基于ZigBee和GSM技术的人体多生理参数远程监护系统

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基于ZigBee和GSM技术的人体多生理参数远程监护系统\n技术领域\n[0001] 本实用新型专利涉及远程医疗监护技术领域，特别涉及一种基于ZigBee和GSM技术的人体多生理参数远程监护系统。\n背景技术\n[0002] 健康是人类永远关心的主题。现代社会，生活节奏的加快，工作和生活压力的增大以及环境污染等问题，对人的健康提出了严重挑战。随着人们对自身健康的日益关注，远程医疗(Telemedicine)作为一种新的医疗模式，也开始蓬勃发展。远程医疗监护重点是对病人生理参数进行准确检测、实时处理和数据显示，并通过GSM网络外传到远端的医疗监控中心，使得被监护人能够拥有较多的自由活动空间，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；此外，对医疗设备、被监护人、专家等各类医疗资源进行实时追踪和整合，省掉监护设备与医疗传感器之间的连线，从而减轻医护人员的工作强度、提高医护人员工作效率和医疗设备的利用率、节省医疗成本以及增加安全性等。将医疗管理模式推向无线化、移动化、智能化，使病人在家也能够随时得到必要的医疗监护，最终实现病人远程监护和正常人生理参数监测。\n[0003] 现有的远程医疗监护技术发展还不成熟，倘不能实现利用无线多通道数据传输方式，传输医疗传感器与医疗监控中心之间的信息，同时存在成本高、功耗大和可靠性不够等技术问题。\n发明内容\n[0004] 本实用新型旨在解决现有远程医疗监护系统存在不能实现利用无线多通道数据传输、成本高、功耗大和可靠性不够等技术问题，以提供一种具有可实现无线多通道数据传输、成本低、功耗小和可靠性高的基于ZigBee和GSM技术的人体多生理参数远程监护系统。\n[0005] 本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。\n[0006] 本实用新型的基于ZigBee和GSM技术的人体多生理参数远程监护系统，由ZigBee数据采集模块、网络协调器、GSM发送模块、GSM网络、GSM接收模块和监控中心构成，其中ZigBee数据采集模块通过ZigBee无线网络与网络协调器实时连接，网络协调器与GSM发送模块实时连接，GSM发送模块通过GSM网络与GSM接收模块实时连接，GSM接收模块与监控中心实时连接。\n[0007] 本实用新型的基于ZigBee和GSM技术的人体多生理参数远程监护系统，其中所述ZigBee数据采集模块由微控制器1、脉搏与心率传感器2、体温传感器3、血氧饱和度传感器\n4、血压传感器5、血糖浓度传感器6、信号调理单元7、存储单元8、无线射频通信模块9和电源模块10构成，其中脉搏与心率传感器2、体温传感器3、血氧饱和度传感器4、血压传感器\n5、血糖浓度传感器6实时连接信号调理单元7，调理单元7、存储单元8和无线射频通信模块9以微控制器1为中心构成星形连接。\n[0008] 本实用新型的基于ZigBee和GSM技术的人体多生理参数远程监护系统，其中所述无线射频通信模块9的控制内核为无线射频收发芯片CC2430或CC2530或CC2531。\n[0009] 本实用新型的基于ZigBee和GSM技术的人体多生理参数远程监护系统，其中所述脉搏与心率传感器2为光电对管。\n[0010] 本实用新型基于ZigBee和GSM技术的人体多生理参数远程监护系统的有益效果：\n[0011] 1.具有较远的传输距离；具备较高精度的人体脉搏、体温、心率、血氧饱和度、血压和血糖浓度实时监控功能；\n[0012] 2.整个系统可以自动组网，连接并实现数据通信；\n[0013] 3.远端的医疗监控中心可以实现完整的人体生理参数实时数据显示、监控和远程诊断；\n[0014] 4.功耗很低，具有较强的续航能力、较高的可靠性和实用性。\n附图说明\n[0015] 图1 本实用新型之系统架构示意图\n[0016] 图2 本实用新型之ZigBee数据采集模块结构示意图\n[0017] 图中标号说明：\n[0018] 1 微控制器、2 脉搏与心率传感器、3 体温传感器、4 血氧饱和度传感器、5 血压传感器、6 血糖浓度传感器、7 信号调理单元、8 存储单元、9 无线射频通信模块、10 电源模块\n具体实施方式\n[0019] 本实用新型详细结构、应用原理、作用与功效，参照附图1-2，通过如下实施方式予以说明。\n[0020] 结合现代社会老年人群疾病患者发展现状，以及人们生活节奏特征，本实用新型针对现有技术存在的不足，将现代化无线ZigBee技术和GSM网络引入远程医疗健康设备产业中，用户身上携带家用小型便携式医疗参数检测装置或传感器节点，对人体多生理参数进行实时监测和数据显示，并实时将检测结果通过GSM网络传送到远端的医疗监控中心，监控中心接收用户的生理参数数据、进行处理和存档等操作，由专家进行即时远程诊断和发送救治方案；同时也可接收用户主动发出的求助信号，由医护人员上门进行治疗，从而最大限度降人们（特别是低老年人群）的疾病所带来的危害，大大提高突发疾病发现率和救护率。\n[0021] 为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。主要包括ZigBee数据采集模块（即传感器节点）、网络协调器、GSM模块、GSM网络、监控中心和用户。ZigBee数据采集模块由用户自己操作，采集其脉搏、体温、心率、血氧饱和度、血压和血糖浓度生理参数数据、并进行实时监测和数据显示，并把这些数据通过ZigBee无线网络发送给网络协调器。\n网络协调器一方面负责无线网络的管理工作，另一方面将收到的用户各生理参数数据转发给GSM模块。GSM模块通过GSM网络给远端的监控中心发送数据，由专家进行远程诊断并发送救治方案给用户。\n[0022] 其中ZigBee数据采集模块（传感器节点），关键体现在用户生理参数准确检测技术的实现，主要是采集生理参数信息并完成数据转换，采集的生理参数数据包含病人及使用者的脉搏、体温、心率、血氧饱和度、血压和血糖饱和度，实现实时、准确检测，并提高检测的精确度。ZigBee数据采集模块一般由传感器数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元和电源管理单元等功能模块组成。其中脉搏与心率传感器2、体温传感器3、血氧饱和度传感器4、血压传感器5、血糖浓度传感器6构成将传感器数据采集单元，数据处理单元为微控制器1，数据传输单元由信号调理单元7和无线射频通信模块9构成，电源管理单元为电源模块10。\n[0023] 上述的传感器作为单独模块，可以直接加入到传感器数据采集模块中，以实现脉搏、体温、心率、血氧饱和度、血压和血糖饱和度的采集，同时在传感器数据采集模块上还可预留传感器信号的接口，以提高了多生理参数远程医疗健康监护系统的扩展性。\n[0024] 本系统功耗很低，使用普通的2节5号干电池即可供电，通过电源转换电路将输入电压转换为所需要的5V和3.3V电压，具有较强的续航能力，同时具有较高的可靠性和实用性。。\n[0025] 本实用新型出于对工作频段和系统成本的考虑，采用无线射频收发芯片CC2430等或类似芯片作为控制内核，功耗低、成本低、网络容量大、时延短而且工作频段灵活，技术也比较成熟，更容易保证系统的稳定性；选择西门子的GSM网络模块，主要是因为其模块性价比比较高。所以设计选用的GSM模块具有双频(GSM900/1800)、集成RS-232数据口、符合ETSI标准GSM07.07和GSM07.05、且易升级为GPRS模块等特点。该模块集射频电路和基带于一体，向用户提供标准的AT指令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输，可以方便的应用于开发及设计。\n[0026] 如图1所示，本实用新型主要包括Zigbee数据采集模块（即传感器节点）、网络协调器、GSM模块、GSM网络、监控中心和用户。数据采集模块由用户自己操作，采集其脉搏、体温、心率、血氧饱和度、血压和血糖浓度生理参数数据、并进行实时监测和数据显示，并把这些数据通过ZigBee无线网络发送给网络协调器。网络协调器一方面负责无线网络的管理工作，另一方面将收到的用户各生理参数数据转发给GSM模块。GSM模块通过GSM网络给远端的监控中心发送数据，由专家进行远程诊断并发送救治方案给用户。\n[0027] 如图2所示，ZigBee节点由微控制器1、脉搏与心率传感器2、体温传感器3、血氧饱和度传感器4、血压传感器5、血糖浓度传感器6、信号调理单元7、存储单元8、无线射频通信模块9和电源模块10组成。脉搏，心率传感器2、体温传感器3、血氧饱和度传感器4、血压传感器5和血糖浓度传感器6用来实时感知、获取人体的各生理参数值。信号调理单元7将各医疗传感器采集到的数据进行放大、整形、滤波等处理，并转换为数字信号；无线射频通信模块9将这些信息无线发送出去，与其他节点进行无线通信；电源模块10负责提供系统所需的5V和3.3V电压，使系统正常工作。\n[0028] 综上所述，本实用新型基于ZigBee和GSM技术的人体多生理参数远程监护系统具有如下诸多技术特点：较远的传输距离；可对较高精度的人体脉搏、体温、心率、血氧饱和度、血压和血糖浓度实时监控功能；整个系统可以自动组网与数据通信；可以实现远端医疗监控中心完整显示、监控和诊断；功耗低、具有较强续航能力；可靠性和实用性高。