医用无线呼叫系统

医用无线呼叫系统（精选七篇）

医用无线呼叫系统 篇1

传统的有线呼叫系统, 其布线繁琐且成本高昂, 不利于医院的管理, 与大规模的投资建设, 而随着Zig Bee技术的日臻成熟, 其短距离, 低功率数据传输, 成本低廉的特点非常符合建立无线呼叫系统。特别在医院的呼叫, 酒店的点餐, 等公共场所有着十分广泛的应用前景。在医用监控领域利用Zig Bee技术的无线传输和自组网的功能, 和多传感器, 多医用监测仪器的数据连接, 可以扩展位远程实时的医疗监控, 大大减小医护人员的工作量, 极大的提高了医护人员的工作效率。正是Zig Bee的许多优点而使其成为无线病房呼叫服务的最佳选择之一。

2 Zig Bee技术及其网络组成

2.1 Zig Bee技术

Zig Bee技术是双向无线通讯技术。主要用于传输速率低、能耗小, 距离近的设备之间进行数据传输的应用。

Zig Bee标准基于IEEE 802.15.4或802.15.4g协议栈而建立, 其工作在免执照的2.4GHz频段, 一个Zig Bee网络可以容纳最多254个从设备和一个主设备, 200多个Zig Bee网络可以在一个区域内同时存在, Zig Bee还支持三种自组织无线网络类型, 即星型结构、网状结构和簇状结构。[1]

IEEE组织及Zig Bee联盟是两个为Zig Bee协议制定, 应用的重要机构。为了今后不同设备的互相通信, 互相连接, Zig Bee的物理层及MAC层的协议主要由IEEE组织负责统一制定, 其他的协议采用现有标准。Zig Bee联盟则负责高层应用及市场推广工作。同样在国际上有许多致力于Zig Bee技术开发的公司, 其中比较著名的公司有Freescale、TI等国际巨头, 它们都已经研发出了Zig Bee的开发平台, 相信Zig Bee技术会越来越被广泛的应用于社会生产当中。[6]

2.2 Zig Bee网络的组成

基于Zig Bee的无线医用呼叫系统的网络组成图如图1所示。由图1可知, 该无线呼叫系统, 是由一个网络、若干个病号 (呼叫器) 节点、几个路由器节点, 一个协调器节点, 一个中心节点 (接收端) 组成的Zig Bee簇状网络。通过呼叫端把数据传到路由器, 最后通过协调器把数据传到Zig Bee接收端也就是主节点, 而主节点负责处理传过来的数据。Zig Bee实现了数据的无线传输。呼叫节点采用星型网络连接, 由其中一个节点作为Zig Bee路由器, 负责与中心网络的连接和数据中继转发。Zig Bee路由器与协调器组成一个星型与树型结合的混合网络, 再与Zig Bee中心节点连接, 中心节点设置在管理中心, 构建成一个完整的Zig Bee无线网络。一个Zig Bee网络由终端, 路由器, 协调器, 主节点组成, 其可以自行组网, 可以快速的建立网络。本文设计的Zig Bee网络工作过程有患者发出的服务请求, 通过网络传到接收端, 也就是医院的护士站或值班室。医生或护士可以通过中接收端获得患者的请求服务的信息, 对患者的请求做出及时处理。[4]

3 无线医用呼叫系统的硬件设计

3.1 无线医用呼叫系统呼叫端的硬件设计

呼叫端的设计主要包括微控模块, 通讯模块, 显示模块, 传感器模块, 报警模块, 按钮呼叫模块, 电源模块组成, 如图2所示。

当呼叫端工作时, 微控模块对输入的信息进行处理。当按下按钮时, 将信号传送给单片机, 单片机进入中断程序, 对信息进行处理。其后将控制信号传送给各个控制模块。其中显示模块采用LED16*16点阵, 滚动的显示患者的一些基本信息, 便于医护人员的校对。报警模块由蜂鸣器和发光二极管组成, 当患者按下按钮, 或者红外脉搏传感器的检测量超出正常范围, 发光二极管导通, 蜂鸣器发出报警声, 提醒陪护人员。语音模块提前录入一些常规的医护人员回复的语音信息, 有情况是可以调用播报, 来预先回复患者的一般要求, 起到安慰患者的作用。[5]通讯模块采用Zig Bee模块来替代。报警模块中传感器模块采用红外脉搏传感器, 其具体参数如表1。[2]

3.2 无线医用呼叫系统接收端的硬件设计

无线呼叫系统接收端是面对医护人员的, 其功能设计有别于无线呼叫系统的呼叫端, 控制要求较呼叫端更为复杂。其设计主要包括微控模块, 通讯模块, 电源模块, 语音模块, 显示模块, 按键模块, 报警模块。如图3所示。

其中显示模块采用12864LCD液晶屏, 显示患者的请求信息。按键采用矩阵键盘。声光报警设备采用蜂鸣器, 发光二极管。语音模块提前录入一些患者常规的请求的语音信息, 有报警时可以调用语音信息, 用语音播报来提醒医护人员。通讯模块也采用Zig Bee模块来替代。

通上电后, 单片机不断扫描外部的信号。当通讯模块收到患者请求信号, 便输入给为控制器, 单片机进入中断程序, 经单片机处理后, 分别控制各个模块, 向医护人员显示患者的基本信息, 提醒医护人员。例如LED显示患者的脉搏, 温度, 还有患者的病号, 名字等基本信息。医护人员可通过矩阵键盘的来消除报警, 回复患者的信息。[3]

3.3 微控模块, 语音模块采用的芯片

3.3.1 微控模块

微控模块采用STC89C51单片机, 这是一款基于8位单片机处理芯片STC89C52RC的系统。最高工作时钟频率为80MHz, 片内含8K Bytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器, 器件兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构, 芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元, 具有在系统可编程 (ISP) 特性, 配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部, 省去了购买通用编程器, 而且速度更快。STC89C52RC系列单片机是单时钟/机器周期 (1T) 的兼容8051内核单片机, 是高速低功耗的新一代8051单片机, 全新的流水线/精简指令集结构, 内部集成MAX810 专用复位电路。

3.3.2 语音模块

由于在系统中要求实现语音播报的功能, 而在日常环境中有许多的干扰, 所以要得到清晰的声音是有很大难度的, 因而选择一款适当的语音芯片是十分重要的。设计中选择ISD4004芯片, 器件工作电压3V, 工作电流25~30m A, 维持电流1μA, 单片录放语音时间8~16min, 音质较好。芯片采用CMOS技术, 内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮阵列。操作命令可通过串行通信接口SPI或Micro Wire送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技术, 每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中, 因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声, 避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。频率越低, 录放时间越长, 而音质则有所下降, 片内信息存于闪烁存贮器中, 可在断电情况下保存100年 (典型值) , 反复录音10万次。

4 无线医用呼叫系统的软件设计

系统功能的实现的前提是硬件和软件相互结合, 良好的运作。硬件决定了系统基本结构和特性, 而软件则是驱动系统的灵魂, 就像一个“人”, 作为一个高度复杂的生物系统, 身体为硬件, 思想为软件, 两者缺一不可, 相辅相成。

4.1 接收端软件设计

接收端主程序主要完成系统的初始化, 其主程序流程图如图4所示, 接收数据中断子程序流程图如图5所示。

4.2 呼叫端软件设计

呼叫端程序相对接收端程序较为简单, 其主程序流程图及发送数据的中断子程序的流程图分别如图6, 图7所示。

5 结语

医用呼叫系统是医院自动化的重要组成部分。现有的医用呼叫系统大多是以有线方式连接, 这会造成布线繁琐, 系统维护成本高等问题。而把Zig Bee技术与呼叫系统相结合, 实现了数据的无线传输, 改进了以前的布线方式。能较好的实现功能,

参考文献

[1]瞿雷, 刘盛德, 胡咸斌.Zig Bee技术及应用.北京航空航天大学出版, 2007-8.

[2]黄双华, 赵志宏, 郭志.Zig Bee无线传感器网络路由的研究与实现[J].电子测量技术, 2007, 30 (2) :59-61.

[3]刘焰.单片机实现病房呼叫管理[J].科技资讯, 2006, 54 (25) :7.

[4]赵惠军.基于Zig Bee协议的病房呼叫系统研制[J].医疗卫生装备, 2008, 29 (7) :56-59.

[5]王琳.基于Zig Bee技术的无线呼叫系统的设计[J].电子测量技术, 2008, 31 (10) :142-145.

基于无线单工呼叫的报警系统 篇2

分组成的基于无线单工呼叫的报警系统，各个模块以MSP430x169单片机为控制核心协调工作。该报警系统通过无线方式实现远程监控，且能够多点对一点的监控，与传统监控系统相比，有灵活性强、方便、实时性强的特点。

关键字: AD22151 超再生ISD1420

一、引言

随着科学技术的飞速发展，越来越多的电子产品逐渐的走进人们的日常生活，而为了追求高的生活质量，人们的贵重物品越来越多，但是各类防盗系统都有其自身的缺点，不可能做到十全十美，现在大学生也不例外，都带有一些贵重物品，而大学生的防盗意识比较差，所以经常看到、听到大学生被盗事件。传统的防盗装置是结实的、耐摔的盒子装贵重物品，但是无法通知被盗者或者管理员。对于人居住比较集中的地方一般比较混杂，这就给盗贼可乘之机的机会，所以这些地方容易被盗。本装置特别适合居住比较集中的地方，因为该装置通过感应部件采集报警信息（如有人带走按有感应装置的物品），在通过无线发射装置发射给特定的管理中心，管理中心通过接收到得信息就可以判断管辖的地区是否有被监控的东西被盗，以达到报警的效果。

本系统实现时远程无线监控，且能够实现多个地方同时监控，在控制中心有语音播放，能够提醒监控人员被监控对象的情况及地点，以实现实时监控，比传统监控装置灵活、方便、实时性好等特点。

二、系统的基本组成

本系统设计制作了一个简易单功无线报警电路，实现监控中心和监控地点间的无线通信，并在监控中心实时播

报、显示报警地点，从而实现对监控地点的远距离监控，该系统由传感器感应模块、无线发射模块、无线接收每模块、语音报警模块四部分组成，各个模块以MSP430x169单片机为控制核心协调工作。系统硬件原理框图见图1。

（1）信号采集与发射模块

AD22151是磁场传感器，该传感器灵敏度高，可以用作高灵敏的接近开关，可靠性好体积小，有较大的动态感应范围，能满足本系统动态范围大的要求，所以本系统用AD22151作为报警信息的感应装置。普通的LC振荡电路频率漂移较严重，且电路受外界的影响比较大，产生的正弦波稳定性差；晶振振荡电路的物理特性好、受外界的影响小，晶振振荡电路的Q值高，选频特性好，并且电路实现简单、易行，并且有专门的315MHz的晶振，符合系统载波频率的要求。由于晶振振荡电路简单、易行，频率稳定性好，满足系统的设计要求，所以本系统采用晶振振荡电路产生315MHz载波信号。

在本系统设计中，利用AD22151的单极性工作模式来作为接近开关，当笔记本上面的固定磁铁离开传感器一段距离，传感器的输出为低电平，低电平信号接PT2262的使能端，PT2262发出编码信号，编码信号的高低电平控制三极管8050的基极，进而控制三极管的导通和截止，高频管2SC3357的导通和声表谐振器在通短的过程中就形成了ASK调制，整个数传模块发送编码调制信号。完成信号的采集与传输。电路原理图见图2

(2)编、解码模块

目前常用的编码解码芯片的编码信号都是方波，由傅里叶分析法分析其频率分量可知这种编码信号有效的频带实际很窄，用于频率很高的无线通信时误码率低且调制简单，只需要在高电平时触发振荡电路（振幅键控调制）；双音多频编码解码芯片的编码信号（DTMF）是800Hz至1200Hz的音频信号，频率较低，但是是正弦信号，调制比方波复杂，需要用乘法器实现。方波的编码解码方式在几百兆的无线通信系统被广泛使用且误码率极低，本系统采用PT2272编码芯片和PT2262解码芯片。

(3) 报警接收模块

传统的接收机（振幅调制）都是采用超外差接收，超外差检波电路主要是把高频信号的频谱搬移到中频频率上,使高频调制变成了中频调制，本振频率精度要求高才能保证中频调制效果好，一般用锁相环、数字分频、数字鉴相器等电路产生振荡，但是本系统的载波是315MHz，频率太高，这些电路本身已经不是很稳定且电路复杂。超再生接收机是直放式接收机的一种，利用正反馈电路原理，把放大了的输出信息反馈到输入端，再放大、循环……，在没有接受到信号时该检波电路输出的是超噪声（频率在0.3~5kHz之间），在接收到信号时电路揩振，超噪声被抑制，高频振荡器开始产生振荡，输出检波后的调制信号。

在本设计中采用的就是超再生接收方式，微弱信号从天线和选频网络进入，输入到Q1经初步放大，再送入Q2进一步放大，进入LM358继续整形放大，放大后的数字信号再由Q3做一次反相输入到PT2272的信号输入脚14进行解码解码输出脚为PT2272的10-13脚。最后msp430单片机从PT2272的数据输出脚读取编码信号，对编码型号进行解析，在收到有效信号后，做出相应反应。即控制语音芯片（ISD1420）将预先录制的语音报警信号播放出来，同时还利用液晶显示1620做出显示，从而实现良好的人机交换。接收电路原理图见图3

(4) 语音播报模块

以单片机存储和控制核心，通过A/D采样，将外部的模拟信号转换成数字信号并存储在外部的flash中(单片机的存储容量小，需要外加存取器)，当需要放音的时候单片机通过外部地址读出取存储在flash中的数据，并通过D/A转换成模拟信号输出，最后通过音频放大驱动扬声器播放出来，这种方法电路实现较简单，但需要大容量的存储器，且用于采样的A/D工作频率和精度要求高，才能达到很好的效果。使用语音芯片作为语音播放电路的核心，电路简单，且ISD系列的语音芯片具有高保真、不怕断电、录放一体化等特点，并且采用直接模拟量存贮技术DAST，完成语音的录入、存贮及分段调出，整个过程不需要外接A/D、D/A，语音数据采用分段存贮，这样实现语音的分段播放，并且可以根据系统需要播放任意一段的语音，但是前一种电路无法实现的，论文中的报警装置的播报就是采用后面一种方案。

该模块用MSP430x169作为CPU，通过控制ISD1420的地址（A0~A7）的初始位置及PLAYL、PLAYE或

REC来控制录入、播放，本系统通过控制播放地址及播放时间选择性的播放要播放的内容。当PLAYL为低电平或PLAYE遇到下降沿时，ISD1420进入播放模式，播放地址所对应的语音，直到PLAYLE为高电平或遇到EOM标志，对出播放模式。当REC为低电平不管PLAYL、PLAYE为何电平，ISD1420都进入录音模式。该电路是通过对一些参考资料的改进后得出的, 消除了以往电路放音结束时有较大电流冲击噪音的弊病, 而且占用口线少, 录音输入端采用差分输入有很大的噪声抑制比，保证录音质量。用户在自己系统中只需要扩展一个位口即可,使用系统中的保留口线更是方便。具体电路见图4.

三、软件设计

系统进入程序入口，设定运行时间以方便系统记录下报警的准确时间，接初始化MSP430x169的寄存器并进入低功耗模式，当报警模块发射有效信号时，接收模块接收到有效信号并将报警地点解码出来，接着通过中断的方式触发MSP430x169退出低功耗模式，读取报警地点，最后控制显示器1602和语音播报模块将报警地点播报出来，播报、显示的赋值完成后，系统再次进入低功耗模式等待下次有数据的接收并且语音播报模块在此阶段不断的播报直到接收到新的数据或复位。

四、结束语

本系统以MSP430x169单片机为控制核心协调工作，以AD22151为核心的传感器模块实时感应外界的磁场变化（被监控物体附近放有一小块磁铁），当磁场变化超过设定的门限值就触发PT2262输出有效编码码字（报警地点的编码），发射模块（3355和晶体振荡器组成的315MHz发射电路）将编码码字发射出去，控制中心的超再生检波电路模块实现2ASK调制解调，再经PT2272解码芯片对编码信息进行解码送至MSP430x169单片机，单片机控制语音芯片ISD1420、液晶1602，播报、显示报警的地点。由于报警接收装置可以多个，只要是发射接收间的通信协议是相同的就可以，所以该装置能够实现多点对一点的远程无线监控，且灵活性强。而控制中心语音播报能够实时的提醒监控人员，与传统监控装置相比实时要强。

五 参考资料

[1] 高吉祥,唐朝京.全国大学生电子设计竞赛高频电子线路设计,北京：电子工业出版社，2007年9月.

[2] 铃木宪次.高频电路设计与制作,北京：科学出版社，2005年4月.

[3] 左智成,李兴华.电波与天线,合肥：合肥工业大学出版社，2006年12月.

[4] 王卫东,傅佑麟.高频电子线路,北京：电子工业大学出版社，2004年8月.

增强医用呼叫系统信号的研发 篇3

近年来,随着医院的发展,患者日益增多,呼叫系统逐渐成为临床护士与患者间不可缺少的沟通工具。尤其针对单间的患者,传呼器就成为他们生命的保障,关键时刻传呼不起作用,是会造成重大医患事故的[1]。

目前,本院传呼系统使用BEY-2000G系列德亮呼叫系统,其先进的地方在于每个分机都是一个小型计算机,可实现LED屏幕显示。但是该产品的设计初衷是针对单楼层使用,多层传呼并未做过测试。因此,多楼层通信无法保证畅通,解决该系统的缺陷迫在眉睫。

1 系统介绍

本呼叫系统是典型的客户端/服务器(Client/Server,C/S)系统,每个科室的护士站都有一台主机作为终端服务器,不仅可以呼叫患者,还可以编辑患者信息。而病房的每个分机作为客户端,通过LED屏幕显示患者信息、护理等级[2]。患者按手柄呼叫后,护士站会显示呼叫者的信息,然后通过电话进行沟通,最后按复位键结束整个通话,并等待下一位患者的呼叫。

目前本呼叫系统常见故障有:(1)呼叫串号,例如呼叫甲方,甲乙丙丁都能听到;(2)无法呼叫,尤其在离主机较远的病房该故障频发;(3)分机显示信息紊乱,出现乱码。

2 系统硬件设计

本设计认为若要实现服务站与分机无论距离多远都可以保证通信,就必须要保证信号稳定,而且需要信号隔离,保证病房与病房之间不能串号。

2.1 设计思路

根据设计需求,本系统以C51单片机作为核心,外接信号放大器[3]和A/D转换器。在远离呼叫主机的病房呼叫时,装在门口的隔离器会自动锁住信号源,以防止信号乱串。然后通过时钟芯片对信号进行排序,以保证该信号不会因为多床呼叫而导致丢失或延迟。病房呼叫铃到该系统的连接方式如图1所示。

2.2 控制系统设计

C51单片机芯片是可多次编辑无擦除芯片,由有自动数据处理能力的CPU、随机存取存储器(random access memory,RAM)、只读存储器(read-only memory,ROM)、多路I/O口和中断系统、定时器/计数器等组成。

单片机控制系统的功能是:键盘数据采集并保留采集结果,控制液晶显示设计要求的内容,读取实时时间,并进行适当的数据处理[4]。

该控制系统中AT89C51单片机的P0、P1、P2、P3.0及P3.1接口作普通I/O使用,其中P0、P1、P2口作为数据传输口,P3.0口作为清除按键的数据输入口,P3.2口作为外部中断信号输入口。P3部分端口与时钟芯片DS1302相连实现时间的通信[5]。具体电路如图2所示。

2.3 时钟芯片的硬件设计

时钟芯片有2个电源引脚:VCC1和VCC2,其中VCC1是主电源,VCC2是备份电压。当VCC2>VCC1+0.2 V时,由VCC2向DS1302供电;当VCC2<VCC1时,由VCC1向VCC2供电,目的是防止掉电时芯片内部数据丢失。其通信引脚有3个,另外接32.768 k Hz晶振,为芯片提供计时脉冲,其连接电路如图3所示。

2.4 中断电路设计

当信号关闭时,需要通过中断电路释放锁定信号源。系统初始化时,L1端口设置为高电平,P0口设置为低电平;当有按键复位或关闭时,L1会变为低电平,CLEAR(复位键)也会变成低电平,这样通过一个与门实现按键中断检测,其连接电路如图4所示。

2.5 实时时钟DS1302驱动设计

由于DS1302是串行外设接口(serial peripheral interface,SPI)总线驱动方式,它不仅要向寄存器写入控制,还需要读取相应寄存器数据,而SPI总线进行数据通信时只有2条数据线,即SCLK和RST。通过不同时刻的2条总线的电平变化不同可以进行不同的操作。时钟芯片电路如图5所示。

3 隔离器的设计

隔离器是利用光电耦合器(由发光元件和光敏元件组装在一起)的工作特性,通过光实现耦合构成电-光和光-电的转换器件。当电信号输入到光电耦合器的输入端时,发光二极管通过电流而发光,光敏元件受到光照产生电流,CE导通;当输入端无信号时,发光二极管不亮,光敏三极管截止,CE不通。之所以隔离器选择光电耦合器作为分割信号的核心部件,是因为光电耦合器不仅具备性能稳定、信号放大、抗干扰性强等特点,而且线路简单、成本低廉[6]。常用光电耦合器工作原理如图6所示。

3.1 造成传呼系统模拟信号失真的原因

造成模拟信号失真主要有2个原因:(1)根据阻抗计算公式Z=R+J(XL-XC)(Z代表阻抗,R代表电阻,J代表矢量,XL代表感抗,XC代表容抗)得知,随着呼叫铃分机数目越来越多,负载电阻的阻抗会越来越大。(2)在直流电源的回路中,负载的变化会引起电源噪声。比如呼叫铃分机按响时,电路从一种状态转换成另一种状态,会在电源线上产生一种很大的尖峰电流,形成瞬间的噪声电压。首先解决第一个阻抗问题,选择并联接地方式。并联接地中各个电路的地电位只与自身的地线阻抗和地电流有关,有效克服了公共地线阻抗的耦合干扰。理想化的情况下所有分机都有一个共同的“地”。只有这样,分机的信号连接点之间的电位差才能接近零[7],从而减少负载之间的容抗跟感抗,如图7所示。第二个噪声干扰问题在该系统内部解决,主要是加装一个防低电压漂移的放大器和在每个负载之间加装去耦电容。放大器不仅能够滤波,还可保证信号放大不失真。而去耦电容的主要作用则是局部去耦,有贮存电能以满足突发事件所需的功率的作用,可以有效防止低频干扰。

3.2 解决问题方案

在过程环路中使用信号隔离器,将房间之间信号干扰的感抗和容抗有效扼制,既断开过程环路中的电流脉冲,又不影响过程信号的正常传输,从而可以彻底解决信号失真、串号问题。隔离器安装位置如图8所示。

3.3 隔离器内部结构设计

如图9所示,隔离器实现了输入对输出、对电源、对地的四端三重隔离电路设计,因此系统无需接地线路,给设计及现场施工带来了便利。也正是由于这种信号线路无需共地的设计,使得检测和控制回路信号的稳定性和抗干扰能力大大增强,进而提高了整个系统的可靠性。另外,这种隔离器产品除具备极强的滤波能力外,还有更强的信号处理能力,能够接受并处理热电偶、热电阻、频率等各种信号[8]。

3.4 ADA4528防低电压零漂移放大器

除了解决由于负载接入变多而导致的信号阻抗增加,还要解决信号之间互相干扰的问题。防低电压零漂移放大器ADA4528由ADI公司生产,工作电压为2.2~5.5 V,增益为140 d B,共模抑制比为135 d B,电源抑制比为130 d B,因此适于对低电平信号进行精密放大的应用。目前呼叫铃信号失真不仅是因为距离远信号经常传达不到位,还因为存在干扰脉冲,影响通话质量,所以本系统需引用该元件,以最大限度地确保信号的顺畅性、清晰度,减少延时。

4 隔离系统软件设计

对于本呼吸系统,除了硬件设计外,还需要根据功能需求设计一个运行高效、冗余指令少、稳定性强的软件系统。主要完成各个子程序的设计,主函数只需要简单的数据处理和各个子程序的调用来逐步完成所有需求。

4.1 主程序

主程序主要是对各个子程序、中断服务子程序进行初始化,并循环显示患者信息[9]。

主程序设计如下:

4.2 矩阵键盘的中断程序设计

矩阵键盘的中断程序主要是通过对按键的扫描实现对按键的键号识别,同时储存对应病房、病床号以及按键的时间,主函数通过存储的数据便可实现病房信息的循环传呼。

需要说明的是,在此中断程序中抖动的识别可以通过延时一段时间后再对L1及CLEAR的高低电平进行判断来实现,若延时后仍然有低电平则不是抖动而是真的有按键按下。

矩阵键盘的中断程序设计如下:

5 应用效果分析

本设计从整体看是采用了隔离器分割信号,有效地防止了病房之间的串号,而且将德亮呼叫系统由单层设计延伸到多层串联,并可以保证信号传输,通过对病区的数据采集实现医院医疗人员和病房之间的通信信号的放大和传输。此次设计将每个隔离器都安装在病房外面,虽然数量较多,但效果明显。经安装与使用过本系统的科室证明,基本解决了串号或者无法呼叫的问题[10]。

6 结语

在本系统设计期间,对程序的调试曾出现多次报错,例如在测试多个患者呼叫循环排队显示的线程时,为了将按键号和按键时间存储下来,并按顺序出栈入栈时,AT89C51单片机的128 KB的RAM(用来存放可读写的数据)空间不够,导致编译错误,后来扩展了64 KB后编译才通过检测。

本设计目前正在临床实验阶段,虽然信号的干扰问题得到了有效扼制,但是安装的工作量庞大,建议在使用呼叫铃系统时尽量还是不要跨楼层,在靠近主机不跨楼层情况下,左右相距50 m是最佳的通信距离。

摘要：目的:针对医院呼叫系统故障频发导致无法传呼的问题,研究一种增强呼叫系统信号的方法。方法:在每个病房嵌入一个信号加强器,其原理主要是将信号加强放大,使信号通过振荡电路不断加强,同时利用AT89C51单片机芯片的可编辑性,对呼叫按键和时间进行循环排序,确保呼叫系统不再串号以及无法呼叫的故障发生。结果:通过临床科室实验,经改装过的楼层再未出现信号紊乱、呼叫串号、无法传呼的故障,确保了患者的安全性,提高了患者的满意度。结论:经改装后的呼叫系统可以满足多层传呼的要求。

关键词：呼叫系统,信号放大,AT89C51单片机

参考文献

[1]潘晓东,费军,张益明.基于安卓终端的呼叫系统设计与应用[J].医疗卫生装备,2014,35(11):52-53,88.

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[3]杨进宝.基于n RF905的医院病房无线呼叫系统设计[J].企业技术开发,2011,30(11):11-13.

[4]郝妍娜,洪志良.基于MCU和n RF905的低功耗远距离无线传输系统[J].电子技术应用,2007,33(8):44-47.

[5]李群芳,肖看,张士军.单片微型计算机与接口技术[M].3版.北京:电子工业出版社,2008.

[6]冯建华.单片机应用系统设计与产品开发[M].北京:人民邮电出版社,2004.

[7]窦振中.单片机应用系统设计与产品开发[M].北京:中国电力出版社,2008.

[8]王乔芝,郑锋,刘瑞国,等.51单片机开发应用从入门到精通[M].北京:中国铁道出版社,2011.

[9]谭浩强.C程序设计[M].3版.北京:清华大学出版社,2008.

医院床头无线呼叫系统 篇4

目前医院普遍采用有线床头呼叫系统, 线路安装麻烦, 成本高, 移动不灵活;医院出现紧急加床情况时, 紧急加床将无法实现紧急呼叫功能;另外, 其无线寻呼功能使用固定接收器, 距离短, 携带不方便, 对于紧急事件, 可能因处理不及时而导致医疗纠纷, 局限性很大。而无线呼叫系统不仅可以及时处理各种突发事件, 减少医患摩擦, 而且在医疗纠纷发生以后, 可以提供客观依据;呼叫信息、应答记录的可查阅性为医院对纪律涣散、擅自脱岗的医护人员的处分提供客观依据, 便于医院的人员管理[2]。

1 工作原理与系统构成

1.1 工作原理

病房呼叫器发出呼叫信号后, 由其内无线信号发射模块发出呼叫信号传输至护理室无线信号控制器, 经其处理后发送至无线收发模块控制大屏幕显示板, 显示呼叫病房和病床号;同时护理室无线控制器控制面板上的喇叭发出音乐提示音, LED闪烁报警, 液晶小屏幕显示病房病床号, 提示护理站工作人员有病房呼叫信息。若病房呼叫信息没有得到护士站医护人员及时处理, 通过预设在护理站无线控制器系统内的医生或护士的移动电话, 系统自动寻呼医生或护士, 使医护人员及时、准确得到病患者呼叫信息并迅速处理, 从而保证患者的及时治疗。病房离护士站较远时, 无线信号转发器可以将信号传输距离延长。

1.2 系统构成

该系统包括电源、病房控制面板、病房无线控制模块、无线信号路由器、护理站主控制面板、护士站无线主控模块、移动短信寻呼模块、走廊大屏幕无线控制显示模块、微机系统信息控制模块。其中病房控制面板、病房无线控制模块依次相连。护理站主控制面板和护士站无线主控模块相连接, 走廊大屏幕显示模块和无线主控模块相连接, 护士站无线主控模块和微机系统信息控制模块电连接。整体框图如图1。

2 硬件设计

医院床头无线呼叫系统硬件主要由无线收发模块, 走廊大屏幕无线控制模块, 护理站无线控制模块组成。

2.1 无线收发模块

无线收发模块主要是由P I C单片机16F877[3]和Zig Bee无线收发芯片CC2420[4]组成。主机PIC16F877的SPI口和CC2420的从机SPI接口:SI, SO, CCS, CLK相连接, 完成对CC2420节点地址, 网络地址等配置。C C 2 4 2 0的信号控制线c c a、fifop、fifo、sfd等分别和PIC16F877的数据I/O口相连接, 完成对数据的控制发送和接受。PIC16F877单片机和CC2420电路图如图2所示。

2.2 走廊大屏幕的汉字点阵驱动模块

走廊大屏幕无线控制电路由两部分组成, 一是无线收发模块, 由PIC16F877和CC2420组成;二是由STC89C54单片机控制的点阵汉字数码管驱动电路。两者通过串口传输信息。由STC89C54控制的点阵汉字数码管驱动电路如图3所示。

其中, 对于汉字数码管的行驱动采用的是74LS154移位寄存器, 对于列驱动采用ULN2803达林顿驱动管。

2.3 护理站无线控制模块

护理站无线控制模块的硬件电路包括:PIC16F877和CC2420组成的无线收发模块、微机系统串口接口模块, 液晶显示模块, 实时时钟模块, 语音提示模块等。

微机系统串口接口模块是单片机STC89C51通过MAX232接口芯片和PC机进行通讯。实时时钟模块是由DS1302芯片和单片机接口, 实时保存当前的时钟信息, 为记录每一条病房呼叫信息和处理信息提供时钟记录, 其电路图如图4。

液晶屏幕采用的是深圳三元液晶显示科技公司的SYT640480B屏幕, 其内带控制器, 语音信息提示电路是由单片机STC89C54控制语音芯片ISD4002和音频放大器LIN4806组成, 其电路图如图5所示。

3 软件设计

3.1 系统初始化

系统初始化主要是完成系统初始状态的设置, 如病房呼叫器中地址的设置, 护理站无线控制器中的网络地址表的增减, 无线转发器的地址配置, 控制面板上液晶的显示等。大屏幕上初始化时候显示当前的实时时钟或者是医院的文字信息等。

3.2 无线发送/接受子程序

无线发送和接受子程序主要是通过PIC16F87的SPI接口和CC2420进行的通讯配置, 实现数据的无线发送和接受。主要包括几个接口函数。软件流程如图6[5]所示。

3.3 液晶显示控制驱动程序

液晶显示控制驱动程序主要包括液晶显示初始化程序, 读BF和AC值子程序、写指令代码子程序、写显示数据子程序、读显示数据子程序等。液晶显示初始化子程序流程为:关显示→正常显示驱动设置→占空比设置→复位→ADC选择→清屏→开显示。液晶显示的软件流程图如图7所示。

3.4 ISD4002语音驱动软件设计

ISD4002采用SPI口来实现数据录入和回放, 在本系统中, 设置STC89C51单片机没有SPI口, 因此我们采用I/O口模拟的方式实现S P I的操作, 我们以STC89C51单片机为主控制器, ISD4002为从控制器, 通过SPI口完成数据通讯过程, 回放声音步骤如下:首先从地址00h处发音, 发送POWERUP命令, 等待上电延时时间, 发地址值为00h的SFTPLAY命令, 此时器件会从00h地址开始放音, 当出现EOM的时候, 立即中断, 停止放音。如果从地址00h开始录音, 操作步骤如下:发POWERUP命令, 等待上电延时, 发出POWRUP命令, 等待两倍的上电延时, 发送地址为00h的SET—REC命令, 器件便从00h地址开始录音, 一直到出现OVF时, 录音停止。

4 结论

本系统提供了一种结构简单、实用, 使用更方便的医院无线床头呼叫系统及测量方法, 其呼叫终端为护理站大屏幕显示屏或者医生、护士随身携带的移动电话, 可实现呼叫及时应答[6], 问题及时处理, 缩短了患者等待的时间, 减少了医疗纠纷;另外, 微机信息系统可存储呼叫应答信息, 便于信息的查询、管理。本系统投入使用后, 将会使患者的治疗更快捷, 医院对工作人员的管理更方便, 对医疗纠纷问题也将提供更客观的依据。

摘要：介绍了一种医院床头无线呼叫系统, 通过无线信号发射模块发出呼叫信号传输至护理室信号控制器, 处理后发送至大屏幕显示板, 显示呼叫病房、床号, 同时发出音乐提示音, 使医护人员及时、准确得到病患者呼叫信号并迅速处理;同时, 当病人寻呼护士站一定时间没有响应时, 系统将自动寻呼医生或者护士, 从而保证患者的及时治疗, 提高医院的治疗水平及管理水平。

关键词：无线数据传输,医院呼叫,ZigBee,病房管理

参考文献

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[2]防数据碰撞的无线呼叫系统设计http://www.54ceo.net/c3/article20239p1

[3]王秀梅, 刘乃安.2.4GHZ射频芯片CC2420实现ZigBee无线通信设计.国外电子元器件, 2005:20-23

[4]PIC16F87DATASHEET.PDF www.alldatasheet.com

[5]张华林, 林达明.无线病房呼叫系统的设计.国外电子元器件, 2006.8

基于单片机的无线呼叫系统研究 篇5

随着时代的进步, 科技产品不断的更新和升级, 消费者对科技产品的要求也不断的苛刻, 为了吸引消费者的眼球, 企业不得不提高自己的产品的优势, 在此大背景下, 进而产生了多元化的呼叫系统。但是就目前而言, 大多数医院、酒店、KTV、餐饮等呼叫系统都采用传统的有线传输方式, 更有甚者为节约成本采取口头呼叫的方式, 造成客户的呼叫不能及时传递, 给自身产生了诸多不便, 而有线的传输系统存在各种弊端。有着布线繁琐, 安装复杂, 功耗高, 不易移动等缺点, 进而无线呼叫技术成为消费者青睐的对象, 所以许多公司也将这一技术作为重点的研究对象, 这为我们的研究提供了有力的支持。

二、系统的总体设计

2.1设计方案

本设计由一个主机和多个分机组成, 设计框图如图1, 主机用来接收分机传来的信号并加以分析和处理, 并在LCD液晶显示器上显示。分机用来向主机发送呼叫信息, 分机和分机之间不能通信, 分机只能和主机通信, 经过设计该系统将达到以下功能:

任意分机用户呼叫, 主机马上能响应并显示分机号;

分机设置四个功能按键, 按对应的功能按键主机接收并显示在屏幕上;

若有多个分机呼叫就循环显示;

(4) 接收信号时, 蜂鸣器发声提示;

(5) 当分机呼叫后, 主机按回应按键取消响应。

2.2设计结构框图

主机结构框图如图1所示。由STC89C52RC单片机为核心控制器、315M无线可再生接收模块、SC2272-M4、LCD1602液晶显示屏和模拟、数字电路、显示电路、以及晶振复位电路等组成主机。无线接收模块接收到分机发来的信号, 单片机经过SC2272-M4解码芯片转化显示在1602显示器上, 并且语音提示模块发出提示音。

分机的结构框图如图2所示。分机主要由以315M无线可再生遥控模块、SC2262、键盘输入电路、数字电路、显示电路、以及晶振复位电路等组成。用户按下功能按键, 把按键地址经过Sc2262芯片编码, 再通过无线发射模块发出, 同时LED灯发光提示。

三、系统硬件电路设计

3.1单片机控制电路

控制电路如图3所示, 从节能以及用户体验等方面来选择, 用STC89C52RC单片机实现数据处理。STC89C52RC单片机保留MCS-51[1]等系列单片机低电压、低功耗、高性能等特点外, 本身还有超强抗干扰能力、机器周期可以任意选择、ISP (在系统可编程) /IAP (在应用可编程) , 无需专用编程器, 无需专用仿真器、片上集成512字节RAMEEPROM功能、看门狗功能、通用异步串行口 (UART) , 还可用定时器软件实现多个UART等MCS-51[1]系列单片机不具有的功能。此电路由89C52单片机, 315M无线可再生接收模块, 和1602液晶显示器, 以及SC2272-M4等主要器件构成。单片机分别连接电源电路, 晶振电路, 复位电路, 显示电路, 按键电路, 无线接收电路。构成了单片机控制电路。

3.2数据传输模块的选择

数据传输模块采用315M无线可再生遥控模块, 315M无线可再生接收模块, 使用声表谐振器SAW稳频, 频率稳定度极高、使用ASK方式调制, 将功耗降到最低、输出无杂波, 零电平、其次数据不受干扰, 稳定性好, 最后价格低廉。

单片无线收发器工作电压为3.5-12V, 工作方式:AM, 传输速率:4KB/S, 发射功率:10m W, 发射频率:315M, 外接天线:25cm普通多芯或单芯线, 引脚排列从左→右: (DATA;VCC;GND) 。

3.3单片机无线接收电路 (如图4)

四、软件程序设计

单片机无线呼叫系统软件设计的关键是为了对数据的发送和接收, 也就是我们所说的服务端和客户端。因此系统主要包括通主机系统的主程序、主机的显示程序为服务端、系统通过分机的系统主程序为客户端、按键翻阅和删除程序等等组成。及时更新系统数据、无线收发程序提供无线传输是由按键翻阅和删除程序提供支持。

主机工作流程:主机启动后, 首先需要对器件和芯片进行初始化, 一切正常之后让主机进入数据等待模式, 等待分机发送信号, 否则提示错误。若有分机信号的发出信号给主机, 主机迅速将信号进行处理并且储存, 同时将信息输送给显示器以便用户查看并且循环显示, 接着按发送的分机地址发出回应信号, 进而接收该分机接入系统并再次进入等待状态, 以此循环。

分机工作流程:分机启动后, 首先对器件和芯片进行初始化, 一切正常后, 按键信息进入等待状态, 当有人按下呼叫健的同时, 系统进行工作, 扫描拨码开关进而将分机的地址获取并储存, 然后通过无线发射模块发送给主机, 并等待主机发送回执信号。当分机收到主机的回执信号时, 分机再次进入按键等待状态, 等待再次按键信号的输入。

五、结束语

本系统通过315M无线发射模块发射信号, 接收信号, 经STC89C52RC处理后显示输出, 实现了无线呼叫系统。主要运用了无线射频控制技术、通信技术、单片机技术等。实验结果表明, 本系统具有较强的实用性:电路设计简单, 便于管理和维护, 弥补了传统有限呼叫的诸多不足;本系统具有较好的稳定性:运行稳定可靠, 同时本系统占用空间小、使用材料少, 成本便宜;同时本系统具有较好的应用范围:传输速度快、距离远, 可进行多领域的推广与使用。

摘要：本文讲述了基于51系列的单片机设计的无线呼叫系统的设计。该系统以STC89C52RC单片机为核心控制器, 以315M无线可再生遥控模块、315M无线可再生接收模块、SC2272-M4、SC2262、LCD1602液晶显示屏和模拟、数字电路等组成无线呼叫系统, 能够实现用户和管理员之间信息的传递。在该设计中有四个功能按键, 当用户有需要时, 按下对应的功能按键, 此时, 主机将接收来自用户传来的信号, 并在显示屏上显示用户的号数及对应的服务, 多人使用时可实现循环显示。此系统为一个成本低、功耗低、效率高、操作方便和易于安装维护的快捷系统, 适用于医护, KTV, 酒店, 餐饮等多种场合。

关键词：单片机,无线,呼叫系统,STC89C52RC

参考文献

[1]宏晶科技.STC89C51RC/RD+系列单片机器件手册[EB/OL].[2009-02-02].http://www.MCU-Memory.com。

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[3]任富民.电子CAD-Protel DXP电路设计[M]北京:电子工业出版社, 2009。

医用无线呼叫系统 篇6

无线医疗是当前医院临床信息化的趋势,通过应用无线医疗信息系统,医护人员在患者床边就能实现患者身份识别、医嘱的查询与录入、生命体征采集、床边护理、口服药管理、静配药物核对、健康宣教等医疗服务,避免了以往医院信息化过程中医护人员忙于处理医院信息系统数据,医患直接沟通减少的状况,充分体现了“以患者为中心”的医疗服务理念。因此无线网络在医疗行业中的应用已成为一种趋势,它的应用提高了医院的运营效率和服务质量,使医院的整体竞争力得到了提升[1]。医院无线终端作为医护人员与患者沟通的平台,其选型决定了所应用的无线医疗信息系统的功能及实际效果。

1 医用无线终端方案

1.1 无线查房车方案

无线查房车在结构上主要由活动车架、集成计算机、显示器、伸缩键盘及鼠标(轨迹球)、伸缩抽屉、UPS构成。针对医生设计的查房车,会配置病历的托架;针对护理使用的查房车,会配置多层的器械抽屉、药盒抽屉、污物桶。无线查房车通过Wi Fi与医院的无线局域网连接,由于内置计算机使用的是通用的Windows操作系统,因此可以直接使用医院信息系统中的医生工作站或护士工作站,该方案的系统延续性好,上手容易,因此至今仍在大型医院使用。但是由于无线查房车体积较大,内置的计算机维修较为不便,同时UPS电池充放电频繁,容易造成电池不到设计寿命就需更换的情况;另一方面无线查房车使用的是原有医院信息系统,针对移动医疗的设计不充分,不能体现移动医疗的特点。

1.2 便携式计算机查房车方案

便携式计算机查房车与无线查房车在本质上没有区别,但是由于用便携式计算机替换了无线查房车中的集成计算机和UPS,因此比无线查房车结构更为简单,整车价格更为便宜,后期的维护成本也相对较低。便携式计算机使得查房车在尺寸和可移动性上都得到了改善,但是它仍然是通过内置的Wi Fi与医院无线局域网连接,使用原有的医院信息系统,因此便携式计算机查房车方案也存在针对移动医疗设计不充分的问题。

1.3 PDA及EDA方案

PDA(personal digital assistant)即个人数据助理;EDA(enterprise digital assistant)即企业数据助理。从定义上我们可以看出,PDA是为个人用户服务而设计的产品,EDA是为企业服务而设计的产品,EDA的稳定性、安全性、数据处理的效率、通讯接口的安全稳定性等都比PDA高。医院早期应用的便携式无线终端主要是PDA,但是由于医院环境的复杂性,医疗需求的多样性,目前逐步被更为专业的EDA所替代。PDA及EDA方案的主要特点是:终端的尺寸和质量较为适中,便于随身携带;带有无线网卡和条形码扫描头,并具备扫描、摄影、摄像等多种功能[2],因此在医疗、护理、固定资产管理方面都得到了应用。但是该方案也存在缺陷:屏幕较小、解析度较差,若存储医学影像资料,有时会不易发现影像细微的变化,导致医生诊断上的失误[3];数据输入一般需要手持后使用触控笔,不能完全满足护理简单化操作的需求。

1.4 MCA方案

MCA(mobile clinical assistant)即移动临床助理,它是一种基于Intel构架的医院用便携式计算机,其设计主要用于临床医嘱及用药管理、临床记录笔记和拍照、RFID标签阅读,是针对医疗业务设计的专业便携式计算机,整机防水、无风扇、人性化设计、电池续航强、产品便捷、性能稳定[4]。由于取消了键盘,MCA一般不直接使用医院信息系统,而需要开发全新的医疗移动系统,这就造成MCA虽然在设计和功能上体现了移动医疗的特点,但由于价格昂贵,同时缺乏完善的医疗软件系统的支持,因此MCA只是在极少数的医院得以应用。

1.5 平板计算机方案

1.5.1 iPad方案

iPad是苹果公司于2010年推出的平板计算机,其定位于智能手机和便携式计算机之间,轻便的设计、9.7 in(1in=25.4 mm)的大小可以直接拿在手上进行手写识别、图像缩放等操作,电池续航能力可达10 h,其2011年在平板计算机市场占有率超过80%。因此各国在医疗领域开始尝试使用i Pad实现医疗及护理业务:比如在日本,iPad开始被用于手术、患者病情说明、家庭医疗等各种医疗现场,而包括医疗图像浏览和检索等与其相配的医疗应用程序也陆续出现[5]。解放军309医院基于iPad开发的移动医生工作站整合了该院现有的医疗信息系统资源,集成了如PACS、超声、病理检查报告系统、LlS、心电监护、手术麻醉、放疗化疗、电子病历书写等多个第三方专业临床医用信息系统[6]。

1.5.2 Android方案

Android是一种以Linux为基础的开放源代码操作系统,最初被应用于手机,经过开发改良,逐渐扩展到平板计算机及其他领域上。Android平板计算机是iPad的主要竞争对手,由于使用了ARM构架,因此Android平板计算机同样轻薄便携。由于采用开放式的操作系统和开发环境,越来越多的国际厂商投入到Android平板计算机的开发中,国内厂商如联想、华为、中科梦兰等也投身Android平板的研发,因此价格较i Pad更有优势。由于Android平板计算机开发厂商众多,因此有3~10 in的Android平板计算机可供选择;而国内的医院信息系统开发商金仕达卫宁、交大京颐都已开发了基于平板计算机的临床信息系统。

1.5.3 Windows方案

平板计算机的概念最初是由比尔盖茨提出来的,平板计算机最初定义是采用x86 CPU的Windows系统、Linux系统或Mac OS系统。早期x86版本的Windows平板由于高能耗,待机时间较短,且较为笨重,并且需要使用点触笔,在便携性和操作性等方面都不够理想,因此没有得到市场的认同。目前微软公司已发布了为平板计算机所设计的Windows8操作系统,该系统支持多款处理器——如Nvidia、高通与德州仪器制造的ARM以及英特尔和AMD,因此基于Windows8的平板计算机,在质量和待机时间上将有长足的进步。由于国内绝大多数医院都使用基于Windows的前台,因此基于Windows8的平板计算机在程序的移植性方面将有巨大的优势。

2 方案比较

2.1 可移动性与便携性

医用无线终端作为医院台式计算机功能的补充与延伸,其最大的优势在于它的可移动性。借助于无线网络,医护人员不但不用携带大量的病例记录查房诊断,而且还能够及时、准确、全面地了解患者的详细信息,从而有效地与患者交流[7]。移动查房车和便携式计算机查房车体积偏大,而且必须人工推行,与可随身携带的EDA、MCA、平板计算机相比可移动性稍差;而MCA和大于7 in的平板计算机都必须手持使用;E-DA和7 in以下的平板计算机则能轻松放在医生的口袋里,与移动查房车相比,则更体现系统的便携性[8]。

2.2 可操作性及输入方式

移动查房车和便携式计算机查房车采用的是与台式计算机相同的医院信息系统,同时查房车保留了键盘和鼠标,医护人员比较容易适应;EDA采用了触控笔输入的方式,与查房车方案相比,由于界面有限,可操作性相对较差;MCA也采用了触控笔输入的方式,显示屏与便携式计算机的尺寸类似,可操作性较EDA要好,但是由于显示屏尺寸的增加也带来了总体质量的增加,长时间使用的操作性稍差;平板计算机尺寸普遍在10 in以下,由于技术的进步,在质量上比MCA有了很大改善,屏幕的图形效果好,输入方式上采用了直接的手写触控输入,符合医护人员的自然操作习惯,因此平板计算机能较好地满足医护人员的使用需求。

2.3 无线接入方式及无线网络灾备方案

随着无线技术的进步,医用无线终端都能适应802.11a/b g/n等多种无线接入技术。移动查房车和便携式计算机查房车由于采用的是通用计算机的方式,一般只采用Wi Fi的网络接入方式;PDA及EDA和MCA通常也采用Wi Fi的网络接入模式;平板计算机除了采用Wi Fi的网络接入方式以外,还能通过内置的3G模块实现3G网络的VPDN的无线网络接入方式,实现2套网络互为灾备。医院无线应用一旦得以广泛应用,无线网络故障将对医院正常业务造成很大的影响,所以医院无线网络的互备,能保证医院医疗业务的连续性,因此具有双备无线网络的平板计算机有较大的优势。

2.4 针对医疗的扩展性

移动查房车和便携式计算机查房车都是通用的计算机,因此在台式计算机上能扩展的功能在查房车的方案中都能得到应用,如一维和二维的扫描枪、RFID阅读器、心电采集等;PDA及EDA和MCA通过内置的模块实现一维和二维的扫描枪、RFID阅读器的功能;平板计算机中的i Pad方案是定位于娱乐消费类的电子产品,除了能通过图像的方式识别一维和二维条码外(识别率远不如专业扫描模块),几乎无医疗方面的扩展性;平板计算机中的Android方案,目前也只能通过图像的方式识别一维和二维条码,但是由于采用了开放式的硬件设计模式,通过定制也能具备一维和二维的扫描枪、RFID阅读器的功能;平板计算机中的Windows方案由于采用与通用台式计算机兼容的操作系统,能具备查房车所具有的可扩展性。另外,在针对医疗的扩展性方面,MCA完全是为移动医疗而设计的,除了以上外部扩展性以外,还具备防水、防摔、便于消毒的特性。综上所述,MCA较符合移动医疗扩展性的需求,Windows和Android平板方案次之,还有待专业化改造。

2.5 适用范围及性价比

各种类型的医用无线终端都有各自的市场定位,移动查房车和便携式计算机查房车主要满足临床医疗、护理、医技的需求;PDA及EDA首先适用于临床护理、高值耗材与药物的条码化管理,其次也能满足临床医疗,但不适合医学影像资料的浏览;MCA满足临床医疗、护理、医技的需求;平板方案都能满足临床医疗的需求,医学影像资料的浏览效果好,在功能扩展后,Windows和Android平板方案也能适应临床护理、医技、高值耗材与药物的条码化管理。从性价比来看,查房车方案和MCA方案价格最高,PDA、EDA方案和Windows平板方案次之;i Pad和Android平板方案价格最低,性价比最高。

2.6 系统性能及可移植性

移动查房车、便携式计算机查房车方案、MCA方案都是采用高性能的Intel处理器和通用的Windows操作系统,因此在性能和程序移植性方面有很大的优势;Windows平板方案既可采用Intel处理器也可采用ARM处理器,由于采用了Windows操作系统,在性能得到保证的前提下,程序移植性方面也具有优势;PDA及EDA方案采用低主频的Intel处理器和Windows Mobile系统,性能相对较低,程序需要全新开发,程序移植性差;i Pad和Android平板方案采用ARM的构架,性能上能够得到保证,程序运行流畅,但程序也需要全新开发。

3 讨论

当前医院主要应用的医用无线终端是无线查房车、便携式计算机查房车和EDA,无线查房车、便携式计算机查房车移动性相对较差,主要侧重于移动医生工作站系统的应用;EDA便携性和移动性较好,主要侧重于临床护理系统及通用条码系统(药物管理、输液管理、物资管理等)的应用,因此医疗和护理等应用的无线终端设备之间一般不能相互替用。MCA虽然是按照医疗及护理需要而设计的移动终端,但在操作上和EDA一样,需要手持后使用触控笔,较为不便,再加上昂贵的价格,因此始终处于“叫好不叫座”的状态。平板计算机由于手指触控操控性好且价格较低,因此在医疗机构中已得到了越来越多的应用,并且能同时满足医疗、护理、药物、物资管理的多种需求。因此对于定位于消费类电子产品且不能定制的i Pad来说在医疗机构的应用还是值得商榷的,而Android平板在功能上完全能替代i Pad,并且具有3.5、4、5、7、10 in等多种规格型号,能进一步满足医疗、护理、药物、物资管理的各种应用需求,并且由于Android平台的一致性,因此能实现多种无线管理系统的互用。

4 结语

随着无线网络技术的日趋成熟,无线局域网在全球医疗行业中的应用已经成为了一种趋势,在今后的医院中的应用将会越来越广泛。便携式计算机和移动查房车功能相同,但是价格优势明显、后续维修方便,因此将逐步替代移动查房车,并且由于基于通用计算机的形式,外部扩展性强,在日常工作中也可作为台式计算机的补充;另一方面,医用无线终端便携化趋势明显,Android的平板通过定制完全能替代MCA和EDA,同时价格优势明显,并且基于Android的平板计算机已完全实现了国产化,完全能替代外资品牌,因此医疗行业通过应用国产平板计算机也能实现卫生行业和医疗信息化产业的共同发展、共同进步。而通过应用医用无线终端,可以将医护人员需要在医护办公室完成的医疗信息化操作前移至患者身边,使患者享受更优质、可及、持续的医疗服务,有效改善医患关系。

参考文献

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医用无线呼叫系统 篇7

新兴的Zigbee无线技术, 它是一种短距离低速率的无线网络技术, 具有更低的传输数率和功率消耗[2]。本文利用Zigbee无线技术与嵌入Linux操作系统的ARM9, 设计病房呼叫系统的主控中心的软件, 在ARM9上可以实时监控病人的呼叫内容并实现应答, 具有方便移动的特点, 适合现代医院的需求。

2 系统总体设计

Zigbee网络有低成本, 易控制, 低功耗, 组网方便, 网络健壮等特点, 考虑到无线病房呼叫的特点一数据传输量不大, 要求低功耗, 要求组网容易等, 所以选用Zigbee来组建无线病房呼叫网络。 (见图1) 。本方案的主控中心通过Zigbee协调器CC2420构成的一个小型Zigbee网络接受从病房终端发送来的数据, 协调器的任务为接受终端节点入网, 并且接收终端节点传输的数据。路由节点在网络中担任中继任务, 主要执行网络搭建和数据中继操作。终端节点在网络组建中主要控制相应的传感器进行数据采集并进行简单的数据处理, 通过路由节点向协调器发送数据信息。发送到协调器的数据通过SPI传输给ARM9, 并在其上进行显示。采用星形拓扑结构, 可实现一点对多点之间的串口设备数据的透明传输, 保证了主控中心监控的实时性和便捷性。

3 主控中心的数据传输

主控中心部分的数据传输可以主要分为两大部分, 首先病房终端的数据要通过Zigbee设备的无线网络传输给主控中心部分的Zigbee设备协调器, 然后Zigbee协调器再通过设备驱动程序把数据传输给ARM9微处理器, 并在ARM9上进行显示。

3.1 Zigbee协调器的设计

Zigbee协议就是无线通信设备之间进行数据交互的相互之间约定的方式, 它包括组网方式, 数据通信方式, 数据格式等。本设计采用星型拓扑结构, 网络的组建主要包括系统初始化, 网络拓扑更新和节点通信几个方面。系统初始化后, Zigbee协调器要采集活动节点信息, 并为之分配一个唯一的节点号, 完成系统地址表的初始化。系统运行过程中, Zigbee协调器要与Zigbee路由器节点通信, 并对它们进行相应的控制。Zigbee协调器网络组建工作流程如图2所示。

3.2 数据的传输

ARM9微处理器是Zigbee协调器的主控芯片, 也是主控中心的核心, 它控制整个系统的初始化, 数据的传输与显示。而设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口, 它为应用程序屏蔽了硬件的细节[3]。Zigbee协调器可以通过驱动程序把数据传输给ARM9。而ARM9通过SPI接口对CC2420无线通信模块进行操作, 因此为了完成应用程序对无线通信数据的收发, 可以采用如图3所示的Zigbee设备驱动程序设计。Zigbee协议在嵌入式Linux下的实现其实质是Zigbee设备驱动程序开发过程中的一个关键步骤。

4 QT应用程序设计

QT是一个多平台的C++图形用户界面应用程序框架, 其对象容易扩展, 可移植性好, 支持多个GUI平台的交互开发[4]。信号/槽机制是QT的一个中心特征并且也许是QT与其它工具包的最不相同的部分, 信号和槽用于对象间的通讯。根据QT下信号与槽的原理, 主程序通过按钮作为信号, 下拉式或弹出式窗体的创建, 显示作为槽函数, 由此建立不同功能窗体的相互调用, 实现多窗口操作。对于驱动程序的开启, 是把启动, 关闭操作作为信号, 驱动程序初始化作为槽函数, 而应用程序作为采集, 显示的槽函数, 由此实现数据采集, 显示。

5 结论

本文针对无线病房呼叫系统主控中心的实时性和便捷性, 利用嵌入Linux操作系统的ARM9微处理器作为主控中心, 并且以Zigbee无线通信模块CC2420作为协调器构建星型无线网络, 接受病房终端传输的数据, 并且在ARM9上直接进行显示, 处理, 报警, 具有方便移动的特点。实践证明, 系统不仅功耗小成本低, 操作方便, 而且稳定可靠, 实时性强。

参考文献

[1]中国建筑东北设计研究院.JGJ T16-1992民用建筑电气设计规范[S].北京:中国标准出版社, 1992.

[2]DavidGeer, UsersMakesaBeelineforZig-BeeSensorTeehnology, Deeember, 2007.

[3]陈明计, 陈渝著, ARM嵌入式Linux系统构建与驱动开发范例[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2006.