[发明专利]基于ZigBee的婴儿培养箱温度监测与报警系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于医学信息处理与分析技术领域，具体涉及婴儿培养箱温度监测与报警系统与方法。

背景技术

婴儿培养箱是国家和浙江省重点监控的医疗器械产品之一，由于箱体内环境失控而引起医疗不良事件的报道较为常见，如烫伤、冻坏、群体感染等，对培养箱内环境特别是温度的监测显得尤为重要。

最近几年，无线通信技术在国内外医疗市场得到了广泛的应用，无线医疗设备应用迅猛增长。有报告指出，欧洲的无线医疗设备销售额从2003年的9800万美元增加到2008年的4.458亿美元。美国2003年的医疗WiFi市场达到4.95亿美元，2010年美国医疗WiFi市场高达20亿美元。目前基于ZigBee的无线技术在医疗领域的应用主要是用于无线监护呼叫，有的产品适用于家庭内老年人的监护和定位，有的用于医院病房的无线呼叫系统，国内已有相应的产品。但国内外基于ZigBee技术的医疗设备系统集成产品在医院的应用还是空白，特别是利用无线传感器网络对国家重点监控的治疗抢救等生命支持设备的系统集成，目前还没有此类的研究。

ZigBee是一种新兴的短距离、低复杂度、低功耗、低数据率、低成本的无线传感器网络技术。它依据IEEE802.5.4标准能在上千微小的传感器之间相互协调实现通信，可完成数据的采集、处理、融合及传输。ZigBee是无线通信领域中的一个新的研究热点，在军事和民用方面均有广阔的应用前景，如工业监控、环境监测、医疗监护、空间探索、交通和仓储管理、边防控制、智能地雷等。ZigBee技术具有统一技术标准的短距离无线通信技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术方案。2003年11月，IEEE正式发布了该项技术物理层和MAC层所采用的标准协议，即IEEE802.15.4协议标准，而应用层的开发应用根据用户自己的应用需求，对其进行开发。

ZigBee的优势主要有：(1)低功耗：在通信状态，ZigBee终端耗电在几十mW左右，在省电模式下，耗电仅仅几十μW，一节干电池可以工作几个月到1年。在低耗电待机模式下，2节5号干电池可支持1个节点工作6-24个月，甚至更长。相比较，蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时；(2)高容量：ZigBee可采用星状、树簇和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000个节点的大网。

发明内容

 本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于ZigBee的婴儿培养箱温度监测与报警系统及方法，通过及时对婴儿培养箱的温度监测和异常报警信号的产生，更好地让临床医护人员掌握新生儿的生活环境，减少医护人员的工作量和不良事件的发生。

为了解决上述技术问题，本发明具体采用以下技术方案：

一种基于Zigbee的婴儿培养箱温度监测与报警系统，包括监控主机、协调器节点、路由器节点和传感器终端节点构成的无线传感网，其特征在于：一个新生儿病房作为一个无线网络，病区值班护理中心安放协调器节点，在楼层走廊布设路由器节点，各婴儿培养箱放置无线传感器终端节点，协调器节点连接到监控主机。

所述的传感器终端节点采用DS18B20数字温度传感器，由RF-2430 ZigBee模块和DS18B20数字温度传感器通过cc2430 I/O口相连。

一种基于Zigbee的婴儿培养箱温度监测与报警方法，所述方法包括以下步骤：

（1）确定Zigbee网络模型的输入输出变量：将婴儿培养箱的床号、设置温度值和传感器终端节点正常电池电压值作为输入变量，将监测到的婴儿培养箱箱内实际温度值和传感器终端节点电池电压的变化值以及相应床位的报警信号作为输出变量；

（2）获取样本数据：采集婴儿培养箱的箱内实际温度值和传感器终端节点当前电池电压值作为样本数据；

（3）建立Zigbee网络模型：采用树簇型拓扑网络结构；

（4）确定Zigbee网络模型：将一个新生儿病房作为一个无线网络，病区值班护理中心安放协调器节点，在楼层走廊布设路由器节点，各婴儿培养箱放置无线传感器终端节点，协调器节点通过RS232接口连接到监控主机；