摘 要：针对传统病房监护系统中存在的弊端，提出一种利用无线传感器网络（WSN）构建病房监护系统的设计方案。利用TI 公司的ZigBee 单芯片解决方案CC2430 和适量外围电路设计传感器节点，ST 公司的STR912 处理器及适量外围器件设计中心控制节点，结合红外收发模块实现对患者房间级的定位。采用TI 公司的ZigBee 协议栈作为WSN 节点软件平台，嵌入式实时操作系统μC/OS- II、TCP/IP 协议栈LwIP 构建网关软件开发平台，实现了利用TCP/IP 模块进行数据的可靠传输以及链路维护等功能。

0 引言

目前中国国内的医院病房监护系统，基本上还是通过有线方式向监护中心传递数据，需要布线，要进行穿墙或过天花板，工作繁琐，且无法自由移动和扩充，不便于维护，特别是在紧急情况下，线缆可能影响及时救治。比如病房里的呼叫系统都是通过有线的方式连接到护士监控中心，呼叫按钮装置在病房的墙上，紧急情况下病人可能无法按动呼叫按钮而引发危险事故。

尤其是人工测量患者体温，不但增加了医护人员的工作量，还影响病房病人的恢复休息，也不便于对病人生命体征信息的统计。所以研制开发低成本、低功耗、高可靠性、易扩展、配置灵活的无线病房监护系统就具有普遍的意义和现实的价值。

1 短距离无线通信基础

为实现无线节点、路由器之间的互通，必须要有相应统一的无线网络通信标准。目前热门的短距离互联技术有：

ZigBee、超宽带（UWB）、蓝牙（Bluetooth）、无线局域网（Wi-Fi）、近距离无线传输（NFC）。其中ZigBee 是一种适合于近距离、低复杂度、低功耗、低成本的无线网络技术，主要用于近距离无线连接，它依据IEEE802.15.4 标准，在数千个微小的传感器节点之间相互协调实现通信，这些传感器节点只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传节点到另一个传感器节点，其通信效率很高，相对于现有的各种无线通信技术， ZigBee 技术将是最低功耗和成本的技术， 其出发点就是实现一种易实现的低成本无线网络，为实现无所不在的网络创造了条件。

以测量患者体温和所在病房室内温度为例，提出了一种基于ZigBee 协议的无线传感器网络病房监护系统解决方案，可实时监测患者体温、病房环境温度参数和患者的求助呼叫信号，同时可以对病人实现房间级的定位，监测数据通过无线方式传输到监护中心进行分析。

2 系统整体架构

整个系统由终端节点、路由节点、网关控制器（Gateway）和网络主机服务器（包括WEB 服务器和数据库服务器）组成，其中路由节点是全功能设备（FFD），终端节点是精简功能设备（RFD）。其系统架构如图1 所示。终端、路由、网关组成底层ZigBee 网络，组网方式采用树状网络，路由节点和终端节点之间通过红外技术实现患者房间级定位。终端节点负责采集患者体温数据，传送患者呼叫信号，信息通过路由节点中继到网关。网关为一嵌入式WEB 服务器，其负责连接远程Internet 主机服务器和底层无线传感器网络，承担着底层 802.15.4 协议和高层Internet 协议转换功能，采用TCP/IP 协议将数据实时存入Intranet 网络的数据库服务器。

服务器端采用基于网络的管理平台，医生和值班护士通过PC或PDA 等设备，以WEB 浏览器方式查看实时数据和查询数据库中的历史数据，及时做出诊断。

图1 病房监护系统

4 系统硬件设计