专利名称：基于无线射频技术的穿戴式伤员生命体征实时监控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及军事领域，尤其涉及一种基于无线射频技术的穿戴式伤员生命体征实时监控系统。
背景技术：
体温、脉搏、血压等体征数据是反映人体健康状况的重要生理指标，对病人的这些生理指标进行连续监测，可为伤员的救治提供重要依据。随着传感器技术，嵌入式计算机技术和无线通信技术的发展，基于无线传感器网络的生命体征监测系统受到越来越多的关注。其中，基于普通射频芯片和自定义传输协议的系统具有实现简单和成本较低的优点，缺点是可靠性较低，通用性较差；基于Bluetooth协议的系统数据传输率较高，但作用距离短，功耗高，组网能力弱；ZigBee作为建立在IEEE802. 15. 4通信标准之上的低速无线个域网(Low-RateWireless Personal Net-work, LR-ffPAN)协议规范，构成的系统具有复杂度 低、功耗低、可靠性高、组网能力强等优点，成为本领域应用研究的热点。过去，在开展伤员分类时，往往只能依靠救护人员进行人工勘测伤情并进行分类后送エ，缺乏ー个快速有效的自动分类工具；同时，伤员经过初步分类后，伤员在现场等待后续救治时，由于应急医疗反应小组的医疗资源有限，伤员常常在后送前需要等待很长的时间，在等待期间，伤员情况可能恶化，继发性损伤，如体温过低、血压过低、心压塞等若未给予立即治疗可危及生命。此外，作为陆地或舰船指挥中心无法实时的了解各地伤员的一些统计及详细情况，也导致指挥无法均匀合理分配各救护单位救治伤员人数，因此，卫勤指挥部门急需ー套高效、可靠，能够在战时、平时实时监测汇总伤员伤情，并及时向指挥中心通讯报告的指挥监测系统。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种高效、可靠的基于无线射频技术的穿戴式伤员生命体征实时监控系统。为达到上述目的，本发明提供一种基于无线射频技术的穿戴式伤员生命体征实时监控系统，包括若干监护传感器节点、Zigbee/wifi传感监测网、伤员信息监控系统和北斗卫星指挥监控系统，监护传感器节点、伤员信息监控系统和北斗卫星指挥监控系统之间通过Zigbee/wifi传感监测网连接，监护传感器节点采集人体生理指标数据，并采用射频通信方式通过Zigbee/wifi传感监测网传输至伤员信息监控系统和北斗卫星指挥监控系统。依照本发明较佳实施例所述的基于无线射频技术的穿戴式伤员生命体征实时监控系统，其监控传感器节点采用体征监测仪，体征监测仪进一歩包括体温监测模块用以监测伤员的体温特征值，并将监测到的数据发送至处理器；脉搏监测模块用以监测伤员的脉搏特征值，并将监测到的数据发送至处理器；
血氧监测模块用以监测伤员的血氧特征值，并将监测到的数据发送至处理器；血压监测模块用以监测伤员的血压特征值，并将监测到的数据发送至处理器；处理器用以控制各监测模块的工作状态，并将采集到的数据通过Zigbee网络通信模块经Zigbee/wifi传感监测网传输至伤员信息监控系统和北斗卫星指挥监控系统；以及，Zigbee网络通信模块分别与处理器和Zigbee/wifi传感监测网连接，用以实现处理器与Zigbee/wifi传感监测网的无线通信。依照本发明较佳实施例所述的基于无线射频技术的穿戴式伤员生命体征实时监控系统，其体征监测仪还包括一伤员无线呼叫単元，用以当伤员病情发生变化时，病人向伤员信息监控系统发送呼叫信息，呼叫医护人员。依照本发明较佳实施例所述的基于无线射频技术的穿戴式伤员生命体征实时监控系统，其Zigbee/wifi传感监测网进ー步包括无线基站和若干通讯路由节点，无线基站与各体征检测仪直接通信连接或通过通讯路由节点通信连接。依照本发明较佳实施例所述的基于无线射频技术的穿戴式伤员生命体征实时监控系统，其伤员信息监控系统包括一 PC工作站和若干PDA掌上工作站，PC工作站与Zigbee/wifi传感监测网通过Zigbee无线网络连接,PDA掌上工作站通过wifi无线网络与Zigbee/wifi传感监测网连接,其中，PC工作站进ー步包括第一体征信息标准值存储单元用以存储预先设定的每项体征信息的正常水平标准值；第一体征信息标准值比较单元用以将采集到的体征特征值数据与第一体征信息标准值存储单元存储的标准值进行比较，若超出正常范围，向报警单元发送报警信号；第一报警单元用以接收第一体征信息标准值比较单元发出的报警信号，并发出报警信息；PDA掌上工作站进ー步包括第二体征信息标准值存储单元用以存储预先设定的每项体征信息的正常水平标准值；第二体征信息标准值比较单元用以将采集到的体征特征值数据与第二体征信息标准值存储单元存储的标准值进行比较，若超出正常范围，向报警单元发送报警信号；第二报警单元用以接收第二体征信息标准值比较单元发出的报警信号，并发出
报警信息。本发明是ー种支持体温、脉搏、血压、血氧检测的穿戴式Zigbee无线传感器网络系统，可通过网络定时收集现场测得的多路体温、脉搏、血压、血氧等參数，利用计算机进行集中存储和管理，提高了病情监测的效率和质量。本发明可将异常体征通过无线网络传输至PC工作站级PDA掌上工作站进行报警，及时提醒医护人员进行注意，并且，医护人员可以远程实时查看每ー伤员的详细情況。同时，本发明的系统通过预先设定的伤情分类等级，结合监测到的伤员体征信息进行伤员伤情分类统计，并通过北斗卫星系统实时传输至指挥中心，从而使得指挥人员能够实时监测各单位伤员情况，为伤员的后送调度安排提供有效依据。与现有技术相比，本发明采用Zigbee网络协议规范，具有可靠性高、可扩展性强、功耗、低且成本低的优点。
图I为本发明基于无线射频技术的穿戴式伤员生命体征实时监控系统的结构示意图；图2为本发明实施 例的体征监测仪的结构原理图。
具体实施例方式以下结合附图，具体说明本发明。请參阅图1，一种基于无线射频技术的穿戴式伤员生命体征实时监控系统，包括若干监护传感器节点、Zigbee/wifi传感监测网、伤员信息监控系统和北斗卫星指挥监控系统，监护传感器节点、伤员信息监控系统和北斗卫星指挥监控系统之间通过Zigbee/wifi传感监测网连接，监护传感器节点采集人体生理指标数据，并采用射频通信方式通过Zigbee/wifi传感监测网传输至伤员信息监控系统和北斗卫星指挥监控系统。监护传感器节点主要采集人体生理指标数据，并采用射频通信的方式将数据传输至监控系统。本发明的监控传感器节点采用体征监测仪1，如图2所示，体征监测仪I进ー步包括体温监测模块11 :用以监测伤员的体温特征值，并将监测到的数据发送至处理器15。脉搏监测模块12 :用以监测伤员的脉搏特征值，并将监测到的数据发送至处理器15。血氧监测模块13 :用以监测伤员的血氧特征值，并将监测到的数据发送至处理器15。血压监测模块14 :用以监测伤员的血压特征值，并将监测到的数据发送至处理器15。处理器15 :用以控制各监测模块的工作状态，并将采集到的数据通过Zigbee网络通信模块16经Zigbee/wifi传感监测网传输至伤员信息监控系统和北斗卫星指挥监控系统I。Zigbee网络通信模块16 :分别与处理器15和Zigbee/wifi传感监测网连接，用以实现处理器15与Zigbee/wifi传感监测网的无线通信。伤员无线呼叫単元17 :用以当伤员病情发生变化时，病人向伤员信息监控系统发送呼叫信息，呼叫医护人员。在本发明的一实施例中，该伤员无线呼叫単元17可设置在军用背心上，当病情发生变化时，通过伤员无线呼叫単元17可以呼叫医护人员，余元人员可通过PC工作站和PDA掌上工作站及时响应伤员呼叫。本发明的体征监测仪还为传感器的扩展预留了丰富的接ロ，如果需要其他类型的生理指标数据，图血糖、心电等数据，则只需将相应的传感器接入预留的接ロ，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现有无线传感网络中。Zigbee/wifi传感监测网是工作在2. 4G无线射频区域中的硬件系统，该系统包括无线基站21和若干通讯路由节点22，无线基站与各体征检测仪直接通信连接或通过通讯路由节点通信连接。Zigbee/wifi系统网络采用自组织网无线通讯方式，对伤员体征信息进行快速、及时、高效的数据采集，并对异常情况发出报警提示。Zigbee/wifi传感监测网工作在2. 4G频率范围中，其中，wifi共有11个频段，主要用于高速网络的传输需要。Zigbee共有13个频段，主要用于特征信息自动采集的传输任务，本发明充分结合了 Zigbee网络的低功耗、自组网，以及wifi网络的高带宽的特性，采用了两种无线网络进行优势互补。Zigbee自组织网是指只要Zigbee彼此间在网络模块的通信范围内，通过彼此自动寻找，很快就可以形成一个互联互通的Zigbee网状网络。而且，由于节点移动，网络之间的彼此联系还会发生变化。模块还可以通过重新寻找通信对象，确定彼此间的联络，对原有网络进行刷新。 网状网通信实际上就是多通道通信，在实际エ业现场，由于各种原因，往往并不能保证每ー个无线通道都能够始终畅通，就像城市的街道一祥，可能因为车祸，道路维修等，使得某条道路的交通出现暂时中断，此时，由于我们有多个通道，车辆(相当于控制数据)仍然可以通过其他道路到达目的地。这一点对エ业现场控制而言非常重要。基于Zigbee自组织网中数据传输的路径并不是预先设定的，而是传输数据前，通过对网络当时可利用的所有路径进行捜索，分析他们的位置关系以及远近，然后选择其中的一条路径进行数据传输。直到数据送达目的地为止。在实际エ业香肠，预先确定的传输路径随时都可能发生变化，或者因各种原因路径被中断了，或者过于繁忙不能进行及时传送。动态路由结合网状拓扑结构，就可以很好解决这个问题，从而保证数据的可靠传输。伤员信息监控系统包括一 PC工作站31和若干PDA掌上工作站32，PC工作站31与Zigbee/wifi传感监测网通过Zigbee无线网络连接,PDA掌上工作站32通过wifi无线网络与Zigbee/wifi传感监测网连接,其中，PC工作站31进ー步包括第一体征信息标准值存储单元用以存储预先设定的每项体征信息的正常水平标准值。第一体征信息标准值比较单元用以将采集到的体征特征值数据与第一体征信息标准值存储单元存储的标准值进行比较，若超出正常范围，向报警单元发送报警信号。第一报警单元用以接收第一体征信息标准值比较单元发出的报警信号，并发出报警信息。如画面显示、声音提示等方式进行报警。PDA掌上工作站32进ー步包括第二体征信息标准值存储单元用以存储预先设定的每项体征信息的正常水平标准值。第二体征信息标准值比较单元用以将采集到的体征特征值数据与第二体征信息标准值存储单元存储的标准值进行比较，若超出正常范围，向报警单元发送报警信号。第二报警单元用以接收第二体征信息标准值比较单元发出的报警信号，并发出报警信息。如主动通过PDA震动或声音等方式进行报警，提醒医护人员注意。伤员信息监控系统可以预先设定各项生命体征值的正常范围与异常情况分类处理路径，系统根据自动采集的伤员体征信息进行匹配及快速分类。
系统自动统计各类伤员分类汇总情況，并通过北斗卫星系统上报救护单位伤员统计情況。北斗卫星指挥监控系统以北斗卫星导航系统为通信平台，地面控制中心和各救护単位以船载/车载终端组成，为相关部门提供服务，用以综合管理救护单位伤员处置及伤员的调度分配。指挥中心指挥人员通过系统连接北斗卫星后，可以实时了解救护单位各类伤员分类统计情况，某一特定伤员的伤情信息，并可通过数据挖掘，分析了解救治単位救治措施是否得当，对伤员伤情变化反应是否及时等信息。以上所述，仅是本发明的较佳实施实例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施实例所作的任何简 单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围。
权利要求
1.一种基于无线射频技术的穿戴式伤员生命体征实时监控系统，其特征在于，包括若干监护传感器节点、Zigbee/wifi传感监测网、伤员信息监控系统和北斗卫星指挥监控系统，所述监护传感器节点、伤员信息监控系统和北斗卫星指挥监控系统之间通过所述Zigbee/wifi传感监测网连接,所述监护传感器节点采集人体生理指标数据，并采用射频通信方式通过所述Zigbee/wifi传感监测网传输至所述伤员信息监控系统和北斗卫星指挥监控系统。
2.如权利要求I所述的基于无线射频技术的穿戴式伤员生命体征实时监控系统，其特征在于，所述监控传感器节点采用体征监测仪，所述体征监测仪进ー步包括 体温监测模块用以监测伤员的体温特征值，并将监测到的数据发送至处理器； 脉搏监测模块用以监测伤员的脉搏特征值，并将监测到的数据发送至处理器； 血氧监测模块用以监测伤员的血氧特征值，并将监测到的数据发送至处理器； 血压监测模块用以监测伤员的血压特征值，并将监测到的数据发送至处理器； 处理器用以控制所述各监测模块的工作状态，并将采集到的数据通过Zigbee网络通信模块经所述Zigbee/wifi传感监测网传输至所述伤员信息监控系统和北斗卫星指挥监控系统；以及， Zigbee网络通信模块分别与所述处理器和所述Zigbee/wifi传感监测网连接，用以实现所述处理器与Zigbee/wifi传感监测网的无线通信。
3.如权利要求2所述的基于无线射频技术的穿戴式伤员生命体征实时监控系统，其特征在于，所述体征监测仪还包括一伤员无线呼叫単元，用以当伤员病情发生变化时，病人向所述伤员信息监控系统发送呼叫信息，呼叫医护人员。
4.如权利要求I所述的基于无线射频技术的穿戴式伤员生命体征实时监控系统，其特征在于，所述Zigbee/wifi传感监测网进ー步包括无线基站和若干通讯路由节点，所述无线基站与所述各体征检测仪直接通信连接或通过所述通讯路由节点通信连接。
5.如权利要求I所述的基于无线射频技术的穿戴式伤员生命体征实时监控系统，其特征在于，所述伤员信息监控系统包括一 PC工作站和若干PDA掌上工作站，所述PC工作站与所述Zigbee/wifi传感监测网通过Zigbee无线网络连接,所述PDA掌上工作站通过wifi无线网络与所述Zigbee/wifi传感监测网连接,其中， 所述PC工作站进ー步包括 第一体征信息标准值存储单元用以存储预先设定的每项体征信息的正常水平标准值； 第一体征信息标准值比较单元用以将采集到的体征特征值数据与第一体征信息标准值存储单元存储的标准值进行比较，若超出正常范围，向报警单元发送报警信号； 第一报警单元用以接收所述第一体征信息标准值比较单元发出的报警信号，并发出报警信息； 所述PDA掌上工作站进ー步包括 第二体征信息标准值存储单元用以存储预先设定的每项体征信息的正常水平标准值； 第二体征信息标准值比较单元用以将采集到的体征特征值数据与第二体征信息标准值存储单元存储的标准值进行比较，若超出正常范围，向报警单元发送报警信号；第二报警单元用以接收所述第二体征信息标准值比较单元发出的报警信号，并发出 报警信息。
全文摘要
一种基于无线射频技术的穿戴式伤员生命体征实时监控系统，包括若干监护传感器节点、Zigbee/wifi传感监测网、伤员信息监控系统和北斗卫星指挥监控系统，监护传感器节点、伤员信息监控系统和北斗卫星指挥监控系统之间通过Zigbee/wifi传感监测网连接，监护传感器节点采集人体生理指标数据，并采用射频通信方式通过Zigbee/wifi传感监测网传输至伤员信息监控系统和北斗卫星指挥监控系统。本发明具有可靠性高、可扩展性强、功耗低且成本低的优点。
文档编号A61B5/0205GK102715891SQ20121008679
公开日2012年10月10日 申请日期2012年3月28日 优先权日2012年3月28日
发明者冯景亮, 刘建, 刘文宝, 刘晓荣, 孙海安, 张鹭鹭, 朱洪平, 沙琨, 谢泰, 贺祥, 邓月仙, 陈国良, 顾洪, 齐亮 申请人:中国人民解放军第二军医大学