無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療中的應(yīng)用

1、摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wirelessSensorNetworks,WSN)i由大量的密集部署在監(jiān)控區(qū)域的智能傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。在改變世界的十大新興技術(shù)中，智能無線傳感器網(wǎng)絡(luò)名列第一，并被認(rèn)為是未來將掀起新產(chǎn)業(yè)浪潮的四大高新技術(shù)之一。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、環(huán)保監(jiān)測(cè)領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域、醫(yī)療監(jiān)護(hù)領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、智能家具領(lǐng)域、空間和海洋探索等領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。本文介紹了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的嵌入式遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)以及硬件實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)802.15.4/zigbee協(xié)議遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)目錄1引言32無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系

2、結(jié)構(gòu)32.1 典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)32.2 節(jié)點(diǎn)的組成43基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)體系結(jié)構(gòu)41 遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成41.3 遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)總體功能框圖41.3 中央信息處理控制中心51 家庭監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)51.4 遠(yuǎn)程家庭監(jiān)護(hù)系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求51.4 遠(yuǎn)程家庭監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)64監(jiān)護(hù)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)7傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)7無線數(shù)據(jù)通信單元7生理信息與數(shù)據(jù)采集單元8無線網(wǎng)關(guān)8監(jiān)護(hù)基站設(shè)備設(shè)計(jì)8小結(jié)10參考文獻(xiàn)111引言近年來隨著通信技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，作為現(xiàn)代信息獲取的重要技術(shù)之一，傳感器技術(shù)日益成熟，這些小型傳感器一般稱作sensornode（傳感器

3、節(jié)點(diǎn)）或者mote（灰塵）。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（wirelessSensorNetworks,WSN）就是由大量的密集部署在監(jiān)控區(qū)域的智能傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。傳感器網(wǎng)絡(luò)具有越來越大的影響力：它將物理世界和信息技術(shù)連接起來；具有改造社會(huì)的潛力，在改變世界的十大新興技術(shù)中，智能無線傳感器網(wǎng)絡(luò)名列第一，并被認(rèn)為是未來將掀起新產(chǎn)業(yè)浪潮的四大高新技術(shù)之一。由此，傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)引起國(guó)內(nèi)外科技界和工業(yè)界的高度重視。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、環(huán)保監(jiān)測(cè)領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域、醫(yī)療監(jiān)護(hù)領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、智能家具領(lǐng)域、空間和海洋探索等領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。目前的醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀器可以分為兩類，一類是指在醫(yī)院

4、內(nèi)由職業(yè)醫(yī)生或?qū)I(yè)技術(shù)人員使用的專門儀器，對(duì)病人進(jìn)行生理指標(biāo)的監(jiān)護(hù)；另一類是在普通人員的家庭內(nèi)或者戶外，在醫(yī)生的指導(dǎo)下，由病人本人或者家屬使用遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)對(duì)病人進(jìn)行監(jiān)護(hù)，所得到的生理指標(biāo)將及時(shí)傳送給相關(guān)醫(yī)生。目前，醫(yī)院所使用的監(jiān)護(hù)方法，大多使用固定的醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀，連接設(shè)備將傳感器探頭連接在病人與監(jiān)護(hù)設(shè)備之間進(jìn)行信號(hào)的傳遞。復(fù)雜的設(shè)備，眾多的連線，會(huì)造成病人心理上的壓力和緊張情緒，可能會(huì)影響病人身體狀況，使得診斷所得到的數(shù)據(jù)與真實(shí)情況有一定差距，給病人和醫(yī)護(hù)人員都帶來不便，可能會(huì)影響對(duì)病情的正確診斷。隨著社會(huì)老齡化的加劇，解決長(zhǎng)期慢性病的監(jiān)護(hù)成為重要的社會(huì)問題。一些突發(fā)性疾病和家庭保健，如心血

5、管疾病、老人的日常護(hù)理、孕婦、胎兒、嬰兒、幼兒的保健也需要長(zhǎng)期的家庭監(jiān)護(hù)。由于我國(guó)醫(yī)療資源緊缺，研究基于公用網(wǎng)絡(luò)的家庭醫(yī)療監(jiān)護(hù)，建立小區(qū)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)，利用遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)可以提高醫(yī)療服務(wù)水平，減輕病人負(fù)擔(dān)。以往的解決方案是采用有線方式或簡(jiǎn)單的無線數(shù)據(jù)發(fā)射接收方式。被監(jiān)護(hù)者身上安裝的傳感設(shè)備難以自由靈活地移動(dòng)和接入，系統(tǒng)沒有擴(kuò)展性，成本高。Zigbee技術(shù)的出現(xiàn)為傳感器信號(hào)的無線傳輸提供了新的解決方案。Zigbee節(jié)點(diǎn)有幾十米的覆蓋范圍，且可以增加路由節(jié)點(diǎn)，擴(kuò)展覆蓋范圍，因此適用于家庭住宅。同時(shí)由于生理監(jiān)護(hù)信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸流量不大，傳輸速率為250kbps的Zigbee能夠滿足生理數(shù)據(jù)傳輸要求。Zig

6、bee傳感節(jié)點(diǎn)可自由靈活地加入和離開網(wǎng)絡(luò)，相對(duì)具有低功耗和低成本的特點(diǎn)。本文主要闡述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)以及監(jiān)護(hù)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的一般原則。2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)布置大量傳感器節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間采用自組織方式進(jìn)行組網(wǎng)以及利用無線通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)融合轉(zhuǎn)發(fā)雙重功能。節(jié)點(diǎn)對(duì)本身采集到的信息和其它節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)給它的信息進(jìn)行初步的數(shù)據(jù)處理和信息融合之后以相鄰節(jié)點(diǎn)接力傳送的方式傳送到基站，然后通過基站以互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星等方式傳送給最終用戶。-2L聯(lián)網(wǎng)"I星/匯豪節(jié)百圖1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的組成在不同應(yīng)用中，節(jié)

7、點(diǎn)的組成略有不同，但都包括以下基本單元：傳感器單元（傳感器及相關(guān)信號(hào)調(diào)理和數(shù)模轉(zhuǎn)換等）、處理單元（CPU存儲(chǔ)器、嵌入式操作系統(tǒng)）、通信單元及電源（包括相關(guān)電源管理）。此外還可以有其它功能單元：定位系統(tǒng)、移動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電源自供電裝置及復(fù)雜信號(hào)處理（包括聲音、圖像、數(shù)據(jù)處理及信息融合），可以根據(jù)不同的應(yīng)用做出取舍，如圖2所示。AppDmnacquiLiti.OQ1mit-ACPUProcKs.imitMA：_aD皿ti-aiLLfcitmiT_圖2節(jié)點(diǎn)的組成3基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)體系結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)總體功能框圖遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。系統(tǒng)由監(jiān)

8、護(hù)基站設(shè)備和Zigbee傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)微型監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)，傳感器節(jié)點(diǎn)上使用中央控制器對(duì)所需要監(jiān)測(cè)的生命指標(biāo)傳感器進(jìn)行控制來采集數(shù)據(jù)，通過Zigbee無線通信方式將數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)護(hù)基站設(shè)備，并由該基站裝置將數(shù)據(jù)傳輸至所連接的PC或者其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，通過Internet網(wǎng)絡(luò)可以將數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)中心，由專業(yè)醫(yī)療人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)觀察，提供必要的咨詢服務(wù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療。在救護(hù)車中的急救人員還可通過GPRS；現(xiàn)將急救病人情況的實(shí)時(shí)傳送，以利于醫(yī)院搶救室及時(shí)地做好準(zhǔn)備工作。醫(yī)療傳感器節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)不同的需要而設(shè)置，因此該系統(tǒng)具有極大的靈活性和擴(kuò)展性。同時(shí)，將該系統(tǒng)接入Internet網(wǎng)絡(luò)，可以形成更大的

9、社區(qū)醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)乃至整個(gè)城市和全國(guó)的醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)。彳言息中心其他醫(yī)院彳言息中心口WLAN病人GPRS其他醫(yī)院ZigBeeSensorDOD醫(yī)療設(shè)備圖3遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖本系統(tǒng)還具有良好的擴(kuò)展性。例如：醫(yī)護(hù)人員在急救途中或是在其他醫(yī)院可以分別利用WLAN/UMTS關(guān)和互聯(lián)網(wǎng)與系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。中央信息處理控制中心如圖4所示，中央信息處理控制中心由監(jiān)控模塊、配置模塊、數(shù)據(jù)庫三個(gè)部分組成。通過公共網(wǎng)絡(luò)與匯節(jié)點(diǎn)連接在一起，該模塊及時(shí)地接收匯節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的各種信息，并對(duì)接收到的信息進(jìn)行分析處理，根據(jù)不同的信息類型完成相應(yīng)的操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式匯節(jié)點(diǎn)上報(bào)信息的及時(shí)接收、分析、處理以及向具有

10、不同編號(hào)ID的匯節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制信令，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的間接、全方位的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。圖4信息中心模塊圖家庭監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程家庭監(jiān)護(hù)系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求家庭監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)需要考慮能耗、覆蓋面、傳輸速率和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信等因素。系統(tǒng)采用基于Zigbee技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)在室內(nèi)對(duì)生理信號(hào)的采集，通過互聯(lián)網(wǎng)將生理數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)護(hù)服務(wù)器。人體攜帶可移動(dòng)生理信號(hào)傳感器終端，在網(wǎng)絡(luò)的可覆蓋范圍內(nèi)活動(dòng)，通過網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的路由節(jié)點(diǎn)接入互聯(lián)網(wǎng)。Zigbee網(wǎng)絡(luò)具有自組織、動(dòng)態(tài)路由、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)少等特點(diǎn)。同時(shí)Zigbee網(wǎng)絡(luò)考慮了節(jié)點(diǎn)的能量節(jié)約，減少節(jié)點(diǎn)處理器的計(jì)算負(fù)擔(dān)等問題。醫(yī)院或社區(qū)的醫(yī)生可以隨時(shí)通過互聯(lián)網(wǎng)查看患者的生理信息

11、，可以對(duì)生理傳感器的采集方式進(jìn)行控制。同時(shí)也可以獲得無線網(wǎng)絡(luò)中其他監(jiān)護(hù)設(shè)備的信息。遠(yuǎn)程家庭監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程家庭監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如圖5所示。Zigbee無線系統(tǒng)主要由Zigbee無線傳感器節(jié)點(diǎn)（溫度傳感器節(jié)點(diǎn)）、若干個(gè)具有路由功能的無線節(jié)點(diǎn)和zigbee中心網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器（連接家庭無線網(wǎng)橋）組成。無線網(wǎng)橋連接zigbee無線網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng)，是家庭無線網(wǎng)絡(luò)的核心部分，負(fù)責(zé)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和設(shè)備節(jié)點(diǎn)的管理。監(jiān)護(hù)服務(wù)器被監(jiān)護(hù)者親屬醫(yī)院監(jiān)護(hù)中心無線網(wǎng)關(guān)被監(jiān)護(hù)者所居住購(gòu)特殊房間圖5遠(yuǎn)程家庭監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)溫度傳感器節(jié)點(diǎn)可以通過節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)。由于被監(jiān)護(hù)者在家庭內(nèi)自由活動(dòng)，所以其攜帶的傳感器節(jié)點(diǎn)的路由可

12、能是動(dòng)態(tài)變化的。所設(shè)計(jì)的Zigbee無線節(jié)點(diǎn)的室內(nèi)通信距離為3060nl節(jié)點(diǎn)可根據(jù)房間的分布進(jìn)行布置，以能夠最大程度地覆蓋活動(dòng)區(qū)域。溫度生理數(shù)據(jù)經(jīng)過家庭網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)護(hù)服務(wù)器。遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)服務(wù)器負(fù)責(zé)溫度生理數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、顯示和保存。其他的監(jiān)護(hù)信息如監(jiān)護(hù)圖像、安全設(shè)備狀態(tài)等也可以傳輸?shù)椒?wù)器。醫(yī)院監(jiān)護(hù)中心和醫(yī)生可以登錄監(jiān)護(hù)服務(wù)器查看被監(jiān)護(hù)者的生理信息.也可以遠(yuǎn)程控制家庭Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)中的傳感器和設(shè)備，從而在被監(jiān)護(hù)病人出現(xiàn)異常時(shí)，能及時(shí)檢測(cè)到并采取搶救措施。被監(jiān)護(hù)者的親屬等也可以登錄監(jiān)護(hù)服務(wù)器隨時(shí)了解被監(jiān)護(hù)者的健康狀況。4監(jiān)護(hù)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)醫(yī)療無線傳感器節(jié)點(diǎn)主要功能為采集

13、人體生理指標(biāo)數(shù)據(jù)，或者對(duì)某些醫(yī)療設(shè)備的狀況或者治療過程情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并通過射頻通信的方式，將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)護(hù)基站設(shè)備。醫(yī)療傳感器節(jié)點(diǎn)框圖和處理器單元如圖6所示。器單元、電源。處理單元主要分為五個(gè)部分：CPU存儲(chǔ)器、AD轉(zhuǎn)換、測(cè)試帶和數(shù)碼顯示屏。根據(jù)低功耗和處理能力的需要，可以采用TI公司的MSP430系列單片機(jī)；存儲(chǔ)器部分主要用于存儲(chǔ)傳感器所采集的臨時(shí)數(shù)據(jù)，在處理器將數(shù)據(jù)傳輸之后，傳感器節(jié)點(diǎn)內(nèi)不做數(shù)據(jù)的大量存儲(chǔ)；用ADC12和DAC12對(duì)測(cè)試帶傳過的模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。工作原理：首先由控制單元發(fā)出開始監(jiān)測(cè)某項(xiàng)生理參數(shù)的指令，然后通過無線數(shù)據(jù)通信單元把指令發(fā)給生理信息與數(shù)據(jù)采集單元對(duì)人體生理信號(hào)

14、（體溫、血壓、脈搏、血氧等，本文主要是體溫信號(hào)）進(jìn)行采集后通過無線數(shù)據(jù)通信單元將數(shù)據(jù)傳給控制和顯示單元中的信息處理模塊控制和顯示單元，一方面對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示，另一方面將結(jié)果數(shù)據(jù)存人數(shù)據(jù)庫供檢索和回放。節(jié)點(diǎn)的核心是無線數(shù)據(jù)通信單元和生理信息與數(shù)據(jù)采集單元。以下簡(jiǎn)要介紹這兩個(gè)單元：無線數(shù)據(jù)通信單元在醫(yī)院應(yīng)用的醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備對(duì)電磁輻射的要求都很高，對(duì)于設(shè)備來講，輻射的電磁波既不能夠干擾其他設(shè)備正常工作，同時(shí)也應(yīng)具有一定的抗干擾能力，不受其他設(shè)備輻射出的電磁波干擾。因此，在醫(yī)院或者使用無限通信的家庭醫(yī)療設(shè)備在設(shè)計(jì)中必須對(duì)此方面進(jìn)行考慮。系統(tǒng)中所使用的射頻通信采用的通信標(biāo)準(zhǔn)為802.15.4/

15、Zigbee標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)專門針對(duì)近距離高速數(shù)據(jù)傳輸，具有較高的數(shù)據(jù)糾錯(cuò)和抗干擾能力。并且，系統(tǒng)對(duì)無線信號(hào)的工作強(qiáng)度進(jìn)行了控制，使得在正常狀態(tài)下，信號(hào)強(qiáng)度能夠滿足通信的需要而且不會(huì)有過多的浪費(fèi)，一方面節(jié)省了系統(tǒng)的能量，另一方面也降低了無線通信過程對(duì)于其他設(shè)備的干擾。系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的射頻通信裝置使用以CC2420芯片為核心的射頻通信模塊。該芯片是美國(guó)Chipcon公司生產(chǎn)的，是一款低功耗無線收發(fā)芯片，尤其適合工作于低功耗、低電壓的無線通信設(shè)備中。該芯片工作在2.4GHz的免費(fèi)ISM頻段，射頻收發(fā)符合IEEE802.15.4/Zigbee標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足本系統(tǒng)射頻通信的需要。無線傳感器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)框圖如圖7

16、所示。圖7Zigbee無線傳感節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖生理信息與數(shù)據(jù)采集單元系統(tǒng)中的醫(yī)療傳感器模塊主要實(shí)現(xiàn)了測(cè)量體溫的功能，體溫測(cè)量可以集成北京邁創(chuàng)公司所生產(chǎn)的YSI體溫探頭。在此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，無線節(jié)點(diǎn)為傳感器擴(kuò)展留出了豐富的接口，如果需要其它類型的生理指標(biāo)數(shù)據(jù)，如血壓、血氧、心電等數(shù)據(jù)，則只需要將相應(yīng)的傳感器接入預(yù)留的接口，就可以形成新的無線傳感器節(jié)點(diǎn)，開發(fā)相應(yīng)的嵌入式控制及處理軟件，就可以將節(jié)點(diǎn)直接加入到該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。無線網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的控制和管理，實(shí)現(xiàn)信息的融合處理，并將信息傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)。網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸和運(yùn)算量較大，可以采用外部電力作為電源供應(yīng)，因市面上有很多成熟的網(wǎng)關(guān)成品，因此這

17、里選用具有較強(qiáng)的信息處理能力和網(wǎng)絡(luò)功能的ARM9系列作為控制器的網(wǎng)關(guān)。圖8無線網(wǎng)關(guān)硬件結(jié)構(gòu)圖監(jiān)護(hù)基站設(shè)備設(shè)計(jì)圖9所示是本文設(shè)計(jì)的醫(yī)療監(jiān)護(hù)基站設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能是采集并顯示測(cè)試得到的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行適當(dāng)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)，系統(tǒng)中將監(jiān)護(hù)基站設(shè)備設(shè)計(jì)成一種手持設(shè)備，同時(shí)監(jiān)護(hù)基站設(shè)備可以和系統(tǒng)中的多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信以完成數(shù)據(jù)的采集和顯示等功能。在使用過程中，監(jiān)護(hù)基站設(shè)備通過無線信道向傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制命令來啟動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)，傳感器節(jié)點(diǎn)接收到命令后進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集動(dòng)作，采集人體生理指標(biāo)數(shù)據(jù)，采集結(jié)束后通過無線通信的方式將數(shù)據(jù)返回到監(jiān)護(hù)基站，由監(jiān)護(hù)基站進(jìn)行進(jìn)一步的顯示、存儲(chǔ)等

18、操作。必要時(shí)，監(jiān)護(hù)基站設(shè)備可以通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器端。醫(yī)療監(jiān)護(hù)基站設(shè)備主要包括：處理器、存儲(chǔ)器、人機(jī)交互模塊、通信模塊接口等幾個(gè)部分。醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備的主處理器可以采用TI公司的MSP430系列的低功耗處理器，該系列處理器具有超低功耗、處理速度高、接口豐富等特點(diǎn)，非常適合用于需要超低功耗以及高速的嵌入式設(shè)備。人機(jī)交互接口包括用戶輸入指令的鍵盤以及顯示數(shù)據(jù)結(jié)果和操作過程的LCD顯示屏兩個(gè)部分。ModemGSM短消息射頻模塊RS-232通信接口圖9監(jiān)護(hù)基站設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖為了增強(qiáng)系統(tǒng)的適用性和兼容性，監(jiān)護(hù)基站設(shè)備上設(shè)計(jì)了多種通信模塊接口，其中包括RS-232接口、mode倘口模塊、GSMS消息接

19、口模塊和射頻接口模塊。其中射頻接口模塊用于和系統(tǒng)內(nèi)無線傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行近距離通信，其他通信接口用于和主機(jī)服務(wù)器進(jìn)行通信。例如，在家中沒有Internet網(wǎng)絡(luò)接入的情況下，用戶可以使用modem塊接入電話線進(jìn)行撥號(hào)，將數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器端。在戶外沒有其他連接方式的情況下，用戶可以使用GSMS消息的方式，將數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器端。當(dāng)處于醫(yī)院或者社區(qū)醫(yī)療中心的服務(wù)器端接收到監(jiān)護(hù)基站設(shè)備所發(fā)送來的數(shù)據(jù)信息的時(shí)候，則可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)以及必要的分析，醫(yī)生則可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的判斷和處理。對(duì)于在家中使用的醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備，用戶還可以根據(jù)需要，通過RS-232接口，將設(shè)備連接在家中的PC機(jī)上，這樣，就可以將監(jiān)護(hù)基

20、站設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)中，進(jìn)行更靈活的管理，家庭成員可以根據(jù)數(shù)據(jù)自己判斷被監(jiān)護(hù)人員的身體狀況，同時(shí)也可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鞣?wù)器上，由專業(yè)醫(yī)療人員析管理。監(jiān)護(hù)基站設(shè)備在正常工作狀態(tài)下使用電池進(jìn)行供電，因此在設(shè)計(jì)過程中尤其注意了低功耗的管理與控制。在不工作的時(shí)刻，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入低功耗以及休眠狀態(tài)來節(jié)省系統(tǒng)能量。小結(jié)本文介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)中的簡(jiǎn)單應(yīng)用。利用高頻率的無線多通道數(shù)據(jù)傳輸方式，傳遞醫(yī)療傳感器與監(jiān)護(hù)控制儀器之間的信息，減少監(jiān)護(hù)設(shè)備與醫(yī)療傳感器之間的連線，使得被監(jiān)護(hù)人能夠擁有較多的自由活動(dòng)空間，在獲得較準(zhǔn)確的測(cè)量指標(biāo)的同時(shí)，免除病人在家庭與醫(yī)院之間奔波的勞苦。同時(shí)，如果在醫(yī)院病房?jī)?nèi)建立無線監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，很多項(xiàng)測(cè)試也可以在病床上完成，能夠極大地方便病人就診，并加強(qiáng)醫(yī)院的現(xiàn)代化信息管理和工作效率。另外，本系統(tǒng)還具有高度的靈活性和擴(kuò)展性，通過Internet可以使遠(yuǎn)離醫(yī)院等醫(yī)護(hù)機(jī)構(gòu)的病員也隨時(shí)能夠得到必要的醫(yī)療監(jiān)護(hù)，并且在必要的時(shí)候得到遠(yuǎn)程醫(yī)生的咨詢指導(dǎo)。當(dāng)無線遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)發(fā)展成