一種基于無線傳感器網絡的遠程醫療監護系統

　醫療監護基站設備主要包括:處理器、存儲器、人機交互模塊、通信模塊接口等幾個部分。醫療監護設備的主處理器采用了TI公司的MSP430系列的低功耗處理器，該系列處理器具有超低功耗、處理速度高、接口豐富等特點，非常適合用于需要超低功耗以及高速的嵌入式設備。人機交互接口包括用戶輸入指令的鍵盤以及顯示數據結果和操作過程的LCD顯示屏兩個部分。

　　為了增強系統的適用性和兼容性，監護基站設備上設計了多種通信模塊接口，其中包括RS-232接口、modem接口模塊、GSM短消息接口模塊和射頻接口模塊。其中射頻接口模塊用于和系統內無線傳感器節點進行近距離通信，其他通信接口用于和主機服務器進行通信。例如，在家中沒有Internet網絡接入的情況下，用戶可以使用modem模塊接入電話線進行撥號，將數據傳輸至服務器端。在戶外沒有其他連接方式的情況下，用戶可以使用GSM短消息的方式，將數據傳輸至服務器端。

當處于醫院或者社區醫療中心的服務器端接收到監護基站設備所發送來的數據信息的時候，則可以對數據進行存儲以及必要的分析，醫生則可以根據這些數據進行相應的判斷和處理。對于在家中使用的醫療監護設備，用戶還可以根據需要，通過RS-232接口，將設備連接在家中的PC機上，這樣，就可以將監護基站設備的數據傳輸至計算機中，進行更靈活的管理，家庭成員可以根據數據自己判斷被監護人員的身體狀況，同時也可以將數據傳輸到主服務器上，由專業醫療人員進行分析與管理。圖4所示為本工作開發的監護基站設備的硬件照片。

　　監護基站設備在正常工作狀態下使用電池進行供電，因此在設計過程中尤其注意了低功耗的管理與控制在不工作的時刻，系統會進入低功耗以及休眠狀態來節省系統能量。

監護傳感器節點設計

醫療無線傳感器節點主要功能為采集人體生理指標數據，或者對某些醫療設備的狀況或者治療過程情況進行動態監測，并通過射頻通信的方式，將數據傳輸至監護基站設備。如圖5所示，醫療傳感器節點主要包括4部分:處理器部分、數據存儲部分、傳感器模塊和RF射頻通信部分。處理器部分根據低功耗和處理能力的需要，采用了TI公司的MSP430系列單片機。存儲器部分主要用于存儲傳感器所采集的臨時數據，在處理器將數據傳輸之后，傳感器節點內不做數據的大量存儲。在本文所設計的系統中，醫療傳感器模塊主要實現了以下幾種功能，包括血氧、脈搏、血壓和血糖的測量等。其中，血氧和脈搏測量集成了上海貝瑞公司所生產的BCI血氧脈搏測量模塊;血壓測量集成了臺灣TaiDoc公司所生產的血壓測量模塊，血糖測量集成了TaiDoc公司所生產的血糖測量模塊。

圖6顯示了這3種模塊的硬件電路照片。其中，圖6(a)為血糖測量節點，圖6(b)為血壓測量節點，圖6(c)為血氧和脈搏測量節點。在本系統的設計中，無線節點為傳感器擴展留出了豐富的接口，如果需要其它類型的生理指標數據，如體溫、心電等數據，則只需要將相應的傳感器接入預留的接口，就可以形成新的無線傳感器節點，開發相應的嵌入式控制及處理軟件，就可以將節點直接加入到該無線傳感器網絡中。