基于现场总线的医院病房全开放分布式监护系统

一 硬件设计

1.中央监控PC机

硬件基本构成：PC机+CAN总线通信接口适配卡

CAN总线通信

接口适配卡在PC机内的数据和控制参数迅速传送给指定的CAN网络节点，同时，将各CAN网络节点的采集的数据传送给PC机做进一步分析处理。CAN总线通信接口适配卡结构框图如图5所示。

主要功能：接收、处理并保存来自各个值班室以及床位的监护信息。具体功能特点如下：

a) 大屏幕可同时显示现场多点采集到的不同监测参数的数据图线图表；

b) 大容量磁盘记录监护信息；

c) 具有监护声光报警功能；

d) 全中文软件界面；

e) 计算机辅助分析诊断功能；

f) 具有和医院其他子系统联网通信功能；

2. 护士智能监护节点

护士智能监护节点的硬件结构框图如图6所示。由图可见，它由两部分组成：带在片CAN的微控制器PAC87C591（一种功能很强的8位微控制器，在芯片内部集成可CAN控制器，可为网络节点与PC机连网提供硬件支持，并且内部还带有A/D转换电路等其它功能）、人机交互接口构成。

节点主要功能：

a) 接受并执行中央监控PC机传来的病员医嘱信息；

b) 实时接收所监护病员远程监护请求信号

c) 记录并将所监护病员的监护日志上传中央监控PC机；

3. 病床现场测控节点

病床现场测控节点的结构框图如图7所示。它主要包括MCU89C52、CAN控制器SJA1000芯片和现场传感器接口三部分。

节点主要功能：

a) 采集并上传病员实时监测参数（包括病人体温、血压、心律、呼吸等等）；

b) 发送病员监护请求信号；

c) 响应上位监护站发来的控制信号，自动执行单元进行相应操作；



二 软件设计

软件设计采用结构化程序设计方案，具有良好的模块性，可修改性及可移植性。整个系统软件设计分三大部分，即：

1.中央监控PC机接口适配卡软件设计

采用基于Windows 98平台的VC++6.0面向对象的可视化高级语言编写，具有系统

参数（如波特率、输出控制、报文标识与屏蔽等）设置、监视状态设置、数据发送和接收、本机状态查询、节点状态查询、实时报警及中断接收数据管理等功能模块。软件功能模块如图8所示。上位机首先对CAN总线适配卡及自身进行初始化，然后发送命令通知特定节点向CAN总线上发送数据，通过CAN总线适配卡转换后，再由中央监控PC根据实际情况进行相应处理。采用定时轮循方式向各节点发命令，而采用中断方式接受数据。

其次是对PCL-841 CAN卡的驱动，生产商为PCL-841卡提供了一个完备的DLL驱动函数库，使用VC++6.0开发时，先要将该DLL库连入开发环境，然后就可以调用库中的函数。库函数调用需要遵循一定的流程，具体见图9所示：

2.智能监护节点软件设计

智能监护节点软件由初始化、发送数据和中断处理三部分组成，主要完成两项任务：一是接收现场监测节点监护请求信号与控制算法；二是当中央监控PC机请求数据时，将节点状态、数据信息传送给上位机。节点主程序流程图如图10所示：

3.现场测控节点软件设计

现场测控节点软件的主要功能是完成现场病人生理参数传感采集与数据融合以及现场医疗设备自动控制，同时实现与中央监控PC机和其它智能监护节点之间的数字通信。

4.结论

现场总线以其领先的优点、成熟的技术和良好的性价比，越来越被更多的领域所接受。作者认为，现场总线应用于医院病房监护系统，构成全开放分布式的系统局域网络，必将为面向21世纪“数字化医院”的新构想奠定基础。此外，随着各种医疗器械、监护仪器的智能化以及网络技术普及，家庭远程医疗(包括健康保健)是医疗行业发展的必然趋势。因此，远程家庭健康监护系统将进一步为现场总线在该领域的应用提供更加广泛的应用前景。