基于ZigBee的智能病房环境监控系统的制作方法

本发明涉及智能医用监控系统，具体来说，是基于ZigBee的智能病房环境监控系统。

背景技术：

医疗监控是医生对患者进行诊治的重要环节，现有的对患者生理数据采集的医疗监护设备可分为有线和无线两大类。有线的医疗监护设备往往因为需要线缆连接而使其体积庞大进而导致设备成本高，不便于携带。目前的大多数医院仍然使用有线的医用设备，医务人员需要时刻在病人或者固定的医用设备旁边观察病情，对重要的生命体征进行人工采集，不仅繁琐而且工作量大，无法做到实时、不间断地采集监测数据。

随着科技的发展，物联网技术越来越成熟，医疗物联网的构建越来越受到关注。医疗物联网也使得患者生命体征的实时监测成为可能。基于物联网技术，现有无线的医疗监护设备，通过无线网把采集到的数据上传到监护人员手中，方便监护人员掌握病人的具体情况。即使监护人员不在病房内，也可以对出现异常的病人进行定位，以便医疗人员及时对病人进行救治。

无线传感器网络是将无线通信技术、传感器技术和网络技术相结合构成的能够根据环境自主完成指定任务的智能自治测控网络系统。因其具有随机布设、自组织、环境适应等特点，非常适合应用于布线、电源供给困难的区域、人员不易到达的区域，已广泛应用于国防军事、工农业生产、环境科学、交通管理、灾害监测等领域。无线传感器网络系统可以在长期无人值守的状态下工作，在军事领域、环境监测、远程医疗、商务应用等许多领域都有重要的科研价值、巨大的实用价值和广阔的市场前景。无线传感器网络的发展和广泛应用，将对人们的社会生活和产业变革带来极大的影响并产生巨大的推动力。

但是现有基于物联网技术存在以下不足，基于ZigBee的智能病房环境监控系统由无线传感器网络、中央控制器、WiFi模块和上位机软件四个部分组成。其中无线传感器网络又由连接传感器和医用设备的各个ZigBee终端节点、中继器和协调器组成，传感器安装在病床上采集病人的数据，终端医用设备(如输注泵、监护仪等)安放在病床前。传感器和终端医用设备采集的数据由终端节点发送给中继器，中继器接收到终端节点发送过来的这些数据后发送给网络协调器，网络协调器负责调度整个无线传感器网络的数据。

中央控制器负责对数据的运算和识别，由于手机和计算机都没有采用ZigBee技术，因此使用WiFi模块负责上位机与中央控制器的通信，进而实现ZigBee网络各节点与上位机终端的通信。系统的总体架构如图1所示。

传感器是系统感知患者体征的眼睛，传感器主要放置在病床上，将患者翻身次数、离床时间和睡眠质量等数据转换为电信号，但是安装在病床上的传感器无法改变位置，无法对患者实现全面的移动式监测，固定位置监测患者翻身次数、离床时间、心跳频率和睡眠质量，效果不佳。

技术实现要素：

本发明目的是旨在提供了一种活动式采集数据，且能搭配各种病床的基于ZigBee的智能病房环境监控系统。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

基于ZigBee的智能病房环境监控系统，包括病床，所述病床侧面设立有监控设备，所述监控设备包括监测底座，设置于监测底座上调节结构，监测盘，所述监测盘包括盘体，设置于盘体四周的监测环，所述监测环内安置有监测传感器。

采用上述技术方案，监测传感器不再固定在病床上，利用移动的监控设备，实现活动式采集数据，对患者实现全面的移动式监测，且能根据患者的不同放置到合适的位置，提高患者翻身次数、离床时间、心跳频率和睡眠质量监测的效果。

监测传感器安置在监测环内，监测传感器，首选实现数据采集，然后配合中继器，协调器，传输给中央控制器，利用WIFI模块，分别发送到相应的终端，例如计算机终端或手机终端。

进一步限定，所述监测盘包括监测左盘和监测右盘，所述监测左盘表面设有左凹槽，所述监测右盘表面设有右凹槽，所述监测左盘和监测右盘通过铰轴铰接，所述左凹槽和右凹槽组成凹槽面，所述左凹槽端部设有显示面板，所述右凹槽端部设有支撑台。

监测盘采用铰接的监测左盘和监测右盘相互配合工作，为了避免误监测，当监测左盘和监测右盘展开时，监测传感器接通电源信号，能进行数据采集，当监测左盘和监测右盘合并时，监测传感器断开电源信号，不能进行数据采集。

进一步限定，所述调节结构包括调节立杆、调节弯杆、第一调节横杆、第二调节横杆以及用于连接第一调节横杆和第二调节横杆的调节连接头，所述调节立杆下端连接监测底座，其上端通过调节弯杆连接第一调节横杆左端，第一调节横杆右端上侧壁通过调节连接头连接第二调节横杆右端下侧壁，所述第二调节横杆左端下侧壁设有用于连接监测盘的万向轴。

利用第一调节横杆和第二调节横杆，控制监测盘整体移动位置。

进一步限定，所述万向轴包括轴承座、轴承转轴和用于锁定轴承转轴的轴承锁销，所述轴承座底部连接支撑台，所述轴承座内套有轴承转轴，所述轴承转轴上端延伸进第二调节横杆左端，所述第二调节横杆左端设有用于插入轴承锁销的第一通孔。

利用轴承座和轴承转轴，控制监测盘的水平转动方向。

进一步限定，所述病床包括床体，设置于床体上的床垫，设置于床体下的支撑床架，所述支撑床架横向架设有锁定横杆，所述锁定横杆两端延伸出支撑床架两侧，所述锁定横杆两端分别设有锁定头，所述监测底座侧壁设有和锁定头匹配的锁定座。

利用锁定头和锁定座快速锁定监控设备。

进一步限定，所述锁定头包括左锁定夹片和右锁定夹片，所述左锁定夹片和右锁定夹片后端通过螺栓活动铰接锁定横杆，所述左锁定夹片前端设有左限位片，所述右锁定夹片前端设有右限位片。

监控设备能满足各种尺寸的病床，挤压左限位片和右限位片，便可让监控设备脱离病床。

进一步限定，所述支撑床架底部设有滑动滚轮。

便于移动支撑床架。

本发明相比现有技术，使用非接触式采集，不需要另外添加接触患者的设备；低功耗，无需经常更换电池；通过无线的方式采集传输，实现实时监测。结合ZigBee这一近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术的本项目，产业化前景相当乐观。

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为本发明病床示意图；

图2为图1为中A的局部放大图；

图3为图1为中B的局部放大图；

图4为本发明基于ZigBee的智能病房环境监控系统工作流程示意图；

主要元件符号说明如下：

病床1，监控设备2，监测底座3，监测盘4，盘体5，监测环6，监测传感器7，监测左盘8，监测右盘9，显示面板10，支撑台11，调节立杆12，调节弯杆13，第一调节横杆14，第二调节横杆15，调节连接头16，轴承座17，轴承转轴18，轴承锁销19，床体20，床垫21，支撑床架22，锁定横杆23，左锁定夹片24，右锁定夹片25，左限位片26，右限位片27，滑动滚轮28。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

如图1，图2，图3所示，基于ZigBee的智能病房环境监控系统，包括病床1，病床1侧面设立有监控设备2，监控设备2包括监测底座3，设置于监测底座3上调节结构，监测盘4，监测盘4包括盘体5，设置于盘体5四周的监测环6，监测环6内安置有监测传感器7。

作为本技术方案的优选实施例一，为了避免误监测，当监测左盘和监测右盘合并时，监测传感器断开电源信号，不能进行数据采集。监测盘4包括监测左盘8和监测右盘9，监测左盘8表面设有左凹槽，监测右盘9表面设有右凹槽，监测左盘8和监测右盘9通过铰轴铰接，左凹槽和右凹槽组成凹槽面，左凹槽端部设有显示面板10，右凹槽端部设有支撑台11。

作为本技术方案的优选实施例二，为了控制监测盘整体移动位置，调节结构包括调节立杆12、调节弯杆13、第一调节横杆14、第二调节横杆15以及用于连接第一调节横杆14和第二调节横杆15的调节连接头16，调节立杆12下端连接监测底座3，其上端通过调节弯杆13连接第一调节横杆14左端，第一调节横杆14右端上侧壁通过调节连接头16连接第二调节横杆15右端下侧壁，第二调节横杆15左端下侧壁设有用于连接监测盘4的万向轴。

万向轴包括轴承座17、轴承转轴18和用于锁定轴承转轴18的轴承锁销19，轴承座17底部连接支撑台11，轴承座17内套有轴承转轴18，轴承转轴18上端延伸进第二调节横杆15左端，第二调节横杆15左端设有用于插入轴承锁销19的第一通孔。

作为本技术方案的优选实施例三，为了快速锁定监控设备，满足各种尺寸的病床。病床包括床体20，设置于床体20上的床垫21，设置于床体20下的支撑床架22，支撑床架22横向架设有锁定横杆23，锁定横杆23两端延伸出支撑床架22两侧，锁定横杆23两端分别设有锁定头，监测底座3侧壁设有和锁定头匹配的锁定座。

锁定头包括左锁定夹片24和右锁定夹片25，左锁定夹片24和右锁定夹片25后端通过螺栓活动铰接锁定横杆23，左锁定夹片24前端设有左限位片26，右锁定夹片25前端设有右限位片27。

支撑床架22底部设有滑动滚轮28。

本技术方案涉及的智能病房环境监控系统主要有以下两点优势，

(1)传感器节点设计

系统的智能监控节点是由连接光强、温湿度及CO2浓度等传感器的ZigBee模块组成，节点实时采集患者翻身次数、离床时间、心跳频率和睡眠质量参数。采集到的患者翻身次数、离床时间、心跳频率和睡眠质量参数通过无线传感器网络传到无线网关，通过网关转换将数据发送到无线网络中，上位机运行客户端程序接收、显示环境参数，并可对环境参数进行报警调控。

(2)终端监控管理软件的设计

无线传感器网络的分析与管理是无线传感器网络研究和应用中的一个重点和难点，网络的分析与管理需要一个后台系统的支持。能够定制的人机交互图形化用户界面GUI会很方便大家的使用，目前，此类工具中最具代表性的是Crossbow公司的MoteView，但其最大缺点就是扩展性差。本项目主要拟采用LabVIEW工具实现无线传感器网络自定义管理软件的设计方法，从而实现监控系统终端的可视化界面显示，方便用户的管理。

另外，需要说明的是，如图4所示，监测传感器安置在监测环内，监测传感器，首选实现数据采集，然后配合中继器，协调器，传输给中央控制器，利用WIFI模块，分别发送到相应的终端，例如计算机终端或手机终端。

以上对本发明提供的基于ZigBee的智能病房环境监控系统进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。