一种基于ZigBee网络的重力式防抖实时输液监控系统的制作方法

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种基于zigbee网络的重力式防抖实时输液监控系统。

背景技术

静脉输液是医院中的一种常见治疗手段，在静脉输液的过程中，必要有人进行看护或监控，以便在输液结束时关闭输液器或更换下一瓶药液。

现有技术中，绝大多数医院依然还是采用传统的输液监控方式——护士巡房查看，或病人在药液即将输完时通过有线方式呼叫护士进行处理。这种方式存在着以下不可避免的弊端：静脉输液一般长达一至数小时，病人和医护人员在漫长的过程中容易出现疏忽，甚至出现安全事故，所以这也增加了病人的心理压力；药液的滴速控制完全由护士的经验而定，无法实施定量数字化的输液速度控制；护士无法提前得知某病人的药液是否即将输完，不能及时为病人配置下一药液，降低了护士的工作效率。

近年来，陆续出现了与一些输液监控相关的科技发明，然而，依然存在一些问题：(1)依旧没有解决护士的工作效率问题，在输液过程中，护士无法在远程状态下，提前得知某病人的药液是否即将输完；

(2)现有的输液监控通常采用wifi、蓝牙等通信协议进行数据传输，存在通信稳定性差、易中断的弊端，不适合输液监控这样的应用场景；

(3)现有的重力式输液监测系统不能解决抖动问题，使得监测数据存在较大的误差，进而严重影响输液监测系统的精度，存在较大安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种通信稳定性好、精确度高、防抖动、易安装，可以实时监测和传输病人整个输液过程中的输液状态及输液信息的智能输液监控系统。

本发明所采用的技术方案为：

一种基于zigbee网络的重力式防抖实时输液监控系统，包括输液信息采集单元、zigbee无线网络传输单元、服务器以及监测平台，所述zigbee无线网络传输单元用于实现所述输液信息采集单元与所述服务器之间的数据传输，所述服务器与所述监测平台相连，其中，

所述zigbee无线网络传输单元用于组建zigbee无线网络；

所述输液信息采集单元包括数据处理模块、称重模块以及晃动监测模块，所述称重模块和所述晃动监测模块分别与所述数据处理模块相连，所述称重模块用于监测输液袋或输液瓶的重力参数，所述晃动监测模块用于监测所述称重模块的晃动幅度；

所述数据处理模块根据所述称重模块的晃动幅度低于某设定的阀值时所采集到的重力参数，计算重力-时间曲线，并根据所述重力-时间曲线计算输液状态参数，并传输给所述服务器，所述输液状态参数包括输液速度、输液剩余时间以及剩余药量；

所述服务器用于存储所述输液状态参数，并转发给所述监测平台；

所述监测平台包括显示器，所显示器用于显示所述输液状态参数。

优选的，所述称重模块为称重传感器。

进一步的，所述输液信息采集单元还包括ad转换器，所述ad转换器分别与所述称重模块及所述数据处理模块相连。

优选的，所述ad转换器采用24位ad转换器。

优选的，所述晃动监测模块为陀螺仪。

优选的，所述陀螺仪优先采用三轴陀螺仪。

优选的，所述三轴陀螺仪采用mems工艺制成。

进一步的，所述输液信息采集单元还包括zigbee无线通信模块，所述zigbee无线通信模块与所述数据处理模块相连，并与所述zigbee无线网络传输单元相适配，用于与所述zigbee无线网络传输单元之间进行数据传输。

进一步的，所述输液信息采集单元还包括显示屏，所述显示屏与所述数据处理模块相连，并用于实时显示所述输液状态参数。

优选地，所述显示屏为lcd屏幕。

优选地，所述显示器为led屏。

进一步的，所述输液信息采集单元还包括rfid读写模块，所述rfid读写模块与所述数据处理模块相连，所述rfid读写模块用于采集输液病人的id信息。

进一步的，所述监测平台还包括终端机，所述终端机与所述服务器之间通过因特网进行数据传输，所述终端机用于登记病人的id信息和输液信息，并将所述id信息和输液信息传输给所述服务器进行存储；所述终端机为pc机、平板、手机中的一种或多种；所述输液信息包括病人身份信息、所输药液信息、合理滴速范围信息以及输液瓶或输液袋的滴系数。

进一步的，所述监测平台还包括警报器，所述警报器用于发出警报声或提示音。

与现有技术相比，使用本发明提供的一种基于zigbee网络的重力式防抖实时输液监控系统，通信稳定性好、精确度高、防抖动、易安装，可以实时监测和传输病人整个输液过程中的输液状态及输液信息，同时，本输液监控系统还具有以下有益效果：

1、采用高精度称重传感器与陀螺仪相配合，使得剩余药量的监测精准，输液速度与输液剩余时间预测精度都达到较高的水准，并能有效防止晃动对监测精度的影响。

2、本输液监控系统，整体结构简单，成本低，易于医护人员安装使用。

3、本输液监控系统，采用zigbee无线网络传输协议进行数据传输，具有低功耗、多节点、通信稳定性好、安全性高等特点，尤其适用于医院输液的监控。

4、本输液监控系统，可以有效解决医护人员的效率问题，使得在输液过程中，医护人员可以实时查看病人的输液进度及输液情况，便于医护人员合理的规划工作安排，从而有效提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

附图说明

图1为本发明实施例1中提供的一种基于zigbee网络的重力式防抖实时输液监控系统的结构框架原理图。

图2为本发明实施例1中提供的一种基于zigbee网络的重力式防抖实时输液监控系统中，输液信息采集单元的结构框架原理图。

图3为本发明实施例1中提供的一种zigbee网络架构示意图。

图4为本发明实施例2中提供的一种基于zigbee网络的重力式防抖实时输液监控系统中，输液信息采集单元的结构框架原理图。

图5为本发明实施例2中提供的一种基于zigbee网络的重力式防抖实时输液监控系统的结构框架原理图。

图中标记说明

输液信息采集单元101，数据处理模块102，称重模块103，晃动监测模块104，显示屏105，zigbee无线通信模块106，rfid读写模块107，

zigbee无线网络传输单元201，协调器202，路由203，终端设备204，

服务器301，

监测平台401，显示器402，终端机403，pc机404，平板405，手机406。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1，本实施例中提供了一种基于zigbee网络的重力式防抖实时输液监控系统，包括输液信息采集单元101、zigbee无线网络传输单元201、服务器301以及监测平台401，其中，

zigbee无线网络传输单元201用于组建zigbee无线网络，以便实现所述输液信息采集单元101与服务器301之间的数据传输(或数据交互)；

服务器301与监测平台401相连，以便进行数据传输，其中，

如图2所示，输液信息采集单元101包括数据处理模块102、称重模块103以及晃动监测模块104，称重模块103和晃动监测模块104分别与数据处理模块102相连，称重模块103用于在输液过程中实时采集输液袋或输液瓶的重力参数，并将采集到的重力参数传输给数据处理模块102，晃动监测模块104用于在称重模块103采集重力参数的同时采集称重模块103的晃动幅度，并将采集到的晃动幅度传输给数据处理模块102；

数据处理模块102可以根据所述称重模块103的晃动幅度低于某设定的阀值时所采集到的重力参数，计算重力-时间曲线，即数据处理模块102中存储有一个阀值，当称重模块103的晃动幅度低于该阀值时，表明称重模块103的晃动幅度小或基本没有晃动，此时称重模块103所采集的重力参数更准确，当称重模块103的晃动幅度大于或等于该阀值时，表明称重模块103的晃动幅度较大，晃动对称重模块103的精度有较大影响，此时称重模块103所采集的重力参数不准确，需要在数据处理过程中去掉，以便提高数据处理模块102的计算精度，故在绘制重力-时间曲线时，数据处理模块102首先会对所采集到的晃动幅度数据进行筛选，去掉其中大于或等于阀值的数据，并同时去掉这些数据所对应的重力参数数据，然后利用剩余的重力参数数据，结合最小二乘算法(拟合)和卡尔曼滤波，就可以计算出更加合理、准确的重力-时间曲线；

从而，数据处理模块102可以根据所述重力-时间曲线计算输液状态参数，输液状态参数包括输液速度、输液剩余时间以及剩余药量等，并将计算出的输液速状态参数传输给服务器301；

例如，在本实施例中，称重模块103会间隔一定的时间(时间间隔很小)连续采集重力参数，作为纵坐标值，并将采集重力参数时的时间作为横坐标值，从而可以获得一系列数据点，将这些数据点绘制在直角坐标系上(形成散点图)，可以拟合出重力-时间曲线及对应的拟合函数，从而可以建立重力参数与时间之间的对应关系，而重力参数又与输液瓶或输液袋的中药液的量、以及输液速度有关，故利用重力-时间曲线可以实现对输液状态参数的计算机预测，且采集的重力参数越多，所获得重力-时间曲线更准确，进而使得计算出的输液状态参数更精确。

服务器301一方面可以存储所述输液状态参数，另一方面，可以将所述输液状态参数实时转发给监测平台401；

监测平台401包括显示器402，利用显示器402可以显示所接收到的输液状态参数，从而便于监测平台401处的医护人员查看和监控。

在本实施例中，本输液监控系统中的输液信息采集单元101实质就是一个输液信息采集终端机，通常放置在病房中病人输液的位置处，并通过zigbee无线网络进行数据的传输，故本领域的技术人员应该理解，输液信息采集单元101与输液信息采集终端机等同，后文不再赘述；而本输液监控系统中的监测平台401，通常设置在护士站的位置处，以便医护人员可以实时查看病人的输液进度及输液情况，使得医护人员可以合理的规划工作安排，从而有效提高工作效率。

zigbee无线网络传输单元201组建的zigbee无线网络，通常采用zigbee无线网络传输协议进行数据传输，具有低功耗、多节点、通信稳定性好、安全性高等特点，尤其适用于医院输液监控这样的应用场景。

如图3所示，为常见的zigbee网络架构的网状拓扑结构，zigbee网络架构通常包含一个协调器202和一系列的路由203和终端设备204，网状网络拓扑具有更加灵活的信息路由203规则，在可能的情况下，路由203节点之间可以直接的通讯。这种路由203机制使得信息的通讯变得更有效率，而且意味这一旦一个路由203路径出现了问题，信息可以自动的沿着其他的路由203路径进行传输；综上所述，本实施例优先采用网状拓扑结构的zigbee网络进行数据传输，可以使得系统网络连接更加稳定，增加本发明的安全性；在这个架构中，协调器202通常还起到网关的作用，用于实现通信协议的转换，以便连接其它网络；故在本实施例中，输液信息采集单元101就是zigbee网络架构中的终端设备204，协调器202和一系列的路由203构成zigbee无线网络传输单元201，而服务器301与协调器202相连，并可以通过tcp/ip协议与协调器202进行通信，从而实现服务器301与输液信息采集单元101之间的数据传输。

鉴于安全性和隐秘性考虑，本实施例中，所述服务器301优先在本地进行搭建，从而构成本地服务器301。

在本实施例中，称重模块103采用的是称重传感器，且称重传感器可以优先采用高精度小量程的称重传感器，从而有利于测得的数据更精确，误差更小。

进一步的方案中，输液信息采集单元101还包括ad转换器，ad转换器分别与称重模块103及数据处理模块102相连；在实际输液过程中，根据所称重量的不同，称重模块103可以向ad转换器发送不同大小的模拟信号，模拟信号经ad转换器转换成数字信号后传输入数据处理模块102中。

在本实施例所提供的优选方案中，ad转换器可以优先采用24位ad转换器，24位ad转换器具有更高的分辨率，以便采集的重力参数更精确。

在本实施例中，晃动监测模块104优先采用的是三轴陀螺仪。如前文所述，在实际使用过程中，本输液监控系统中的输液信息采集单元101实质就是一个输液信息采集终端机，在生产或制造该输液信息采集终端机时，所述称重传感器内嵌在输液信息采集终端机(即输液信息采集单元101)中，且称重传感器下部是有挂钩，在进行输液时，输液袋或输液瓶可以挂在该挂钩上，既可以实现重力式输液，又可以在输液过程中，利用称重传感器实时采集输液袋或输液瓶的重力；三轴陀螺仪用于在输液过程中，监测称重模块103是否有明显的晃动，故三轴陀螺仪需要固定在称重传感器的位置处，实现称重传感器与三轴陀螺仪的同步晃动，从而实现实时采集称重传感器晃动幅度的功能，在优选的方案中，称重传感器与三轴陀螺仪可以封装在一起，从而实现相对固定。

在本实施例中，三轴陀螺仪可以优先采用mems工艺制成，从而有利于实现陀螺仪的小型化和高精度；在实际工作过程中，三轴陀螺仪可以监测x、y、z三轴的角速度，由于输液袋或输液瓶悬挂于称重传感器的下端的挂钩上，当其晃动时，就会立即带动称重传感器晃动，从而带动三轴陀螺仪晃动；即使轻微的晃动三轴陀螺仪也会输出一个明显的角速度数据，并传输给与之相连的数据处理模块102，数据处理模块102会将接受到的角速度数据与设定的阀值相比较，当大于或等于阀值，数据处理模块102判定存在明显的晃动，称重传感器所采集的数据不准确，需要剔除，当小于阀值时，数据处理模块102判定存在明显的晃动，称重传感器所采集的数据准确，可以用于绘制重力-时间曲线，从而有利于绘制出更加精确的重力-时间曲线，进而可以更准确的计算输液状态参数。

如图2所示，在本实施例中，输液信息采集单元101还包括zigbee无线通信模块106，zigbee无线通信模块106与数据处理模块102相连，并与zigbee无线网络传输单元201相适配，zigbee无线通信模块106可以与zigbee无线网络传输单元201之间进行数据传输(或称为数据交互)，从而确保输液信息采集单元101与zigbee无线网络传输单元201具有稳定的网络连接；一方面，数据处理模块102可以通过zigbee无线通信模块106向zigbee无线网络传输单元201发送数据，如计算出的剩余药量及预测出的输液剩余时间等数据，另一方面，数据处理模块102还可以通过zigbee无线通信模块106从zigbee无线网络传输单元201中获取数据。

在本实施例中，zigbee无线通信模块106可以采用商用zigbee通信模块。

在本实施例所提供的进一步方案中，输液信息采集单元101还包括显示屏105，显示屏105与数据处理模块102相连，并用于实时显示输液状态参数，一方面，便于在病房中的医护人员或输液病人或病人家属等，可以更加方便、直观的了解输液进度；另一方面，医护人员可以根据所显示的输液速度，适当调节输液器的输液速度，使得输液器的输液速度可以处于合理的输液速度范围(或称为合理的滴速范围)之内，实现可视化调节。

在本实施例中，输液信息采集单元101中的显示屏105可以优先采用lcd屏幕。

在本实施例中，监测平台401中的显示器402可以优先采用led屏。

实施例2

本实施例2与上述实施例1的主要区别在于，在本实施例所提供的基于zigbee网络的重力式防抖实时输液监控系统中，输液信息采集单元101还包括rfid读写模块107，如图4所示，rfid读写模块107与数据处理模块102相连，rfid读写模块107主要用于采集输液病人的id信息。

rfid即是无线射频识别，在医院中，与rfid读写模块107相适配的rfid标签已经广泛应用，rfid标签包含有病人的id信息，且id信息可以作为病人在医院中的唯一标识；

在实施例中，本地服务器301中存储有若干输液病人的id信息及对应的输液信息，所述输液信息包括病人身份信息、所输药液信息、合理滴速范围信息以及输液瓶或输液瓶的滴系数等；本地服务器301在接受到从输液信息采集单元101传递过来的id信息后，可以与所存储的id信息进行匹配，并找出对应病人的输液信息，然后传输给所述输液信息采集单元101，并最终通过所述显示屏105进行显示，以便于在病房中的医护人员或、输液病人以及病人家属等查看。

故在进行输液之前，医护人员可以利用设置于输液信息采集单元101中的rfid读写模块107采集输液病人的id信息，所采集的id信息会自动传输给数据处理模块102，数据处理模块102可以通过zigbee无线通信模块106将所述id信息发送到zigbee无线网络传输单元201中，并从zigbee无线网络传输单元201传输到服务器301中，服务器301在接收到所述id信息后，可以将所述id信息与服务器301所存储的id信息进行匹配(即一一对比，直到找出相同的id信息)，并找出对应病人的输液信息，然后传输给所述输液信息采集单元101，并最终通过所述显示屏105进行显示，以便于在病房中的医护人员或、输液病人以及病人家属等查看。

在进一步的方案中，监测平台401还包括终端机403，如图5所示，所述终端机403与所述服务器301之间通过因特网进行数据传输，所述终端机403用于登记病人的id信息和输液信息，并将所述id信息和输液信息传输给所述服务器301进行存储；所述终端机403为pc机404、平板405、手机406中的一种或多种。

利用本实施例所提供的输液监控系统时的工作流程可以为：

首先，病人在进行住院登记时候，每个病人都会被分配一个rfid标签，每个rfid标签都具有唯一的id信息，医护人员就会通过监测平台401的终端机403登记病人的id信息和输液信息(输液信息包括：病人身份信息、所输药液信息、合理滴速范围信息以及输液瓶或输液瓶的滴系数等)，并通过终端机403将病人的id信息和输液信息传输到服务器301中进行存储；

其次，在进行输液之前，医护人员手持输液信息采集终端机(即输液信息采集单元101)扫描病人的rfid标签，从而读取病人的id信息；输液信息采集终端机将所读取的病人的id信息通过zigbee无线网络传输单元201发送到服务器301中，服务器301获取所述id信息后，可以根据所述id信息从所存储的id信息中找到向匹配的项，并查询出对应的输液信息，

然后，服务器301会向输液信息采集终端机(即输液信息采集单元101)返回病人的输液信息(输液信息包括病人身份信息、所输药液信息、合理滴速范围信息以及输液瓶或输液瓶的滴系数等)；输液信息采集终端机在接收到所述输液信息后，连同所述id信息一起，通过输液信息采集终端机(即输液信息采集单元101)的显示屏105进行显示，以便在病房中的医护人员、输液病人等可以方便的查看；尤其对于医护人员而言，可以根据所显示的输液信息，核对所输药液是否正确，还可以根据所显示的输液信息，合理的调节输液流速等，非常的方便。

而后，医护人员可以将输液瓶或输液袋挂在输液信息采集终端机(即输液信息采集单元101)的挂钩(挂钩连着称重传感器，前文有叙述，这里不再赘述)上，从而可以开始进行输液。

最后，在输液过程中(即输液开始后)，输液信息采集终端机(即输液信息采集单元101)不断重力参数，并结合最小二乘算法(拟合)和卡尔曼滤波，计算出输液状态参数(输液状态参数包括输液速度、输液剩余时间以及剩余药量)，一方面，所述输液状态参数可以通过输液信息采集终端机(即输液信息采集单元101)的显示屏105进行实时显示，以便病房内的医护人员、输液病人以及病人家属等可以实时了解输液情况，尤其便于医护人员调节输液速度；另一方面，所述输液状态参数可以通过zigbee无线网络传输单元201发送到服务器301中进行存储，并可以通过服务器301传输到监测平台401的显示器402中进行显示，监测平台401的显示器402通常设置在护士站的位置处，以便护士站护士可以实时查看输液进度，从而合理安排后续工作，提供工作效率；此外，医护人员还可以利用终端机403(pc机404、平板405、手机406)，通过因特网访问服务器301，从而也可以实时查看输液状态参数，从而可以更方便远程了解和掌握输液进度。

在更完善的方案中，监测平台401还包括警报器，警报器与服务器301或pc机404相连，可以在输液即将完成或意外终止或输液速度过大或输液速度过小等情况下，发出警报声或提示音，以便提醒医护人员及时处理，避免造成医疗事故。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。