基于ZigBee技术的远程医疗监护系统设计与实现

图4ZigBee网络拓扑结构图

　　星形网络结构的通信是以FFD作为PAN协调者完成与设备之间的通信，在该网络中PAN协调者的功能是初始化网络、中止和路由信息。星形网络广泛应用于自动化家居、个人医疗监护系统和医院病房等小区域。

　　2.3　生理信息与数据采集单元

　　系统中，医疗传感器模块主要实现以下几种功能：体温、血压、血氧和血糖的测量等。其中，体温测量集成了北京迈创公司所生产的YSI体温探头，血压测量集成了迈创公司的KNM无创血压测量模块，血氧测量集成了迈创公司的SWS01血氧测量模块。

　　无线节点为传感器的扩展留出了丰富的接口，如果需要其他类型的生理指标数据，如体温、心电等数据，则只需要将相应的传感器接入预留的接口，形成新的无线传感器节点，开发相应的嵌入式控制及处理软件，就可以将节点直接加入到该无线传感器网络中。

　　3　GPRS/UMTSWLAN网关

　　相对于WLAN高传输速率、低覆盖范围而言，GPRS/UMTS具有低传输速率和高覆盖范围的特点。本系统利用GPRS/UMTSWLAN网关实现UMTS与WLAN之间的无缝连接。这样使得配有UMTS和WLAN接口的设备可以自由地在这两个网络之间进行切换。

　　一般来说，WLAN和UMTS融合的方式有两种：紧耦合和松耦合。在紧耦合体系中，WLAN网关直接连接到UMTS网络。而在松耦合体系中，WLAN网关并不是直接连接到UMTS网络中，而是通过Internet或是IP骨干网作为中介。在本系统中，利用松耦合体系来实现手持移动设备与UMTS网络之间的通信。WLAN和UMTS的松耦合体系结构如图5所示。

图5　WLAN和UMTS的松耦合体系结构

　　4　实验验证

　　系统在综合测试过程中取得了初步的结果，传感器节点上的生命指标传感器采集到的数据，通过ZigBee无线通信方式将数据发送至监护基站设备，并显示在基站设备的LCD上。每个病人总的数据传输量在22～76kb/s之间（依据心电图电极的数量而变化）,常用测量信号的频率范围和数据量如表1所示。由该基站装置将数据传输至所连接的PC或者其他网络设备上，通过In2ternet网络将数据传输至远程医疗监护中心，由专业医疗人员对数据进行统计分析，提供必要的咨询服务，实现远程医疗。如在救护车中，急救人员还可通过GPRS实现急救病人情况的实时传送，以利于医院抢救室及时做好准备工作。

　　5　结　论

　　所设计的一种新的网络式监护装置及系统，可以减少监护设备与医疗传感器之间的连线，在获得较准确的测量指标的同时，免除病人在家庭与医院之间奔波的劳苦。同时，在医院病房内建立无线监测网络，很多测试项目可在病床上完成，极大地方便病人就诊。另外，本系统还具有高的灵活性和扩展性，通过Internet可以使远离医院等医护机构的病员也能随时得到必要的医疗监护和远程医生的咨询指导。笔者将进一步开发该系统的软件和硬件，以提高其稳定性和实用性，同时也将根据特殊的需要定制开发上层管理软件以及完善医疗监护管理平台软件。