br>[0033]圖5為自動控制器的流程圖。
[0034]圖6為本發(fā)明監(jiān)測信息管理平臺報警功能的流程圖。
[0035]圖7為本發(fā)明監(jiān)測信息管理平臺查詢功能的流程圖。
[0036]圖8為本發(fā)明監(jiān)測信息管理平臺綜合評估功能的流程圖。
【具體實施方式】
[0037]如圖1所示，本發(fā)明的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的病房監(jiān)測系統(tǒng)包括監(jiān)測終端，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)測終端中各終端節(jié)點周期性地定時采集監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過無線傳輸方式發(fā)送至ZigBee協(xié)調(diào)器；ZigBee協(xié)調(diào)器將各終端節(jié)點采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總并通過無線傳輸方式發(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)模塊對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行Zigbee與WiFi的協(xié)議轉(zhuǎn)換，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過WiFi網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控管理中心；ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)模塊對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行Zigbee與GPRS的協(xié)議轉(zhuǎn)換，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過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Zigbee-WiFi網(wǎng)關(guān)模塊和ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)模塊傳輸?shù)谋O(jiān)測數(shù)據(jù)并將其存儲到數(shù)據(jù)庫中，同時對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行顯示、分析與處理并經(jīng)監(jiān)測數(shù)據(jù)和分析與處理結(jié)果推送到用戶端。
[0038]所述監(jiān)測終端包含多個終端節(jié)點，各終端節(jié)點結(jié)構(gòu)相同，包含傳感器組和無線射頻收發(fā)模塊，如圖2所示。傳感器組包含五類傳感器，對光、二氧化碳、心電、體溫、溫度以及濕度等六項數(shù)據(jù)進行較為精確的采集。病房環(huán)境溫度和濕度監(jiān)測采用的是DHTlI溫濕度一體式傳感器；二氧化碳等有害氣體監(jiān)測采用的是氣體傳感器MQ-2傳感器；光照強度監(jiān)測采用的是光敏電阻5516 ;體溫測量傳感器采用的是MEB13-503F-16L87傳感器；心率測量傳感器采用了 PulseSensor傳感器。無線射頻收發(fā)模塊采用TI公司生產(chǎn)的CC2530無線射頻收發(fā)模塊，各傳感器采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過無線射頻收發(fā)模塊以無線傳輸方式傳輸給ZigBee協(xié)調(diào)器。
[0039]如圖2所示，各類傳感器對環(huán)境參數(shù)和病人生命體征參數(shù)進行準確采集。無線射頻收發(fā)模塊中，A/D轉(zhuǎn)換模塊負責將各傳感器傳來的外部數(shù)據(jù)送入單片機系統(tǒng)中進行處理，也是一個數(shù)據(jù)通道;MCU處理模塊是單片機的核心，其功能在于使監(jiān)測數(shù)據(jù)進行初步篩選分析和處理，將數(shù)據(jù)按照ZigBee協(xié)議打包數(shù)據(jù)幀，通過接口傳輸給ZigBee通信模塊，再通過ZigBee通信模塊以無線傳輸方式發(fā)送給ZigBee協(xié)調(diào)器。ZigBee是一種低功耗，低速率，高可靠性，廉價，方便的組網(wǎng)方式，且反應速度快，能夠保證對病房的實時監(jiān)控，其覆蓋范圍在無增益時可達幾十米，完全滿足病房監(jiān)測的距離范圍。
[0040]所述協(xié)調(diào)器部分采用TI公司生產(chǎn)的CC2530無線射頻收發(fā)模塊，該無線網(wǎng)絡(luò)為基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的無線網(wǎng)絡(luò)。ZigBee協(xié)調(diào)器匯聚節(jié)點的核心模塊是Zigbee通信模塊，該模塊利用天線與終端節(jié)點進行數(shù)據(jù)間的相互通信，包括從終端節(jié)點接收上傳的監(jiān)測到的參數(shù)數(shù)據(jù)，發(fā)送采集指令到終端節(jié)點，保證與Zigbee-WiFi模塊進行的正常數(shù)據(jù)通信。其余還有中央處理器、存儲模塊輔助對數(shù)據(jù)的存儲與處理。另外，協(xié)調(diào)器的功能還包括建網(wǎng)與數(shù)據(jù)接收。
[0041]網(wǎng)關(guān)包括一個STM32F103RCT6型單片機和ATK-RM04串口 WiFi模塊、S頂900a無線通信模塊；STM32F103RCT6型單片機與ATK-RM04串口 WiFi模塊組成Zigbee-WiFi網(wǎng)關(guān)模塊；STM32F103RCT6型單片機和S頂900a無線通信模塊組成ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)模塊。
[0042]傳感器無線網(wǎng)絡(luò)與WiFi網(wǎng)絡(luò)或GPRS網(wǎng)絡(luò)的信息互通需要利用網(wǎng)關(guān)，使得信息格式在網(wǎng)關(guān)中從ZigBee的格式轉(zhuǎn)換成WiFi或GPRS的幀格式。之后數(shù)據(jù)信息通過WiFi網(wǎng)絡(luò)或GPRS網(wǎng)絡(luò)將傳感器測得的信息發(fā)送到監(jiān)控管理中心。
[0043]監(jiān)控管理中心；將接收到的信息存儲到數(shù)據(jù)庫中，同時對各數(shù)據(jù)信息進行顯示、綜合分析與處理，同時將各種數(shù)據(jù)通過APP消息的形式推送到用戶的手機、平板電腦等便攜設(shè)備。
[0044]設(shè)置在病房內(nèi)和病人身上的監(jiān)測終端節(jié)點，通過各傳感器對病房監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的環(huán)境參數(shù)、病人體征參數(shù)等準確地進行實時監(jiān)測，并采用ZigBee通信協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給設(shè)置在病房外(如走廊，值班服務臺等區(qū)域)的Zigbee協(xié)調(diào)器，Zigbee協(xié)調(diào)器通過串口將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到Zigbee-WiFi網(wǎng)關(guān)模塊和ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)模塊，網(wǎng)關(guān)模塊里的單片機會將接收到的數(shù)據(jù)信息進行數(shù)據(jù)幀格式轉(zhuǎn)換和協(xié)議轉(zhuǎn)換，在單片機的顯示屏上進行顯示，并通過串口 WiFi模塊和S頂900a無線通信模塊將處理過的數(shù)據(jù)信息實時傳送到監(jiān)測管理中心，監(jiān)測管理中心接收該數(shù)據(jù)信息對病房環(huán)境參數(shù)和病人體征參數(shù)進行遠程監(jiān)測，并將接收到的數(shù)據(jù)信息存儲到數(shù)據(jù)庫中，同時對各數(shù)據(jù)信息進行顯示、綜合分析與處理，將各種數(shù)據(jù)信息通過APP消息的形式推送到用戶的手機、平板電腦等便攜設(shè)備，讓用戶隨時隨地了解病房與病人的狀態(tài)。
[0045]醫(yī)護人員可以很方便地在病房外(如走廊，值班服務臺等區(qū)域)通過網(wǎng)關(guān)模塊處的顯示屏了解病房環(huán)境參數(shù)和病人生命體征參數(shù)，以便及時對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的病人的突發(fā)狀況進行救助；同時監(jiān)測管理中心也能夠?qū)崟r地對病房環(huán)境參數(shù)和病人生命體征參數(shù)進行監(jiān)測，以便總調(diào)度室的醫(yī)護人員進行查詢；系統(tǒng)還將病房和病人的監(jiān)測信息通過APP消息的形式傳送到用戶的手機、平板電腦等移動終端，使其隨時隨地可以了解系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)情況，方便醫(yī)護人員的遠程監(jiān)護。除此之外，監(jiān)測管理中心還可以根據(jù)病房環(huán)境參數(shù)進行人體舒適度指數(shù)計算和評級；將病人生命體征參數(shù)與設(shè)定的正常參數(shù)上下限值比較，當生命體征參數(shù)不在正常參數(shù)范圍內(nèi)時，發(fā)出報警信息，用戶可以根據(jù)報警信息及時對患者的突發(fā)狀況進行處理。
[0046]本發(fā)明主要通過不同種類的傳感器對病房以及病人的情況進行采集，由ZigBee協(xié)調(diào)器在小范圍內(nèi)對多類異構(gòu)數(shù)據(jù)進行準確收集整理以及發(fā)送，最終到達遠程的Zigbee-WiFi網(wǎng)關(guān)模塊，ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)模塊進行異構(gòu)數(shù)據(jù)的接收處理，ZigBee與WiF1、GPRS的結(jié)合大大延長了數(shù)據(jù)的傳輸距離，提高了系統(tǒng)的安全性和抗毀性。系統(tǒng)通過監(jiān)測管理中心的建立，完成數(shù)據(jù)的交互，同時便于使用，保證了系統(tǒng)的可視化和實用性。將數(shù)據(jù)信息傳送到用戶的手機和平板電腦等移動終端，使隨時隨地的醫(yī)療操作成為了可能。加上在數(shù)據(jù)接收終端監(jiān)測管理中心的根據(jù)病房的數(shù)據(jù)標準和病人的生理指標建立的評價和控制機制，可為廣大醫(yī)院及患者提供更高質(zhì)量的人性化服務。
[0047]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與WiFi網(wǎng)絡(luò)或GPRS網(wǎng)絡(luò)的信息互通需要利用網(wǎng)關(guān)。如圖3所示，ZigBee-WiFi網(wǎng)關(guān)模塊由ZigBee協(xié)調(diào)器的ZigBee通信模塊接收到的傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)信息通過串口傳送給單片機(MCU模塊)，單片機將數(shù)據(jù)的幀格式從ZigBee格式轉(zhuǎn)換成WiFi格式，之后，數(shù)據(jù)信息在WiFi模塊中采用WiFi協(xié)議并經(jīng)由WiFi網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)測管理中心。ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)模塊的功能結(jié)構(gòu)與ZigBee-WiFi網(wǎng)關(guān)相似，同樣是將數(shù)據(jù)幀格式進行轉(zhuǎn)換，同時采用GPRS協(xié)議將數(shù)據(jù)信息經(jīng)由GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)測管理中心。
[0048]如圖4所示，ZigBee協(xié)調(diào)器建立網(wǎng)絡(luò)；監(jiān)測終端中各終端節(jié)點搜尋網(wǎng)絡(luò)，若發(fā)現(xiàn)不了網(wǎng)絡(luò)，終端節(jié)點繼續(xù)搜索；當發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)后，終端節(jié)點上的各類傳感器對病房監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的環(huán)境參數(shù)、患者生命體征參數(shù)等準確地進行實時采集；終端節(jié)點將采集到的數(shù)據(jù)信號發(fā)送給布置在病房外(如走廊，值班服務臺等區(qū)域)的ZigBee協(xié)調(diào)器；ZigBee協(xié)調(diào)器通過串口將數(shù)據(jù)信息發(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)模塊和ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)模塊里的單片機會將接收到的數(shù)據(jù)信息進行數(shù)據(jù)幀格式轉(zhuǎn)換和協(xié)議轉(zhuǎn)換，在單片機的顯示屏上進行顯示；網(wǎng)關(guān)對移動網(wǎng)絡(luò)進行判斷，若GPRS網(wǎng)絡(luò)可用，則通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)測管理中心，若WiFi網(wǎng)絡(luò)可用，則通過WiFi網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)測管理中心；監(jiān)測管理中心接收網(wǎng)關(guān)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，將其存儲到數(shù)據(jù)庫中，并對數(shù)據(jù)進行綜合分析與處理。
[0049]如圖5所示，自動控制器對接收到的環(huán)境溫度、空氣相對濕度和二氧化碳濃度數(shù)據(jù)進行比較判斷；設(shè)病房環(huán)境正常溫度標準為22?26°，正?？諝庀鄬穸确秶鸀?0%?60%，正常二氧化碳濃度低于lOOOppm，正常病房光照強度不低于55Lux，病房內(nèi)休息時間為22:00-7:00，治療時間為7:01-21:59 ;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°，則自動控制器控制空調(diào)自動開啟進行升溫或降溫，隨著空調(diào)運行，病房環(huán)境溫度逐漸降低或升高，當環(huán)境溫度調(diào)節(jié)至22?26°之間時，自動控制器控制空調(diào)自動關(guān)閉，節(jié)約能源；如果同時接收到的空氣相對濕度數(shù)據(jù)顯示病房空氣相對濕度參數(shù)低于40%，則自動控制器控制加濕器自動運行，隨著加濕器運轉(zhuǎn)，病房空氣相對濕度逐漸增加，當空氣相對濕度增高至60%以上時，自動控制器控制加濕器自動關(guān)閉，節(jié)約能源；如果同時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，則自動控制器控制風機自動運行。隨著風機運轉(zhuǎn)，病房環(huán)境二氧化碳濃度逐漸降低，當二氧化碳濃度降低至100ppm以下時，自動控制器控制風