基于Zigbee技术的病房监护系统的设计

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1、基于Zigbee技术的病房监护系统的设计[导读]我国医疗资源紧缺，开发医院局域型的智能化监护网络可以减少医护人员的工作负担，提高医护人员工作效率和服务质量。传统的解决方案是采用有线或简单的无线数据收发方式，被监护者身上安装的传感器设备不能自由灵活我国医疗资源紧缺，开发医院局域型的智能化监护网络可以减少医护人员的工作负担，提高医护人员工作效率和服务质量。传统的解决方案是采用有线或简单的无线数据收发方式，被监护者身上安装的传感器设备不能自由灵活地移动和接入网络，系统没有可扩展性。采用Zigbee技术为传感器信

2、号的无线传输提供了新的解决方案，Zigbee节点可以覆盖几十米的范围，而且可以自由地增加路由节点，扩展覆盖范围，非常适用于局域型医院住院护理。由于生理监护的数据传输量不大，Zigbee的250kb/s的传输速率能够满足生理数据的传输要求。Zigbee传感节点可以自由地接入和退出网络，具有低功耗和低成本的特点，因而Zigbee无线传感网络在局域型的医护监控系统中有着良好的应用前景。  1基于Zigbee的无线传感网络系统架构1.1Zigbee网络拓朴结构Zigbee是一种近距离无线网络连接，该技术的主要特点

3、是低速、低功耗和低成本，支持大量的网络节点、支持多种网络拓朴。它工作于2.4GHz(全球)、868MHz(欧洲)及915MHz(美国)的ISM频段，遵循IEEE802.15.4技术标准。在Zigbee网络中，有三种主要的网络拓朴，分别是星状、树状和网状，如图1所示。Zigbee网络拓朴结构  图1Zigbee网络拓朴结构根据功能不同，无线网络节点包括协调者节点(Coordinator)、路由器节点(Router)和终端节点(EndDevice)，在图1中以不同的形状表示，每个Zigbee节点都由具有无线收

4、发功能的无线单片机CC2430组成，在无线单片机内部安装有Zigbee无线网络软件协议栈。在Zigbee网络组织结构中，每个个人区域网必须有一个唯一的协调者节点，该节点承担网络时序管理、网络协调、存储网络地图、允许其他设备加入网络、网络组织、路由信息等，是一个全功能节点，任何时刻都必需打开无线收发功能，在Zigbee网络中有着非常重要的作用。1.2病房监护网络体系结构基于Zigbee无线传感网络的病房监护系统主要由各病房内部具有相应数据采集功能的Zigbee无线传感器节点、以病房为单位的若干个具有路由功能

5、的无线节点和院内Zigbee中心网络协调器组成。网络协调器连接Zigbee无线网络与以太网，是整个医院无线网络的核心部分，负责无线传感器网络节点和设备节点的管理，系统结构如图2所示。图中ZR为具有路由功能的FFD节点，ZE为无线传感器终端节点。无线传感器节点可以通过各路由节点向无线网关发送数据，由于被监护者在病房或医院内自由活动，所以其携带的传感器节点的路由是动态变化的，无线传感器终端节点与路由节点形成的是一个自动跳变的多跳网络。由于无线传感器终端节点的室内通信距离为几十米，路由节点可根据病房的分布进行布

6、置，以能够最大程度地覆盖活动区域。因而该系统具有很大的灵活性及扩展性，同时，该系统可以方便地接入Internet网络，形成更大的医院间医疗监护网络，以实现医疗资源共享。  图2基于Zigbee的病房监护系统结构2无线传感器网络节点设计4.2网络协调器节点软件模块设计网络协调器上电后首先对CC2430进行初始化，然后建立一个无线网络。当有FFD节点申请加入时，为每一个FFD节点分配地址。当需要进行数据采集时，网络协调器发出数据采集指令，之后等待接收采样来的数据，并将数据通过RS232口上传给上位PC机处理。

7、网络协调器节点软件流程如图6所示。  图6网络协调器节点软件流程图5实验验证系统综合测试基本实现设计功能，血压传感器节点采集到的数据通过Zigbee无线传感网络发送至监护PC机上，由专业医疗人员对数据进行统计分析，进而提出相应的医疗和护理方案。一次模拟3个病人的血压测量数据如表1所示，经模拟测试，系统数据采集功能正常，无线网络信息传输功能正常，终端自动入网和跳网功能能够实现。表1模拟测试3个终端的血压测量数据  本文介绍了一种基于Zigbee无线传感网络实现的病房监护系统，分析研究了Zigbee网络的一般

8、拓朴结构，采用无线龙公司的LC2480无线网络模块实现无线终端的设计，研究了传感器终端的接口电路设计，给出了路由终端和网络协调器的软件设计流程图，最后进行了模拟的网络测试。系统具有很好的灵活性和可扩展性，通过Internet网络可以实现远程医疗监控和医院间的信息资源共享。无线传感器网络节点的设计可以采用一个无线收发芯片和一个微控制器组成，随着技术的发展，越来越多的公司将无线收发芯片和微控制器做成了一个片上系统，设计中采用TI公