探究基于無線通信的醫療設備遠程在線監測系統設計與實現

南通市第二人民醫院 江蘇 南通 226002

醫療設備使用率的管理工作屬于設備質量管控范圍，傳統形式的設備管理工作方式中通常都是人工來進行的，會耗費很多時間、精力等。所以，對醫療設備進行使用管理與檢測，提升涉筆管理工作的精益化水平等，是現代醫院醫療設備管理工作中的關鍵內容。設計智能化聯網監測的系統，包含上位機軟件與單板，基于無線通信技術同呼吸機進行連接，并且把設備的工作狀態進行二次顯示。文中所選擇參照的醫療設備是Evita系統呼吸機。

一、在線監測系統的硬件設計

(一)總體結構

在線檢測系統中的硬件部分包含PC機、數據采集單板以及無線路由，數據采集的單板基于RS232串口和呼吸機進行連接，并且對呼吸機實施數據通訊和預處理，把處理完成之后的數據信息，基于WiFi發送到上位機軟件當中，對用戶數據包協議中的通訊協議進行實際應用。上位機的工作就是對所有單板中傳送過來的數據信息進行實時接收，同時將其在界面中進行顯示[1]。

(二)數據采集單板的硬件設計

數據采集板模板包含主控芯片、電源、電路、WiFi模塊、微控單元和配置接口的電路等。

1.主控MCU。設計基于微控制器中的靜態隨機存取存儲器，不能進行獨立工作，需要為其進行供電，并且配上時鐘，提供復位的信號等，包含燒錄接口、調試接口，形成最小的MCU系統，屬于是主控工作中必需的外圍電路。

2.WiFi模塊。基于LPB100超低功耗的嵌入式WiFi模組，其中包含把用戶物理設備連接至WiFi無線網中，基于通用異步收發器串口等相關數據傳輸的解決方案。這個模塊硬件中包含媒體訪問管控、基頻芯片、射頻守法單位和公路放大器，嵌入式固件支持 WiFi協議和配置，包含組網傳輸管控協議和互聯網協議等。

二、在線監測系統的軟件設計

(一)WiFi模塊的AT指令

HF—LPB100模塊支持串口的透明傳輸模式，硬件基于MCU串口0和其進行通訊，軟件中需要基于AT指令進行必要參數設置，上電后模塊和默認無線網絡、服務器等進行自動連接，模塊穿厚基于透明傳輸模式進行工作，不需要考慮復雜無線局域網的協議內容，降低集成無線數據傳輸軟件開發中的工作量，要求將參數預設為：

無線網絡相關參數：安全模式、密鑰以及網絡名稱

TCP/UDP連接的參數：協議、連接的種類以及目標端口、IP地址。

串口參數：數據位、停止位、校驗位以及波特率、硬件流的管控。

HF—LPB100通電之后，會默認進入到透傳模式當中，為了能夠和上述諸多參數實現配置，要基于串口命令將模塊切換成為命令模式，其中默認的串口參數是115200bps/8位數據位/無校驗位/1位停止位

基于串口的調試工具進行+++輸入，模塊會返回到a，3秒之內重新發送a，模塊將會返回到+ok，也就是說其會進入到命令模式中，基于AT+WSSSID、AT+WSKEY進行無線網絡參數的配置，并且AT+Z指令能夠對模塊進行重啟，并且讓設置得以生效，AT+NETP配置了TCP/UDP參數進行連接，并且基于AT+ENTM進入到透傳模式當中[2]。

(二)MCU軟件的設計

MCU軟件實際設計中，功能方面包含呼吸機的數據采集、WiFi數據傳輸和單板的配置等，在對呼吸機數據進行實際采集的時候，遵照呼吸機廠商所提供的Medibus通訊協議等實現解析，WiFi無線數據的傳輸與單板配置成為一套完善的通訊協議。

1.通信協議。Medibus屬于德爾格醫療設備和外部醫療設備、非醫療設備間實現數據交換目標的通信協議，Medibus主要在RS232接口儀器中進行應用，包含命令指令與命令響應。

命令指令：從一臺儀器請求另一臺儀器進行數據、管控的時候。

命令響應：從一臺儀器發送到另一臺儀器的命令進行響應的時候在通信初始化、重啟通信超時的時候，設備一定要將吃實話通信命令發送出來。

在向呼吸機進行命令指令發送的時候，如果能夠收到響應，就表明呼吸機處在在線的狀態。遵照Medibus的通信協議，基于USB轉為RS232串口線，把呼吸機和PC機連接起來，前期基于串口的調試助手對命令進行接受與調試，明確PC機與呼吸機處在正常連接的狀態，通過這樣的操作對正確指令進行反映，之后基于特殊的串口線把數據采集單板與呼吸機連接起來，基于PC機和西湖及通訊模式實現通訊，這樣就能夠對呼吸機的在線狀態進行檢測了。

2.串口位置和無線數據的傳輸。此系統包含上位機軟件與前端數據的采集單板，上位機軟件包含參數配置、服務器軟件，參數配置軟件基于配置單板當中的固有屬性，讓單板和參數配置軟件進行串口通訊，讓USB線實現連接，WiFi無線數據的實際傳輸中，單板基于LPB100嵌入式的WiFi模塊和局域網進行連接，管控中心MCU和LPB100模塊應用了串口通訊，其具有穿透的透明傳輸模式，和服務器構建連接之后的網絡UDP通訊是串口通訊。

結束語

綜上所述，基于兩臺Evita4呼吸機采樣實驗與聯網測試，收集兩臺呼吸機的在線狀態相關數據，驗證系統實際運行中的可行性能夠獲悉，其在設計中具有良好的提升空間，遵照MediBus通信協議對呼吸機運行數據進行拓展監測，減少護理工作者的臨床工作量，能夠拓展到其他多種醫療設備的在線檢測中，奠定使用率分析的堅實基礎。