现在医院中对患者输液和血压心跳等生理特征的监测大多选用人工进行，且需患者合作，此类日夜不停的监测使命加剧了医务人员与患者的担负，特别是在晚上，更简略在昏昏欲睡时呈现不该有的事端，这就导致了医疗监测的功率低下和必定程度的不安全性，形成了医务人员不能及时得到相关数据、及时发现异常情况和缺少输液速度、完毕提示等问题。
针对以上问题，本文规划了一种依据无线传感器网络、能对患者的情况(包含患者的输液情况和患者心跳、血压等数据)主动进行收集和传输的病房监控体系，完成了输液和
血压心跳等生理特征监测的主动化、智能化。规划中选用重力传感器监测输液的液量、速度及输液进程，选用生理传感器检测患者的血压、心跳等生理特征，并完成了主动测试、主动报警等功用;体系中的数据传输选用依据Zigbee技能的无线传感器网络，将各监测点作为无线传感器节点，守时将各个节点收集的信息经过主动路由传输给操控台中心计。在操控台中心计上，主动比较各项数据是否在正常规模内，并及时对异常情况宣布警报;操控台中心计还能主动发送患者特征数据守时监测指令给监测点，以便监测点做出相应的处置。这就大大降低了护理强度，减小了人为忽略形成的医疗事端，然后极大地提高了医疗功率和质量。
1 低功耗无线传感网络的体系架构
本文规划的依据无线传感器网络的病房监控体系中选用ZigBee网络协议栈支撑网状拓扑结构，使得整个网络具有很高的牢靠性，宽广的掩盖规模和简略的安置方法;选用ZigBee技能的另一个原因，是因为它是一种适宜低速率、短距离数据传输，且功耗很低的无线通讯技能。
在ZigBee网络中，有3种逻辑设备类型，它们分别是：和谐器(Coordinator)、路由器(Router)和终端设备(End-device)。一个ZigBee网络包含一个和谐器以及多个路由器和终端设备。和谐器包含一切的网络音讯，是3种设备类型中最杂乱的一种，存储容量最大、核算才能最强。发送网络信标、树立整个网络、办理网络节点、存储网络节点信息、寻觅一对节点间的路由音讯、不断地接纳信息。路由器能够供给路由服务的网络设备，能够完成网络数据包的转发，路由设备也能够充任终端节点运用，可是路由器不能够进入睡觉形式。终端设备是网络拓扑结构中的叶子节点，它们仅与它们的父节点彼此通讯，而且不能够供给路由服务。
规划的体系整体结构如图1所示，无线网络的监控服务体系，为一个分布式传感网，包含操控台中心计和输液监控节点。图中1为操控台中心计，装备为无线传感器网络的和谐器。图中2至n为输液监控节点，对应无线网络的终端设备，也可作路由器。操控台中心计能够与输液监控节点直接通讯，输液监控节点问也可经过无线信号彼此通讯，当远处
的监控节点或与监控中心间通讯信号被屏蔽时，输液监控节点能够经过同类监控节点将其液面信号及患者生理信息传输至操控台中心计。在一个病房监控体系中，操控台中心计数量为1，输液监控节点数可动态装备。输液监控节点间及操控台中心计之间选用IEEE 802.X/Zigbee协议进行通讯。即1经过发送一个播送信息将自己的身份播送给周围的节点，节点2至n将1的地址记录在自已的地址表中，然后向1发送恳求，标明自已要参加1树立的网络中，假如1赞同接纳某个节点的数据，就给该节点发送一个承认信息，节点2至n收到承认信息后以路由器的身份参加网络，而且开端以必定的间隔向1发送数据。
该体系的硬件完成选用了多个依据STM32W108(Cortex—M3内核)无线SOC芯片的节点板组成的ADK—STM32W—SK嵌入式无线通讯开发套件，节点板上内嵌了Zigbee PRO/IEEE 802.15.4协议栈，带有射频功放，并可挑选设备多种传感器。经过调用ZigBee PRO的专用软件库，即设备EmberZNet栈软件，供给创立ZigBee无线个域网所需的根本功用，就能够在运用层进步行相应的开发。
2 操控台中心计的模块规划完成
操控台中心计中心模块选用ARM Cortex—M3处理器，具有较高的功用和较低的动态功耗，是专门针对微操控器运用开发的干流ARM处理器。操控台中心板上选用固定电源，上电后CPU进行初始化，发动运用程序。依据ADK—STM32W—SK无线通讯开发套件所供给的软件库，树立依据ZigBee Pro协议栈的mesh网络。由操控台中心计担任发送网络信标，树立安全有序的网络，接纳一切输液结点上发送的信息，操控台中心计能够与恣意一个输液监控节点经过无线信号相关联。除此之外，体系的操控台中心计还应具有如下功用：
1)剩下输液量或剩下输液时刻的实时显现;将各输液点的剩下重量与门限值比照，猜测该输液点剩下输液时刻，对行将完毕的输液节点进行报警;
2)患者生理情况数据显现;将患者生理情况值与正常规模比照，关于不正常的情况宣布声光报警;
3)输液节点作业情况显现及声光提示;
4)应急呼唤显现及声光提示;
5)操控台信息历史记录等。
中心板装备有串口或USB转串口可与PC的超级终端通讯，然后可将调试和程序运转情况以及输液体系相关信息在PC的显现器上显现。
主程序运转包含如下几个进程：
1)初始化HAL;
2)开中止;
3)初始化串口;
4)查看复位信息;
5)调用emberInit();
6)初始化运用程序情况;
7)设置安全密钥;
8)新建或重建之前的网络;
9)进入运用子程序地点的循环(流程框图如图2所示)，其间运用子程序的功用包含参加网络计时，守时播送，守时改动密钥，查看按键情况，接纳sensor传送的数据进行相关的处理和显现等。
3 输液监测节点的模块规划完成
体系的监测节点选用的传感器首要有3种：一是重力传感器，坐落挂钩与输液瓶之间，用于感知输液瓶/袋及其药水重量，产生于瓶重相关的电信号;二是体征感应单元，首要检测患者的血压心跳等生理特征，并转换成电信号;三是开关节点传感器，用于患者的应急传呼。
体系的每个监测节点上都安置网络终端设备，也作为路由器，担任接纳传感器信息并发送给操控台中心计(中心或许经过多级路由)。各个节点具有的首要功用如下：
1)输液剩下液体重量及患者生理情况检测;由医师依据患者用药不同，为每个输液终端设置报警门限;
2)应急呼叫呼应;
3)输液节点情况信息的发送。每个输液节点选用间歇睡觉方法，每隔数秒钟核算输液瓶及其所含药水重量并检测患者的生理情况，并将该信息经过相应的路由终究传送至操控台中心计;
4)无线传感网络中的中继节点。
5)输液监控节点具有对电源进行检测的功用，当电池电量低于预设门限时，向操控台中心预警，提示替换电池。
输液监控点有两种布局方法：
①低功耗方法：依据运用场景及已布局好的无线传感器间信号强度，为每个传感器节点设置固定的通讯同伴;
②智能作业方法：经过侦测无线信号强度，选用优化算法完成动态的网络节点间的通讯联络设置;
体系监测节点模块硬件组成如图3所示，包含微处理器(MCU)、电源、按键检测电路，WiFi通讯模块和传感器等组成。其间电源模块为2节1.5 V电池，完成对体系供电;MCU为低功耗单片机，上电后初始化，对WiFi无线通讯模块进行装备，对传感器输入数据进行处理。检测电路为简略开关电路，用于患者的突发呼叫。WiFi通讯模块选用IEEE802.x /Zigbee协议，完成无线模块间的组网及通讯。
主机MCU为节点模块的中心部分，担任与操控台中心计的联网通讯，接纳传感器数据，进行处理后在本地监视器上显现或发动声光提示设备，还需将相关数据发送给操控台中心计，其上的主程序运转进程与中心计根本相同，不过是以路由器是身份参加到中心计所树立的网路中。而其运用子程序地点的循环的流程框图如图4所示，其间运用子程序的首要功用在于准备好传感器数据，然后经过与操控台中心计的通讯协议将数据发送给中心计。
4 节点主动路由的规划
监控体系选用的ZigBee网络的一切节点都有两个地址：一个16位网络短地址和一个64位IEEE扩展地址。其间16位网络地址只是在网络内部运用，用于路由机制和数据传输。这个地址是在节点参加网络时由其父节点动态分配的。当网络中的节点答应一个新节点经过它参加网络时，它们之间就形成了父子联络。
当场景环境简略，通讯信号强度较好时，操控台中心计能够担任路由器，作为根节点与输液监控节点间进行通讯。
假如环境不抱负，有部分输液节点与中心计间无法直接树立联络，但能够与其它节点衔接时，运用动态路由规划，用多跳技能完成与中心计问的通讯。当一切的输液监控节点均无法与中心计树立衔接时，能够在适宜的方位添加监测节点，将这些节点作为路由器或父节点，终究完成互联互通。
5 定论
本体系的规划选用依据重力传感器的输液情况信息反馈及守时的监控节点作业情况监测机制;无论是操控台中心计仍是各个节点的中心MCU都选用单片机操控，运用IEEE80 2.X/Zigbee协议完成节点间及节点与操控台中心计的牢靠通讯，节点也可直接与PC机进行通讯;具有低电压、低功耗的特色。
本规划使用无线传感器网络将收集到的输液数据和患者的生理信息传输到操控台中心计，完成了对输液医疗进程及患者生理情况的实时监控和异常情况报警，满意了临床输液监控的需求，降低了医务人员作业强度，提高了监护质量，具有较好的临床运用远景。
