基于2.4 G无线智能输液监护系统

珠海于氏医疗科技有限公司 邝泽文

基于2.4 G无线智能输液监护系统

珠海于氏医疗科技有限公司 邝泽文

嵌入式技术在我国最先应用于电子技术、软件开发和计算机应用技术三个领域，随着科学技术不断发展，嵌入式技术逐渐在社会中受到广泛应用，其中以医疗监护领域应用效果最佳。嵌入式智能医疗监护系统的运用，改变了病人在医院输液或治疗过程中需要医院护士、护理人员或者家属现场看管的模式，提高了病患治疗质量，降低医护配备压力。本文从输液智能医疗监护系统进行分析，总结出智能监护系统的使用优势，以供参考。

嵌入式；智能医疗；输液；2.4G

1 嵌入式系统概述

嵌入式系统主要包括嵌入式硬件系统、嵌入式软件系统以及嵌入式系统具体应用。

1.1 嵌入式硬件系统内容

Microprocessor，是嵌入式硬件系统主要组成内容和核心处理部分。概括来讲，嵌入式硬件系统主要采用The harvard architecture的嵌入式处理系统和von Neumann嵌入式处理系统两种硬件构架，并在硬件系统中配置仔细处理过的复杂指令。Microprocessor指令体系主要内容是精简嵌入式指令，该指令系统能有保障整个硬件系统数据的的正常运行和传输，并在这一基础上高效的确保硬件系统运行效率。最为核心的是可以提高嵌入式硬件系统运行稳定性混合相关系统数据传输准确性。

嵌入式硬件系统储存器的作用是将相关系统代码和指令的储存，是现阶段最为科学高效的硬件系统。主要由缓存系统、memory 系统以及辅助系统三部分构成，其中以缓存系统最为重要，属于整个系统的核心部分，具有最快运行速度的特征。所以在嵌入式Microprocessor中，数据截取和读取都要依靠缓存系统的高质量运行。

嵌入式主存系统的功能室进行直接访问，嵌入式系统与用户间数据连接、交流以及储存的媒介。嵌入式系统储存比起常规计算机硬件储存保持着巨大的优势，主要表现在拥有极快速的数据传输储存功能。嵌入式内存主要类型有静态易失存种类和随即内存种类。

1.2 嵌入式软件系统概述

嵌入式软件系统由Computer hardware driven和Operating system in a computer两部分组成。其中计算机硬件驱动是指包括多种类型驱动。近年来嵌入式软件系统可以高效的提高系统中driven development，并且强化嵌入式设备端口程序，简化嵌入式系统调试效果。

1.3 嵌入式系统具体应用

嵌入式系统的研发是为了更好的服务与实际生产和工作中。嵌入式系统本质目的是实现高效的生产应用。在实际应用过程中，需要相关研发人员根据实际研发情况和系统业主的需求进行针对性的分析与研究。使嵌入式系统能够符合实际应用情况，提高嵌入式系统效率。

2 嵌入式智能医疗监护系统分析

2.1 系统设计流程

智能输液监护系统的监控装置利用输液警报器，以光电非接触式探测液体输出的动态情况，激发电路工作。智能输液监护系统设置了报警临界液面，在输液瓶的颈部设置光电设备，当输液瓶液面低于设置位置时就会就会产生电信号，触发报警。报警信息采用2.4G无线模块进行上传，在每一个楼层设置一个无线接收装置，当接收到报警信息后，就会向护士站LED显示屏和监护人员智能移动设备终端发送输液预警信号，在护士站LED显示屏显示的同时进行语音播报，护士在收到相应的信息后可以及时知道哪个病人的输液完毕了及时进行处理。

2.2 系统实施方案

2.2.1 病人输液检测

输液检测采用液位检测传感器，放置在输液瓶的下部比瓶口要高一点的地方，好提前报警。传感器监测点紧贴输液瓶，当有液体时不会报警，当液面低于监测点时将会告知MCU控制单元，MCU把报警信息通过无线模块发送出去。液面检测采用非接触式液位开关，当有液体时输出高电平，当没有液体时输出低电平。MCU控制单元采用ST公司的STM8L15系列低功耗单片机，用来判断液位开关的状态和控制无线模块发送数据。无线发送采用2.4G无线串口模块，支持透明传输模式，模块内嵌RoLa无线传输协议，上电后将会自动组网，单片机采用UART接口与无线模块连接并发送数据，设置好模式后所有该同类型模块均可接收到数据。

2.2.2 数据接收处理

无线接收采用与输液端同一类型模块，用来接收数据，在发送双方均采用天线的状态下，理论上有效覆盖范围大于5KM，实测整栋大楼都可通讯。MCU采用ST公司的STM32F103系列单片机，采用自定义通讯协议，每个发送端均分配不同的地址码，接收端解释地址码即可知道哪个位置输液快完毕了，并把病人位置信息输出LED显示并进行提醒。联网采用无线WIFI模块，可通过连接到无线路由器并与服务器进行数据通讯，实时上报到远端的上位机或者APP推送。

2.3 智能输液监护系统硬件设计

智能输液监护系统硬件设计主要包括液面传感器、无线组网设备、LED显示、智能移动终端以及多单元协调模板。液位感应器采XKC-Y26-V用了先进的信号处理技术及高速信号处理芯片，突破了容器壁厚的影响，实现了对密闭容器内液位高度的真正非接触检测。无线组网设备主要采用AS32-TTL-1002.4G无线通信模块，是一款 100mW，高稳定性，工业级的无线数传模块。模块采用SX1278 主芯片，LORA 扩频传输，TTL电平输出，兼容 3.3V 与 5V 的 IO 口电压。WIFI模块采用HF-LPB100超低功耗嵌入式WIFI模块，其提供了一种将用户的物理设备连接到WIFI无线网络上，并提供UART串口等接口传输数据的解决方案。该模块硬件上集成了MAC，基频芯片，射频收发单元，以及功率放大器；嵌入式的固件则支持WIFI协议及配置，以及组网的TCP/IP协议栈。HF-LBP100是一款已替换的802.11 b/g/n WIFI的功耗解决方案，通过HF-LPB100模组，传统的低端串口设备或MCU控制的设备均可以很方便地接入WIFI无线网络，从而实现物联网络控制与管理。STM8L1和STM32F1系列单片机均属于意法半导体(ST)公司品，其中STM8L1是STM8内核的超低功耗8位微控制器系列产品采用ST独有的超低泄漏电流工艺和优化架构，STM8L系列集高性能和超低功耗于一身。STM32F1系列属于中低端的32位ARM微控制器，其内核是Cortex-M3,最大主频可达72MHZ，可完全满足本系统要求。远程APP输液监控中数据传输主要包括输液信息、输液状态、输液位置以及警报控制等内容，具有传输数据量较小，警报突发性强的特点。

3 结束语

嵌入式智能医疗监护系统是现代医院主要的医疗手段，结合现代化科学技术实现智能医疗监控，一定程度上减少了医护人员的工作压力和病人家属的陪护压力，同时输液病人也能够在输液过程中充分休息而无需担心输液完毕后无人发现问题。嵌入式系统广泛应用于医院治疗设备中，实现了医疗系统的智能化、自动化，全面提高医疗监护质量和效率，减少医疗事故造成的人身伤害与财产损失。

[1]张小洪,吴误.输液瓶的实时液位测量及输液报警[J].中国西部科技,2010,(23):41-43.

[2]郭晨洁,张天逸.一种简易的输液器空液报警装置的设计[J].中国医疗设备,2016,(05):99-101+112

[3]郝新轶.基于ARM的嵌入式系统设计[D].吉林大学,2004.

[4]周婷婷,尚浩.基于2.4G的智能家居控制系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用,2012,(10):67-69+78.