fā)來的命令時(shí)，終端節(jié)點(diǎn)做出相應(yīng)的操作后將結(jié)果發(fā)回給協(xié)調(diào)器，使終端節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)。程序流程圖如圖2所示。

2總結(jié)

本項(xiàng)目有諸多亮點(diǎn)，如應(yīng)用 Zigbee 無線通信技術(shù)，它組成的終端節(jié)點(diǎn)體積小，節(jié)點(diǎn)攜帶的微處理器信息存儲(chǔ)容量大， 2節(jié)5號(hào)電池能夠滿足其待機(jī)模式下工作半年以上所以功耗低，加網(wǎng)速度在30ms左右，射頻段是免費(fèi)的2.4GHz。在物聯(lián)網(wǎng)無線傳輸系統(tǒng)中處于優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 潘永友.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的養(yǎng)老院管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].杭州：杭州電子科技大學(xué)，2013.

[2] 苗素貞，彭平.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的社區(qū)養(yǎng)老管理系統(tǒng)的研究[J].廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（3）：16.

基金項(xiàng)目：2017年度廣西壯族自治區(qū)中青年教師基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目《基于ZigBee的空巢老人看護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》（編號(hào)：2017KY1305）階段性研究成果。

作者簡(jiǎn)介：覃傳妹（1987.10～），女，廣西大學(xué)行健文理學(xué)院實(shí)驗(yàn)師，研究方向：控制工程。謝聰，廣西大學(xué)行健文理學(xué)院講師。