基于zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程醫(yī)療健康監(jiān)護(hù)終端的設(shè)計(jì)

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1、基于ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程醫(yī)療健康監(jiān)護(hù)終端的設(shè)計(jì)　　摘要：介紹了一種基于ZigBee和GPRS技術(shù)的無(wú)線遠(yuǎn)程醫(yī)療健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的總體架構(gòu)，該系統(tǒng)將無(wú)線傳感技術(shù)、GPRS技術(shù)和Internet技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了以SPCE061A微控制器、CC2520射頻芯片為核心器件，對(duì)用戶(hù)生理參數(shù)進(jìn)行采集監(jiān)護(hù)和無(wú)線傳輸?shù)倪h(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)終端，以實(shí)現(xiàn)對(duì)患有心腦血管疾病、心臟病、糖尿病的患者進(jìn)行遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)。實(shí)踐表明：系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)傳輸可靠，對(duì)提高全民生活質(zhì)量和健康水平有重要的意義。關(guān)鍵詞：GPRS；SPCE061A；無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)；醫(yī)療監(jiān)護(hù)中圖分類(lèi)號(hào)：TP36

2、，TP274文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-1302（2014）08-0015-030引言隨著我國(guó)人口老齡化的到來(lái)，生態(tài)環(huán)境與疾病譜的改變，居民健康面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步人們對(duì)于醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，服務(wù)的內(nèi)容也從疾病的治療到疾病預(yù)防和保健。而醫(yī)院及監(jiān)護(hù)中心數(shù)量有限，是必導(dǎo)致醫(yī)患矛盾加劇，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和遠(yuǎn)程通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的疾病診斷、治療和健康護(hù)理等多種醫(yī)學(xué)功能的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)模式[1-2]，勢(shì)必將成為一種必然。9無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetwork，WSN）是當(dāng)前在國(guó)際上備受關(guān)注的、涉及多學(xué)科高度交叉、知識(shí)

3、高度集成，綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信等技術(shù)的前沿研究領(lǐng)域。由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的大量微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)各類(lèi)微型傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)目標(biāo)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，形成的一個(gè)自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)將信息傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控終端[3-4]。目前將無(wú)線通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、Internet技術(shù)相結(jié)合，已成為無(wú)線遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)研究的熱點(diǎn)[5-6]。國(guó)內(nèi)已經(jīng)有很多企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)參與無(wú)線醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研發(fā)，重慶大學(xué)楊永明設(shè)計(jì)了基于Internet的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)即時(shí)通信系統(tǒng)，用于對(duì)患者的病情進(jìn)行遠(yuǎn)程在線監(jiān)控[7]；北京生命在線研發(fā)的基于藍(lán)牙的遠(yuǎn)程家

4、庭健康管理監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)為患者提供了優(yōu)質(zhì)的居家慢性病管理醫(yī)療服務(wù)；珠海中立電子集團(tuán)開(kāi)發(fā)的心臟病集群監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，清華大學(xué)、深圳大學(xué)等高校研究機(jī)構(gòu)研制的多參數(shù)監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)投入各大醫(yī)院使用[8-10]。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)將ZigBee和GPRS技術(shù)相結(jié)合，以SPCE061A微控制器、CC2520射頻芯片為核心器件，構(gòu)建了一個(gè)能實(shí)現(xiàn)生理參數(shù)的采集和無(wú)線傳輸?shù)倪h(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)終端，為監(jiān)護(hù)用戶(hù)和醫(yī)生提供各種重要的生理參數(shù)變化，有利于對(duì)監(jiān)護(hù)者健康的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)和疾病的預(yù)警、診斷及治療。91無(wú)線遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)由智能監(jiān)護(hù)終端、ZigBee收發(fā)模塊、GPR

5、S通信模塊（GPRS網(wǎng)絡(luò)）、Internet、醫(yī)院局域網(wǎng)及醫(yī)院監(jiān)護(hù)中心等部分組成，其總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。該系統(tǒng)將ZigBee和GPRS技術(shù)相結(jié)合，利用Internet網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)從家庭監(jiān)護(hù)、院內(nèi)監(jiān)護(hù)到急救現(xiàn)場(chǎng)、社區(qū)醫(yī)院乃至整個(gè)城市和全國(guó)的醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。醫(yī)院監(jiān)護(hù)中心服務(wù)器端隨時(shí)處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，實(shí)時(shí)響應(yīng)用戶(hù)發(fā)出的連接請(qǐng)求與讀取請(qǐng)求，以實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)護(hù)用戶(hù)全方位、全天候的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)。智能監(jiān)護(hù)終端由ZigBee生理參數(shù)采集傳感器和ZigBee收發(fā)模塊構(gòu)成，若干個(gè)智能監(jiān)護(hù)終端可以利用ZigBee靈活組網(wǎng)建立星型、樹(shù)形和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點(diǎn)，構(gòu)成一個(gè)微型監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)。利用SPC

6、E061A控制器對(duì)所需要監(jiān)測(cè)的生命指標(biāo)進(jìn)行采集，通過(guò)ZigBee收發(fā)模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至ZigBee協(xié)調(diào)器，并利用RS232串口送至與其所連接的PC或由GPRS移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)以無(wú)線的方式連接到Internet。通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)可以將數(shù)據(jù)傳輸至醫(yī)院監(jiān)護(hù)中心，由監(jiān)護(hù)中心專(zhuān)家對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)觀察與分析處理，提供必要的咨詢(xún)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療。在救護(hù)車(chē)、自然災(zāi)害救災(zāi)或戰(zhàn)爭(zhēng)急救現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)終端利用GPRS模塊連接到Internet，實(shí)現(xiàn)將急救病人、傷病員情況的實(shí)時(shí)傳送，以利于醫(yī)院搶救室和遠(yuǎn)程指導(dǎo)工作。2監(jiān)護(hù)終端的硬件設(shè)計(jì)9監(jiān)護(hù)終端的主要功能為監(jiān)護(hù)身份的識(shí)別、人體生理指標(biāo)數(shù)據(jù)的

7、采集，并通過(guò)無(wú)線通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸至ZigBee協(xié)調(diào)器或利用GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)護(hù)中心。設(shè)計(jì)主要包括生理參數(shù)采集模塊和無(wú)線通信模塊硬件設(shè)計(jì)和軟件編程。為了實(shí)現(xiàn)低成本、小型化和移動(dòng)靈活的特點(diǎn)，以SPCE061A為主控芯片，它是一款具有語(yǔ)音處理功能的μ’nSPTM結(jié)構(gòu)的微控制器，μ’nSPTM指令系統(tǒng)提供了具有較高運(yùn)算速度的16位×16位的乘法運(yùn)算指令和內(nèi)積運(yùn)算指令，為其應(yīng)用增添了DSP功能[11]，方便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的語(yǔ)音和指紋身份識(shí)別功能的實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)將采集模塊和GPRS（GeneralPacketRadioService）通信模塊、ZigBee模塊相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)生理

8、參數(shù)的無(wú)線傳輸。首先由SPCE061A