一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的病房監(jiān)控系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療檢測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的病房監(jiān)控系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種特殊的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，由大量的傳感器，感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的信息，并發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)所有者。它不需要很高的傳輸帶寬，只需較低的傳輸時(shí)延以及低功率消耗，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)眾多，分布廣泛，能夠滿足各種小型化低成本設(shè)備(如溫度調(diào)節(jié)裝置、照明控制器、環(huán)境檢測(cè)傳感器等)的無(wú)線聯(lián)網(wǎng)要求，能廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和日常生活中。
[0003]在醫(yī)療方面，隨著經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化發(fā)展和人民生活水平的日益提高，以及通信技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越迅速，醫(yī)療現(xiàn)代化的問(wèn)題越來(lái)越受重視。無(wú)線通信技術(shù)、無(wú)處不在的傳感技術(shù)、社交網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)都已非常成熟，足以使無(wú)線醫(yī)療成為現(xiàn)實(shí)，減少沉重的醫(yī)療保健負(fù)擔(dān)的愿望不再是一個(gè)夢(mèng)想。大部分醫(yī)療保健服務(wù)不會(huì)在偶爾看病時(shí)才發(fā)生，而是在家里、車上和工作場(chǎng)所里隨時(shí)隨地進(jìn)行。無(wú)線醫(yī)療監(jiān)測(cè)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)，具有很大的發(fā)展前景。
[0004]然而，現(xiàn)有的醫(yī)療監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，基本上采用人工查房或電信號(hào)連接線連接各個(gè)設(shè)備的方式，前者效率低，醫(yī)療資源占用大；后者傳輸范圍有限，布線繁瑣，可擴(kuò)展性不足，傳輸方式單一，實(shí)用效果不好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的病房監(jiān)控系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)使得醫(yī)生可以在遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)病房環(huán)境參數(shù)和病人生命體征參數(shù)，抗毀性與安全性好。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的病房監(jiān)控系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)終端，ZigBee協(xié)調(diào)器，Zigbee-WiFi網(wǎng)關(guān)模塊，ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)模塊，監(jiān)控管理中心；監(jiān)測(cè)終端安裝在病房?jī)?nèi)，其中各終端節(jié)點(diǎn)周期性地定時(shí)采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸方式發(fā)送至ZigBee協(xié)調(diào)器；ZigBee協(xié)調(diào)器將監(jiān)測(cè)終端節(jié)點(diǎn)采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯總并通過(guò)無(wú)線傳輸方式發(fā)送到Zigbee-WiFi網(wǎng)關(guān)模塊和ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)模塊；Zigbee_WiFi網(wǎng)關(guān)模塊對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行Zigbee與WiFi的協(xié)議轉(zhuǎn)換，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)WiFi網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控管理中心；ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)模塊對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行Zigbee與GPRS的協(xié)議轉(zhuǎn)換，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控管理中心；監(jiān)控管理中心接收Z(yǔ)igbee-WiFi網(wǎng)關(guān)模塊和ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)模塊傳輸?shù)谋O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并將其存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、分析與處理并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和分析與處理結(jié)果推送到用戶端。
[0007]所述監(jiān)測(cè)終端中各終端節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)相同，包含傳感器組和無(wú)線射頻收發(fā)模塊；傳感器組包括病房環(huán)境參數(shù)采集傳感器和病人生命體征參數(shù)采集傳感器；各傳感器采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線射頻收發(fā)模塊發(fā)送至ZigBee協(xié)調(diào)器。
[0008]所述環(huán)境參數(shù)采集傳感器包括溫濕度一體式傳感器、氣體傳感器和光照傳感器；病人生命體征參數(shù)采集傳感器包括體溫測(cè)量傳感器和心率測(cè)量傳感器。
[0009]所述監(jiān)測(cè)管理中心將病房號(hào)、病床號(hào)及對(duì)應(yīng)的環(huán)境參數(shù)和患者體征參數(shù)以表格的形式存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)并推送給用戶端；依據(jù)心率數(shù)據(jù)繪制折線圖并將該折線圖推送到用戶端。
[0010]所述傳感器組中還包括風(fēng)速傳感器；風(fēng)速傳感器采集的病房?jī)?nèi)空氣流速通過(guò)無(wú)線射頻收發(fā)模塊發(fā)送至ZigBee協(xié)調(diào)器.
[0011]ZigBee協(xié)調(diào)器將病房?jī)?nèi)空氣流速監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸方式發(fā)送到Zigbee-WiFi網(wǎng)關(guān)模塊和ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)模塊；Zigbee-WiFi網(wǎng)關(guān)模塊對(duì)該監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行Zigbee與WiFi的協(xié)議轉(zhuǎn)換，并將其通過(guò)WiFi網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控管理中心；ZigBee_GPRS網(wǎng)關(guān)模塊對(duì)該監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行Zigbee與GPRS的協(xié)議轉(zhuǎn)換，并將其通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控管理中心；監(jiān)控管理中心接收Z(yǔ)igbee-WiFi網(wǎng)關(guān)模塊和ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)模塊傳輸?shù)牟》績(jī)?nèi)空氣流速監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并將其存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。
[0012]監(jiān)控管理中心通過(guò)APP消息的方式將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和分析與處理結(jié)果推送到用戶端。
[0013]本發(fā)明還包括安裝在病房?jī)?nèi)的自動(dòng)控制器、空調(diào)、加濕器、電燈和風(fēng)機(jī)；自動(dòng)控制器通過(guò)無(wú)線傳輸方式與Zigbee-WiFi網(wǎng)關(guān)模塊、ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)模塊、空調(diào)、加濕器、風(fēng)機(jī)和電燈通信，接收Z(yǔ)igbee-WiFi網(wǎng)關(guān)模塊或ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)模塊傳輸?shù)沫h(huán)境溫度、空氣相對(duì)濕度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)分別控制空調(diào)、加濕器、風(fēng)機(jī)和電燈開(kāi)啟和關(guān)閉，以調(diào)整病房環(huán)境參數(shù)。
[0014]利用上述基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的病房監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)病房進(jìn)行監(jiān)控的方法如下:
[0015]自動(dòng)控制器對(duì)接收到的環(huán)境溫度、空氣相對(duì)濕度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較判斷；設(shè)病房環(huán)境正常溫度標(biāo)準(zhǔn)為22?26°，正?？諝庀鄬?duì)濕度范圍為40%?60%，正常二氧化碳濃度低于lOOOppm，正常病房光照強(qiáng)度不低于55Lux，病房?jī)?nèi)休息時(shí)間為2 2:0 O - 7:0 O，治療時(shí)間為7:01 - 21:5 9 ;如果接收到的溫度數(shù)據(jù)顯示病房溫度小于22°或高于26°，則自動(dòng)控制器控制空調(diào)自動(dòng)開(kāi)啟進(jìn)行升溫或降溫，當(dāng)溫度調(diào)節(jié)至22?26°之間時(shí)，自動(dòng)控制器控制空調(diào)自動(dòng)關(guān)閉；如果接收到的空氣相對(duì)濕度數(shù)據(jù)顯示病房空氣相對(duì)濕度參數(shù)低于40%，則自動(dòng)控制器控制加濕器自動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)空氣相對(duì)濕度增高至60%以上時(shí)，自動(dòng)控制器控制加濕器自動(dòng)關(guān)閉；如果接收到的二氧化碳濃度數(shù)據(jù)顯示病房環(huán)境二氧化碳濃度參數(shù)高于lOOOppm，則自動(dòng)控制器控制風(fēng)機(jī)自動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)二氧化碳濃度參數(shù)降低至100ppm以下時(shí)，自動(dòng)控制器控制風(fēng)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉；當(dāng)同時(shí)從系統(tǒng)中讀取的時(shí)間為22:00-7:00，則自動(dòng)控制器控制電燈關(guān)閉；當(dāng)時(shí)間為7:01-21:59，并且接收到的光照強(qiáng)度低于55Lux，則自動(dòng)控制器控制電燈打開(kāi)；當(dāng)光照強(qiáng)度增加到55Lux以上時(shí)，自動(dòng)控制器控制電燈關(guān)閉；
[0016]所述監(jiān)測(cè)管理中心對(duì)接收到的患者體溫和心率數(shù)據(jù)進(jìn)行比較判斷；設(shè)患者正常體溫度標(biāo)準(zhǔn)為37°以下，正常心率范圍為60?100次/分鐘；如果接收到的體溫?cái)?shù)據(jù)顯示患者體溫高于37°，則監(jiān)測(cè)管理中心向用戶端推送代表患者體溫過(guò)高的報(bào)警消息；如果接收到的心率數(shù)據(jù)顯示患者心率高于100次/分鐘或低于60次/分鐘，則監(jiān)測(cè)管理中心向用戶端推送代表患者心率異常的報(bào)警消息。
[0017]監(jiān)測(cè)管理中心調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的病房環(huán)境溫度、空氣相對(duì)濕度、病房?jī)?nèi)空氣流速環(huán)境參數(shù)并代入公式(I)計(jì)算人體舒適度指ssd-EN數(shù)；依據(jù)人體舒適度指數(shù)ssd-EN所處的范圍進(jìn)行等級(jí)劃分并顯示劃分結(jié)果；
[0018]ssd-EN = (1.818T+18.18) (0.88+0.002f) + (T-30) / (42-T) -3.2v+16.2 (I)
[0019]其中，T為監(jiān)測(cè)到的病房環(huán)境溫度，單位為。C汀為監(jiān)測(cè)到的病房空氣相對(duì)濕度；v為監(jiān)測(cè)到的病房?jī)?nèi)空氣流速，單位為m/s ;將人體舒適度指數(shù)ssd-EN為90以上劃為4級(jí)，85-90劃分為3級(jí)，79-85劃分為2級(jí)，70-79劃分為I級(jí)，59-70劃分為O級(jí)，50-58劃分為-1級(jí)，39-50劃分為-2級(jí)，26-38劃分為-3級(jí)，〈25劃分為-4級(jí)。
[0020]本發(fā)明基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，融合了多種通信方式對(duì)病房進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0021](I)克服了傳統(tǒng)有線病房監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布線麻煩，成本高，功耗高，可擴(kuò)展性和移植性差的不足。
[0022](2)傳統(tǒng)病房監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳輸范圍有限，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)困難，實(shí)時(shí)了解不便，實(shí)用性并不強(qiáng)，本發(fā)明提供了病情以及環(huán)境狀況的定期檢測(cè)、傳送、分析并保存，通過(guò)WiFi網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)延長(zhǎng)了傳輸范圍，使得醫(yī)生可以在遠(yuǎn)程，依據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)病情作出實(shí)時(shí)的診斷，提高了診斷的準(zhǔn)確性。
[0023](3)傳統(tǒng)病房監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式單一，容易受到干擾而出現(xiàn)故障，本發(fā)明采用2種不同的無(wú)線傳輸方式，增加了系統(tǒng)的抗毀性與安全性。
[0024](4)本發(fā)明中自動(dòng)控制器能夠?qū)⒈O(jiān)測(cè)到的病房環(huán)境參數(shù)與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較判斷，根據(jù)判斷結(jié)果控制空調(diào)、加濕器、風(fēng)機(jī)、電燈等工作，以改善病房環(huán)境參數(shù)。
[0025](5)傳統(tǒng)病房監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)繁雜，無(wú)法直觀地判斷病房狀態(tài)，本發(fā)明根據(jù)各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)建立評(píng)價(jià)模型機(jī)制，自動(dòng)對(duì)病房?jī)?nèi)的環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行判別與評(píng)級(jí)；醫(yī)務(wù)人員可以直觀地根據(jù)評(píng)級(jí)進(jìn)行一系列的優(yōu)化措施。
[0026](6)監(jiān)測(cè)管理中心能夠?qū)邮盏降幕颊唧w溫和心率數(shù)據(jù)進(jìn)行比較判斷，并向用戶推送報(bào)警消息，用戶可以根據(jù)報(bào)警信息及時(shí)對(duì)患者的突發(fā)狀況進(jìn)行處理。
[0027](7)傳統(tǒng)病房監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果只能在電腦上查看，本發(fā)明采用APP消息推送的方式，將信息傳送到用戶的手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)終端，使隨時(shí)隨地的醫(yī)療操作成為了可能。
【附圖說(shuō)明】
[0028]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]圖1為本發(fā)明的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的病房監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2為監(jiān)測(cè)終端中終端節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖。
[0031]圖3為ZigBee-WiFi網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖4為本發(fā)明的工作流程圖。<