一種基于Wi-Fi的無線體溫監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

孟 勛

西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系，陜西西安 710021

一種基于Wi-Fi的無線體溫監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

孟 勛

西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系，陜西西安 710021

人體體溫是表征人體最重要、最基本的生命體征之一，在臨床監(jiān)護(hù)、野外救護(hù)，家庭用途等具有廣泛應(yīng)用需求。在醫(yī)療信息化的條件下，Wi-Fi技術(shù)的出現(xiàn)為設(shè)計(jì)一種無線連接，設(shè)備簡單，使用便捷，體積較小的體溫監(jiān)測系統(tǒng)需要提供了技術(shù)支持和現(xiàn)實(shí)條件。本文從流程設(shè)計(jì)、軟硬件等方面提出了一種基于Wi-Fi體溫測量、監(jiān)測的無線系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

Wi-Fi；體溫監(jiān)測系統(tǒng)；醫(yī)療信息化；無線連接；無線收發(fā)

0 引言

人體體溫是表征人體最重要、最基本的生命體征之一，在臨床監(jiān)護(hù)、野外救護(hù)，家庭用途等具有廣泛應(yīng)用需求。傳統(tǒng)的對參數(shù)監(jiān)護(hù)儀因監(jiān)測參數(shù)多，設(shè)備復(fù)雜，體積較大，導(dǎo)線連接多，有其應(yīng)用的局限性。而水銀體溫計(jì)因容易造成汞污染，測量體溫?cái)?shù)據(jù)在醫(yī)療信息化條件下不能及時(shí)地到達(dá)監(jiān)測中心，進(jìn)行分析，診治判斷亦有其應(yīng)用缺點(diǎn)。[1]

設(shè)計(jì)一種設(shè)備簡單，使用便捷，體積較小，無線連接的體溫監(jiān)測系統(tǒng)成為一種實(shí)際需要。在信息化的條件下，Wi-Fi技術(shù)的出現(xiàn)為這種需要提供了技術(shù)支持和現(xiàn)實(shí)條件。本文從流程設(shè)計(jì)，軟硬件等方面提出了一種用于體溫測量、監(jiān)測的無線系統(tǒng)設(shè)計(jì)。[2]

1 Wi-Fi簡介[3]

Wi-Fi是一種可以將個人電腦、手持設(shè)備（pad，手機(jī)等）等終端以無線方式互相連接的技術(shù)，是一個高頻無線電信號。Wi-Fi技術(shù)也稱IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)。信道頻點(diǎn) (MHz)為2412，2417，2422，2427，2432，2437，2442，2447，2452，2457，2462，2467，2472，2484，組成人體血壓的測量和傳輸系統(tǒng)是足夠勝任的。

2 無線體溫監(jiān)測系統(tǒng)

組成一種使用便捷，無線連接，功能專一的無線體溫監(jiān)測系統(tǒng)，是現(xiàn)實(shí)的需要，和信息化技術(shù)尤其是Wi-Fi技術(shù)發(fā)展的形式需要。無線體溫監(jiān)測系統(tǒng)使用無線連接，省去網(wǎng)絡(luò)線路有線連接組網(wǎng)的繁瑣工作，節(jié)省了設(shè)備占有的空間，為臨床醫(yī)護(hù)有效進(jìn)行提供了便利條件，在野外救護(hù)工作中也節(jié)省了時(shí)間，適用外部環(huán)境更廣，也為家庭用途的體溫監(jiān)測省去了繁瑣的人工勞動。無線體溫監(jiān)測系統(tǒng)由于其使用便利，組網(wǎng)方便，節(jié)省時(shí)間和勞動，人體負(fù)擔(dān)小，和環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)受到重視。

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 使用設(shè)備

本設(shè)計(jì)一般由PC機(jī)（或平板電腦，智能手機(jī)等）或ARM，溫度傳感器[4]，Wi-Fi接口等組成。如果用體溫監(jiān)測系統(tǒng)終端使用PC機(jī)作為中央處理單元模塊載體，可以使用windows c++ 6.0，window c++ .net等作為開發(fā)平臺，window c＋＋ ．net強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)編程能力可以延拓Wi-Fi的使用；而如果使用ARM編程則設(shè)計(jì)簡便，尤其對體溫監(jiān)測終端與監(jiān)測中心計(jì)算機(jī)的點(diǎn)對點(diǎn)的通信。而PDA的使用則有界面美觀，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 設(shè)備組成結(jié)構(gòu)

體溫監(jiān)測系統(tǒng)終端由溫度傳感器通過有線連接與PC機(jī)（或平板電腦，智能手機(jī)等）或ARM相連，這里以PC機(jī)為例，當(dāng)測溫終端與監(jiān)測中心實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通信時(shí)，可不需要無線接入點(diǎn)AP，AP為Access Point簡稱。記得為PC機(jī)裝上無線網(wǎng)卡。單一測溫終端與監(jiān)測中心的網(wǎng)絡(luò)組成結(jié)構(gòu)如圖1所示，兩者通過Wi-Fi接口實(shí)現(xiàn)通信。對于點(diǎn)對多點(diǎn)的通信，可利用WLAN等現(xiàn)有外部無線網(wǎng)絡(luò)資源。

3.3 硬件組成

無線體溫監(jiān)測系統(tǒng)的硬件構(gòu)成如圖2所示。

溫度傳感器分為接觸式和非接觸式，這里選用接觸式溫度傳感器。

檢定標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)及指標(biāo)如下：

1）測量準(zhǔn)確度：0.01級;分辨率0.1uV和0.1mΩ；

2）掃描開關(guān)寄生電勢：≤0.4μV；

3）溫度范圍：水槽：(室溫+5～95)℃

4）控溫穩(wěn)定度：優(yōu)于0.01℃/10min(水槽);

5）工作電源：AC220V±10%，50Hz，并有良好保護(hù)接地；

6）微機(jī)測控系統(tǒng)功率：〈500。

3.4 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)主要包括兩個模塊：數(shù)據(jù)采集模塊和中央處理模塊。

3.4.1 數(shù)據(jù)采集模塊軟件處理流程

數(shù)據(jù)采集模塊主要是對從人體來的溫度傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測采集。軟件處理流程如圖4所示。

分別對多個通道進(jìn)行檢測，程序文件adc.c，程序如下：

3.4.2 中央處理模塊

中央處理模塊對從溫度傳感器采集的體溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，在LCD上顯示，根據(jù)需要可做進(jìn)一步信號處理做出診斷。

4 設(shè)計(jì)現(xiàn)狀[5]

人體體溫監(jiān)測系統(tǒng)作為單生理參數(shù)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的一種受到重視。生理參數(shù)監(jiān)護(hù)儀及生理參數(shù)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有單一參數(shù)和多參數(shù)類型設(shè)計(jì)，比如單一的體溫監(jiān)護(hù)系統(tǒng)和包括體溫、脈搏、血壓等的多參數(shù)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。相對而言單參數(shù)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)更為簡便，因其參數(shù)單一，可以設(shè)計(jì)的更為精細(xì)，器件的選擇范圍相對較大；而多參數(shù)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)則有功能較全，但因其需要考慮的因素較多，制約因素較多，因而器件的選擇范圍余地較小。近年來也出現(xiàn)對某一功能模塊為設(shè)計(jì)目標(biāo)的設(shè)計(jì)傾向。

就其連接類型分，有有線連接和無線連接兩種。有線連接采用串口、并口、USB口等接口，通過電線，電纜等進(jìn)行連接，無線連接和無線收發(fā)則使用方便，組網(wǎng)方便，節(jié)約空間和勞動，利用Wi-Fi、藍(lán)牙、射頻以及GPRS等技術(shù)進(jìn)行無線接口設(shè)計(jì)是一種趨勢。

體溫監(jiān)測系統(tǒng)的中央處理模塊可為DSP，ARM，PDA終端等。

通過DSP芯片硬件設(shè)計(jì)和軟件編程可實(shí)現(xiàn)對從體溫采集模塊輸入心電數(shù)據(jù)的信號處理，可通過硬件電路和軟件算法實(shí)現(xiàn)。特點(diǎn)是簡潔，運(yùn)算速度快，成本低，靈活性相對差。

利用ARM進(jìn)行中央處理模塊設(shè)計(jì)，特點(diǎn)是低成本，算法設(shè)計(jì)可多樣，靈活性高。

而利用PDA終端設(shè)計(jì)中央處理模塊可以很好利用無線通信系統(tǒng)資源，具有界面好，很好的使用靈活性和可操作性的優(yōu)點(diǎn)。如果通過嵌入式編程，簡潔的界面設(shè)計(jì)比較容易實(shí)現(xiàn)，操作方便。通過相應(yīng)的菜單．工具按鈕等軟件設(shè)計(jì)可以方便地實(shí)現(xiàn)體溫信號的采集、顯示和存儲，并且可對體溫波形的波動可以進(jìn)行縮放、移動和重放，界面設(shè)計(jì)靈活。

5 結(jié)論

本文采用Wi-Fi無線收發(fā)，利用Wi-Fi的無線收發(fā)，無線連接功能等特點(diǎn)進(jìn)行體溫監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)的通信，無連接實(shí)現(xiàn)了人體體溫?cái)?shù)據(jù)的采集，存儲，傳送和共享，使用方便，組網(wǎng)靈活，如有必要可利用已有的WLAN等無線網(wǎng)絡(luò)，保證了高性能、低成本，組織靈活，使用便捷，節(jié)省時(shí)間和勞動，是一種比較理想的設(shè)計(jì)方案。同時(shí)對生理參數(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀進(jìn)行了研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)和借鑒意義。本文撰寫的體溫監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)是對生理參數(shù)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)研究的一種比較深入的研究探討，希望成為該領(lǐng)域?qū)I(yè)人士重要的參考文獻(xiàn)。

[1]E.F.J.Ring.Progress in the Measurement of Human Body Temperature[J].IEEE Engineering in Medicine and Biology ，1998，，( July / Aug ust): 19-24.

[2]包敬海，陸安山，龔文鋒.快速多點(diǎn)體溫檢測系統(tǒng)的研究[J].自動化儀表，2010，31（6）：67-72.

[3] what is Wi-Fi？[EB/OL].http://inventors.about. com/od/wstartinventions/a/Wi-Fi.htm.

[4]高世海，田仲.溫度傳感器及其與微處理器接口[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2001（3）：64-66.

[5]孟勛.一種基于ARM的心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及相關(guān)研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2015，38（6）：122-125.

Design of a wireless body temperature monitoring system based on Wi-Fi

Meng Xun
Department of Biomedical Engineering，School of Electronic and Information Engineering，Xi’an Technological University，Xi’an shaanxi，710021，China

The human body temperature is one of the most important and the most basic vital signs of the characterization of human，which has broad applications. Under the condition of medical information in clinical monitoring，wilderness first aid，family uses，Wi -Fi technology appeared for the design of a wireless connection，simple equipment，easy to use，small volume of body temperature monitoring system to provide technical support and practical conditions. A wireless temperature measurement and monitoring system based on Wi-Fi is proposed from the process design，hardware and software，and other aspects of the design in this paper。

Wi-Fi; body temperature monitoring system; medical information; wireless connection; wireless transceiver

TP39

A

1674-6708（2015）138-0125-03

孟勛，碩士，教師，資深軟件工程師/架構(gòu)師，助教、助工，研究方向：生物醫(yī)學(xué)工程，計(jì)算機(jī)軟件與應(yīng)用，信號處理