关于重要设备管理物联网节点设计探讨

庄菲

（淮安市第一人民医院，江苏 淮安 223001）

物联网是指在互联网的基础上，按照特定的协议方法，通过各种信息采集与识别技术，将物品与通信网络连接在一起，并完成各项管理工作的技术手段。医疗设备是重要设备管理的重要组成部分，这是因为医疗设备的运行效果直接影响医院临床工作的开展，若医疗设备正常运行受到影响，可能会影响治疗工作进程，对患者生命安全构成威胁。所以在当前工作中，必须要构建基于医疗设备的管理物联网，为进一步提高管理效果奠定基础。

1 系统总体设计方案

1.1 总体目标

构建基于医疗设备的管理物联网节点，其主要目的就是要通过物联网技术手段来提高设备自动化与信息化管理的整体质量，在这个过程中，需要设置一种能够被自动读取、识别的物联网节点，方便相关人员管理。因此为了能够实现这个目标，物联网节点所应该具有的功能包括以下内容。（1）具有射频识别功能，所产生的无线信号信息应该符合信息产业部门无线电管理单位的相关要求。（2）能够完成远程通=信，并将设备的具体数据回传至控制中心。（3）节点满足充电等个性化管理要求。

1.2 物联网节点设计思路

物联网节点作为构成物联网的基础，其硬件组成与软件功能都会直接影响物联网性能。从功能上来看，由于该物联网的主要功能是进行设备管理，所以在功能确定中，必须要保证物联网节点的相关信息能够被读取、识别。所以在功能设定中，必须要设有射频识别功能，采用有源射频识别方式完成设备管理。为了保证物联网节点能够实时反馈具体的通信资料，应该采用多种方式发送设备信息，依靠现有的移动通信网络来降低成本。在整个物联网节点设计过程中，应该充分认识到控制部分的重要性，所以在功能确定中必须要保证其功能的交互性，能够依靠实现各方面的正常工作来实现设备管理。

2 物联网节点的硬件部分设计

2.1 控制部分设计

本文所介绍的物联网节点控制部分主要由微控制器及其外围电路组成，考虑到该物联网必须要具有射频识别电力功能、数据传输模块功能等多种要求，所以控制部分必须要设有多个串口的微控制器。同时，在保证电池电量稳定的情况下，积极改善控制器的功耗水平，避免因为严重的功耗而影响物联网节点的正常工作。

基于上述条件要求，选择MSP43OF5438A的16位超低功耗微控制器，该控制器设有256KB内存、16KB的RAM、12位ADC等，能满足多种条件下的物联网节点运行要求，适用于多种工作环境；同时，该控制器所能容纳的资源总量丰富，并设有大量的通讯端口，尤其适用于节点控制要求。

2.2 射频识别部分设计

在物联网节点设计中，射频识别部分在整个系统中占据着重要位置，直接影响物联网节点的读写可靠性与读写记录，是影响物联网系统功能的重要因素。所以在系统设计中，必须要保证无线收发器能够长时间处于接收状态，进而保证信号的实时供应效果。本文在设备识别部分设计中，考虑到单芯片无线收发的详细要求，选择SX1212芯片，该芯片具有抗干扰能力强、接收灵敏度高等优点，并且所接收的电流仅有2.6mA，能满足设备识别的要求，所以能够成为射频识别部分的通信芯片。

SX1212芯片作为一种超低功率的单芯片无线芯片，其最大发射功率达到了+12.5dBm，其接收功率低、集成度高，包含逻辑控制结构、射频电路等，因此在功能上能满足系统功能要求。同时，SX1212芯片具有很高的集成度水平，正是在这种条件下，SX1212芯片的外围元件数量相对较少，并且具有更高的灵活性，适用于无线传感、无线遥控等工作场所。

2.3 电源部分设计

在物联网节点设计中，考虑到物联网在使用过程中需要进行多次充电，因此从功能上考虑，需要选择具有可重复性的高性能电池。针对上述要求，选择锂电池，在综合考虑不同锂电池的使用寿命、放电电流等具体数据后，最终确定为3.6V聚合物锂电池。

系统中每个模块的工作电压平均为3.3V，所以在电源部分设计中，需要将电池电压控制到3.3V后使用。但是从当前物联网节点的实际情况而言，物联网各部分对电源的要求均不同，所以在电源部分设计中，必须要保证射频识别模块、控制器模块持续供电，而数据通信模块可以采用可控制的电源，对其通信用电情况进行实时控制，保证用电效率。

在电源电路结构设计中，采用HT7333低压差稳压芯片，该芯片采用了COMS工艺手段，内部设有低通态电阻晶体管。正是因为采用了这种设计，电源才能保证电压输出的精准度，并降低功率消耗情况，最终满足整个物联网体系的供电要求。

2.4 通信部分设计

远距离通信是物联网节点设计的重点内容，考虑到医疗设备物联网管理的特殊性，为了保证物联网通信质量，本文采用SMI900通信模块。该模块为标准串行接口，能够满足语音、数据、传真等多种形式的数据传输要求，具有强大的数据分析传输能力。同时，SMI900通信模块以ARM926EH-S芯片为处理器，该处理器的主要优点就是稳定性强，并且最大传输速率高，能满足大多数情况下的数据传输要求。

3 物联网节点软件设计

3.1 数据传输连接

在数据传输过程中，考虑到物联网对数据传输的要求，采用GPRS数据传输模式，该模式是在GSM电话网基础上发展而来的，采用分组交换的方式，在经过不同路由传输后，接收端分别按照不同的功能需求确定原始数据信号。在系统软件设计阶段，需要引入分组交换，之后基于TCP/IP外部网络来完成不同数据组之间的数据传输。此时移动通信模块的通信协议为AT指令，以AT开始，用回车符结束，每条指令能否被顺利执行最终都会被返回。在这个过程中，数据传输连接的基本流程如图1所示。

图1 GPRS数据传输流程

根据图1所介绍的数据传输流程可以发现，在整个GPRS数据传输过程中，AT指令作为一种通信标准，在整个信息数据传递中均发挥着重要的作用，所以为了保证其数据传输效果，在数据传输开发阶段，必须要始终以该端的AT指令集作为参考（利用采用SIM900模块），这样就能完成整个物联网医疗设备管理中的数据传输要求。

3.2 射频识别与优化

物联网节点设计中，射频识别尤为重要。所以在设计软件系统时，应该重点优化设备识别手段，保证读写器能够正确识别信号覆盖范围下所有物联网的节点参数。因此，射频识别系统必须要具有防碰撞功能，保证读写器能够与物联网的相关节点正常通信。在系统软件设计过程中，为了避免碰撞问题发生，适当减小读写器发射功率，当节点在接收到读写器所放射的识别信号灯，会先侦听信道内的信息资料，判断信道内是否具有其他信号，若发现还存在其他信号，则会在延迟一段时间后进行二次监听，直到节点接收到ID号。从实施效果来看，这种方法能够有效避免出现信号冲突问题。

之后，当读写器接收到节点所相应的信号后，能够根据ID号所发送的信息进一步确定信号指令。在这个过程中，相对应的节点将会进一步调整信道，并通过发布其他指令的方法来识别其他节点，进而避免其他未读取节点的干扰问题。当所有节点都被充分的读取之后，进行读写操作，此时读写器将会发送更加详细的指令信息进入主信道，用来控制整个物联网运行。

4 结语

物联网在重要设备管理中发挥着重要作用，本文所介绍的物联网节点设计方法能够满足医疗设备物联网管理的要求，因此在技术上具有可行性。所以对相关人员而言，在物联网节点设计阶段，应该严格按照物联网节点的技术规范，对其信息通信、电力供给等多个方面进行改进，确保物联网节点的功能能够满足预期效果，为全面提高医疗设备管理水平奠定基础。

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