基于ZigBee的無線輸液監(jiān)控方案

在醫(yī)療系統(tǒng)中，病人在輸液過程中的監(jiān)控問題，一直是護士和病人關心的問題，一但監(jiān)控失誤就會使空氣進入人體的血液系統(tǒng)，造成嚴重的后果，甚至會使患者死亡。現(xiàn)有的控制系統(tǒng)，多采用有線技術進行檢測傳感器網絡的組建。這類方案的特點是擴展性能差、布線繁瑣、移動性能差。由于采用硬線連接，線路容易老化或遭到腐蝕、磨損，故障發(fā)生率較高。采用無線傳輸方式構建的無線傳感器網絡恰好可以避免這些問題。相對而言，無線的方式比較靈活，避免了重新布線的麻煩，網絡的基礎設施不再需要隱藏在墻里，無線網絡可以適應移動或變化的需要；但是，無線通信技術在醫(yī)院輸液監(jiān)控領域的應用相對較少。這主要是因為目前沒有一項無線通信技術適合在醫(yī)院輸液監(jiān)控領域進行廣泛地推廣，而且現(xiàn)有的無線通信產品的價格偏高，導致無線通信技術在醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)的應用停滯不前。ZigBee技術的出現(xiàn)就解決了這些問題。將無線ZigBee傳感器網絡和自動控制相結合，可以有效地實現(xiàn)醫(yī)院輸液監(jiān)控系統(tǒng)的設計。正是由于ZigBee技術具有功耗極低、系統(tǒng)簡單、組網方式靈活、成本低、等待時間短等性能，相對于其他無線網絡技術，它更適合于組建醫(yī)療監(jiān)控網絡，實現(xiàn)無線網絡監(jiān)控。

　　1　系統(tǒng)方案設計

　　1.1　點滴速度與儲液面檢測

　　采用紅外光電傳感器測量點滴速度。當液滴滴下時，紅外光電傳感器發(fā)射的光透過液滴后強度發(fā)生變化，光電接收管接收強度變化的光信號后輸出變化的電壓信號，此電壓信號經過放大、整形后被轉化為TTL電平信號，送單片機計數(shù)來測量點滴速度。該傳感器具有體積小、靈敏度高、線性好等特點，其外圍電路簡單，性能穩(wěn)定可靠。

　　采用電容傳感測液位。在儲液瓶的瓶身正對著貼兩片金屬薄片作為傳感電容，儲液液面下降，電容兩極之間的介電常數(shù)減小，電容值隨之減小，經過電容/電壓變換器后輸出電壓上升。當儲液液面降到警戒線時，轉換電壓高于回差比較器閥值電壓，比較器翻轉輸出開關信號。C/V變換電路具有優(yōu)良的線性度，較高的變換靈敏度與抗干擾性能。

　　1.2　無線傳輸模塊

　　從網絡節(jié)點邏輯功能上，ZigBee設備可以分為終端設備（enddevice）、路由節(jié)點（router）、網絡協(xié)調器（PANco-ordinator）；從設備的功能性上區(qū)分，可以分為全功能設備FFD（FullFunctionDevice）和簡約功能設備RFD（Re-ducedFunctionDevice）［4］。其中，全功能設備可以充當網絡協(xié)調器、路由結點或終端設備，而簡約功能設備只能充當終端設備節(jié)點。因此，從網絡邏輯結構上分析，ZigBee醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)內的數(shù)據集中器是ZigBee網絡中的網絡協(xié)調器；數(shù)據集中點是路由節(jié)點；無線傳感器是終端節(jié)點，根據傳感器安置的位置，也可設為路由節(jié)點。一個ZigBee網絡最多支持65535個節(jié)點，完全可以滿足需要。

　　2　系統(tǒng)硬件設計及工作原理

　　2.1　數(shù)據接收端

　　數(shù)據接收端使用相同的無線收發(fā)模塊，并利用RS232異步串口與PC機通信。其功能相當于一個接入點，一方面將主機向數(shù)據采集端發(fā)送的控制信號以無線的方式發(fā)射出去，另一方面接收采集數(shù)據并上傳給主機。系統(tǒng)結構如圖1所示。

　　圖1　系統(tǒng)結構圖