基于ZigBee技術(shù)的智能輸液管控系統(tǒng)

基于ZigBee技術(shù)的智能輸液管控系統(tǒng)0前言在醫(yī)療系統(tǒng)中，病人在輸液過程中的監(jiān)控問題，一直是護(hù)士和病人關(guān)心的問題，一但監(jiān)控失誤就會使空氣進(jìn)入人體的血液系統(tǒng)，造成嚴(yán)重的后果，甚至?xí)够颊咚劳觥，F(xiàn)有的控制系統(tǒng)，多采用有線技術(shù)進(jìn)行檢測傳感器網(wǎng)絡(luò)的組建。這類方案的特點(diǎn)是擴(kuò)展性能差、布線繁瑣、移動性能差。由于采用硬線連接，線路容易老化或遭到腐蝕、磨損，故障發(fā)生率較高。采用無線傳輸方式構(gòu)建的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)恰好可以防止這些問題。相對而言，無線的方式比擬靈活，防止了重新布線的麻煩，網(wǎng)絡(luò)的根底設(shè)施不再需要隱藏在墻里，無線網(wǎng)絡(luò)可以適應(yīng)移動或變化的需要。將無線ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò)和自動控制相結(jié)合，可以有效地實現(xiàn)醫(yī)院輸液監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。正是由于ZigBee技術(shù)具有功耗極低、系統(tǒng)簡單、組網(wǎng)方式靈活、本錢低、等待時間短等性能，相對于其他無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它更適合于組建醫(yī)療監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。1工程架構(gòu)實施方案1.1系統(tǒng)組成整個系統(tǒng)架構(gòu)劃分為三層：采集終端層、中繼傳輸層和應(yīng)用管理層。采集終端層起執(zhí)行者的作用，主要負(fù)責(zé)采集吊瓶輸液液體存量數(shù)據(jù)。中繼傳輸層設(shè)備作為中繼多跳數(shù)據(jù)設(shè)備使用，并將終端采集設(shè)備發(fā)送給它的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至中心節(jié)點(diǎn)設(shè)備，中心節(jié)點(diǎn)設(shè)備通過串口發(fā)送給監(jiān)控中心。應(yīng)用管理層主要是監(jiān)控中心，起決策者的作用，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的分析判斷，實現(xiàn)遠(yuǎn)程實時監(jiān)控查詢和預(yù)警。1.1.1采集終端層設(shè)備該方案基于ZigBee技術(shù)的智能輸液管控系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行需要實時監(jiān)控病人的吊瓶輸液液體存量狀態(tài)，并將這個液體存量及輸液點(diǎn)滴速率數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)管理中心，該方案中的采集終端層設(shè)備采用的是四信的嵌入式模塊F8913，F(xiàn)8913直接通過232接口連接智能輸液管控系統(tǒng)終端內(nèi)部的單片機(jī)，由單片機(jī)控制F8913發(fā)送數(shù)據(jù)，F(xiàn)8913將終端單片機(jī)發(fā)送給它的數(shù)據(jù)通過zigbee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給數(shù)據(jù)管理中心。智能輸液管控系統(tǒng)終端具有功能有，可選輸液吊瓶的材質(zhì)，玻璃瓶、塑料瓶、輸液袋三種可選，并且終端在20分鐘沒有使用的情況下終端那么會全部進(jìn)入休眠模式，再次需要使用時，需要按鍵終端上的喚醒按鈕喚醒終端。1.1.2ZigBee中繼傳輸設(shè)備 該方案中的中繼傳輸設(shè)備的作用在于終端采集到的吊瓶液體存量數(shù)據(jù)在因為距離原因傳送不到中心設(shè)備時，經(jīng)過多跳中繼將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行脑O(shè)備的作用，該方案的中繼傳輸設(shè)備使用的設(shè)備是四信的F8914，中繼設(shè)備放置在病房的走廊墻壁上。 中心節(jié)點(diǎn)設(shè)備是作為來自zigbee網(wǎng)絡(luò)的吊瓶液體存量數(shù)據(jù)的接收整合，并通過串口發(fā)送給數(shù)據(jù)管理中心，該方案的中心節(jié)點(diǎn)設(shè)備使用的是四信的F8914，中心節(jié)點(diǎn)放置在護(hù)士站，F(xiàn)8914通過zigbee網(wǎng)絡(luò)將終端設(shè)備發(fā)送給它的吊瓶液體存量數(shù)據(jù)接收并從串口輸出到數(shù)據(jù)管理監(jiān)控中心。1.1.3應(yīng)用管理層應(yīng)用管理層主要為中心監(jiān)控系統(tǒng)，中心監(jiān)控系統(tǒng)主要由效勞器機(jī)組和平臺軟件主組成，當(dāng)中心監(jiān)控系統(tǒng)接收到傳輸層發(fā)送來的數(shù)據(jù)后，會對終端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果在監(jiān)控平臺軟件以圖形化界面的方式顯示出來，如幾號病床的吊瓶輸液存量剩下多少，到底一定的存量以下之后發(fā)出報警信息。1.2網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)該方案應(yīng)用于紹興市人民醫(yī)院呼吸科住院部，呼吸科住院部病房呈環(huán)形的，中間有一個護(hù)士站，病房環(huán)繞著護(hù)士站，中間有墻壁遮擋，總共有52張病床。智能輸液管控系統(tǒng)終端掛在病床上的支架，可以供病人輸液時掛吊瓶，終端通過傳感器檢測吊瓶的存量和輸液的流速，并將這個數(shù)據(jù)發(fā)送給護(hù)士站的監(jiān)控平臺，等吊瓶輸液即將完成時，當(dāng)?shù)跗看媪啃∮?5ml時，監(jiān)控中心對應(yīng)的床位會有變?yōu)榱硪环N顏色顯示，當(dāng)?shù)跗看媪啃∮?ml時，護(hù)士站監(jiān)控平臺會有報警信息，提醒護(hù)士該床號的病人需要更換吊瓶了。如下列圖所示：1.3現(xiàn)場實際使用圖1.3.1智能輸液管控系統(tǒng)終端實物圖病房上的智能輸液管控系統(tǒng)終端放置圖1.3.3監(jiān)控中心軟件圖1.3.4其他現(xiàn)場環(huán)境圖 在該方案中，智能輸液管控系統(tǒng)終端起到一個關(guān)鍵的作用，通過終端嵌入F8913模塊，將終端采集到的數(shù)據(jù)通過zigbee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給護(hù)士站的協(xié)調(diào)器中；病房樓道走廊中放置了F8914中繼路由，起到數(shù)據(jù)中繼傳輸?shù)淖饔?；協(xié)調(diào)器F8914放置在護(hù)士站，起到接收數(shù)據(jù)的作用，并將這個終端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給監(jiān)控中心軟件；監(jiān)控中心軟件起到一個接收監(jiān)控的作用，圖形化界面直觀顯示終端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，直觀顯示每個終端吊瓶輸液的存量，監(jiān)控中心不止在護(hù)士站有一個，在樓道中也同時分布幾個，方便護(hù)士能及時查看每個病人的吊瓶輸液存量。同時該方案也支持手持設(shè)備，智能和平板使用APP軟件連接數(shù)據(jù)庫查看監(jiān)控中心信息。2方案特點(diǎn)ZigBee以其靈活、可靠、易于布置等特點(diǎn)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。將其應(yīng)用于智能輸液管控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于：1、無線化，減少溫智能輸液管控系統(tǒng)的連線的復(fù)雜度。2、本錢低，ZigBee協(xié)議簡單且免收專利費(fèi)。3、智能化，各ZigBee節(jié)點(diǎn)自動搜索建立連接。4、支持星型，樹型，網(wǎng)型網(wǎng)絡(luò)等多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，最大網(wǎng)絡(luò)連接能力強(qiáng)，可支持65000個節(jié)點(diǎn)。5、傳輸模塊采用工業(yè)級設(shè)計，金屬外殼，外接電源DC12V/500mA；通信電流：<250mA(12V)；工作環(huán)境溫度-25~+65oC；儲存溫度-40~+85oC；相對濕度95%(無凝結(jié))；多重軟硬件看門狗設(shè)計，適用于工控行業(yè)工作。6、ZigBee終端空曠視距離良好環(huán)境無線通信距離2000米。7、ZigBee通訊不需要任何費(fèi)，為整個工程節(jié)省大量的費(fèi)用支出。8、設(shè)備配置操作簡單，易懂，集成化程度高，技術(shù)成熟，安裝方便。隨著需求的增長和技術(shù)的進(jìn)一步成熟