基于單片機和FPGA的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)

　　利用GPRS/GSM技術(shù)進(jìn)行無線通信，使傳統(tǒng)的串口通訊擴展為GPRS/GSM無線網(wǎng)絡(luò)通訊，可以實時的把采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的及時交換及串口設(shè)備的快速無線聯(lián)網(wǎng)。

　　2.設(shè)計方案

　?。?） 醫(yī)院監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)體系方案

　　醫(yī)院監(jiān)護系統(tǒng)由有線網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)）和無線網(wǎng)絡(luò)兩部分組成，如圖4.1所示。患者身上佩戴的采集終端，將采集到的生理信息數(shù)據(jù)（體溫、脈搏、血壓、心率）發(fā)送到AP （Access Point ）。AP通過醫(yī)院的局域網(wǎng)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到上位監(jiān)控機上，由上位監(jiān)控機對數(shù)據(jù)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)配置都寫在配置文件中，用戶可以手動修改，連接成功后進(jìn)入就緒狀態(tài)。

　　如果有攜帶移動監(jiān)護設(shè)備的患者進(jìn)入AP的覆蓋區(qū)域移動監(jiān)護設(shè)備將會查詢到AP并與之建立ACL鏈路，AP接受連接將會進(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(xù)被其他移動監(jiān)護設(shè)備發(fā)現(xiàn)和建鏈。之后移動監(jiān)護設(shè)備和AP之間進(jìn)行SDP ， L2CAP， RFCOMM連接。AP向服務(wù)器報告有移動監(jiān)護設(shè)備進(jìn)入該區(qū)域，此后AP將透明地轉(zhuǎn)發(fā)AP和移動監(jiān)護設(shè)備之間的雙向數(shù)據(jù)。主機可以通過AP和移動監(jiān)護設(shè)備的串口替代功能完成控制、數(shù)據(jù)采集的功能。當(dāng)患者離開此AP的覆蓋范圍后，鏈路中斷，AP向服務(wù)器報告移動監(jiān)護設(shè)備離開該區(qū)域，同時患者攜帶的移動監(jiān)護設(shè)備開始搜索新的 AP。醫(yī)護人員根據(jù)移動監(jiān)護設(shè)備與哪一個AP相連可以獲知患者在整個病區(qū)內(nèi)的活動情況。其設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　
圖1 醫(yī)院無線監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　?。?） 家庭監(jiān)護網(wǎng)絡(luò)體系方案

　　遠(yuǎn)程家庭監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　
圖2 家庭無線監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　無線系統(tǒng)主要由各個傳感器節(jié)點（脈搏、體溫、血壓、心率等傳感器節(jié)點）、若干個具有路由功能的無線節(jié)點和中心網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器（監(jiān)護基站設(shè)備）組成。監(jiān)護基站設(shè)備連接無線網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng)，是家庭無線網(wǎng)絡(luò)的核心部分，負(fù)責(zé)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和設(shè)備節(jié)點的管理。各項體征數(shù)據(jù)經(jīng)過家庭網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/遠(yuǎn)程">遠(yuǎn)程監(jiān)護服務(wù)器。遠(yuǎn)程監(jiān)護服務(wù)器負(fù)責(zé)脈搏生理數(shù)據(jù)的實時采集、顯示和保存。醫(yī)院監(jiān)護中心和醫(yī)生可以登錄監(jiān)護服務(wù)器查看被監(jiān)護者的生理信息，也可以遠(yuǎn)程控制家庭無線網(wǎng)絡(luò)中的傳感器和設(shè)備，從而在被監(jiān)護病人出現(xiàn)異常時，能及時檢測到并采取搶救措施。被監(jiān)護者的親屬等也可以登錄監(jiān)護服務(wù)器隨時了解被監(jiān)護者的健康狀況。

　　五、設(shè)計流程

　　1.傳感器單元的設(shè)計

　　傳感器節(jié)點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(jié)點主要包括5部分：中央處理器模塊（51單片機）、無線數(shù)據(jù)通信模塊（GPRS/GSM）、傳感器、A/D轉(zhuǎn)換及相關(guān)調(diào)理電路、電源模塊。節(jié)點框圖和處理器單元如圖3所示。

　　
圖3 監(jiān)