一种基于无线传感器网络的远程医疗监护系统

　医疗监护基站设备主要包括:处理器、存储器、人机交互模块、通信模块接口等几个部分。医疗监护设备的主处理器采用了TI公司的MSP430系列的低功耗处理器，该系列处理器具有超低功耗、处理速度高、接口丰富等特点，非常适合用于需要超低功耗以及高速的嵌入式设备。人机交互接口包括用户输入指令的键盘以及显示数据结果和操作过程的LCD显示屏两个部分。

　　为了增强系统的适用性和兼容性，监护基站设备上设计了多种通信模块接口，其中包括RS-232接口、modem接口模块、GSM短消息接口模块和射频接口模块。其中射频接口模块用于和系统内无线传感器节点进行近距离通信，其他通信接口用于和主机服务器进行通信。例如，在家中没有Internet网络接入的情况下，用户可以使用modem模块接入电话线进行拨号，将数据传输至服务器端。在户外没有其他连接方式的情况下，用户可以使用GSM短消息的方式，将数据传输至服务器端。

当处于医院或者社区医疗中心的服务器端接收到监护基站设备所发送来的数据信息的时候，则可以对数据进行存储以及必要的分析，医生则可以根据这些数据进行相应的判断和处理。对于在家中使用的医疗监护设备，用户还可以根据需要，通过RS-232接口，将设备连接在家中的PC机上，这样，就可以将监护基站设备的数据传输至计算机中，进行更灵活的管理，家庭成员可以根据数据自己判断被监护人员的身体状况，同时也可以将数据传输到主服务器上，由专业医疗人员进行分析与管理。图4所示为本工作开发的监护基站设备的硬件照片。

　　监护基站设备在正常工作状态下使用电池进行供电，因此在设计过程中尤其注意了低功耗的管理与控制在不工作的时刻，系统会进入低功耗以及休眠状态来节省系统能量。

监护传感器节点设计

医疗无线传感器节点主要功能为采集人体生理指标数据，或者对某些医疗设备的状况或者治疗过程情况进行动态监测，并通过射频通信的方式，将数据传输至监护基站设备。如图5所示，医疗传感器节点主要包括4部分:处理器部分、数据存储部分、传感器模块和RF射频通信部分。处理器部分根据低功耗和处理能力的需要，采用了TI公司的MSP430系列单片机。存储器部分主要用于存储传感器所采集的临时数据，在处理器将数据传输之后，传感器节点内不做数据的大量存储。在本文所设计的系统中，医疗传感器模块主要实现了以下几种功能，包括血氧、脉搏、血压和血糖的测量等。其中，血氧和脉搏测量集成了上海贝瑞公司所生产的BCI血氧脉搏测量模块;血压测量集成了台湾TaiDoc公司所生产的血压测量模块，血糖测量集成了TaiDoc公司所生产的血糖测量模块。

图6显示了这3种模块的硬件电路照片。其中，图6(a)为血糖测量节点，图6(b)为血压测量节点，图6(c)为血氧和脉搏测量节点。在本系统的设计中，无线节点为传感器扩展留出了丰富的接口，如果需要其它类型的生理指标数据，如体温、心电等数据，则只需要将相应的传感器接入预留的接口，就可以形成新的无线传感器节点，开发相应的嵌入式控制及处理软件，就可以将节点直接加入到该无线传感器网络中。