基于zigbee技术的输液智能监护系统设计

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1、基于Zigbee技术的输液智能监护系统设计[摘要]现有的临床输液监护形式中，大多采用人工监护；为了改善医疗输液环境，实现输液过程的智能监护，设计了一种利用TI公司CC2530芯片的基于Zigbee技术的医疗输液监护系统；该系统采用压力传感器采集输液状态信息，在传感器和监视设备间构建Zigbee无线通信网络，将传感器检测到的输液信息，通过无线网络发送到监视设备上；分析了系统的工作原理、硬件组成、软件设计；实验结果表明该系统具有误差低，实时性好和可靠度高等优点；提高了输液监护过程的安全性和医护人员的工作效率，为医护人员及病人带来了方便。中国1

2、/vie　　[关键词]输液监护；Zigbee；CC2530；无线传感器网络　　中图分类号：TP277文献标识码：A：1009-914X（2017）03-0093-01　　0引言　　在临床治疗过程中，静脉注射是一种常见的治疗手段[1]。现有的临床输液监护形式中，大多采用人工监护，病人需要不断注视着药袋状态，避免出现空气进入血管内形成空气栓塞，凝血堵针头等情况。输液结束后，需要人工通知医护人员来处理。条件较好的医院也是在观察到输液结束后，通过有线的呼叫方式通知医护人员，这类有线的呼叫方式成本高，布线繁琐，扩展性差，维护困难，移动性差[2]由于

3、病人需要时刻关注输液状态，休息得不到保障，所以实现输液过程的智能化管理成为必然趋势[3]。　　本文设计了一种基于zigbee技术的医疗输液护护系统，在检测输液信息的传感器和监视设备间隔构建无线通信网络；并将传感器检测到的输液信息，通过无线网络发送到监视设备上，使医护人员能通过监视视设备了解各个病人的输液信息，实现了输液过程的智能化监护。　　1系统结构以及工作原理　　该输液监护系统结构图如图1所示，整个系统分为传感器模块、Zigbee通信模块、管理中心PC。其中传感器模块采用称重传感器。输液药袋挂在传感器模块上进行输液时，其重量会不断减小，

4、称重传感器能采集输液袋重力变化信息。当重量小于一定值或输液药袋在一定时间内重力没有变化时，传感器通过Zigbee通信网络将报警信息传送给管理中心。Zigbee通信网络中存在以下3种类型节点：　　1）协调器节点：其负责发起网络和维护网络运行，同时接收来自各终端节点或路由节点发送的病人输液状态信息。协调器节点在网络中一直处于作状态。一个Zigbee网络中只允许有一个协调器节点。　　2）路由节点：其主要负责中继转发离协调器节点较远，只通过其本身无法加入到协调器发起的网络中的终端节点的信息。可视具体环境调整路由节点的间隔和数量。路由器节点在网络中

5、一直处于工作状态。　　3）终端节点：终端节点与传感器相连，收集传感器检测到的输液袋重量信息。当输液袋的当前重量低于某一值N1时，终端节点进入全功能工作状态；当输液袋的当前重量低于某一值N2或当前重量在某一时间段内一直维持在N3时，终端节点每隔5秒向管理中心发送“输液完毕”或“输液停止”警报，直到管理中心的医护人员响应了相应的请求后，终端节点停止发送警报，并进入PM3休眠状态。该系统中，协调器节点通过与病人床号信息进行绑定的终端节点的全球唯一IEEE地址来辨别接收信息的来源。系统中协调器节点通过有线的方式与管理中心相连。当终端节点有“输液完

6、毕”或“�液停止”等警报信息时，管理中心通过软件可观察各个病人的输液状态信息。并可响应相应的警报。　　2系统硬件设计　　系统硬件设计分为两大部分：传感器模块、Zigbee通信模块。传感器模块用于检测病人的输液状态信息；Zigbee通信模块用于将传感器模块检测到的输液状态信息传送给管理中心，并且通过按键响应病人输液请求信息。　　2.1传感器模块　　传感器模块电路图如图2所示，其中电桥式称重传感器能将重力变化信息转换成电压变化信息。本设计的A/D转换芯片采用HX711D芯片。它是一款具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强的24位A/D转换器芯片

7、。芯片内集成了一个增益为128的输入低噪声放大器，可将电阻应变片上微小的电压变化放大。DOUT用于输出经A/D转换的24为质量数据。PD_SCK为ZIGBEE向传感器模块输出的时钟信息，并在节点休眠时输出超60us的高电平信号用于关断芯片电源，降低系统功耗。　　2.2Zigbee通信模块　　Zigbee通信模块硬件采用TI（德州仪器）公司的CC2530作为系统核心芯片，CC2530里面集成了增强型8051单片机和RF收发器.根据系统中的不同功能，又分为协调器节点模块，路由节点模块，终端节点模块。　　3系统软件设计　　软件设计基于TI公司开

8、发的Z-stack2007协议栈。系统中存在三种类型的节点，分别为：协调器节点、路由节点、终端节点。　　协调器实现功能：协调器节点上电初始化，组建网络，并等待其它节点加入网络。搜索信号，读取I