基于ZigBee的無(wú)線(xiàn)輸液監控方案

在醫療系統中，病人在輸液過(guò)程中的監控問(wèn)題，一直是護士和病人關(guān)心的問(wèn)題，一但監控失誤就會(huì )使空氣進(jìn)入人體的血液系統，造成嚴重的后果，甚至會(huì )使患者死亡?，F有的控制系統，多采用有線(xiàn)技術(shù)進(jìn)行檢測傳感器網(wǎng)絡(luò )的組建。這類(lèi)方案的特點(diǎn)是擴展性能差、布線(xiàn)繁瑣、移動(dòng)性能差。由于采用硬線(xiàn)連接，線(xiàn)路容易老化或遭到腐蝕、磨損，故障發(fā)生率較高。采用無(wú)線(xiàn)傳輸方式構建的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )恰好可以避免這些問(wèn)題。相對而言，無(wú)線(xiàn)的方式比較靈活，避免了重新布線(xiàn)的麻煩，網(wǎng)絡(luò )的基礎設施不再需要隱藏在墻里，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )可以適應移動(dòng)或變化的需要；但是，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在醫院輸液監控領(lǐng)域的應用相對較少。這主要是因為目前沒(méi)有一項無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)適合在醫院輸液監控領(lǐng)域進(jìn)行廣泛地推廣，而且現有的無(wú)線(xiàn)通信產(chǎn)品的價(jià)格偏高，導致無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在醫療監控系統的應用停滯不前。ZigBee技術(shù)的出現就解決了這些問(wèn)題。將無(wú)線(xiàn)ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò )和自動(dòng)控制相結合，可以有效地實(shí)現醫院輸液監控系統的設計。正是由于ZigBee技術(shù)具有功耗極低、系統簡(jiǎn)單、組網(wǎng)方式靈活、成本低、等待時(shí)間短等性能，相對于其他無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，它更適合于組建醫療監控網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )監控。

　　1　系統方案設計

　　1.1　點(diǎn)滴速度與儲液面檢測

　　采用紅外光電傳感器測量點(diǎn)滴速度。當液滴滴下時(shí)，紅外光電傳感器發(fā)射的光透過(guò)液滴后強度發(fā)生變化，光電接收管接收強度變化的光信號后輸出變化的電壓信號，此電壓信號經(jīng)過(guò)放大、整形后被轉化為T(mén)TL電平信號，送單片機計數來(lái)測量點(diǎn)滴速度。該傳感器具有體積小、靈敏度高、線(xiàn)性好等特點(diǎn)，其外圍電路簡(jiǎn)單，性能穩定可靠。

　　采用電容傳感測液位。在儲液瓶的瓶身正對著(zhù)貼兩片金屬薄片作為傳感電容，儲液液面下降，電容兩極之間的介電常數減小，電容值隨之減小，經(jīng)過(guò)電容/電壓變換器后輸出電壓上升。當儲液液面降到警戒線(xiàn)時(shí)，轉換電壓高于回差比較器閥值電壓，比較器翻轉輸出開(kāi)關(guān)信號。C/V變換電路具有優(yōu)良的線(xiàn)性度，較高的變換靈敏度與抗干擾性能。

　　1.2　無(wú)線(xiàn)傳輸模塊

　　從網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)邏輯功能上，ZigBee設備可以分為終端設備（enddevice）、路由節點(diǎn)（router）、網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器（PANco-ordinator）；從設備的功能性上區分，可以分為全功能設備FFD（FullFunctionDevice）和簡(jiǎn)約功能設備RFD（Re-ducedFunctionDevice）［4］。其中，全功能設備可以充當網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器、路由結點(diǎn)或終端設備，而簡(jiǎn)約功能設備只能充當終端設備節點(diǎn)。因此，從網(wǎng)絡(luò )邏輯結構上分析，ZigBee醫療監控系統內的數據集中器是ZigBee網(wǎng)絡(luò )中的網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器；數據集中點(diǎn)是路由節點(diǎn)；無(wú)線(xiàn)傳感器是終端節點(diǎn)，根據傳感器安置的位置，也可設為路由節點(diǎn)。一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò )最多支持65535個(gè)節點(diǎn)，完全可以滿(mǎn)足需要。

　　2　系統硬件設計及工作原理

　　2.1　數據接收端

　　數據接收端使用相同的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，并利用RS232異步串口與PC機通信。其功能相當于一個(gè)接入點(diǎn)，一方面將主機向數據采集端發(fā)送的控制信號以無(wú)線(xiàn)的方式發(fā)射出去，另一方面接收采集數據并上傳給主機。系統結構如圖1所示。

　　圖1　系統結構圖