基于ZigBee技术的医疗监测系统设计

徐婧

摘   要：現如今，传统医疗仍采用人工监护的模式，但中国人口众多，传统的医护模式并不能满足大众需求，并且存在医护资源浪费等问题。文章主要介绍一种基于ZigBee技术的医疗监测系统，使用传感器采集人体数据后通过ZigBee无线网络上传到医院的监测系统，在提升看护效率的同时实现了利用现有医疗资源的最大化。

关键词：ZigBee;无线技术;医疗监测系统

当前，随着我国科学技术的迅猛发展，医疗事业也取得了很大的进步。人们对生活质量的要求逐渐提高，需要更加贴近于生活、服务于生活的服务，更加关注自身健康，对医疗的需求也不再局限于从前的传统有线模式，而转向于如今智能化的无线模式。现如今在病房中使用的是传统医疗监护系统，大多是体积笨重、功能独立且有线连接模式的医疗器械，不仅价格昂贵而且数量有限，并不能满足当今人们的看护需求，而且公立医院里各科室的医护人员相对于患者的数量较少，在医护高峰时期患者无法及时得到救治。由于人口老龄化现象严重，病人的数量较多且分散在全国各地，一旦发生意外，需要快速且准确地得到专业医护治疗，传统的医疗模式不能满足，所以无线医疗系统必然是未来医护的发展趋势之一。

1    基于ZigBee技术的医疗监测系统工作原理

ZigBee无线技术作为一种新兴的短距离无线通信技术，有着低复杂度、低功耗、低成本以及高安全性等诸多优点。ZigBee节点有几十米的覆盖范围，适用于小住宅，同时250 kb/s的传输能够满足数据传输的要求[1]，工作频率为868 MHz，915 MHz或2.4 GHz，用于个人区域网和对等网状网络，该技术的突出特点是应用简单、电池使用寿命长、组网能力强、可靠性高以及成本低。该无线技术基于IEEE802.15.4协议标准，在若干个传感器相互协调下实现通信，传感器之间通过类似于“接力棒”的方式将数据一个一个传递下去，故传输效率相对于其他通信方式较高，ZigBee无线技术与其他传输方式的比较如表1所示。ZigBee无线技术的低成本和低功耗为实现本文的医疗监测系统带来很大的便利条件，但其传输范围较小，只适合短距离传输。

将ZigBee无线技术运用在医疗领域内，不仅降低了研发成本，而且基于ZigBee的医疗监护系统自身的便携化、智能化以及统一化的优点便能很好地解决当今医疗资源紧张等问题。使用基于ZigBee的医疗监护系统不仅可以减少大量人力、节约成本，还可为患者提供更加人性化、更有保障的医护服务。

2    系统硬件设计

本系统主要功能是通过各类传感器采集数据，再通过无线传输技术传输到协调器中[2]，通过网络传送到接收端。主要分为两个模块：数据采集与传输模块、传感器模块。总体设计框架如图1所示。

数据采集模块主要是由温度传感器、心率传感器和医用压力传感器构成，主要采集人体体温、脉搏、心率和血压等数据。

2.1 传感器模块

温度传感器一般采用DS18B20，具有体积小、抗干扰能力强的特点。心率传感器则是用MAX30102模块，可快速且准确地测量人体心率等数据，还可以通过软件关断，待机电流基本为0，实现了电源始终维持在供电状态[3]，十分适用于老龄化人群。

2.2  数据采集传输模块

数据采集传输模块的核心一般选取CC2430芯片，既可兼容8051内核，也可以满足以ZigBee为基础的2.4 GHz ISM波段应用。不仅成本低、功耗低，而且还能提升系统总体性能，与设计此系统的初衷相吻合[4]。

3    系统软件设计

系统软件主要由ZigBee终端节点软件以及网关节点软件构成。当网关节点通电启动后便会自动创建网络，建立成功后便会收到终端节点的入网请求，这时网关节点会给请求入网的节点分配网络的个域网标识符（Personal Area Network ID，PANID）。PANID是用来区别不同网络，只要将其设置成与要加入此网络的节点相同，即可请求加入网络。数据的接收与传输在网关节点中通过串口通信完成。在终端节点中启用传感器模块，会自动搜寻协调器建立网络并向该网络发送请求加入信息，成功入网后，传感器开始以设置好的一定周期进行数据的采集，将采集的信息通过转化格式上传至协调器，再通过网络传输至医院的接收系统，一旦发现异常，系统自动发送警报给值班医生或护士，不仅提高了医护的效率，而且实现了现有医疗资源的最大化利用[5]。终端节点软件设计如图2所示。

ZigBee无线技术核心为协调器终端节点，协调器主要负责网络的构建、维护以及控制终端节点，是分析采集数据的重要部分。终端节点负责数据的采集但不具备路由功能，系统通过终端节点中的传感器采集数据后，再通过ZigBee无线传输协议传到协调器中进行分析。

4    结语

ZigBee无线技术是近年来的一种新兴技术，在当今智能化的社会随处可见其身影，将其运用在医疗领域，可大大节约成本以及人力，同时提供了更好的医疗服务，期待ZigBee无线技术未来与更多领域的结合，使得生活更加便利。

[参考文献]

[1]黄庆南，陈文辉，李克俭.基于ZigBee技术的医疗监护系统WSNs节点设计[J].广西工学院学报，2011（3）：54-58.

[2]朱小杰，孙长燕，孙肖子.飞思卡尔ZigBee射频芯片MC13192的原理与应用[J].电子世界，2005（10）：41-43.

[3]王雪静.基于ZigBee的无线医疗监测系统设计[J].长春大学学报，2019（8）：14-18.

[4]黄秀珍，陈渭力.基于ZigBee的无线医疗监控系统[J].科技资讯，2019（13）：13-14.

[5]董大鹏，唐晓英，刘伟峰，等.无线传感器网络技术在医疗监护中的应用[J].电子技术应用，2008（10）：35-37.

Abstract：Nowadays， traditional medical care still adopts the mode of manual monitoring， but China has a large population. The traditional medical care model cannot meet the needs of the public， and there are problems such as waste of medical care resources. This paper mainly introduces a medical monitoring system based on ZigBee technology. After collecting human data using sensors， it is uploaded to the hospitals monitoring system through the ZigBee wireless network， which improves the efficiency of care and maximizes the use of existing medical resources.

Key words：ZigBee; wireless technology; medical monitoring system