基于單片機和FPGA的遠程醫療監控系統

　　利用GPRS/GSM技術(shù)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信，使傳統的串口通訊擴展為GPRS/GSM無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通訊，可以實(shí)時(shí)的把采集到的數據發(fā)送到上位機，實(shí)現數據的及時(shí)交換及串口設備的快速無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。

　　2.設計方案

　?。?） 醫院監控網(wǎng)絡(luò )體系方案

　　醫院監護系統由有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )（局域網(wǎng)）和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )兩部分組成，如圖4.1所示?；颊呱砩吓宕鞯牟杉K端，將采集到的生理信息數據（體溫、脈搏、血壓、心率）發(fā)送到AP （Access Point ）。AP通過(guò)醫院的局域網(wǎng)，將數據轉發(fā)到上位監控機上，由上位監控機對數據進(jìn)行分析和處理。

　　AP上電后立即嘗試連接局域網(wǎng)上的服務(wù)器，服務(wù)器的IP和端口號以及AP的網(wǎng)絡(luò )配置都寫(xiě)在配置文件中，用戶(hù)可以手動(dòng)修改，連接成功后進(jìn)入就緒狀態(tài)。

　　如果有攜帶移動(dòng)監護設備的患者進(jìn)入AP的覆蓋區域移動(dòng)監護設備將會(huì )查詢(xún)到AP并與之建立ACL鏈路，AP接受連接將會(huì )進(jìn)行主從切換，保證AP作為傳感器網(wǎng)絡(luò )的主單元可以繼續被其他移動(dòng)監護設備發(fā)現和建鏈。之后移動(dòng)監護設備和AP之間進(jìn)行SDP ， L2CAP， RFCOMM連接。AP向服務(wù)器報告有移動(dòng)監護設備進(jìn)入該區域，此后AP將透明地轉發(fā)AP和移動(dòng)監護設備之間的雙向數據。主機可以通過(guò)AP和移動(dòng)監護設備的串口替代功能完成控制、數據采集的功能。當患者離開(kāi)此AP的覆蓋范圍后，鏈路中斷，AP向服務(wù)器報告移動(dòng)監護設備離開(kāi)該區域，同時(shí)患者攜帶的移動(dòng)監護設備開(kāi)始搜索新的 AP。醫護人員根據移動(dòng)監護設備與哪一個(gè)AP相連可以獲知患者在整個(gè)病區內的活動(dòng)情況。其設計結構如圖1所示。

　　
圖1 醫院無(wú)線(xiàn)監控系統結構

　?。?） 家庭監護網(wǎng)絡(luò )體系方案

　　遠程家庭監控網(wǎng)絡(luò )體系結構如圖2所示。

　　
圖2 家庭無(wú)線(xiàn)監控系統結構

　　無(wú)線(xiàn)系統主要由各個(gè)傳感器節點(diǎn)（脈搏、體溫、血壓、心率等傳感器節點(diǎn)）、若干個(gè)具有路由功能的無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)和中心網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器（監護基站設備）組成。監護基站設備連接無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )與以太網(wǎng)，是家庭無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的核心部分，負責傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)和設備節點(diǎn)的管理。各項體征數據經(jīng)過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)傳輸到遠程監護服務(wù)器。遠程監護服務(wù)器負責脈搏生理數據的實(shí)時(shí)采集、顯示和保存。醫院監護中心和醫生可以登錄監護服務(wù)器查看被監護者的生理信息，也可以遠程控制家庭無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中的傳感器和設備，從而在被監護病人出現異常時(shí)，能及時(shí)檢測到并采取搶救措施。被監護者的親屬等也可以登錄監護服務(wù)器隨時(shí)了解被監護者的健康狀況。

　　五、設計流程

　　1.傳感器單元的設計

　　傳感器節點(diǎn)主要功能為采集人體體征信息（包括體溫、脈搏、血壓、心率），其節點(diǎn)主要包括5部分：中央處理器模塊（51單片機）、無(wú)線(xiàn)數據通信模塊（GPRS/GSM）、傳感器、A/D轉換及相關(guān)調理電路、電源模塊。節點(diǎn)框圖和處理器單元如圖3所示。

　　
圖3 監