基于ZigBee的无线健康监护系统设计

胡嵽　徐开涵　和云霞

摘 要：本文在医疗资源短缺的大背景下，基于Zigbee技术，采用脉搏传感器PluseSensor和温度传感器DS1820设计无线健康监护系统，具有采集病人生理信息，并能將采集到的数据实时且可靠的传输到后台进行处理，能实时响应病人呼叫，向病人推送服药提醒等功能，大大的节约医疗资源。

关键词：ZigBee技术；脉搏传感器PulseSensor；温度传感器DS1820；无线健康监护

尽管随着时代的发展，医疗资源得到越来越多的投入，但就目前而言，面对全中国十几亿人，现在的医疗资源是远远不够的。

据国家统计局统计，截至2016年8月，我国医疗机构总数已经从1978年的近17万个攀升到99万个，医疗资源的增长却没有能与医疗机构的增长相匹配，医患比例严重失衡。在这样的背景下，我们想到了设计一个无线健康监护系统，采用精密的电子设备在一些领域代替护士，大大的节约医疗资源。系统将有利于及时发现连病人本身也没有感觉到的问题并实时上报，在病况未恶化之前解决问题。系统还可以发展到给在家恢复期的病人或者老年人提供便利服务，方便病人的恢复和老年人的看护。

一、系统总体设计

本系统基于ZigBee技术，采用Webee公司生产的CC2530 ZigBee功能底板、PulseSensor脉搏传感器和温度传感器DS18B20采集病人的体温、脉搏等生理信息，通过无线网络传输到后台上位机处理作出及时的反应。

我们的实验平台是 IAR + Z-stack 2007 PRO，利用网蜂 ZigBee 增强型功能底板，其芯片是TI 公司的 CC2530。项目共使用了两个Webee模块，一个作为协调器，一个作为终端。

系统采用星型网络连接，房间内的终端节点采集传感器数据并将其发送出去，在楼道中央设置合适的协调器节点，进行数据的接收。协调器模块与pc之间用串口线连接，所有pc组成一个网状网络，pc接收到的数据往管理中心数据库发送。

二、系统硬件设计

（一）终端节点硬件设计

终端节点采集病人生理信息并实时上传，并安装一键SOS呼叫按钮，实现响应病人呼叫功能。

我们所采用的温度传感器DS18B20测温范围-55℃～+125℃，适用于数字测温和控制领域，系统将DS18B20封装成探头式，放在病人腋下，方便测量病人体温。

脉搏传感器PulseSensor是一款用于脉搏心率测量的光电反射式模拟传感器，本系统将其佩戴在手指处，反映皮肤浅部微动脉信息，通过导线连接将采集到的模拟信号传输到ZigBee模块进行A/D转换，变成数字信号，可靠性强，灵敏度高。

（二）协调器节点硬件设计

协调器节点建立星型网络 ，接收并处理终端节点采集的病人脉搏、体温生理信息，一旦信息值超过我们打造的临界值，实现危险预警；设置准确时间段驱动终端节点，推送用药提醒；通过串口数据线完成与监控中心的电脑进行通信，将数据发送到电脑上显示。

三、系统软件设计

（一）终端节点软件设计

终端节点属于ZigBee网络中的RFD设备，节点电源打开之后，ZigBee终端模块进行初始化，开始搜索网络并由协调器节点将其加入网络，当节点加入网络，与协调器进行通信，进行病人生理信息数据的采集。

（二）协调器节点软件设计

协调器节点属于ZigBee网络中的FFD设备，节点电源打开后，进行ZigBee协调器模块的初始化，建立ZigBee网络，扫描是否有终端节点发送数据过来，实时接收并处理终端节点发送过来的数据。

（三）上位机核心代码

void serialEvent（Serial port）{

String inData=new String（port.readBytesUntil（'＼n'））；

inData=trim（inData）；（carriage return）

if （inData.charAt（0）=='S'）{

inData=inData.substring（1）；

Sensor=int（inData）；}

if （inData.charAt（0）=='B'）

{inData=inData.substring（1）；

BPM=int（inData）；usable intbeat=true；

advance heart rate graphheart=20； 'swell' timer}}

四、总结

本系统采用协调器+终端的组合，简单却有效，但是大面积的使用可能会增大开销，所以还可以增加路由节点，进行数据中转，大大的节省空间和开销。项目中我们只采用了脉搏传感器和温度传感器，也考虑过MPXV5050GP压电传感器、TSIC506F温度传感器和ADXL345加速度传感器，这些传感器的结合或许能给我们采集到更为精确的数据方便准确的分析。但是由于经费有限和自身能力的不足未能实现，这也是我们今后要努力的地方。

参考文献：

[1] 周蕾蕾，高联学，李丹丹，薛映霞.基于Zigbee技术的无线医疗监护系统[J].计算机光 盘软件与应用，2013，08：64-65.

[2] 周林，冯婷婷.基于ZigBee的无线医疗监护系统的研究与设计[J].电视技术，2013，14：64-67+92.

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[4] 孔维康，陶帅，汪祖民.基于ZigBee的养老院健康监护系统设计[J].计算机测量与控制，2016，01：95-98.

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