嬰兒培養(yǎng)箱溫濕度無線測量網(wǎng)絡的開發(fā)與應用

姚新琴，解兵

1.紹興市婦幼保健院 設備科，浙江紹興 312000；2.紹興市第六人民醫(yī)院 總務科，浙江紹興 312000

嬰兒培養(yǎng)箱溫濕度無線測量網(wǎng)絡的開發(fā)與應用

姚新琴1，解兵2

1.紹興市婦幼保健院 設備科，浙江紹興 312000；2.紹興市第六人民醫(yī)院 總務科，浙江紹興 312000

基于物聯(lián)網(wǎng)RFID技術開發(fā)嬰兒培養(yǎng)箱溫濕度集中監(jiān)測系統(tǒng)，實時將監(jiān)測到的嬰兒培養(yǎng)箱溫濕度數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C，進行存儲、分析，對設備發(fā)生的異常現(xiàn)象，以多媒體語音等多種形式報警。本系統(tǒng)的應用，提高了嬰兒醫(yī)療的安全性和工作效率，減少了不良事件的發(fā)生。

嬰兒培養(yǎng)箱；無線測量網(wǎng)絡；溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)；傳感器

0 前言

嬰兒培養(yǎng)箱是綜合性醫(yī)院以及兒童醫(yī)院、婦產(chǎn)科醫(yī)院的重要醫(yī)療儀器，是國家和浙江省重點監(jiān)控的醫(yī)療器械之一。它的安全性與患者的人身安全直接相關，不容忽視，必須嚴格按要求進行質量監(jiān)控。而溫濕度對嬰兒培養(yǎng)箱要求更高[1-3]，一旦溫控調節(jié)能力下降，溫度上升過高過快，極易灼傷箱內嬰兒，嚴重時可直接導致死亡。現(xiàn)在的嬰兒培養(yǎng)箱都有獨立溫度控制和超溫報警功能。但是在專業(yè)的婦產(chǎn)科醫(yī)院或者較大型綜合性醫(yī)院的婦產(chǎn)科，往往有幾十臺嬰兒培養(yǎng)箱，如我院目前已有30臺嬰兒培養(yǎng)箱，而且每年以20%的數(shù)量增加；我們的合作醫(yī)院也有12臺嬰兒培養(yǎng)箱，在這些嬰兒培養(yǎng)箱群內沒有形成嬰兒培養(yǎng)箱溫濕度監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)。嬰兒監(jiān)護室里有限的醫(yī)護人員對規(guī)模的嬰兒培養(yǎng)箱群進行溫濕度的監(jiān)護工作，感到力不從心，承受更多的精神壓力。因此，我們認為有必要開發(fā)出一套無線網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)來幫助監(jiān)護人員對嬰兒培養(yǎng)箱溫濕度進行更有效的掌控。

本系統(tǒng)是由醫(yī)院方組織的完全獨立的第三方技術，對嬰兒培養(yǎng)箱廠家的溫控體系和報警體系也是一種監(jiān)測和補充，使嬰兒培養(yǎng)多了一層保障系統(tǒng)，使其安全性又提高了一個檔次。

1 網(wǎng)絡架構設計

應用最新的物聯(lián)網(wǎng)技術，基于射頻識別（RFID）標記傳感器建立無線網(wǎng)絡[4-6]。節(jié)點上的傳感器支持串行鏈路和TCP/IP上的MODBUS協(xié)議，用戶可根據(jù)需要進行選擇。如果節(jié)點個數(shù)少，干擾小，可以選擇串行鏈路方式，以節(jié)省組網(wǎng)成本。而支持TCP/IP上的MODBUS 協(xié)議的傳感器是節(jié)點個數(shù)多，或干擾較強區(qū)域的理想選擇。網(wǎng)絡框架圖，見圖1。

圖1 系統(tǒng)架構圖

2 網(wǎng)絡功能模塊設計

（1）開發(fā)基于RFID和溫濕度傳感器相結合的終端測量模塊，分布在嬰兒培養(yǎng)箱內，實時采集電子標簽周圍嬰兒培養(yǎng)箱的溫濕度信息，并將其與時間及地址編碼信息打包。

（2）開發(fā)RF網(wǎng)關（射頻網(wǎng)關）并與通信模塊集成。本課題的監(jiān)測網(wǎng)絡從架構上來說是一種有線和無線的融合，即上位機和應用程序結合進入醫(yī)院的有線網(wǎng)絡體系，在任何一臺授權電腦中展示檢測界面；測量模塊作為執(zhí)行機構通過無線信號和上位機通訊，給現(xiàn)場部署帶來極大的便利；無線RF網(wǎng)關接受到RF發(fā)射器發(fā)射的信號后，通過通信模塊將信號傳送至上位機后臺系統(tǒng)。通信模塊具備TCP/IP接口，支持有線網(wǎng)絡。

（3）開發(fā)上位機Web展示層軟件和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，支持現(xiàn)場大屏顯示和遠程登錄訪問，將溫濕度信息以各種報表形式展示，并對超溫信息進行報警處理；支持短信群發(fā)報警，可以為第三方系統(tǒng)提供各種Web services接口，并預留遠程視頻接口。

（4）信息采集范圍，對每臺嬰兒培養(yǎng)箱4個點進行溫濕度信息采集。

（5）樣本量，醫(yī)院新生兒監(jiān)護中心30臺國產(chǎn)及進口嬰兒培養(yǎng)箱。

3 網(wǎng)絡實現(xiàn)的技術

網(wǎng)絡具體技術實現(xiàn)路線圖，見圖2。

（1）底層節(jié)點部分有溫濕度傳感器模塊，ZIGBEE通訊模塊以及電池供電模塊三部分組成。

（2）中繼器部分有ZIGBEE模塊和ARM9以及帶后備電池的電源模塊組成。主要完成數(shù)據(jù)的采集、分析、存貯（當服務器聯(lián)系不上網(wǎng)絡時，本地存貯）、上傳以及本地報警提示。中繼器具有TIP/IP以及485接口。

圖2 技術路線圖

（3）數(shù)據(jù)處理模塊，主要有數(shù)據(jù)服務器和WEB服務器組成。對中繼器上傳的數(shù)據(jù)進行存貯，進一步分析，產(chǎn)生各種報表、圖示以及報警信息（可以通過網(wǎng)絡及短信貓的手機報警等）。該模塊接入醫(yī)院辦公網(wǎng)。

（4）醫(yī)院各個計算機終端根據(jù)授權，登錄Web服務器可以隨時隨地通過醫(yī)院網(wǎng)絡獲取監(jiān)測信息。

4 應用效果及下一步工作

目前，本課題已經(jīng)建立了穩(wěn)定的溫濕度監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)，并在新生兒監(jiān)護病房的2個監(jiān)護區(qū)域建立了大屏幕主界面顯示。系統(tǒng)終端的3個監(jiān)測模塊，在半徑60 m范圍內無線通信良好，實時監(jiān)測3臺嬰兒培養(yǎng)箱的溫濕度。已對200 例患兒實施了監(jiān)護，在32℃的工況下，與日本阿童木V-2100G嬰兒培養(yǎng)箱的顯示溫度相差0.01℃，工作狀況穩(wěn)定，檢測精度很高。下一步將加大投入，建成30臺以上嬰兒培養(yǎng)箱規(guī)模的溫濕度無線檢測網(wǎng)絡系統(tǒng)。

作為完全獨立的第三方檢測系統(tǒng)，對實際工作的嬰兒培養(yǎng)箱起到了安全監(jiān)測的作用，同時方便數(shù)據(jù)回訪和追溯。

[1] 馮顯英,葛榮雨．基于數(shù)字溫濕度傳感器SHT11的溫濕度測控系統(tǒng)[J]．自動化儀表,2006,(1):59-61．

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[3] 孟立凡,藍金輝．傳感器原理與應用[M]．2版．北京:電子工業(yè)出版社,2011．

[4] 周洪波．物聯(lián)網(wǎng):技術、應用、標準和商業(yè)模式[M]．北京:電子工業(yè)出版社,2010．

[5] 郭斌．RFID技術及其在醫(yī)療行業(yè)中的應用[J]．中國醫(yī)療設備,2010,25(1):59-63．

[6] 高守瑋,吳燦陽．ZigBee技術實踐教程[M]．北京:北京航空航天大學出版社,2009．

[7] 張石．嵌入式系統(tǒng)技術教程[M]．北京:人民郵電出版社,2009．

[8] 陳桂友．PowerBuilder數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術[M]．北京:機械工業(yè)出版社,2009．

[9] 劉智勇．SQL SERVER 2005[M]．北京:電子工業(yè)出版社,2007．

Development and Application of a Wireless Temperature and Humidity Monitoring Network System for Infant Incubators

YAO Xin-qin1, XIE Bing2
1. Department of Equipment, Shaoxing Women and Children’s Hospital, Shaoxing Zhejiang 312000, China; 2. Department of General Affairs, The Sixth People’s Hospital of Shaoxing City, Shaoxing Zhejiang 312000, China

A wireless temperature and humidity monitoring network system was developed by the hospital based on the RFID (Radio Frequency Identi fi cation) technology in the fi eld of IoT (Internet of Things), which was intended for monitoring temperature and humidity of the infant incubator and realtimely transferring the relevant data to the mainframe computer for storage and analysis. Audible and visual warnings would be activated in multiple approaches in case of malfunctioned infant incubators. As a consequence, application of the system has enhanced the security and efficiency of medical services for infants and lowered the occurrence of medical adverse events.

infant incubator; wireless monitoring network system; temperature and humidity monitoring system; sensor

TP393.17

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.03.025

1674-1633(2015)03-0083-03

2014-11-25

2015-01-17

浙江省衛(wèi)計委科技計劃項目（2013ZHA016）；紹興市科技計劃項目（2013D10037）。

作者郵箱：jerrytaotao@sina．com