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基于ZigBee的物联网远程医疗系统研讨

发布时间:2018-12-19 01:06:08 文章来源:未来智讯    
    基于ZigBee的物联网远程医疗系统研讨作者:未知   摘 要:针对医疗资源配置不均衡和社会高龄化趋势加速的现状,提出了一种基于ZigBee的物联网远程医疗监护系统。在该系统中,大略介绍了物联网、ZigBee和GPRS等各个模块的原理及其应用,并对该系统的整体构成及基本原理进行了详细论述。该系统具有结构大略、功耗低、节点灵活等特点,可用于实现无线条件下的远程医疗监控。
  关键词:物联网;ZigBee;GPRS;远程医疗
  中图分类号:TP311.52 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2016)05-00-02
  0 引 言
  物联网医疗[1]是利用传感器技能,将一枚大至手机或小到指甲片大小的传感器贴在患者身上,传感器的一端嵌入或装备到医疗检测设备中,医生通过自己的手机或电脑连接到另一终端后,可随时随地实现对病人的诊断、治疗和监测。
  据明白,目前全球发达国家相当重视物联网医疗及其相关领域的发展,美国《创新战略2011》将卫生医疗保健领域的信息技能利用作为创新的六大优势领域之一。日本在2013年提出的最新信息化发展战略将医疗健康信息技能作为重点领域。我国是一个人口大国,慢性病占全部疾病的80%以上,且有很高的病死率,加上庞大的老年群体,给保健和医疗造成了严重的负担。物联网医疗的发展迫在眉睫,本文提出了一种物联网远程医疗监控系统方案,该系统能够通过电信运营商覆盖全国的医疗网络资源实现,使医疗资源充裕地区的医护人员借助该医疗系统完成对远程患者的诊疗和监护,从而实现对医疗资源的高效利用。
  1 物联网基本原理
  物联网(Internet of Things)利用局域网络或互联网等通讯技能把传感器、抑制器、人员和物体等通过新的方式连在一同,实现人与物、物与物相联,从而实现信息化、远程管理抑制和智能化的网络。
  由图1能够看出,典型的企业物联网由三大局部组成,即RFID识别系统、中间件Savant系统和Internet系统[2]。
  (1)RFID系统主要包括RFID电子标签和阅读器,两者通过RFID接口进行通讯;
  (2)中间件系统是物联网的神经系统,负责传送和管理阅读器识读到的信息流,并根据需求把数据传送到Internet;
  (3)中间件系统和计算机互联网相连,可以准时有效地跟踪、查询和批改信息。
  图1 物联网的基本架构
  物联网正逐步应用于经济社会的各个领域,例如工业领域、农业领域、电网领域、物流领域、交通运输领域、医疗卫生领域、公共平安领域和节能环保领域等。物联网的应用带动了生产力、生产方式等的深刻改变,成为经济社会绿色、智能和可持续发展的关键基础和重要引擎。
  2 ZigBee模块
  ZigBee是为低数据速率、短距离无线网络通讯定义的一系列通讯协议标准。基于802.15.4标准,能在数千个细小的传感器之间相互协调实现通讯,且只需要很小的能量,就能够通过多跳的方式传送数据。该方法主要适用于智能交通、环境保护、政府事务、智能家居、工业监测、远程医疗等领域,是嵌入式应用的一个热点。ZigBee主要有如下四个特点:
  (1)低功耗
  这是ZigBee的突出优势。在低耗电待机模式下,两节5号干电池可支持1个节点事务半年到两年时间。
  (2)低成本
  ZigBee 数据传输速率低,协议栈相对于蓝牙、WiFi大略,降低了对通讯抑制器的要求,而且ZigBee免协议专利费,大大降低了成本。
  (3)网络容量大
  ZigBee具有强大的组网能力,能够变成星型、树型和网状型拓扑结构。最多可组成65 000个设备的大网,且网络的自组织、自愈能力强。
  (4)平安可靠
  ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能,选取高级加密标准(AES-128)的对称密码,各应用可灵活确定其平安属性。
  3 GPRS模块
  GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service,GPRS)的简称,是GSM Phase2.1规范实现的内容之一,能提供比现有GSM网9.6 kb/s更高的数据率。GPRS的无线调制标准、频率、调频准则、突发结构、TDMA帧结构与GSM相同。因此,在GSM系统的基础上构建GPRS系统时,GSM系统中的绝大局部部件都不需要作硬件改动,只需作软件升级。
  与其他通讯体制相比,GPRS具有很多优势,如资源共享、频带利用率高,选取分组交换技能,能够让多个用户共享某些固定的信道资源;数据传输速率高,最高可达170 Kb/s左右,用户永远在线,接入时间缩短,少于1 s,能提供快速即时的连接,可大幅度提高一些工作(如信用卡核对,远程监控等)的效率[3]。因此,使用这种通讯体制能够在很大程度上提高监控系统的实时性和可靠性。
  4 物联网医疗系统构建
  物联网远程医疗监护系统主要是利用各种医疗传感器对人体各种参数进行检测。并对检测到的数据进行本地处理或者通过Internet网络传输到远程医疗监护中心。该系统主要由带在监护者身上的心电、血压、脉搏和体温等生理参数监护仪与无线监护终端监控数据存储、显示及用户管理的远程医疗监控中心等几局部组成。物联网远程医疗监护系统结构框图如图2所示。
  图2 物联网远程医疗监护系统结构框图
  生理参数监护仪包括心电监护单元、血压监护单元、血氧监护单元与其它生理参数( 体温、脉搏) 监护单元以及用于无线传输组网的ZigBee模块。该局部具有适应性强、使用方便、体积小、功耗低等特点。使用ZigBee技能使生理参数监护仪和无线监护终端分离开, 进一步缩小了监护仪的体积, 便于用户随身携带。监护者能够根据自身的情况或者医务人员的建议,对身体的各种生理参数进行检测,把内嵌的ZigBee模块的微型医疗传感器佩戴在身上,在不影响正常活动的前提下,将检测到的各种生理参数通过ZigBee技能传送到无线监控终端。
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