基于無線網絡的智能監護系統設計

尚蔚

太原理工大學

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基于無線網絡的智能監護系統設計

尚蔚

太原理工大學

本文介紹目前醫療監護系統的現狀，對分析了該系的需求分析，并設計了基于無線網絡的智能醫療監護系統，實現智能手機與醫療監護中心信息網絡相連接，通過藍牙技術將便攜式健康監護器與智能手機形成暢通的信息反饋系統，搭建一個基于無線通信技術組成的醫療生理監控數據系統。

無線網絡 智能監護 多參數

1　引言

在信息技術、通信技術、信息硬件技術高速發展的帶動下，遠程醫療的概念逐漸走入我們的生活，并演變成為一個完善的學科科目。廣義上理解，遠程醫療是指借助現代信息科技和新型通信工具來實現對醫患遠程分離后疾病的診斷、治療和康復等綜合治療的醫療方式，這其中包括多種專業技術，例如遠程問診、異地疾病診療、遠程醫療會議、超距離可視電話醫療信息服務等醫療活動。狹義上看，遠程醫療是指一系列具體的遠程醫療治療行為，例如遠程診斷、遠程手術、遠程專家坐診等。

2　系統相關技術簡介

2.1生理參數采集原理

對于疾病患者來說，采集各項與疾病相關的生理數據是一項必要的疾病監控工作。其中可以大體分為如下四種數據測量工作：機械測量：測量患者心肺、脈搏等振動頻率；測量患者血壓、胸氣壓以及血管內部壓力數據；測量患者肌肉松弛度、心臟張力等。熱學方法：一般用來采集患者體溫數據。光學技術：針對患者的心血管靜電量、血氧含量等進行數據采集。化學檢測：可以采集患者體內pH值、呼吸壓力等數據。

2.2GPRS無線網

GPRS是一種相對成熟的通信技術，具有覆蓋范圍廣的特點，其本身具備超強的數據處理功能，數據處理效率相對較高，平均速度可達128kbps，可為傳輸醫療數據提供良好的穩定性保證。GPRS網絡對硬件要求不高，所需硬件體積較小，故障率較低，具有遠程數據傳輸的優勢。正是上述優點，本文決定采用GPRS作為連接智能手機與服務器的通信網絡。

2.3藍牙無線網

藍牙技術是一種新型短距離通信技術，基于無線射頻原理，常見于個人或者家庭即時通信，在許多民用數據通信產品中都有所體現。藍牙通信網絡使用公用ISM頻段，因此不需要專門的許可證審批，可以在世界任何一個角落使用。目前，藍牙技術由于耗能低、反應快、成本小的優點被廣泛普及使用。其硬件設備主要為一塊8×8毫米的芯片，可以方便地嵌入到個人通信終端，具有很強的應用功能。

2.4醫療傳感器

傳感器分生物和物理兩類，前者是動物天生具備的生理功能，后者是人工模擬技術的產物，能夠敏感地捕捉外部環境中特殊的信號，并將信號如實傳導給信息控制中樞進行處理。物理傳感器的出現彌補了人類自身生理功能的不足，能夠擴大對未知世界的感知范圍，提高了改造自然的能力，現代傳感器都依托電子信息技術對外部環境信息進行有效捕捉。這幾年來，醫學界開始普遍裝備傳感器，在許多醫療設備中都具有這類功能，并且傳感器逐漸朝著智能化、微小化和遠程操控等方向發展。

3　系統總體設計

3.1系統功能

精準收集各種人體生理指標，例如脈搏、心率、血壓等；監控設備將收集到的生理數據通過通信技術發送到智能手機，再由其進行通信處理；智能手機收到數據信息后，對其加以處理和分析，按照對應的特征發出不同的信號，給患者和醫生發出警告提示；借助第三代移動通信技術，實現手機與醫療中心順暢連接，二者之間可以及時傳送病人生理數據和治療方案等信息；醫療中心服務器接受不同手機終端發來的病人數據，并一一處理再反饋處理方案。

3.2系統總體架構

健康監控系統由多個設備組成，主要有生理數據采集儀、手機終端、數據處理器和通信服務器等。患者隨身攜帶的佩戴式多功能健康監護終端。監控儀器一種多功能病人便攜式設備，它具備采集人體生理數據、數據分析、數據信息反饋和發送等多種功能，是本文移動醫療系統中重要的儀器設備之一。其硬件種類主要有藍牙設備、預警系統、傳感器功能、數據通信設備等。

3.3監護中心站

監控中心是遠程醫療系統的關鍵組成，它負責協調網絡綜合運行、數據分析和信息傳輸等工作。所有遠程監控設備和終端的通信連接都必須通過監控中心來實現，所有傳輸數據的處理和收集最終歸集到監控中心統一處理，根據檢測終端發送的數據反饋患者病情報告信息，將醫生的診斷方案和決定發送到患者終端處。

3.4通信網絡

整個醫療監控系統通信功能負責連接上述功能模塊。其中手機終端與生理監控終端由藍牙網絡連接，而手機終端與生理監控端的連接依靠GPRS來完成。

4　系統軟件結構

4.1監護終端子系統

健康終端的主要功能內容有負責采集病人生理數據、發送數據到智能手機處，完成一手信息的收集工作。該監控監控系統主要組成部分有藍牙系統、協議數據、定時發送系統、數據分析歸類程序、顯示終端、數據分析、傳感器等多個模塊。

4.2通信子系統

病人和醫生之間的溝通依靠通信系統來完成。通過當前的第三代移動通信技術，將手機終端與健康監控中心服務器相連接，病人的生理數據被監控終端采集后發送到健康監控中心，由此組成遠程監控框架；利用藍牙通信技術可以實現手機終端與監控終端的通信，并即時傳送一手數據資料。手機終端并不只會簡單地傳送數據，也具備一定的分析功能，它可以簡單分析病人生理數據，形成初步的醫療分析報告，同時根據事先設定的參數發出不通過的警報信號。通信子系統由如下模塊構成：SOCKET通信、協議封裝、藍牙通信、數據處理、數據存儲、顯示單元、報警等。

4.3中心服務器子系統

監控中心服務器設在醫院內，依靠防火墻實現與外網的連接，在硬件上組成一個局域網絡，可以接受和處理所有監控終端采集并發來的健康數據。中心服務器主要由數據庫系統、路由器以及終端接受裝備組成。利用監控中心服務器的功能，可以實現對病人病理的遠程監控，記錄病癥變化情況，并在突發情況出現之前及時預警，醫療團隊可以通過分析病人的監控數據及時做出診治方案。中心服務器的構成相對復雜，主要由如下部分組成：數據分析設備、數據傳送器、數據采集系統、診斷設備、通信協議、顯示終端、監控終端等。

5　結論

本文以無線網絡技術為基礎構建無線監護系統，具有功率低、體積小、網絡運營費用低等優點，但同時也存在著諸多問題有待深入研究，如信息安全問題、節點定位問題、容錯機制等，隨著無線通信技術的發展，有著低成本、高靈活性等優點的無線傳感器網絡在醫院以及社區醫療監護服務中將有著廣闊的應用前景。

［1］ 田紅成.遠程醫學的三大支撐技術［J］.中華醫學圖書情報，2009，14（4）：35-38

［2］ 余海錢.基于GPRS 的便攜式健康監測系統的設計［D］.重慶大學，2008

［3］ 武秋紅.基于無線傳感器網絡的遠程醫療監護系統［J］.科技信息，2011，11：6

尚蔚（1980.11---）漢族，山西省長治人，太原理工大學在職碩士研究生，從事通信工作，工作單位：中國聯合網絡通信有限公司長治分公司