物聯網的醫院病房智能監護系統設計分析

劉芳　王芳　楚智慧

摘 要：物聯網技術的飛速發展下，ZIGBEE、RFID技術也被廣泛應用，醫院病房智能監護系統設計提出了兩種解決方案—物聯網技術及Android技術。此系統的硬件由SDA、A10平臺、ZIGBEE模塊服務器等部分組成，其中的醫護人員可通過SDA移動智能終端的記錄看到病患的診斷信息，并根據預定好的診療流程進入到下一個環節診療操作。同時可以通過Web系統端及時了解到病房內部的環境相關信息及病患的診療信息。實踐結果說明，該系統可實現出病患診療信息的實時記錄和查詢，同時還可方便監測到病房內的環境情況，此設計方案具有相對可靠的使用價值。

關鍵詞：物聯網；智能監護；系統

隨著信息化時代不斷的發展，醫院內部理念和服務也隨之做出了改變，其應用到計算機網絡技術等先進的科研成果，對一些傳統病房內實時監測系統的改造勢在必得，實施醫院病房監護系統對住院的患者及危重病人的康復更加有效、安全、可靠[1]。醫院對病人進行會診的方式可通過病房監護系統，加快醫院運作的現代化管理提上日程，更好地改善醫院病房的環境服務，此系統在RFID技術及ZIGBEE技術的基礎上進行研究分析，并設計出基于物聯網的醫院病房智能監護系統[2]。

1 病房監護系統的硬件設計

1.1 總體構架

系統構架是由Android的A10平臺、ZIGBEE模塊設計、SDA移動智能終端、服務器等部分組成，SDA移動智能終端主要負責將采集到的醫護人員和病患信息經過精心處理后上傳到服務器，ZIGBEE模塊終端節點是采集醫院內部多個病房內的環境信息等，ZIGBEE協調器將通過采集的數據采納USB方式傳輸到A10平臺后經處理上傳到網絡服務器內。醫護人員身份驗證后，可通過SDA查詢病患的診療信息，同時，可根據當前診斷信息方式進行下一步的處置方式，也可在Web終端應用程序上對病房內及病患的材料信息進行實時監控。具體構架如圖1所示。

1.2 A10平臺

目前系統硬件核心部分是A10處理器，外圍部分有十分充足的電路擴展。此平臺作為病房環境內的中間轉運站流通，主要負責上傳及數據處理部分。此平臺系統設計運用到了Android系統，通過USB傳輸方式獲得病房內環境監測的一部分信息，并且通過解析再將其數據拼湊成JSON的方法上傳至服務器端。

1.3 ZIGBEE模塊設計板塊

ZIGBEE模塊包括協調器和終端節點兩部分，采用基于CC2530的開發模塊，終端節點可以同時搭載溫濕度傳感器、煙霧傳感器、紅外傳感器和繼電器模塊等。其中，終端節點放置于醫院的不同病房內，用于實現多個病房的環境監測。該模塊的功能包含兩點：（1）ZIGBEE終端節點以輪詢方式實時采集病房內環境信息。（2）ZIGBEE協調器在成功組網的情況下將采集到的數據通過USB傳送到A10硬件平臺。

2 系統軟件設計

2.1 數據庫設計與實現

數據庫主要是為系統提供數據和存儲數據，可以使用戶清楚地知道系統的當前狀況和歷史狀態。本系統中主要的醫護人員信息表、病患信息表、操作記錄表，如表1所示。

2.2 服務器配置與實現

采用MVC架構的方法編寫Web代碼，在VIEW層利用Web動態地顯示病患就診流程、狀態與結果。醫護人員登錄后可查詢病患的診療信息與病房環境狀態，包括溫度、濕度等，其中，溫度和濕度使用曲線圖顯示。醫護人員通過查詢可以看到門診中所有病患的診療信息，并且可以對病患的診療信息進行修改。Control層對數據庫中每個表需要的操作編寫SQL語句和接口供Model層調用。Model層為每個Rest文件所需要的邏輯處理和數據提供方法。

3 病房監控系統功能分析

病房內部的監控系統主要功能都是根據病房需求設計出的，其主要幾點功能如下：（1）及時采集和處理到心率傳采集到的信號?？刂谱R的發射，通過心率測量的末班，進行輸出模擬信號機的心率波形，采集到信號使用單片機上的AD，通過OLED播放屏展示出通過模塊上輸出的電路將心率值的大小和心率波形狀。如報警信號發出報警就是心率偏低或者是偏高。使得病患在出現突發情況時醫護人員能盡早發現。（2）實時采集及處理呼吸信號，采用到熱電阻式的傳感器，將熱敏器件采用膠帶粘黏在患者鼻腔或者是口腔下方，方便檢測患者呼吸出的氣體溫度，在使用熱敏器件時患者在檢測的過程中不會感到不舒服，也不影響正常的睡眠休息，主要原因是其體積較小且簡單易用。利用信號濾波電路提取有效的信號采集，在通過處理器將采集到的呼吸模擬信號轉換成信號數字使用，屆時就會實現出技術和顯示功能，如警報器發出警報信號，則檢測到采集信號停止在大于10 s會發出故警報[3]。（3）能夠快速得到實時消息技術處理信號，壓力傳感器的膜片在受到外界的壓力后會發出相應得變化，并傳遞出電阻變片，當變片進行檢測后感到變化則電橋四邊的電阻也會之所發生變化，經測量電路會轉變成外界力量成正比的模擬信號，A/D膜片的轉換，在進行通過控制系統，屆時血壓值的大小就會出現在OLED顯示器上。

4 結語

本系統在充分研究RFID、ZIGBEE等技術的基礎上，設計了基于物聯網的醫院病房智能監護系統[4]。實際運行結果表明，本系統能夠實現對病患診療信息的實時記錄和查詢，同時能夠實現對病房環境的實時監測，設計方案切實有效，具有較高的實用價值。則通過無線方式將輸出的數據轉達到另一端的分析處，這樣方便患者充分發揮的自主能力，也可讓醫護人員進行實時監護，使用以上方式不僅減輕了醫護人員的勞動強度也提高了醫院的醫療管理效率。

[參考文獻]

[1]張麗.關于醫院病房樓的人性化設計理念分析[J].價值工程，2019（3）：157-159.

[2]張晴，陳世棟.醫院病房輔助換水機器人研究[J].工業設計研究，2018（3）：248-253.

[3]何偉，張德軍，王秀榮.縣級醫院病房智能輸液管控系統應用效果研究[J].中國衛生產業，2018（13）：165-167，172.

[4]許建國，張佳，郭麥成.基于物聯網的醫院病房智能監護系統設計與實現[J].現代電子技術，2018（8）：83-86，91.