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

摘 要：隨著我國科技的進步，國家也加大了對醫(yī)療設(shè)施的投資力度。ZigBee醫(yī)院的監(jiān)護系統(tǒng)是針對目前的醫(yī)院監(jiān)護活動中現(xiàn)有的監(jiān)護設(shè)備成本較高、功率較大、接線比較多的缺點。目前新開發(fā)的醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)醫(yī)用的核心便是ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)?；赯igBee的無線醫(yī)院監(jiān)護系統(tǒng)在實際的應(yīng)用過程中表現(xiàn)出可靠的實用性，ZigBee是醫(yī)療監(jiān)護的新型技術(shù)，文章主要對ZigBee技術(shù)進行分析。

目前我國的醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)大部分都是有線的，但是一般這種有線的監(jiān)護系統(tǒng)在連線的過程中都是很復(fù)雜的，大多數(shù)都只能放置在一個固定位置使用，這樣就導(dǎo)致了醫(yī)院醫(yī)療監(jiān)護設(shè)備在使用過程中的效率大大的降低，并且錯綜復(fù)雜的接線設(shè)置很容易就會導(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，面對有線的監(jiān)護系統(tǒng)現(xiàn)存的種種問題，目前無線的醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)成為了監(jiān)護系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，所以基于ZigBee的無線醫(yī)療監(jiān)護系統(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

ZigBee-無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，在無線醫(yī)療的監(jiān)護系統(tǒng)中使用，無線傳感網(wǎng)絡(luò)主要的作用是建立醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)和監(jiān)護中心的無線網(wǎng)絡(luò)連接，總而言之，就是要在一定的監(jiān)護病房中多設(shè)置裝置有無線接收信息系統(tǒng)的生命體征監(jiān)護點，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)護設(shè)備系統(tǒng)發(fā)出的無線信號聚集成一起并能夠傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器當(dāng)中，協(xié)調(diào)器將通過網(wǎng)關(guān)將病房監(jiān)護的數(shù)據(jù)傳送到Inetenet中，從而實現(xiàn)監(jiān)護信息能夠在病房和監(jiān)護中心的相互通聯(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)護信息系統(tǒng)。并且經(jīng)過網(wǎng)上傳的信息在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中得以保存，并且保證醫(yī)院監(jiān)護數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)時更新，通過對不同信息數(shù)據(jù)的設(shè)置，醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)還會針對監(jiān)護信息不正常的及時的向醫(yī)療的工作人員反應(yīng)，也就是設(shè)置報警系統(tǒng)[1]。

2 ZigBee的分類

在ZigBee的無線醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)中，監(jiān)護系統(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)幕顒舆^程中的特點是有比較強的周期性和較強的連續(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)生也許是因為病房監(jiān)護數(shù)據(jù)系統(tǒng)的特殊提供形式，具體上來說，就是在監(jiān)護系統(tǒng)的運用過程中根據(jù)醫(yī)療人員的設(shè)置，篩選監(jiān)護數(shù)據(jù)。并且還設(shè)置了對應(yīng)的沉睡系統(tǒng)，只有在醫(yī)院的監(jiān)護系統(tǒng)發(fā)出特別情況的警報時才會將監(jiān)護數(shù)據(jù)傳輸達到監(jiān)護中心；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對來反往復(fù)的數(shù)據(jù)處理來控制節(jié)點的一種采集活動。

2.1 ZigBee技術(shù)的概念和簡要分析

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階段，這三個階段的頻段工作距離比較大，并且在每個頻段上的數(shù)據(jù)信息不用，每個頻段上的傳輸頻率和調(diào)節(jié)方式也大致相同，這三個頻率分別分為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無線作為小距離的無線通信的主要代表，主要具有成本低、功耗低、延時短、網(wǎng)絡(luò)可容量大、安全可靠性的基本特征。ZigBee主要有若干個無線數(shù)傳模板組成的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺，最大的模塊能夠增加到65000個，并且每一個模板都可以被看作是一個個的移動的網(wǎng)絡(luò)中的基站，功能、特點和基站比較相近，并且由這些模塊總共組建成了整體網(wǎng)絡(luò)，ZigBee網(wǎng)絡(luò)所遵守的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是全國標(biāo)準(zhǔn)的七層開放式的系統(tǒng)互聯(lián)模型[2]。

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

醫(yī)院的醫(yī)療監(jiān)護系統(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)通過技術(shù)傳播到PC機的數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，在PC機上建立有web的服務(wù)器，這樣醫(yī)院的醫(yī)護人員便可以隨時產(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)生對病人情況的準(zhǔn)確掌握，但是這種無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)節(jié)點組成的結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的但是大部分都是相同的，無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)節(jié)點主要有五個部分，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，而信號調(diào)理電路便是負責(zé)把來傳感器的信號數(shù)據(jù)來進行調(diào)理歸納，然后又過濾掉無用的噪音信號，以此來滿足A/D轉(zhuǎn)換的要求。A/D轉(zhuǎn)換模板主要負責(zé)把經(jīng)調(diào)理的電路調(diào)整到滿足A/D轉(zhuǎn)換要求的信號再轉(zhuǎn)換成數(shù)字的信號再傳送到處理器模塊，由此可以看來，每個環(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線傳感器節(jié)點的主要核心部位，全部的計算都會在此完成，處理器不僅僅要有強大的處理能力，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)過程中，我國基本上使用的是MSP430系列的單片機器，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，最后芯片的電流會保持在165A左右。醫(yī)院的醫(yī)療監(jiān)護設(shè)備一般都不能擁有很高的電磁輻射，并且監(jiān)護設(shè)備還要有強悍的抗干擾能力。并且保證也不能去打擾到別人。這個系統(tǒng)在人們設(shè)計的時候已經(jīng)考慮到了這一點，所以使用了無線收發(fā)芯片，這個芯片能夠?qū)l(fā)射頻率、增強型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

由上文可以看出，目前在我國ZigBee技術(shù)是最為新型活躍的一種無線通信技術(shù)，這種無線通信技術(shù)不光有在技術(shù)上的優(yōu)勢，還得到了IEEE國際標(biāo)準(zhǔn)化的組織的廣大認可，并極力的發(fā)揚這種技術(shù)在各個領(lǐng)域中的廣泛使用。由此看來，我國還需要加大科技的投入，要對醫(yī)療措施進行更好的設(shè)置。并且隨著我國人口的日益增多和人口老齡化問題的加重，醫(yī)療的救護資源也越來越緊缺，看病也越來越難的現(xiàn)狀也沒有進行實質(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)院會緊缺床位，這時就會臨時性的增加病床，然而這樣臨時新增加的床位就沒有辦法得到有限的監(jiān)護，對病人的生命安全構(gòu)成了嚴重的威脅，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)護系統(tǒng)的局限性。

參考文獻

[1]陳琴琴.基于ZigBee技術(shù)的病人無線監(jiān)護系統(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)護系統(tǒng)的研究與分析[J].河北建筑工程學(xué)院學(xué)報，2014，2.