天使的守护

甫婷婷++郑斌

摘 要：针对医院中毒加护病房和卧床不起却无法住院的病人，利用物联网技术设计了“天使的守护”系统，该设计利用温湿度传感器监测装置、重力检测装置对病人进行实时检测，并通过无线数据传输可及时告知看护人员，大大减轻了患者家属的负担，为救治患者节省了宝贵的时间。

关键词：物联网；温湿度传感器；重力检测装置；无线数据传输

1 作品简介

该作品名为“天使的守护”，利用物联网技术代替护士和家人时刻守护在病人身边，实时监测病人情况，以减轻家人负担，并且可以最大限度的减少由于对病人突发情况发现不及时而造成的伤害。

该设计适用于医院重度加护病房以及无法住院的卧床不起的病人，该设计利用温湿度监测装置、重力检测装置来完成对病人状况的实时监测，并通过无线传感网络将监测信息发送给看护人员。本设计检测系统使用温湿度检测模块、压力检测模块对病人病床进行温湿度监控，以及对病床的输液设备进行重量监控。在病人触手可及但通常不会误触的位置配有报警按钮，发生突发情况时，病人可以按动按钮向看护人员求救。数据发送系统通过无线数据传输，通过向指定人员发送短信或打电话将病人信息及时发送给看护人员。另配有控制系统，通过手机蓝牙装置可以调节位置，还有专为儿童添设的摇篮功能，使看护更方便，更智能。

2 工作原理

智能病床分为病床部分和实时监测部分，他们之间采用无线通信。病床部分利用车作为载体，采用51单片机作为主控芯片与各模块互相协作，实现以下功能：

（1）遥控运动功能。通过200 m蓝牙无线遥控模块与单片机结合，单片机通过读取遥控模块信号给电机驱动模块相应的信号以控制车的前后左右运动与转圈。为帮助小孩的睡眠，还特地设计了摇篮功能。手机遥控功能可通过蓝牙模块方便、快捷的调整病床位置。

（2）尿湿检测功能。利用雨滴检测模块检测病人是否尿床，当病人尿湿时，监测部分报警，提醒医生注意，同时将自动向指定号码拨打电话，提醒看护者照顾病人。此外，监测部分通过LCD12864液晶屏可以实时监测到病人是否尿湿。

（3）显示功能。将LCD12864作为显示设备，该设备有四行，每行可显示8个汉字或者16个字母数字。设计用第一行来显示时间，第二行显示温度，第三行显示输液重量状态，第四行显示尿湿检测开启/关闭状态。

（4）输液监测功能。利用高精度称重传感器设计了24位A/D转换器芯片。与同类型芯片相比，该芯片具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。该芯片与后端MCU芯片的接口和编程都非常简单，无需对芯片内部的寄存器编程。病人在输液时，再也不用麻烦家属和护士盯着点滴瓶。随着输液完毕，压力监测模块检测到压力小于一定阈值时会自动通知护士站，以便及时派遣护士来换药。

（5） GSM功能。随着GSM网络建设的完善，GSM模块的应用范围也随之越来越广。单片机通过P12、P13的串口通信实现与GSM网络的通信。我们所用到的GSM模块波特率默认为9 600，通过GSM远程监控，当病人有需要时，向指定号码发送短信或者打电话提示，以达到提醒家人及时处理的目的。

（6）温度和时间功能。分别采用DS18B20和DS1302芯片来获取温度和时间。18B20采用单线接口方式，测量范围广，误差仅为1摄氏度，可满足日常生活的温度测量需求；DS1302具有性能高、功耗低等特点，拥有双电源，即使主电源掉电依旧可保持运行。

（7）无线通信。病床和监测系统通过nRF24L01进行通信。nRF24L01是一款工作在2.42.5 GHz世界通用ISM 频段的单片无线收发器芯片，可通过SPI接口设置协议。该芯片具有功耗低、传输速度快等特点，能够把病床采集到的温度、压力等信息实时传送到监测系统。

（8）一键呼救功能。该功能采用独立按键，不仅十分小巧，性能还特别稳定。当病人有需要时，轻按几个按钮就可以把信号发送到监测系统，并及时通知护士。

该设备的器件实物图如图1所示，其最小系统电路图如图2所示，其驱动电路连接图如图3所示。

3 创新点

多功能智能病床不仅能为病人进行检测、监护，还能将对人体进行监护后的结果转化为信息，发送到信息终端，通知医生对人体健康给予指导报告及建议。此外，该设备还具有智能信息化、红外线治疗、睡眠监控、输液监测、尿湿检测等功能，能够满足病人以下需求：

（1）警报信息的传送。将报警信息通过无线传输，以短信的形式发送给指定的看护人员，只需轻按几个按钮，护士就会应“邀”而来。

（2）可以将病人的情况实时通知家人，发生紧急情况时还会以电话的形式传达警报信息，立刻拨打指定的电话号码，第一时间通知家人

（3）病人在输液时再也不用麻烦家属和护士盯着点滴瓶，当药液注射完毕后便自动通知护士站，有护士来及时换药。

（4）护士无需打扰病人就能方便的了解病人的体温数据等状况，在护士站的监测终端上一目了然。

（5）智能手机控制端。现在智能手机十分普遍，可以通过手机蓝牙控制病床的移动，方便、快捷、智能化。

4 市场前景

护理对于看护人员而言一直都是一项繁重而艰难的工作，不但需要经常对病人的身体情况进行检测，还要注意病房环境是否适合病患。有时由于害羞或是语言等问题，看护人员不能及时发现病人尿床等情况，可能导致病人病情加重。由于隐私等问题，在病房内安装监控很难实现，而随时观看监控以检测病人的情况也并不现实，并且对于看护人员而言，夜晚的看护最耗神也最容易发生紧急情况。

我们的设计一方面是为了最大限度为病患提供更舒适的环境，及时发现突发情况以保障病患的生命安全，让已经发生过的悲剧不再重演；另一方面可以减轻看护人员的负担，同时也能保证病人受到更温暖的照顾。对病人而言，他们不希望自己连喝水都要靠别人的帮助，但有时仅依靠自己又确实没办法做到正常人看似普通的事情。对于家属或护士而言，他们也不愿意在病人输液时精神保持高度紧张，一直盯着输液瓶，唯恐给病人换药不及时。所以开发一套既能减轻家属和护士工作量又能更人道可满足病人需求的多功能、智能化病床是市场的迫切需求。且该智能病床功能齐全，价格低廉，是一款性价比很高的产品，市场预期良好，前景十分广阔。而我们也在咨询病人的需要时，和老师、医生商讨逐步完善我们的作品，最终让它成为一款面向市场的成熟产品。