基于ZigBee组网技术的智慧病房系统设计

王文峰，高莹莹

（1.哈尔滨石油学院，黑龙江 哈尔滨 157300；2.哈尔滨医科大学附属第二医院，黑龙江 哈尔滨 157300）

0 引 言

每个病人的体质和创口情况不同，对病房的温度湿度等环境要求也不同，护士站需要实时掌握每个病房的温湿度情况；护士需要定期对每个病人的体温进行测量，工作量比较大。临床求助呼叫是传送临床信息的重要手段，是病人请求帮助的重要工具，要求将病人的请求快速准确地传递给医护人员。

智慧病房系统作为提高病房管理水平、服务水平和减轻医护人员工作负担的辅助设施，可以完成上述需求。同时该系统要求24小时无间断工作、系统故障率低、性能和质量稳定可靠[1-3]。根据以上需求和特点，本文提出一种基于ZigBee组网的智慧病房系统设计[4-5]。

1 系统设计

1.1 系统总体方案

本系统主要由数据监测终端模块和应用终端模块两部分组成。数据监测终端模块包括ZigBee终端设备1（患者）、ZigBee终端设备2（医护人员）、协调器网关和服务器；应用终端模块包括Windows应用终端和Android应用终端。系统总体方案如图1所示。

图1 系统总体方案

1.2 ZigBee终端设计

本系统的终端设备由两部分组成：患者终端设备、医护人员终端设备。各终端设备与协调器构成ZigBee星型网络结构，完成数据的传输和自动控制功能。环境温湿度模块型号为DHT11温湿度传感器，体温测量模块型号为DS18B20温度传感器，呼叫模块采用中断方式来完成系统功能，显示模块采用OLED显示屏完成相关信息的显示。其中DHT11和DS18B20输出的模拟信号由CC2530芯片自带的12位ADC完成采样得到相应的温度值和湿度值。系统ZigBee终端空闲时可以进入睡眠模式，在需要传输数据时进行唤醒，能进一步的节省电量，遵循了低成本、低功耗原则[6-8]。

1.3 ZigBee协调器设计

ZigBee协调器模块主要功能是完成网络的创建和数据的转发。系统启动后，自动进行组网，等待Windows和Android终端设备命令，ZigBee终端将传感器采集到的数据转发至ZigBee协调器上，由协调器将数据打包，通过串口上传至服务器，建立TCP/IP连接，由Windows和Android用户应用程序对数据进行解析，完成相应的查询和控制。

1.4 应用模块设计

医护人员可以通过Windows用户（电脑端）完成各种ZigBee终端的分发和信息录入工作，同时可以修改数据库中病人相应的信息，完成基础信息资料的添加和更新操作，为系统启动提供基础支撑和控制[9-10]。

该模块在Windows用户（电脑端）和Android用户（手机端）以图表的形式显示病房的温湿度，以非常直观的方式显示出来，数据每15 min刷新1次。同时病人体温的采集数据将储存在数据库中，提供给医护人员实时查看相应病人的体温数据，掌握病人目前的体温状况。如果环境温湿度和体温异常的时候，将通过协调器终端向ZigBee终端（医护人员）发出警报，提醒医护人员采取某些措施。

2 方案优势

本文提出的智慧病房系统设计将ZigBee组网技术与传感器技术相结合，有效地实现了病房环境、病人体温等数据的监测，减少了医护人员的工作量。同时增加了临床求助呼叫系统设计。本方案正是利用了ZigBee组网技术具有功耗极低、系统简单、组网方式灵活、成本低、等待时间短等性能，弥补了现有技术的不足，具有以下优点：

（1）降低了终端设备的用电功耗，减少了充电或更换电池的次数，延长了使用的时间。

（2）ZigBee的响应速度较快，整个系统的网络时延较短，能够完成实时性的要求。

（3）能够实现自动组网，使得终端设备加入和撤出非常便利，网络结构健壮性较好。

（4）可靠性较好。ZigBee具有可靠的发送接收握手机制，可靠地保证了数据的发送接收。

（5）系统成本低。ZigBee模块工作于ISM的2.4 GHz频段，故只需要先期的模块费用，无需支付持续使用费用。

3 结 语

本文借助ZigBee组网技术设计了一种智慧病房系统，该系统为医护人员实时提供病房温湿度环境数据，有利于为患者术后恢复提供舒适的环境。同时，实现了患者体温的实时上报，医护人员可以通过上位机应用系统掌握患者的体温数据，减少医护人员频繁测量体温等工作。通过系统测试，系统达到了设计要求，表现良好，具有实用性，并为接下来的研究提供了技术保障。