探究基于無(wú)線通信的醫(yī)療設(shè)備遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

南通市第二人民醫(yī)院 江蘇 南通 226002

醫(yī)療設(shè)備使用率的管理工作屬于設(shè)備質(zhì)量管控范圍，傳統(tǒng)形式的設(shè)備管理工作方式中通常都是人工來(lái)進(jìn)行的，會(huì)耗費(fèi)很多時(shí)間、精力等。所以，對(duì)醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行使用管理與檢測(cè)，提升涉筆管理工作的精益化水平等，是現(xiàn)代醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備管理工作中的關(guān)鍵內(nèi)容。設(shè)計(jì)智能化聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，包含上位機(jī)軟件與單板，基于無(wú)線通信技術(shù)同呼吸機(jī)進(jìn)行連接，并且把設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行二次顯示。文中所選擇參照的醫(yī)療設(shè)備是Evita系統(tǒng)呼吸機(jī)。

一、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

(一)總體結(jié)構(gòu)

在線檢測(cè)系統(tǒng)中的硬件部分包含PC機(jī)、數(shù)據(jù)采集單板以及無(wú)線路由，數(shù)據(jù)采集的單板基于RS232串口和呼吸機(jī)進(jìn)行連接，并且對(duì)呼吸機(jī)實(shí)施數(shù)據(jù)通訊和預(yù)處理，把處理完成之后的數(shù)據(jù)信息，基于WiFi發(fā)送到上位機(jī)軟件當(dāng)中，對(duì)用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議中的通訊協(xié)議進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。上位機(jī)的工作就是對(duì)所有單板中傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)接收，同時(shí)將其在界面中進(jìn)行顯示[1]。

(二)數(shù)據(jù)采集單板的硬件設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集板模板包含主控芯片、電源、電路、WiFi模塊、微控單元和配置接口的電路等。

1.主控MCU。設(shè)計(jì)基于微控制器中的靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，不能進(jìn)行獨(dú)立工作，需要為其進(jìn)行供電，并且配上時(shí)鐘，提供復(fù)位的信號(hào)等，包含燒錄接口、調(diào)試接口，形成最小的MCU系統(tǒng)，屬于是主控工作中必需的外圍電路。

2.WiFi模塊。基于LPB100超低功耗的嵌入式WiFi模組，其中包含把用戶物理設(shè)備連接至WiFi無(wú)線網(wǎng)中，基于通用異步收發(fā)器串口等相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕鉀Q方案。這個(gè)模塊硬件中包含媒體訪問(wèn)管控、基頻芯片、射頻守法單位和公路放大器，嵌入式固件支持 WiFi協(xié)議和配置，包含組網(wǎng)傳輸管控協(xié)議和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議等。

二、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

(一)WiFi模塊的AT指令

HF—LPB100模塊支持串口的透明傳輸模式，硬件基于MCU串口0和其進(jìn)行通訊，軟件中需要基于AT指令進(jìn)行必要參數(shù)設(shè)置，上電后模塊和默認(rèn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器等進(jìn)行自動(dòng)連接，模塊穿厚基于透明傳輸模式進(jìn)行工作，不需要考慮復(fù)雜無(wú)線局域網(wǎng)的協(xié)議內(nèi)容，降低集成無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸軟件開發(fā)中的工作量，要求將參數(shù)預(yù)設(shè)為：

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相關(guān)參數(shù)：安全模式、密鑰以及網(wǎng)絡(luò)名稱

TCP/UDP連接的參數(shù)：協(xié)議、連接的種類以及目標(biāo)端口、IP地址。

串口參數(shù)：數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位以及波特率、硬件流的管控。

HF—LPB100通電之后，會(huì)默認(rèn)進(jìn)入到透?jìng)髂Ｊ疆?dāng)中，為了能夠和上述諸多參數(shù)實(shí)現(xiàn)配置，要基于串口命令將模塊切換成為命令模式，其中默認(rèn)的串口參數(shù)是115200bps/8位數(shù)據(jù)位/無(wú)校驗(yàn)位/1位停止位

基于串口的調(diào)試工具進(jìn)行+++輸入，模塊會(huì)返回到a，3秒之內(nèi)重新發(fā)送a，模塊將會(huì)返回到+ok，也就是說(shuō)其會(huì)進(jìn)入到命令模式中，基于AT+WSSSID、AT+WSKEY進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的配置，并且AT+Z指令能夠?qū)δK進(jìn)行重啟，并且讓設(shè)置得以生效，AT+NETP配置了TCP/UDP參數(shù)進(jìn)行連接，并且基于AT+ENTM進(jìn)入到透?jìng)髂Ｊ疆?dāng)中[2]。

(二)MCU軟件的設(shè)計(jì)

MCU軟件實(shí)際設(shè)計(jì)中，功能方面包含呼吸機(jī)的數(shù)據(jù)采集、WiFi數(shù)據(jù)傳輸和單板的配置等，在對(duì)呼吸機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)際采集的時(shí)候，遵照呼吸機(jī)廠商所提供的Medibus通訊協(xié)議等實(shí)現(xiàn)解析，WiFi無(wú)線數(shù)據(jù)的傳輸與單板配置成為一套完善的通訊協(xié)議。

1.通信協(xié)議。Medibus屬于德爾格醫(yī)療設(shè)備和外部醫(yī)療設(shè)備、非醫(yī)療設(shè)備間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換目標(biāo)的通信協(xié)議，Medibus主要在RS232接口儀器中進(jìn)行應(yīng)用，包含命令指令與命令響應(yīng)。

命令指令：從一臺(tái)儀器請(qǐng)求另一臺(tái)儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)、管控的時(shí)候。

命令響應(yīng)：從一臺(tái)儀器發(fā)送到另一臺(tái)儀器的命令進(jìn)行響應(yīng)的時(shí)候在通信初始化、重啟通信超時(shí)的時(shí)候，設(shè)備一定要將吃實(shí)話通信命令發(fā)送出來(lái)。

在向呼吸機(jī)進(jìn)行命令指令發(fā)送的時(shí)候，如果能夠收到響應(yīng)，就表明呼吸機(jī)處在在線的狀態(tài)。遵照Medibus的通信協(xié)議，基于USB轉(zhuǎn)為RS232串口線，把呼吸機(jī)和PC機(jī)連接起來(lái)，前期基于串口的調(diào)試助手對(duì)命令進(jìn)行接受與調(diào)試，明確PC機(jī)與呼吸機(jī)處在正常連接的狀態(tài)，通過(guò)這樣的操作對(duì)正確指令進(jìn)行反映，之后基于特殊的串口線把數(shù)據(jù)采集單板與呼吸機(jī)連接起來(lái)，基于PC機(jī)和西湖及通訊模式實(shí)現(xiàn)通訊，這樣就能夠?qū)粑鼨C(jī)的在線狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)了。

2.串口位置和無(wú)線數(shù)據(jù)的傳輸。此系統(tǒng)包含上位機(jī)軟件與前端數(shù)據(jù)的采集單板，上位機(jī)軟件包含參數(shù)配置、服務(wù)器軟件，參數(shù)配置軟件基于配置單板當(dāng)中的固有屬性，讓單板和參數(shù)配置軟件進(jìn)行串口通訊，讓USB線實(shí)現(xiàn)連接，WiFi無(wú)線數(shù)據(jù)的實(shí)際傳輸中，單板基于LPB100嵌入式的WiFi模塊和局域網(wǎng)進(jìn)行連接，管控中心MCU和LPB100模塊應(yīng)用了串口通訊，其具有穿透的透明傳輸模式，和服務(wù)器構(gòu)建連接之后的網(wǎng)絡(luò)UDP通訊是串口通訊。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，基于兩臺(tái)Evita4呼吸機(jī)采樣實(shí)驗(yàn)與聯(lián)網(wǎng)測(cè)試，收集兩臺(tái)呼吸機(jī)的在線狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中的可行性能夠獲悉，其在設(shè)計(jì)中具有良好的提升空間，遵照MediBus通信協(xié)議對(duì)呼吸機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行拓展監(jiān)測(cè)，減少護(hù)理工作者的臨床工作量，能夠拓展到其他多種醫(yī)療設(shè)備的在線檢測(cè)中，奠定使用率分析的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。