国际创新研究期刊》的研究在科学、工程和技术
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T.Chandrasekhar1,J.S.Chakravarthi2,V.Srikanth3
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最近的事态发展在现成的无线嵌入式计算板和越来越需要高效的健康监测系统,由于越来越多的病人,促使研发专业探索更好的健康监测系统,都是移动和便宜。这项工作调查使用无线个域网的可行性嵌入式技术与健康有关的监视应用程序。选择生命体征的患者获得使用传感器节点和无线数据传输使用设备,利用无线个域网的通信协议。一个原型系统开发和测试了令人鼓舞的成果。
关键字 |
| 无线个域网、无线健康监测 |
我的介绍。 |
| 床上的增加成本住院和最近的技术进步在低功耗集成电路传感器加上权力的引入有效的协议,如蓝牙和无线个域网一直吸引着研究者研究无线网络的建立和使用的车辆传输病人的相关信息,而不需要限制前提[1,2]。Wireless-based non-confining监测系统改善病人的生活质量,同时作为一个成本有效的解决这个问题恶化的医疗监测与老龄化的增加。电信和移动技术领域的快速发展加速了远程医疗的引入一个可行的和可靠的选择。最近工作(3、4)包括使用蓝牙技术加上GSM技术报告迹象pda的病人或他的医生。基于超wideband-based监控个人区域网络报道[5]。Sneha等[6]提出了系统的体系结构框架,利用移动技术无线监控的心脏病人的心电图。报告的工作[7]讨论了实现问题,并描述了蓝牙传感器网络的整体系统架构对病人监测。 |
| 相比,蓝牙,无线个域网提供更高的网络灵活性和更多的节点,与低功耗和更好的传播范围。最近,ZigBee-based无线网络在各种应用程序进行了测试。作者研究了使用无线个域网和手机监控老年人糖尿病或心脏病患者。一个无线个域网提出了WiMAX托儿所病人监护系统。ZigBee-based无线传感器节点的一个有趣的应用程序在水果物流的实时监控。 |
| 这里给出的工作简单地试图探讨适用性、有效性和实用性使用基于wireless-ZigBee网络监测病人在医院的地板上的迹象和周边地区没有限制他们床上。提出的解决方案是简单,成本效益,希望引起最小干扰病人的流动性和安慰。一种可佩带的传感器单元,连接到病人的身体,读取和传输病人的胎儿迹象,手边有一台便携式ZigBee-based接收机携带由护士或医生或医院服务器。添加功能包括这些数据的存储在一个中央数据库或通过互联网访问。 |
| 剩下的纸是组织如下:第二部分描述了整个系统的布局。第三部分论述了软件开发、实现和测试。节中给出的结论是V。 |
二世。系统硬件描述 |
| 系统设计和建造使用ZigBee模块(节点)Jennic公司[11]。生命体征的传感器连接到病人的身体界面的这些节点(以下P-Node)。完整的P-Node打包在一个光线形式,由病人。感觉数据被传输到无线个域网协调人(Z-Coor)拥有一个很大的液晶显示器,是由主管护士在医院的地板上。简要描述的主要组件提出了监控平台提供下: |
| 无线个域网发展委员会:我们使用JN5139IEEE802.15.4 /母驴装备。这个工具包有五个董事会。一个用作协调员(Z-Coor)和其他四个节点作为终端节点。每个节点(P-Node)连接到病人生命体征。节点的低成本无线32位RISC microcontroller-based董事会。它配备了建立等资源,数字输入/输出端口,模拟-数字转换器,计时器,RAM, EEPORM,串行RS232和USB通信接口和一个完全兼容的2.4 ghz IEEE802.15.4收发器,它使用一个USB串行大桥,因为它创建了一个虚拟PC串行通讯端口。四个P-Nodes和一个Z-Coor允许系统来监控四个不同的病人一次分布式病人监控系统。另外四个终端的单位(以下简称M -节点/ s),配有液晶是由护士和医生可以监控患者在特定的网络范围内(50 - 70米)。这些单位没有传感器。他们从Z-Coor接收病人的数据。 The Z-Coor can handle up to 127 P-Nodes and M-Nodes per network. Figure 1 shows the monitoring wireless adhoc network and Figure 2 shows a detail layout for one patient network. |
| 传感器的阵列:四个传感器与每个P-Node界面上的。LM35温度传感器是用来测量周围的温度。一个热电偶k传感器是用来记录病人的体温。热电偶产生非常低压(mV) AD625可编程增益仪表放大器从“模拟装置”是用于提高信号质量。心跳传感器从日光室技术选择测量跳动率。这个传感器的目的是产生一个数字输出相当于手指放置时的心跳。这个传感器有一个LED闪光与每个心跳一致。数字输出可以直接连接到单片机测量跳动每分钟(BPM)率。它是使用光调制的原理在每个脉冲通过手指血流量。 |
| 测量病人的活动和防止跌倒的可能性,一个ADXL213加速度计传感器使用。低成本,±1.2 g双和措施静态(重力)和动态加速度(振动)。加速度计的使用是为了确定病人是否稳定,在有利的位置(站姿或坐姿)或下降(突然垂直变化的位置)。这个传感器提供了一个数字输出,可以直接连接到单片机,不需要调节电路。数字信号的占空比与加速度成正比,典型的噪声地板160 g / Hz。完整的硬件单元(传感器与无线个域网集成模块和电池组)实施和关在一个笼子里维(19 9 x 5厘米),如图3所示。 |
| XBee网关:图2所示是用来提供无线个域网网络和以太网之间的网关功能。这个网关设备从协调器收集数据分成包,通过TCP / IP层,数据发送和存储在主服务器数据库是用来记录病人的历史。 |
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三世。系统软件开发和测试 |
| P-Nodes(单位由病人)一起M-Nodes(单位由护士)和Z-Coor明星拓扑的形成。使用此拓扑,网络中每个设备可以只有Z-Coor沟通。所有单位使用c编程开发适当的代码来执行各种功能,如配置和使A / D转换器,读取的数据通过特定的端口或渠道,编程计时器,计算加速度,获取感知数据和格式传输的有效载荷,等等。每个P-Node由一个病人都有一个惟一的ID(节点ID)。一个框架,包括这个nodeID,房间温度、心率、体温、和计算加速度是创建和发送到Z -作。表1显示了帧格式和内容。“OK”指标对应的加速度计字段表明病人的定位是正常的。 |
| 在接收端,M-Node单元(由护士或医生)提取数据从接收到的帧,并将它们显示在LCD。图3 (b)显示了一个实际的屏幕截图的M -节点在测试。基于这些数据,护士可以评估的条件给定的耐心,决定是否需要采取纠正行动。 |
| 此外,系统可以发送SMS消息的移动呼叫医生。从医生的手机屏幕截图如图4所示。 |
| 在服务器端,PHP和MySql。开发PHP代码来实现web页面。一个护士或医生可以注册尽可能多的病人,并保存在数据库中。此外,护士或医生可以监视病人使用PHP的web页面。PHP页面将从数据库中检索数据并发布到web页面 |
方法 |
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| MySQL数据库是世界上最流行的开源数据库。MySql有很多优势,使其受欢迎和需要,如快速性能,可靠性高,使用方便,节约成本。创建一个数据库名为“hospitalgroup”简单的两个表。第一个表称为“patientinfo”和存储数据,如病人的ID、姓名,房间号码和阈值温度和心率。这些值取决于病人的医生,如果病人的读数超过这些值系统将自动发送报警短信使用GSM网络去看医生。其他表称为“记录”并存储病人的记录或历史数据的各种迹象。一个Apache web服务器被用于实验设置。短信通知,使用GSM调制解调器使用Eclipse Java编程这调制解调器。图4描述了一个示例显示16个病人的身份证号码显示他的体温和心率,表明这两种感觉值超过pr-specified存储阈值为这个病人,因此SMS警报消息发送到医生。图5是数据流模拟与实验流程图设置显示在图6。 |
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IV.FUTURE工作 |
| 拟议的原型测试在实验室环境中通过监测心跳,温度和加速度的几个主题。利用ZigBee无线网络获得的读数进行比较对阅读收集使用常规的静态设备如恒温器放置在病人的舌头,或者通过使用一个听诊器测量校准的目的。在这个阶段的项目实施,这些差异是可以忍受的,需要进一步的微调的心跳测量。测试候选人觉得封闭设备是光并没有造成任何不适。一个主要的限制是无线个域网传输/接收范围。使用GSM网络的SMS警报机制可靠地工作 |
诉的结论 |
| 本文论述了监控系统的实现目标病人在医院的地板上。结束单元的系统包括由病人收集感知数据(卫生标志读数)和传输到协调器单元的护士的地板上。这是使用ZigBee-based网络实现的。这种无线环境提供患者能够移动和自信当心情跨步散步或在附近一个预定义的一段。他们还可以有助于降低成本的努力在卫生保健。 |
