基于單片機和FPGA的遠程醫療監控系統
利用GPRS/GSM技術進行無線通信,使傳統的串口通訊擴展為GPRS/GSM無線網絡通訊,可以實時的把采集到的數據發送到上位機,實現數據的及時交換及串口設備的快速無線聯網。
2.設計方案
(1) 醫院監控網絡體系方案
醫院監護系統由有線網絡(局域網)和無線網絡兩部分組成,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據(體溫、脈搏、血壓、心率)發送到AP (Access Point )。AP通過醫院的局域網,將數據轉發到上位監控機上,由上位監控機對數據進行分析和處理。
AP上電后立即嘗試連接局域網上的服務器,服務器的IP和端口號以及AP的網絡配置都寫在配置文件中,用戶可以手動修改,連接成功后進入就緒狀態。
如果有攜帶移動監護設備的患者進入AP的覆蓋區域移動監護設備將會查詢到AP并與之建立ACL鏈路,AP接受連接將會進行主從切換,保證AP作為傳感器網絡的主單元可以繼續被其他移動監護設備發現和建鏈。之后移動監護設備和AP之間進行SDP , L2CAP, RFCOMM連接。AP向服務器報告有移動監護設備進入該區域,此后AP將透明地轉發AP和移動監護設備之間的雙向數據。主機可以通過AP和移動監護設備的串口替代功能完成控制、數據采集的功能。當患者離開此AP的覆蓋范圍后,鏈路中斷,AP向服務器報告移動監護設備離開該區域,同時患者攜帶的移動監護設備開始搜索新的 AP。醫護人員根據移動監護設備與哪一個AP相連可以獲知患者在整個病區內的活動情況。其設計結構如圖1所示。
圖1 醫院無線監控系統結構
(2) 家庭監護網絡體系方案
遠程家庭監控網絡體系結構如圖2所示。
圖2 家庭無線監控系統結構
無線系統主要由各個傳感器節點(脈搏、體溫、血壓、心率等傳感器節點)、若干個具有路由功能的無線節點和中心網絡協調器(監護基站設備)組成。監護基站設備連接無線網絡與以太網,是家庭無線網絡的核心部分,負責傳感器網絡節點和設備節點的管理。各項體征數據經過家庭網關傳輸到遠程監護服務器。遠程監護服務器負責脈搏生理數據的實時采集、顯示和保存。醫院監護中心和醫生可以登錄監護服務器查看被監護者的生理信息,也可以遠程控制家庭無線網絡中的傳感器和設備,從而在被監護病人出現異常時,能及時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器隨時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),其節點主要包括5部分:中央處理器模塊(51單片機)、無線數據通信模塊(GPRS/GSM)、傳感器、A/D轉換及相關調理電路、電源模塊。節點框圖和處理器單元如圖3所示。
圖3 監
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