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以測量患者體溫和所在病房室內溫度為例,GS880E18AT-133提出了一種基于ZigBee 協議的無線傳感器網絡病房監護系統解決方案,可實時監測患者體溫、病房環境溫度參數和患者的求助呼叫信號,同時可以對病人實現房間級的定位,監測數據通過無線方式傳輸到監護中心進行分析。
2 系統整體架構
整個系統由終端節點、路由節點、GS880E18AT-133網關控制器(Gateway)和網絡主機服務器(包括WEB 服務器和數據庫服務器)組成,其中路由節點是全功能設備(FFD),終端節點是精簡功能設備(RFD)。其系統架構如圖1 所示。終端、路由、網關組成底層ZigBee 網絡,組網方式采用樹狀網絡,路由節點和終端節點之間通過紅外技術實現患者房間級定位。終端節點負責采集患者體溫數據,傳送患者呼叫信號,信息通過路由節點中繼到網關。網關為一嵌入式WEB 服務器,其負責連接遠程Internet 主機服務器和底層無線傳感器網絡,承擔著底層 802.15.4 協議和高層Internet 協議轉換功能,采用TCP/IP 協議將數據實時存入Intranet 網絡的數據庫服務器。
服務器端采用基于網絡的管理平臺,醫生和值班護士通過PC或PDA 等設備,以WEB 瀏覽器方式查看實時數據和查詢數據庫中的歷史數據,及時做出診斷。本系統的ZigBee 模塊選用TI ZigBee SoC 芯片CC2430片上集成高性能8051 內核、ADC、USART 等,兼容ZigBee 規范。這是一個方便用戶實現高性價比、高集成度的ZigBee解決方案。
終端節點如圖2 所示,CC2430 為終端節點的中心控制模塊,GS880E18AT-133控制所有外圍設備。傳感模塊采集患者體溫,紅外接收模塊用來接收路由節點發送的位置識別碼(如病房號),終端節點在發送數據時把該位置識別碼連同節點的ID 號一同傳送出去,以實現房間級定位。由于終端節點采用電池供電,為節省能量,當節點不需要向外發送數據時,關閉紅外接收功能。液晶模塊選用3 位8 字段式液晶模塊,用于顯示所測量的患者體溫信息。
終端節點亦可當作一個獨立的數字溫度計使用。按鍵和LED 模塊用于緊急呼叫,GS880E18AT-133病人需要護士的幫助時,按節點上的呼叫按鈕即可向護士值班中心發送呼叫信號,呼叫信號連同患者的位置信息和患者所帶節點ID 一同傳送到護士值班中心。若呼叫信號發送失敗,則紅色LED 燈閃爍,患者可重新呼叫;若呼叫成功,則節點上紅色LED 長亮,直到護士值班室響應請求信號后,紅色LED 燈熄滅,綠色LED 燈閃爍,等待護士到來后再次按下呼叫按鈕,綠色LED 燈熄滅。