救护车远程飞救系统设计

高 尚，史兴娟，吴伟林，孙建成

（1.南京海之感信息技术有限公司江苏 南京211111；2.南京微传物联网科技有限公司 江苏 南京211111）

救护车远程飞救系统设计

高 尚1，史兴娟2，吴伟林2，孙建成2

（1.南京海之感信息技术有限公司江苏 南京211111；2.南京微传物联网科技有限公司 江苏 南京211111）

为了实现对救护车上的病人心电参数远程实时监测的需求，提出了一种基于无线传感技术的救护车远程监测系统设计方案，并完成系统的软硬件设计。该系统可以完成心电信号、语音图像、GPS坐标的数据采集和传输，系统软件采用IAR Embedded system进行编程，能够完成对系统多种信号进行采集和传输。实际应用表明，该系统具有操作简便、测试准确的特点，达到了设计要求。

实时监测；无线传感技术；心电参数；救护车

目前，随着医患关系紧张、医疗资源短缺等问题的日益凸显，医院的信息化和移动医疗的发展己经成为医院和老百姓日益增长的迫切需求。就拿急性心脑血管疾病来说，据统计，目前全国范围内有心脑血管病患者2.7亿，每年死于心脑血管病的人数近300万—这个数字己经占到总死亡构成的45%[1-6]。有统计数据显示，在我国，每12秒就有一个患者死于心脑血管疾病。毫不夸张地说，心脑血管疾病己经成为中国乃至世界范围内人类健康的第一杀手。同时，我国每年由于心脑血管疾病所花费的医疗费用及劳动力损失逾2 000亿元，给社会和家庭造成沉重的负担，然而这其中，由于未得到及时救治而失去生命的心脑血管疾病患者占了总死亡人数的绝大多数。再以车祸、火灾、地震等大人员数量的急救为例，以往大量伤员被送到医院由于需要对每个伤员重新进行分诊诊断，容易导致医院场面混乱无序，甚至手忙脚乱。这严重影响了急救的效率，耽误了抢救的黄金时间，据统计，每年有一半以上的伤员因抢救不及时而失去生命。所以，因医疗资源有限所诱发的医患矛盾日渐突出，更是进一步激化了社会的不稳定因素一一病人多、医生少、费用高、信任低、血案频发一一这一切都交织在一起，成为大国不可承受之重。然而目前医院急救流程复杂，急救车把患者送到医院后由分诊开始到最后实施救治，这过程中经历的各项生命体征检查、病例的建立、急救医生到位、专家会诊、手术准备等等一系列事项将花费短则几分钟，长则1小时的时间，导致了很多患者得不到最及时的抢救，甚至很多患者就死在了等待救治的过程中。

可见，对救护车上的病人实施远程实时监测变得非常重要。为了实现对病人实施远程的实时监测，在做了需求分析的基础上，提出并设计了一种基于无线传感技术的救护车实时监测系统设计。该系统能够完成对病人体征参数的准确测试。

1 总体设计

该测试系统结构图如图1所示。该系统可以对接心电监护仪、CMOS摄像头和音频话筒、GPS模块，通过2.4GHZ无线实时采集十二导联心电图、血压、血氧、血糖、肌钙蛋白、BNP等生命体征数据、现场的音视频数据和车载地理信息，并将所有数据从病人事发现场传输到救护车上的车载中央处理器接收基站中；该系统还可以连接3G或4G模块和VSAT卫星通讯模块，系统可以从车载中央处理器接收基站读取音视频数据、生命体征数据、地理坐标数据并通过3G或4G或VSAT卫星通讯模块将数据发送到远程医院中心。同时系统可以通过3G或4G或VSAT卫星通讯模块将病人的电子病历信息快速下载并快速反馈到中心医院。本系统是将急救电子病历系统、救护车上与抢救现场实时视频监控系统、数据挖掘与分析系统、救护车定位与跟踪系统、呼叫与调度指挥系统、医疗设备数据时钟同步系统、患者就医全程时间轨迹自动跟踪系统于一体的远程急救与监护系统。

图1 系统总体结构图

2 系统硬件设计

测试系统硬件[7-8]主要由车载中央处理器、2.4 GHz无线模块、GPRS无线模块、CDMA模块、卫星通讯模块、语音视频装置、急救装置、体征参数检测装置[9]、GPS[10-12]等组成，其中体征参数检测装置包括血压节点、血氧节点、血糖节点、12导联心电图节点、脉搏节点、体温节点。系统硬件结构图如图2所示。车载中央处理器通过网卡连接语音视频装置，并将采集到语音和视频数据通过GPRS无线模块、CDMA模块、卫星通讯模块发送出去。车载中央处理器通过串口与GPRS无线模块、CDMA模块、卫星通讯模块和体征参数检测装置相连。车载中央处理器通过2.4 GHz无线频段[13]与将体征参数检测装置中的血压节点、血氧节点、血糖节点、12导联心电图节点、脉搏节点、体温节点进行通信，并将数据通过GPRS无线模块、CDMA模块[14]、卫星通讯模块发送出去。车载中央处理器通过GPS模块将车的坐标信息位置发送出去。

图2 系统硬件结构图

3 系统软件设计

该测试系统的软件采用IAR Embedded system编程，IAR Embedded Workbench是一款嵌入式系统开发工具，其包括了嵌入式C/C++优化编辑器、汇编器、连接定位器、库管理员、编辑器、项目管理器和C-SPY调试器。作为一款第三方的开发工具，IAR Embedded Workbench支持 51、ARM、MSP430和许多其它处理器制造商生产的处理器芯片的软件开发，IAR Embedded Workbench的优点在于入门容易、使用方便、代码紧凑和对不同的微处理器提供一样的直观界面。系统软件设计的结构图如图3所示。

图3 系统软件设计结构图

在软件设计中，体征数据采集软件主要用来实现对血氧、血压、血糖、12导联心电、温度数据的采集；语音视频软件主要是用来采集救护车内救护人员的语音和车内的视频状况。急救装置控制软件主要用来控制急救装置的系统中模拟量信号和开关量信号的产生；无线通信软件主要用来实现车载中央处理器与远程中心之间的通信功能，以及车载中央处理器与体征参数检测装置之间的通信。系统软件主要用来管理体征数据采集软件、语音视频软件、和无线通信软件。整个软件设计的流程图如图4所示。测试过程中，在完成数据采集通过无线模块发送给远程中心。

4 实验应用

救护车远程监测系统终端采集与传输软件是为用户特殊定制的一款采集生命体征数据的软件。安装了该软件的电脑用户，不但可以接收并浏览来自系统采集生命体征设备的数据，还可以将数据通过以太网、Wifi、3G网络、卫星网络传输到云平台的个人健康档案中心。图5是体征参数数据采集示意图是采用visual C++[15-16]软件开发。通过实际应用发现，该测试系统测试结果准确、稳定可靠。

图4 软件设计的流程图

图5 无线心电数据采集示意图

当使用无线心电监护仪进行测量前，需要首先将电极片正确的贴在病人的身上；然后按一下心电监护仪上的开关机键，心电监护仪上的蓝色指示灯开始闪烁，代表心电监护仪与测量界面连接成功。此时测量界面就有心电数据。测量结束后，断开心电监护需要按心电监护仪上的电源键 至少3秒之后放开，此时心电监护仪的指示灯连续快速闪烁，则连接被成功断开。测量中，根据默认设置，数据会实时上传到云平台的个人健康档案中心。

5 结 论

该救护车远程监控系统采用无线传感节点为硬件平台，软件设计采用模块化设计思想，提高了系统的可靠性和维护性。该测试系统已用于多家医院120急救中心的救护车进行测试，实际应用表明该测试系统具有测试准确、稳定可靠、人机界面友好等特点，达到了设计要求。

[1]朱弋，阮兴云，徐志荣.多功能野战急救车应用特点及远程医疗[J].医疗装备，2002，15（3）：12-15．

[2]高振海，刘堂明.国内外急救车发展现状与思考[J].医疗卫生装备，1998，19（3）：16-18．

[3]周继如.实用急诊急救学[M].北京:科学技术文献出版社，2006.

[4]欧阳钦.临床诊断学[M].北京:人民卫生出版社，2005.

[5]黄大显.现代心电图学[M].北京:人民军医出版社，1997.

[6]茅志成.医疗救护员[M].北京:中国协和医科大学出版社，2007.

[7]刘小帆.急救系统中的医院远程终端开发[D].杭州:浙江大学，2008.

[8]杨 勇，彭红波，陈晓铖，等.车载监护无线传输系统[J].中国数字医学，2007，2（12）:1-2.

[9]霍铖宇，宁新宝，卞春华，等.基于嵌入式技术的便携式心电监护仪[J].计算机工程，2008，34（17）: 222-224.

[10]陶棚.基于GPS/GIS的车辆监控系统的设计与实现[J].微型机与应用，2001（6）:40-41.

[11]刘基余.全球定位系统原理及其应用[M].北京：测绘出版社，1993.

[12]周忠谈，易杰军.GPS卫星测量原理与应用[M].北京：测绘出版社，1992.

[13]吴呈瑜，孙运强.基于ZigBee技术的短距离无线数据传输系统 [J].仪表技术与传感器，2008（5）: 8，39，51.

[14]武晓华，王劲林.CDMA2000通信系统接入安全的研究[J].微计算机应用，2007，28（8）:801-805.

[15]求是科技.Visual C++音视频编解码技术及实践[M].北京:人民邮电出版社，2006.

[16]吴志军，马兰，沈笑云.Visual C++视频会议开发技术与实例[M].北京:人民邮电出版社，2006.

Design of portable power control unit test system based on LabWindows/CVI

GAO Shang1，SHI Xing-juan2，WU Wei-lin2，SUN Jian-cheng2
（1.Nanjing Hizisense Technology Company，Nanjing 211111，China；2.Nanjing Weichuan Technology Company，Nanjing 211111，China）

In order to satisfy the requirement of the remote ECG real-time monitoring for the patient in ambulance，the design of the real-time monitoring system based on IAR Embedded software is designed in this paper.The system is used to acquire the ECG signals，video and speech signals，and GPS coordinate，and then transmit them to monitoring center.The software system adopts the IAR Embedded software as development environment.The real-time monitoring system can acquire and transfer these types of signals.The experiment and application show that this test system has good performance，and achieve the design requirement.

real-time；wireless sensor network；ECG signals；ambulance

TN92

：A

：1674－6236（2017）01-0067-04

2015-12-13稿件编号：201512141

高 尚（1985—），男，江西上饶人，博士，中级工程师。研究方向：无线传感网络、计算机测控。