基于无线传感器网络技术敬老院远程医疗监护系统

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1、基于无线传感器网络技术敬老院远程医疗监护系统　　【摘要】在我国现有上万所敬老院，这些老年人的健康生理数据的采集、跟踪治疗、移动观察、远程医疗等医疗领域都有庞大的应用前景和推广价值。敬老院远程医疗监护系统是基于ZigBee无线传感器网络技术并在此基础上开发的。该系统采用了超低功耗MSP430单片机和CC2420射频芯片，并利用CC2431芯片进行节点定位。该系统还移植了ZigBee2006标准的协议栈，同时在此协议栈的基础上，通过上位机软件和加载的各种生理数据采集程序，实时地采集敬老院的老年人的健康

2、生理数据，并通过ZigBee无线传感器网络将采集的生理数据传输给远程医疗监护中心。【关键词】无线传感器网络ZigBee协议栈定位节点远程医疗监护5随着计算机技术、通信技术及微机电系统技术的蓬勃发展而发展起来的。人们已经越来越关注远程医疗监护，它的快速发展具有非常强的社会现实背景：①人们生活水平的不断提高，医疗卫生条件的不断改善，人类寿命也日益延长，老龄化的趋势十分明显；②现代通信技术的飞速发展，尤其是互联网技术和通信技术的飞速发展为远程监护提供了强大的技术支持。远程监护对象覆盖了绝大多数人群，从灾

3、难中的伤员、新生儿、残疾人、敬老院的老年人，都有可能成为监护对象。在我国现有上万所敬老院，这些老年人的健康生理数据的采集、跟踪治疗、移动观察、远程医疗等医疗领域都有庞大的应用前景和推广价值。一、方案的总体结构本敬老院远程医疗监护系统主要由监护中心、网络协调器节点、路由器节点、终端节点以及它们互相够成的网络通信系统所组成。敬老院远程医疗监护系统如图1所示，其中图为敬老院内远程医疗监护网络体系结构。5监护中心由监护服务器和网络协调器所构成，网络协调器是整个网络的中心，它负责的功能包括建立，维持和管理网

4、络，分配网络地址等。因此，可以将ZigBee网络协调器称作为ZigBee网络的“大脑”。由于这个“大脑”担负了许多任务，负责管理这个“大脑”的控制器的性能必须高于网络中其他类型的设备；ZigBee无线传感器节点分为路由器和终端设备两种，它们结构特征基本相同，由微控制器、ZigBee通信模块和生理数据传感器模块够成。路由器的作用主要是发展多个链路路由，连接终端设备，使其加入网络并且传递生理数据信息；终端的功能是采集老人生理数据信息，并且将这些生理数据传送给路由器，终端设备相互之间不可以直接通信，只能

5、够通过路由器传输生理数据。在工作的时候，终端传感器节点对老人的生理和所处的位置方面的数据进行采集，由ZigBee无线通信方式通过路由器直接或者路由接力的方式发送到监护中心的服务器上，经过服务器的处理，将采集来的生理数据以图形或者表格的方式显示出来，便于及时分析处理。也在图中另外还表示了敬老院远程医疗监护系统中监护对象的定位系统，采用的是RSSI定位技术。系统主要由三部分组成：分别是在敬老院内恰当位置安置参考节点、老人身上随身携带着具有定位功能的传感器节点。当老年人在敬老院内散步休息时，如有意外发生

6、例如突然摔倒或心脏病复发，老年人身体上随身携带的定位节点能够很快的采集到病变信息，并将此信号传送到监护服务器上进行相应的分析处理。二、系统硬件设计无线传感器节点是一个微型化的嵌入式系统，是组成无线传感器网络的基本元素。不同功能的节点必须要不同的硬件基础。总之，节点主要是由微处理器模块、生理数据采集模块、无线通信模块、电源模块及扩展功能模块组成。三、系统软件结构5本次设计的节点基于通用性和便宜研发的角度，移植了TI公司的Z-Stack协议栈。节点通过无线通信方式接到敬老院远程医疗监护中心发出生理数据

7、采集命令后，触发生理数据采集子程序，数据采集子程序结束，生理数据经过简单处理后再调用数据发送子程序，将采集到的生理数据发送到敬老院远程医疗监护中心的服务器上（1）网络协调器。网络协调器的通信模块选取的是TI公司的CC2420，它在整个系统中具有非常重要的作用，第一它要接收由监护中心的监控软件发送的各个参考节点和定位节点的相关配置数据，这些数据包括操作系统值、有效数据长度、节点网络地址、串ID、坐标数据长度以及坐标数据等，并且以不同的方式发送到各个相应的节点，其次还要接收各个节点反馈回来的有效数据并

8、传送到监控软件上。（2）参考节点。参考节点是一种确定不变的静态节点，并且需要准确地配置在老年人活动的定位区域中，它的作用是提供一个包括自己位置X、Y坐标和RSSI值的信息包给定位节点。在该节点设计中采用的是TI公司的CC2420和MSP430FG4618共同实现的。（3）定位节点。定位节点是一种可以移动的节点，可以在参考节点包括的区域里随意移动。定位节点经过接收定位区域内所有参考节点采集的RSSI值后，通过定位算法来计算出其坐标位置。定位节点由CC2431芯片实现。定位节点可以同离