引言

　　目前中國國內的醫院病房監護系統，基本上還是通過有線方式向監護中心傳遞數據，需要布線，要進行穿墻或過天花板，工作繁瑣，且無法自由移動和擴充，不便于維護，特別是在緊急情況下，線纜可能影響及時救治。比如病房里的呼叫系統都是通過有線的方式連接到護士監控中心，呼叫按鈕裝置在病房的墻上，緊急情況下病人可能無法按動呼叫按鈕而引發危險事故。

　　尤其是人工測量患者體溫，不但增加了醫護人員的工作量，還影響病房病人的恢復休息，也不便于對病人生命體征信息的統計。所以研制開發低成本、低功耗、高可靠性、易擴展、配置靈活的無線病房監護系統就具有普遍的意義和現實的價值。

　　1 短距離無線通信基礎

　　為實現無線節點、路由器之間的互通，必須要有相應統一的無線網絡通信標準。目前熱門的短距離互聯技術有：

　　ZigBee、超寬帶（UWB）、藍牙（Bluetooth）、無線局域網（Wi-Fi）、近距離無線傳輸（NFC）。其中ZigBee 是一種適合于近距離、低復雜度、低功耗、低成本的無線網絡技術，主要用于近距離無線連接，它依據IEEE802.15.4 標準，在數千個微小的傳感器節點之間相互協調實現通信，這些傳感器節點只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數據從一個傳感器傳節點到另一個傳感器節點，其通信效率很高，相對于現有的各種無線通信技術， ZigBee 技術將是最低功耗和成本的技術， 其出發點就是實現一種易實現的低成本無線網絡，為實現無所不在的網絡創造了條件。

　　以測量患者體溫和所在病房室內溫度為例，提出了一種基于ZigBee 協議的無線傳感器網絡病房監護系統解決方案，可實時監測患者體溫、病房環境溫度參數和患者的求助呼叫信號，同時可以對病人實現房間級的定位，監測數據通過無線方式傳輸到監護中心進行分析。

　　2 系統整體架構

　　整個系統由終端節點、路由節點、網關控制器（Gateway）和網絡主機服務器（包括WEB 服務器和數據庫服務器）組成，其中路由節點是全功能設備（FFD），終端節點是精簡功能設備（RFD）。其系統架構如圖1 所示。終端、路由、網關組成底層ZigBee 網絡，組網方式采用樹狀網絡，路由節點和終端節點之間通過紅外技術實現患者房間級定位。終端節點負責采集患者體溫數據，傳送患者呼叫信號，信息通過路由節點中繼到網關。網關為一嵌入式WEB 服務器，其負責連接遠程Internet 主機服務器和底層無線傳感器網絡，承擔著底層 802.15.4 協議和高層Internet 協議轉換功能，采用TCP/IP 協議將數據實時存入Intranet 網絡的數據庫服務器。

　　服務器端采用基于網絡的管理平臺，醫生和值班護士通過PC或PDA 等設備，以WEB 瀏覽器方式查看實時數據和查詢數據庫中的歷史數據，及時做出診斷。

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圖1 病房監護系統

　　4.1 終端節點設計

　　本系統的ZigBee 模塊選用TI ZigBee SoC 芯片CC2430,片上集成高性能8051 內核、ADC、USART 等，兼容ZigBee 規范。這是一個方便用戶實現高性價比、高集成度的ZigBee解決方案。

　　終端節點如圖2 所示，CC2430 為終端節點的中心控制模塊，控制所有外圍設備。傳感模塊采集患者體溫，紅外接收模塊用來接收路由節點發送的位置識別碼（如病房號），終端節點在發送數據時把該位置識別碼連同節點的ID 號一同傳送出去，以實現房間級定位。由于終端節點采用電池供電，為節省能量，當節點不需要向外發送數據時，關閉紅外接收功能。液晶模塊選用3 位8 字段式液晶模塊，用于顯示所測量的患者體溫信息。

　　終端節點亦可當作一個獨立的數字溫度計使用。按鍵和LED 模塊用于緊急呼叫，病人需要護士的幫助時，按節點上的呼叫按鈕即可向護士值班中心發送呼叫信號，呼叫信號連同患者的位置信息和患者所帶節點ID 一同傳送到護士值班中心。若呼叫信號發送失敗，則紅色LED 燈閃爍，患者可重新呼叫；若呼叫成功，則節點上紅色LED 長亮，直到護士值班室響應請求信號后，紅色LED 燈熄滅，綠色LED 燈閃爍，等待護士到來后再次按下呼叫按鈕，綠色LED 燈熄滅。

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圖2 終端節點結構