基于單片機和FPGA的遠程醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)

　　利用GPRS/GSM技術進行無線通信，使傳統(tǒng)的串口通訊擴展為GPRS/GSM無線網絡通訊，可以實時的把采集到的數據發(fā)送到上位機，實現數據的及時交換及串口設備的快速無線聯(lián)網。

　　2.設計方案

　?。?） 醫(yī)院監(jiān)控網絡體系方案

　　醫(yī)院監(jiān)護系統(tǒng)由有線網絡（局域網）和無線網絡兩部分組成，如圖4.1所示?；颊呱砩吓宕鞯牟杉K端，將采集到的生理信息數據（體溫、脈搏、血壓、心率）發(fā)送到AP （Access Point ）。AP通過醫(yī)院的局域網，將數據轉發(fā)到上位監(jiān)控機上，由上位監(jiān)控機對數據進行分析和處理。

　　AP上電后立即嘗試連接局域網上的服務器，服務器的IP和端口號以及AP的網絡配置都寫在配置文件中，用戶可以手動修改，連接成功后進入就緒狀態(tài)。

　　如果有攜帶移動監(jiān)護設備的患者進入AP的覆蓋區(qū)域移動監(jiān)護設備將會查詢到AP并與之建立ACL鏈路，AP接受連接將會進行主從切換，保證AP作為傳感器網絡的主單元可以繼續(xù)被其他移動監(jiān)護設備發(fā)現和建鏈。之后移動監(jiān)護設備和AP之間進行SDP ， L2CAP， RFCOMM連接。AP向服務器報告有移動監(jiān)護設備進入該區(qū)域，此后AP將透明地轉發(fā)AP和移動監(jiān)護設備之間的雙向數據。主機可以通過AP和移動監(jiān)護設備的串口替代功能完成控制、數據采集的功能。當患者離開此AP的覆蓋范圍后，鏈路中斷，AP向服務器報告移動監(jiān)護設備離開該區(qū)域，同時患者攜帶的移動監(jiān)護設備開始搜索新的 AP。醫(yī)護人員根據移動監(jiān)護設備與哪一個AP相連可以獲知患者在整個病區(qū)內的活動情況。其設計結構如圖1所示。

　　
圖1 醫(yī)院無線監(jiān)控系統(tǒng)結構

　　（2） 家庭監(jiān)護網絡體系方案

　　遠程家庭監(jiān)控網絡體系結構如圖2所示。

　　
圖2 家庭無線監(jiān)控系統(tǒng)結構

　　無線系統(tǒng)主要由各個傳感器節(jié)點（脈搏、體溫、血壓、心率等傳感器節(jié)點）、若干個具有路由功能的無線節(jié)點和中心網絡協(xié)調器（監(jiān)護基站設備）組成。監(jiān)護基站設備連接無線網絡與以太網，是家庭無線網絡的核心部分，負責傳感器網絡節(jié)點和設備節(jié)點的管理。各項體征數據經過家庭網關傳輸到遠程監(jiān)護服務器。遠程監(jiān)護服務器負責脈搏生理數據的實時采集、顯示和保存。醫(yī)院監(jiān)護中心和醫(yī)生可以登錄監(jiān)護服務器查看被監(jiān)護者的生理信息，也可以遠程控制家庭無線網絡中的傳感器和設備，從而在被監(jiān)護病人出現異常時，能及時檢測到并采取搶救措施。被監(jiān)護者的親屬等也可以登錄監(jiān)護服務器隨時了解被監(jiān)護者的健康狀況。

　　五、設計流程

　　1.傳感器單元的設計

　　傳感器節(jié)點主要功能為采集人體體征信息（包括體溫、脈搏、血壓、心率），其節(jié)點主要包括5部分：中央處理器模塊（51單片機）、無線數據通信模塊（GPRS/GSM）、傳感器、A/D轉換及相關調理電路、電源模塊。節(jié)點框圖和處理器單元如圖3所示。

　　
圖3 監(jiān)