现场总线的医院病房全开放分布式监护系统实现

　　现场总线作为近些年来首先在工控领域发展起来的一种新型技术，目前尚未被广泛应用于医院病房监护领域。CAN（Controller Area Network）总线是被公认为最有前途的现场总线之一，其在病房监护全开放分布式系统中的应用，将具有很重要的现实革新意义。该文主要通过CAN总线实现中央监护站对病床现场监控器之间点对点的通信，从硬件的设计、软件的实现来完成系统功能。该系统通信设计简单易行，易于在医院内进行广泛的推广。

　　数字化医院是我国现代医疗发展的新趋势，数字化医院系统是医院业务软件、数字化医疗设备、网络平台所组成的三位一体的综合信息系统，数字化医院工程有助于医院实现资源整合、流程优化，降低运行成本，提高服务质量、工作效率和管理水平。根据医 院的要求，本着高水准、高质量，提高产品的性能价格比，在设计上充分体现建设者的意图，同时考虑到今后使用者的使用、维护、保养的方便性，设计了该系统的总体方案。本方案分为两部分：病房呼叫系统和病房监护系统。医院监护系统便是住院管理系统中的一个底层分布式监控局域网。这些所谓的总线式监护系统，由于采用的都是传统串行通信协议，只能实现点对点之间的通信，构成系统的节点受主设备负荷限制，扩展性很差，而现场总线作为近些年来首先在工控领域发展起来的一种新型技术。

　　1. 医院病房分布式监护系统的发展及其现状

　　各种微计算机的监护仪及监护系统，起初的这种监护系统一般采用专用器件，形成一个独立系统，不提供与外部系统的接口，不能进行远程监护。随着数字通信技术的迅速发展和应用，适应远程信息传输的串行通信技术逐渐成熟并得到广泛应用，医院病房监护系统开始引入了串行通信技术，利用分布在各个病房的现场监护仪器设备实现对病人生理参数作实时数据采集，通过串行通信接口进行对数据信息的远距离传输，借助远程计算机经医务人员对数据参数进行分析处理形成病人医嘱信息，传输给护士值班员对病人执行临床监护，同时护士值班员也可以在值班室得到病人实时监护请求信息以及简单的监护反馈信息。

　　最先采用的串行通信协议是RS-232接口标准，系统结构如图1所示，该系统采用一般的双绞线做传输介质，实现中心监护站对病人床边监护仪之间点对点的通信，但整个系统随着监护病人数量增多，联网线路太多，而且由于RS-232接口标准出现较早，通信上存在一些不足之处，主要有以下四点：

　　（1） 接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL 电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。

　　（2） 传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps.

　　（3） 接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。

　　（4） 传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在50米左右。

　　针对RS-232的不足，于是就不断出现了一些新的接口标准，RS-485就是其中之一，并且在病房监护领域很快得到应用，系统结构如图2所示。

　　智能仪表是随着80年代初单片机技术的成熟而发展起来的，现在世界仪表市场基本被智能仪表所垄断。究其原因就是企业信息化的需要，企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信接口。最初是数据模拟信号输出简单过程量，后来仪表接口是RS232接口，这种接口可以实现点对点的通信方式，但这种方式不能实现联网功能。随后出现的RS485解决了这个问题。它具有如下优点：

　　（1） RS-485接口信号电平比RS-232降低了，不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。

　　（2） RS-485的数据最高传输速率为10Mbps.

　　（3） RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。

　　（4） RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达3000米，另外RS-232接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达32个收发器。即具有多站能力，这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。

　　虽然优点很多，但是和现场总线构成的全开放分布式系统相比较，本身仍然存在一些无法克服的缺陷：

　　（1）硬件上检错、纠错、和错误定位能力较弱，系统自身的监控和维护功能差；

　　（2）无总线脱离功能，一旦某个节点上的RS-485收发器短路或发生严重错误，整个总线将不能正常工作；

　　（3）硬件上没有缓存功能；

　　（4）数据通信方式为命令响应式，致使系统灵活性差；

（5）RS-485总线在空闲时需要在总线上维持一个固定的电流，这对器件的寿