随着城市化进程的加快和大型医院患者数量的增加,现有的患者状况监测机制不再能满足需求,因为它无法实时监测患者状况,导致治疗延误和误诊。
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人们对医疗健康的关注以及对高质量医疗服务的需求,使得基于WSN技术的无线医疗监控变得越来越重要。
ZigBee技术在构建智能医疗无线传感器网络时具有独特的优势。
它可以实时获取患者的生命特征数据,并通过智能终端设备和无线网络将其实时传输到护士,医生和控制中心。
1 Zigbee技术Zigbee技术近年来已广泛用于无线传感领域。
IEEE802.15.4协议标准定义了其PHY层和MAC层。
ZigBee联盟已经为网络层,安全性和应用层制定了标准。
用户可以根据自己的应用程序需求开发应用程序层。
网络的工作频段分为868MHz,915MHz和2.4GHz 3个频段。
在通信中,采用了CAMA / CA(无冲突多载波信道)接入方法,有效避免了无线电载波之间的冲突。
密钥长度为128位的加密算法可用于加密数据,从而确保通信数据的安全性机密性。
网络拓扑结构具有星形,树形和网络形状,可以实现自动组网和多跳路由。
它满足医院实时病人监护的网络要求。
Zigbee技术在网络中的特点:①低功耗:在低功耗待机模式下,两节5号干电池可支持1个节点工作6到24个月甚至更长。
低成本:通过大大简化协议,减少对通信控制器的要求,ZigBee免收协议专利费,每个芯片的价格约为2美元。
②低速率:ZigBee的工作速率较低,为20〜250 kbps,提供的原始数据吞吐率分别为250 kbps(2.4GHz),40 kbps(915 MHz)和20 kbps(868 MHz),满足了低速率的应用需求数据传输。
③近距离:相邻节点之间的传输距离通常在10至100 m之间。
在增加RF发射功率之后,也可以将其增加到1至3 km。
如果在节点之间使用路由和通信之间的中继,则传输距离将缩短。
可能会更远。
④延迟时间短:ZigBee的响应速度更快。
通常,从睡眠状态切换到工作状态仅需15毫秒,节点连接到网络仅需30毫秒。
⑤高容量:ZigBee可以采用星形,片状和网状网络结构。
一个主节点可以管理多个子节点,一个主节点最多可以管理254个子节点。
同时,主节点也可以由上层网络节点管理,最多可以形成一个由65,000个节点组成的大型网络。
⑥高安全性:提供三级安全性模式,包括无安全性设置,使用访问控制列表(ACL)防止非法访问数据以及使用具有高级加密标准(AES 128)的对称密码。
⑦免许可证频段:直接序列扩展频谱用于工业科学医学(ISM)频段,2.4 GHz(全球),915 MHz(美国)和868 MHz(欧洲)。
2系统和网络结构本文设计的医院患者实时监控系统分为三层:由患者携带的各种传感器组成的感知层,由Zigbee技术构建的无线网络层和应用层。
控制中心(如图1所示)。
图1系统和网络结构图。
当患者在医院病房和公共场所携带无线监视器(传感器)和智能终端设备时,各种传感器可以实时记录稳态,空间位置(位置),心率,体温和体温。
呼吸和其他人类生命特征数据通过Zigbee网络上传到控制中心,以接受医务人员的实时监控。
无线网络由协调器节点(控制中心),适当数量的路由器节点(路由器)和大量终端节点(手持式智能终端)组成。
如果地理空间很大,也可以将多个协调器联网。
这种组网方式具有很好的灵活性,当进入相应的路由区域时,患者所拥有的终端节点可以自动组网。
GPRS模块使医务人员远离