| 标题 | 基于物联网的医院病房智能监护系统设计与实现 |
| 范文 | 许建国 张佳 郭麦成 摘 要： 基于物联网技术的飞速发展和ZigBee，RFID技术的普及，为医院病房智能监护系统的设计提出一种基于物联网和Android技术的解决方案。该系统硬件由移动智能终端SDA、ZigBee模块、A10平台、服务器等部分构成。医护人员可以通过移动智能终端SDA记录病患的诊疗信息，并根据预设的诊疗流程进行下一步的诊疗操作；同时可以通过Web端应用程序实时查询病患的诊疗信息以及病房内的相关环境信息。系统运行结果表明，该系统能够实现病患诊疗信息的实时记录和查询，同时能够实现病房环境的实时监测，设计方案切实有效，具有较高的实用价值。 关键词： 物联网技术； 智能监护系统； 移动智能终端； RFID； ZigBee； A10平台 中图分类号： TN923?34； TP311.5 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）08?0083?04 Abstract： Based on the rapid development of Internet of Things （IoT） technology and the popularization of RFID and ZigBee technologies， a solution based on IoT and Android technology is proposed for the design of the hospital ward intelligent monitoring system. The system hardware is composed of the mobile smart terminal SDA， ZigBee module， A10 platform， server and other parts. The medical staff can record patients′ diagnosis and treatment information by using the mobile smart terminal SDA， and carry out the next diagnosis and treatment operation according to the preset diagnosis and treatment procedure. Meanwhile， patients′ diagnosis and treatment information and the relevant environmental information in the ward can be queried in real time by means of the application program on the Web side. The system operation results show that this system can record and query patients′ diagnosis and treatment information in real time， and realize real?time monitoring of the environment in the ward. The design scheme is indeed effective， and has a high practical value. Keywords： IoT technology； intelligent monitoring system； mobile smart terminal； RFID； ZigBee； A10 platform0 引 言 隨着信息化时代的飞速发展，医院的理念和服务将相应改变。利用计算机技术和网络技术等现代科技的先进成果，改善传统病房监护系统势在必行，智能化的医院病房监护系统的实现将使住院患者，尤其是危重病人的康复更加安全有效。 医院可通过病房监护系统随时对病人进行会诊，将进一步改善医院病房的服务环境，加快医院运作的现代化管理进程。 本系统在充分研究RFID技术、ZigBee技术的基础上，设计了基于物联网的医院病房智能监护系统。系统中采用具有RFID识别功能的移动智能终端SDA，能够识别医护人员的身份标牌和病患手环；系统预设了对病患诊疗操作的流程，医护人员通过SDA能够查询病患的诊疗信息，并根据已完成的诊疗操作确定下一步的处置方式；同时可以通过多种传感器对病房的环境信息进行实时监控，起到一定的安防作用。1 系统硬件设计 1.1 系统总体架构 系统架构如图1所示，其由基于Andriod的A10平台、移动智能终端SDA、ZigBee模块、服务器等部分构成。SDA负责采集医护人员和病患的信息，经过处理后上传到服务器；ZigBee终端节点采集医院内多个病房的环境信息（包括温湿度、烟雾报警等），ZigBee协调器将采集到的数据通过USB方式传送给A10平台实时处理后上传到网络服务器。 医护人员成功完成身份识别后，可以通过SDA对病患的诊疗信息进行查询，同时可以根据当前诊疗信息确定下一步的处置方式，也可以通过Web端应用程序实时查询病患的诊疗信息以及对病房内的环境实时监控。 1.2 基于Andriod的A10平台 系统硬件平台以全志A10处理器为核心，平台外围扩展电路十分丰富。该平台作为病房环境数据流通的中转枢纽，负责数据的处理和上传。系统平台采用Andriod系统，通过USB的方式获取各个病房的环境监测信息，解析后把数据拼接成JSON方式上传到服务器端，A10硬件平台框图如图2所示。 1.3 ZigBee模块设计 ZigBee模块包括协调器和终端节点两部分，采用基于CC2530的开发模块，终端节点可以同时搭载温湿度传感器、烟雾传感器、红外传感器和继电器模块等。其中终端节点放置于医院内的不同病房内，用于实现多个病房的环境监测。 该模块的功能包含以下两点：ZigBee终端节点以轮询方式实时采集病房内环境信息；ZigBee协调器在成功组网的情况下将采集到的数据通过USB传送到的A10硬件平台。 1.4 移动智能终端SDA设计 该模块分为移动智能终端SDA和内含电子标签的身份标牌（或者手环）两部分，医院为医护人员发放RFID身份标牌，为住院病患发放智能手环。医护人员的身份标牌内存放着医护人员的ID号、姓名、性别、年龄、科室等信息。 病患持有的手环内存放有ID号、姓名、性别、年龄、疾病类型、当前状态等信息。当医护人员和病患需要进入病房时，可以通过SDA首先进行身份识别，医护人员可以通过SDA查询病患的诊疗信息；当医护人员根据现有诊疗信息做出下一步处置方式时，系统将会记录这一操作，并将数据通过网络实时传送到服务器端。 1.5 服务器端 服务器端主要完成以下两个方面的工作： 1） 接收来自A10硬件平台发来的各个病房环境监测数据、移动智能终端SDA发来的病患诊疗信息和医护人员处置信息等。 2） 将病患诊疗信息、医护人员处置信息和病房环境监测数据通过Internet发送到SDA和Web端。2 系统软件设计 2.1 服务器配置与实现 采用MVC架构的方法编写Web代码，在VIEW层利用Web动态的显示病患就诊流程、状态与结果；医护人员经过登录后可查询病患的诊疗信息与病房环境状态（包括温度、湿度等，其中温度和湿度使用曲线图显示）；医护人员通过查询可以看到门诊中所有病患的诊疗信息，并且可以对病患的诊疗信息进行修改。Control层对数据库中每个表需要的操作编写SQL语句和接口，供Model层调用。Model层为每个Rest文件所需要的逻辑处理和数据提供方法。 2.2 数据库设计与实现 数据库主要是为系统提供数据和存储数据，可以使用户清楚地知道系统的当前状况和历史状态。限于篇幅，下面给出本系统中主要的医护人员信息表、病患信息表、操作记录表3个数据表，如表1～表3所示。 2.3 A10平台程序设计 A10服务端是连接底层和网络服务器的桥梁，通过USB口读取ZigBee协调器采集的数据，然后对数据进行解码处理，处理之后请求服务器，将数据存储到网络数据库中。A10服务端的功能主要分为以下3部分。 2.3.1 串口操作的实现 在JNI中，要实现打开和关闭串口，打开串口以后，以FileDescriptor返回，此时就可以像文件那样对串口进行读写。 2.3.2 打开ZigBee协调器 调用.so根据设置的COM和波特率打开串口，开辟线程以文件输入输出流的方式等待数据，同时定义抽象方法onDataReceived为数据到达提供监听者。 2.3.3 数据解码、打包、发送 接收到长度为11位的十六进制数据后，对数据进行解码，取出数据类型、数值等信息，然后加上当前病房的相关信息等，封装为JSON对象，开辟发送线程，请求服务器，将数据发送给服务器。 2.4 移动智能终端应用程序设计 移动智能终端SDA上运行的是基于Android 4.0的APP，该软件主要负责医护人员数据查询、操作，病房环境信息监测等。利用HTTP协议、JSON对象，Web Restful API等，与网络数据库进行交互，异步请求，将获得的数据展示给用户。 2.4.1 绑定手环界面 初始化界面，设置广播接收。当存在网络的时候，输入患者就诊卡号，可以直接得到患者信息，当不存在网络，需要用户手动输入。按下侧键，发送广播，会读取手环上的信息，录入到相应TextView。完毕后，医护人员确认，完成绑定。 2.4.2 病患列表 读取网络或本地的PatientJSON数据，得到绑定手环的病患信息，解析之后，每次上拉或界面切换，都会刷新一次该list；同时实现了侧滑事件，当监听到侧滑事件时，会加载item_chid，点击该布局上的控件，响应相应的方法。 2.4.3 医护人员列表 设置广播监听，触发广播，当收到广播后，通过广播中的信息判断是否是医护人员触發，如果是就会执行回调函数，得到该医护人员信息，并将该消息通过NotificationManager推送到状态通知栏，显示在MedicalWorkerFragment的医护人员列表里。如果点击该通知，可以进入NewsFragment的医护人员出入信息列表。 2.4.4 病房环境监控 初始化GridView，点击GridView的不同的Item可以进入不同的界面，如温度监测、湿度监控、红外监控等。 2.4.5 室内温度监控 初始化控件接收到通过putExtra发送过来的url，并访问该url。执行网络请求，得到最新的温度数据，通过Timer对象，实现每隔2 s刷新一次数据，并将该数据绑定到HelloChart的图表控件上。3 移动智能终端测试 3.1 手环绑定测试 初次进入系统，进入选择科室界面，选择科室之后可以查看病患列表。输入就诊卡号，当有网络连接时，可以点击确认从数据库获取患者信息，然后可以通过RFID感应，绑定手环。点击绑定后，数据源改变，动态刷新病患列表。 3.2 医护人员操作测试 点击列表的病患Item，会进入该病患的执行操作界面，如图5所示。执行相关操作后点击确定，数据源改变，自动返回病患列表，“病患的已完成操作”内容会显示最后一次操作；再进入该病患的操作界面，会根据已完成操作，得到接下来需要进行的操作，如圖6所示。标题 4 结 论 本系统在充分研究RFID、ZigBee等技术的基础上，设计了基于物联网的医院病房智能监护系统。实际运行结果表明，本系统能够实现对病患诊疗信息的实时记录和查询，同时能够实现对病房环境的实时监测，设计方案切实有效，具有较高的实用价值。 参考文献 [1] 冯巧娟，王春丽.危重病人的物联网智能监护系统设计与实现[J].计算机测量与控制，2014，22（2）：431?433. 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