基于DSP和局域网的医疗护理监控系统的设计

刘 娟,吕建敏,杜海燕

(沧州医学高等专科学校,061001)

基于DSP和局域网的医疗护理监控系统的设计

刘 娟,吕建敏,杜海燕

(沧州医学高等专科学校,061001)

随着社会的不断进步,人们对护理工作的要求也越来越高,护理工作好坏直接关系着医院的发展.因此,本文研究设计了一种基于DSP和局域网的医疗护理监控系统,并对此设计作了简要分析,促进了医院医疗护理工作的发展.

DSP;局域网;医疗护理;监控系统;研究设计

0 引言

目前,我国大部分的医院在医疗护理方面都是采取人工直接护理的方式.这种现象就要需要大量的人力,而且对于传染科来讲,更容易对护士造成传染.虽然现阶段已经有医院在实现监控管理,但是效果都不是很好,这主要是因为其监控系统都是靠电缆来传输信号,由于电缆抗干扰的能力比较差,所以影响了视频的观看效果.本文主要针对这种问题,对监控系统传输方式进行了改变,其主要是利用医院内部的局域网,将图像改为数字化进行传输,提高了图像的清晰度,同时达到医疗护理监控的目的,同时,整个系统的建立还容易维护.另外,此系统的科学建立,还能够对点滴的速度进行合理的控制,实现了一个护士能够管理多个病人的局面,有效的控制了医院的人力开支,同时也提高了医疗护理的质量.

1 关于系统的设计思路及工作过程

系统结构图

1.1 系统的设计思路主要是，在每一个医院病房内安装一部摄像头，有此设备来监控病房的每一个角落，然后，用观看到的视频将病房内的输液点滴的速度清晰的观察到，让值班护理人员能够准确的了解到病房内的情况，以便观察输液的整个过程。（下图为系统结构图）

1.2 系统的工作原理。其主要是用撮像头采集到的模拟图像信号，用传输系统变为数字图像的信号，以此来对图像信号进行合理的运算和处理，达到控制的效果。在此主要的处理包括对图像的预处理、图像的匹配等，比如，病房病人正在输液，首先系统对点滴的速度进行图像采集，然后经过处理和运算把点滴的迅速和图像的数据形成IP数据包，然后通过局域网传输到值班室的主机上，这时值班人员通过监控系统对刚才的的数据进行解码，就会再现原始图，这时，如果护理值班人员发现病人的点滴迅速过快或过慢，可以直接通过主机对其进行有效的控制。

2 关于监控系统的硬件设计

系统硬件的结构图

在系统设计之前首先要对系统的图像处理问题进行考虑，目前，在实时图像的处理系统中主要包括对图像的采集模块的设计和图像处理模块电路的设计。（下图为系统硬件的结构图）

2.1 关于图像采集模块的设计

在图像采集模块的设计过程中，我们所使用的设备是安装在医疗病房中的CCD的摄像头，但是由于该摄像头输出的信号是模拟信号，DSP不能够直接对其进行处理，因此，我们又采用了图像解码芯片SAA7113，通过此设备完成了图像的数字化过程。飞利浦半导体公司所生产的SAA7113是一种能够转换低噪声的设备，然后让图像更加清晰，进一步增强其分辨率和图像的细节，其主要的特点主要有一是能够有效的输出行像素的数目；二是功率耗量低，体积较小，成本较低；三是能够灵活配置，在使用过程中比较容易控制。另外，SAA7113在工作的时候还要对外提供时钟的信号，在此同时还要对时钟产生的电路提供控制信号，一般将其进行固定设置，设置为27MHZ，在系统的设计方案上要选用总线方式，这主要是由于DSP的控制能力比较差，其单片机的控制功能较强，所以系统在初始化的设置中要用单片机来完成，以此来采集图像的亮度、对比度以及饱和度等。

2.2 关于图像处理模块电路的设计

2.2.1 关于对DSFP型号的选择。

在实时图像的系统设计中，如何来完成对大量图像的数据处理是设计的主要难点，一般从人的理论分析来看，如果图像的处理系统能够达到25帧以上，系统才能达到所需要的效果，这就要求图片的处理系统要在规定的时间内完成图像的运算，只有这样才能保证图像的有效实施。另外，对于没有处理的图像，不能够在局域网的的系统中进行传输，所以，一定要经过处理之后才能在局域网中传输。

2.2.2 关于电源电路的设计

DSP系统在设计过程中，要实用两种电源，一是系统中CPU的供电，二是外围设备的供电。在该系统中所使用的核心电压要1、8V， 外围电压要在此3、3V。另外，在电源通电时，首先要确定CPU的核心电源是否通电，关电时，要先切断DVDD，然后再切断CVDD的电源，保证其安全运行。该系统的电源主要是采用了插入式的电源，这样可以有效的消除电源和设备之间的上电延迟。

2.2.3 关于存储电路的设计

系统对数据的存储结构

在该系统中存储电路主要有两个部分，分别是SKRAM1（存储采集后预处理的图像）和SDRAM2（存储编码后的图像），在系统中SKRAM1要与FPGA和DSP进行接口，以此来达到直接读取图像数据的目的。下图为系统对数据的存储结构。

3 关于监控系统的软件设计

该系统的设计主要是在图像处理模块下用C进行设计的，其主要特点是设计快、应用可读性较好、便于维护等，而且还能够直接对内部结构进行微处理，所以在系统开发中得到了广泛应用，也大大的提高了应用系统的开发。

3.1 关于H、263图像压缩编码的的算法

其算法有很多种一般主要应用的为预测、2D-DCT变换等。

预测，主要是为了减少视频信息所采取的手段，以此来通过估计来实现，一般在采用预测方法的时候，编码为帧间编码其所对应的图像为P帧，而对于没有采用预测方法的编码，相对应的图像为了帧。这时H、263要在图像层来进行编码。

2D-DCT的变换算法。对于帧内编码和运动补偿得到的图像，要对其进行变换，并要对每个存在的色差进行变换。其变换的公式为：

3.2 图像处理软件的设计

该软件的设计流程主要是对系统的硬件和各个部位进行初始化，接着进入程序循环状态。在此，初始化中的EMIF就是为了DSP而设置的空间地址。下图为图像处理模块的设计图。

4 关于系统抗干扰的设计

4.1 抗干扰的硬件措施

1)控制干扰源。一是，在继电器线圈上增加二极管，以此来

消除线圈在断开时所产生的干扰。二是，给系统中的电机加上滤波电路，在此要注意电容和引线要尽量短些。三是，在系统的电路上对每个IC要接一个高频电容，以此来减小对电源带来的影响，在此要注意对高频电容的布线流程，在连接的过程中要尽量靠近电源，这样不会影响滤波的效果。

2)切断传播途径。一是，在考虑了电源对单片机和DSP带来的影响后，对其增加了滤波电路，以此来减小噪声的干扰。二是，在单片机的的I/O控制噪声的器件中间，增加了光电隔离器件，以此来切断传播途径。三是，利用地线将数字区和模拟区隔开，然后在最后一点在接于电源，以此来减小了器件之间相互干扰的问题。

4.2 抗干扰的软件措施

一是，在单片机的系统操作时，程序的计数器完全是靠PC来控制的，所以，在程序操作中PC如果出现了错误，那么程序也就出现了问题，引起程序整个都会混乱，这就要求我们为了能够保证程序能够正常运行，在程序操作时要多用单字节的指令，或着在比较关键的地方输入一些单字节指令NOP，保证其能够正常运行。

二是，当程序PC受到干扰时，一般会引起整个系统的失控，使程序整个都不能循环使用，在这种情况下，我们通常采用的监控技术，让程序脱离出死循环中，在操作过程中，当发现时间已经超过正常的循环时间，就要对其系统进行强迫程序返回到入口，让系统重新启动，进行正轨。

5 结语

综上所述，我们可以看出基于DSP和局域网的医疗护理监控系统的有效设计，能够合理的在利用医院局域网的前提下，再加上DSP强大的处理功能，有效的解决了因传输距离产生的图像不清晰的问题，达到了对图像处理的要求。同时，本系统的科学运用还减少了护士的查房次数和病人对医护人员的感染率，提高了医院的工作效率，促进了医院的整体发展。

[1] 田元,叶秀清,顾伟康.实时图像处理系统中的DSP优化编程[J].电子技术, 2000, (10).

[2] 楼旭旦,王洪玉,李宏东.利用DSP实现远程监控系统的设计[J].视频技术应用与工程, 2004, (3).

[3] 刘治,李建,田伟.DSP在图像处理中的应用[J].山东电子,2004,(1):57 -59.

[4] 郭卓锋,丁艳.基于DSP的实时图像处理系统的设计[J].光学技术, 2004, 30(1): 78 -79.

[5] 王春平,董淑棠,朱元昌,等.基于DSP的实时电视跟踪系统设计与研究[J].系统工程与电子技术,1999, 21(12).

Design of medical care monitoring system based on DSP and LAN

Liu Juan,Lv Jianmin,Du Haiyan
(Cangzhou Medical College,061001)

With the development of society, people's demands for nursing is also more and more high, nursing work will have a direct relationship with the development of the hospital.Therefore,this paper designed a medical monitoring system based on DSP and LAN,and this design is briefly analyzed,and promoted the development of the medical and nursing work in hospital.

DSP;LAN;medical care;monitoring system;research design