一种医院患者户外无线监护系统及其患者定位方法技术方案

本发明专利技术公开了一种医院患者户外无线监护系统，系统由ＺｉｇＢｅｅ无线传感器网络、双模无线传输系统、上位机三部分组成。ＺｉｇＢｅｅ无线传感器网络包括协调器节点、参考节点、患者定位和生理参数采集节点；双模无线传输系统能够进行以太网传输和ＧＰＲＳ网络传输；上位机软件分为护士长站、住院登记护士站、值班护士站。系统实时采集患者的心电、血氧、血压、脉率、体温等生理参数，以及患者的户外位置数据，无线传输时采用原码反码校验方法；定位时采用了Ｍａｎｈａｔｔａｎ差异值定位和Ｌｏｃａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅ定位的融合方法；系统具有患者紧急报警、电池欠电报警、生理参数阀值报警等功能，确保户外活动的患者得到实时有效的监护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗监护
，尤其涉及一种医院患者户外无线监护系统 及其患者定位方法。
技术介绍
对于危重病人和具有猝发性危险的病人实行个体跟踪护理监测，在国外开 始于三、四十年代。当时完全依赖于护理人员的直接看护，并无任何仪器。五 十年代，由于晶体管的诞生，医疗仪器体积縮小、成本降低，开始出现血压、 呼吸、体温等生命体征参数的现场监测仪器。在这一领域，长期处于技术领先地位的是德国西门子(SIEMEMS)公司。六十年代，西门子公司率先推出第一代 有线遥控医护监测仪，可监测心电图、血压、呼吸、体温等生理参数，但仪器 的体积较大，且测量精度及可靠性不高。进入九十年代后，随着超大规模集成电路的广泛使用以及计算机技术、计 算机网络通信技术的发展，使得医疗监护仪的性能上了一个新的台阶，医疗监 护设备不仅从模拟设备变成了数字设备，而且在测量的精确度和准确度上都有 了显著的提高。此外，从各个设备的独立工作变成了各个设备共同组成一套分 布式的系统，医生从办公室的计算机屏幕上即可了解患者相关生理参数。进入二十一世纪后，随着人们对优质医疗服务需求的日益增长，人们已经 不满足于仅仅局限于室内的有线医疗监护系统。无线通信技术的蓬勃发展，特 别是无线传感器网络技术的发展，为满足人们的这一需求提供了有力的技术支 持。广大工程技术人员对这一新兴领域进行了很多有益的探索，也产生了很多 科研成果，其中最具代表性的成果如下1、 专利技术专利基于无线传感器网络的医疗监护系统、装置及方法 (CN200410009853.8)提出采用无线传感器网络构成微微网对患者的生理数据进行传输。2、 专利技术专利一种数字医疗监护系统(CN200610122088.X)提出将监护 数据通过无线传输，并通过GPS对患者进行定位。3、 专利技术专利基于ZigBee的病房无线监护系(CN200810199072.8)提出一 种采用ZigBee无线技术的可穿戴的室内监护系统。上述有益探索的技术路线是正确的，但存在诸多局限，需作进一步的改进。成果1虽然采用了无线传感器网络作为传输手段，但是由于缺乏国际标准的支 持，使得系统缺乏兼容性，同时也在无形中提高了系统的维护成本。其次，在 医院、家庭、社区建立起多个基于无线传感器网络的微微网对患者进行监护， 但缺乏有效地定位机制， 一旦发现患者出现生理异常却无法得知医院外的患者身居何处，医疗监护也就失去了它的意义。成果2虽采用GPS定位，但相对医疗 监护设备有限的供电能力来说GPS芯片的功耗过大，而且GPS费用亦较高。成果 3基于ZigBee技术的可穿戴监护系统虽然极大地提高了对患者的医疗服务质量， 但是其监护范围过小仅仅局限于室内，这极大的限制了患者的活动范围，降低 了患者的医疗体验。综观现有患者户外无线监护系统，在无线传输和仪表供电方面的高可靠性 和高可用性方面均存在缺陷，缺乏有效的解决方案。由此可见， 一种更合理的 患者监护方案需具备如下特点1、无线通信采用国际标准，同时考虑到中国国 情应采用2.4GHz频段为宜。2、户外患者的监护设备的功耗较小。3、对户外活 动患者的监护应具备定位功能。4、设备在无线传输和仪表供电方面应具备高可 靠性和高可用性。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有医院患者户外监护系统的不足，提供一种医院患 者户外无线监护系统及其患者定位方法。医院患者户外无线监护系统是上位机通过以太网和GPRS网络与双模无线 传输系统相连；双模无线传输系统通过RS232串口与ZigBee无线传感器网络相连 接。双模无线传输系统的内部连接关系为电源电压转换模块与WLAN模块和 GPRSDTU模块相连。ZigBee无线传感器网络由协调器节点、参考节点、患者定 位和生理参数采集节点三部分组成；协调器节点、参考节点、患者定位和生理 参数采集节点通过2.4GHz无线网络相互连接；协调器节点作负责ZigBee无线传 感器网络的建立以及在ZigBee无线传感器网络和双模无线传输系统之间的数据 转发。协调器节点的内部连接关系为CC2430集成芯片分别与串口电平转换模 块、电源电压转换模块、最小系统外围电路相连。参考节点的内部连接关系为 CC2430集成芯片分别与最小系统外围电路单元、键盘输入模块、电源电压转换 模块、OLED显示模块相连患者定位和生理参数采集节点的内部连接关系为 CC2431集成芯片分别与最小系统外围电路单元、电源电压转换及检测模块、 OLED显示模块、紧急报警按键模块、串口电平转换模块相连；患者生理参数采 集模块分别与串口电平转换模块、电源电压转换及检测模块连接；患者定位和生理参数采集节点采用锂电池和备用纽扣电池供电。所述的CC2430集成芯片与最小系统外围电路单元的电路为CC2430集成 芯片的引脚20、 7、 47、 41相连后与数字电路电源DVDD—3.3V、电容C411、 电容C71的一端相连，电容C411及电容C71的另一端接地；引脚42与电容C421 的一端相连，电容C421的另一端接地；引脚10与电容C678的一端、电阻R406、 按键S1的一端相连，电容C678及按键S1的另一端接地，电阻R406的另一端 与数字电路电源DVDD_3.3V相连；引脚23与数字电路电源DVDD—3.3V及电 容C231的一端相连，电容C231的另一端接地；引脚24与模拟电路电源VCC1.8 及电容C241的一端相连，电容C241的另一端接地；引脚26与电阻R261的一 端相连，电阻R261的另一端接地；引脚22与电阻R221的一端相连，电阻R221 的另一端接地；弓,19与晶振X1及电容C191的一端相连，晶振X1的另一端 与引脚21及电容C121的一端相连，电容C191及电容C121的另一端均接地； 引脚44与晶振X2及电容C441的一端相连，晶振X2的另一端与引脚43及电 容C431的一端相连，电容C441及电容C431的另一端均接地；引脚34与电感 L2及电感L5的一端相连，电感L4及电感Ll的一端和电感L5的另一端相连， 引脚33与电感Ll的另一端相连，弓,32与电感L2及电感L4的另一端相连， 电感L3的一端与电容C63的一端相连，电容C63的另一端与天线ANT1相连; 引脚25、 27、 28、 29、 30、 31、 35、 36、 37、 38、 39、 40与模拟电路电源VCC1.8、 电容Cll、电容CIOI、电容C371的一端相连，电容Cll、电容CIOI、电容C371 的另一端接地。所述的CC2431集成芯片与最小系统外围电路单元的电路为CC2431集成 芯片的引脚20、 7、 47、 41相连后与数字电路电源DVDD一3.3V、电容C411、 电容C71的一端相连，电容C411及电容C71的另一端接地；引脚42与电容C421 的一端相连，电容C421的另一端接地；引脚10与电容C678的一端、电阻R406、 按键S1的一端相连，电容C678及按键S1的另一端接地，电阻R406的另一端 与数字电路电源DVDD一3.3V相连；弓|脚23与数字电路电源DVDD—3.3V及电 容C231的一端相连，电容C231的另一端接地;引脚24与模拟电路电源VCC1.8 及电容C241的一端相连，电容C24本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种医院患者户外无线监护系统，其特征在于上位机通过以太网和ＧＰＲＳ网络与双模无线传输系统相连；双模无线传输系统通过ＲＳ２３２串口与ＺｉｇＢｅｅ无线传感器网络相连接；双模无线传输系统的内部连接关系为：电源电压转换模块与ＷＬＡＮ模块和ＧＰＲＳＤＴＵ模块相连；ＺｉｇＢｅｅ无线传感器网络由协调器节点、参考节点、患者定位和生理参数采集节点三部分组成；协调器节点、参考节点、患者定位和生理参数采集节点通过２．４ＧＨｚ无线网络相互连接；协调器节点作负责ＺｉｇＢｅｅ无线传感器网络的建立以及在ＺｉｇＢｅｅ无线传感器网络和双模无线传输系统之间的数据转发；协调器节点的内部连接关系为：ＣＣ２４３０集成芯片分别与串口电平转换模块、电源电压转换模块、最小系统外围电路相连；参考节点的内部连接关系为：ＣＣ２４３０集成芯片分别与最小系统外围电路单元、键盘输入模块、电源电压转换模块、ＯＬＥＤ显示模块相连患者定位和生理参数采集节点的内部连接关系为：ＣＣ２４３１集成芯片分别与最小系统外围电路单元、电源电压转换及检测模块、ＯＬＥＤ显示模块、紧急报警按键模块、串口电平转换模块相连；患者生理参数采集模块分别与串口电平转换模块、电源电压转换及检测模块连接；患者定位和生理参数采集节点采用锂电池和备用纽扣电池供电。...

【技术特征摘要】
1、一种医院患者户外无线监护系统，其特征在于上位机通过以太网和GPRS网络与双模无线传输系统相连；双模无线传输系统通过RS232串口与ZigBee无线传感器网络相连接；双模无线传输系统的内部连接关系为电源电压转换模块与WLAN模块和GPRS DTU模块相连；ZigBee无线传感器网络由协调器节点、参考节点、患者定位和生理参数采集节点三部分组成；协调器节点、参考节点、患者定位和生理参数采集节点通过2.4GHz无线网络相互连接；协调器节点作负责ZigBee无线传感器网络的建立以及在ZigBee无线传感器网络和双模无线传输系统之间的数据转发；协调器节点的内部连接关系为CC2430集成芯片分别与串口电平转换模块、电源电压转换模块、最小系统外围电路相连；参考节点的内部连接关系为CC2430集成芯片分别与最小系统外围电路单元、键盘输入模块、电源电压转换模块、OLED显示模块相连患者定位和生理参数采集节点的内部连接关系为CC2431集成芯片分别与最小系统外围电路单元、电源电压转换及检测模块、OLED显示模块、紧急报警按键模块、串口电平转换模块相连；患者生理参数采集模块分别与串口电平转换模块、电源电压转换及检测模块连接；患者定位和生理参数采集节点采用锂电池和备用纽扣电池供电。2、 根据权利要求1所述的一种医院患者户外无线监护系统，其特征在于所 述的CC2430集成芯片与最小系统外围电路单元的电路为CC2430集成芯片的 引脚20、 7、 47、 41相连后与数字电路电源DVDD—3.3V、电容C411、电容C71 的一端相连，电容C411及电容C71的另一端接地；弓l脚42与电容C421的一 端相连，电容C421的另一端接地；弓,10与电容C678的一端、电阻R406、 按键S1的一端相连，电容C678及按键S1的另一端接地，电阻R406的另一端 与数字电路电源DVDD—3.3V相连；弓l脚23与数字电路电源DVDD—3.3V及电 容C231的一端相连，电容C231的另一端接地；引脚24与模拟电路电源VCC1.8 及电容C241的一端相连，电容C241的另一端接地；引脚26与电阻R261的一 端相连，电阻R261的另一端接地；引脚22与电阻R221的一端相连，电阻R221 的另一端接地；弓I脚19与晶振X1及电容C191的一端相连，晶振X1的另一端 与引脚21及电容C121的一端相连，电容C191及电容C121的另一端均接地； 引脚44与晶振X2及电容C441的一端相连，晶振X2的另一端与引脚43及电 容C431的一端相连，电容C441及电容C431的另一端均接地；引脚34与电感 L2及电感L5的一端相连，电感L4及电感L1的一端和电感L5的另一端相连， 引脚33与电感L1的另一端相连，弓I脚32与电感L2及电感L4的另一端相连，电感L3的一端与电容C63的一端相连，电容C63的另一端与天线ANT1相连; 引脚25、 27、 28、 29、 30、 31、 35、 36、 37、 38、 39、 40与模拟电路电源VCC1.8、 电容Cll、电容C101、电容C371的一端相连，电容Cll、电容C101、电容C371的另一端接地。3、 根据权利要求1所述的一种医院患者户外无线监护系统，其特征在于所 述的CC2431集成芯片与最小系统外围电路单元的电路为CC2430集成芯片的 引脚20、 7、 47、 41相连后与数字电路电源DVDD—3.3V、电容C411、电容C71 的一端相连，电容C411及电容C71的另一端接地；引脚42与电容C421的一 端相连，电容C421的另一端接地；引脚10与电容C678的一端、电阻R406、 按键S1的一端相连，电容C678及按键S1的另一端接地，电阻R406的另一端 与数字电路电源DVDD一3.3V相连；引脚23与数字电路电源DVDD—3.3V及电 容C231的一端相连，电容C231的另一端接地；引脚24与模拟电路电源VCC1.8 及电容C241的一端相连，电容C241的另一端接地；引脚26与电阻R261的一 端相连，电阻R261的另一端接地；引脚22与电阻R221的一端相连，电阻R221 的另一端接地；弓l脚19与晶振X1及电容C191的一端相连，晶振X1的另一端 与引脚21及电容C121的一端相连，电容C191及电容C121的另一端均接地； 引脚44与晶振X2及电容C441的一端相连，晶振X2的另一端与引脚43及电 容C431的一端相连，电容C441及电容C431的另一端均接地；引脚34与电感 L2及电感L5的一端相连，电感L4及电感Ll的一端和电感L5的另一端相连， 引脚33与电感L1的另一端相连，弓I脚32与电感L2及电感L4的另一端相连， 电感L3的一端与电容C63的一端相连，电容C63的另一端与天线ANT1相连； 引脚25、 27、 28、 29、 30、 31、 35、 36、 37、 38、 39、 40与模拟电路电源VCC1.8、 电容Cll、电容CIOI、电容C371的一端相连，电容Cll、电容C101、电容C371 的另一端接地。4、 根据权利要求1所述的一种医院患者户外无线监护系统，其特征在于所 述的患者定位和生理参数采集节点的电源电压转换及检测模块的电路为锂电 池和纽扣电池的负端接地；锂电池的正极与继...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓忻，孙斌，仲立芳，李化东，张建渭，徐佳东，杨勇，吴明光，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]