一种基于Zigbee技术的病房监护系统的设计

　　我国医疗资源紧缺，开发医院局域型的智能化监护网络可以减少医护人员的工作负担， 提高医护人员工作效率和服务质量。 传统的解决方案是采用有线或简单的无线数据收发方式，被监护者身上安装的传感器设备不能自由灵活地移动和接入网络， 系统没有可扩展性 。 采用Zigbee技术 为传 感 器 信 号 的 无 线 传 输 提 供 了 新 的 解决方案，Zigbee 节点可以覆盖几十米的范围， 而且可以自由地增加路由节点 ，扩 展覆 盖范围 ，非常 适用 于局域型 医 院 住 院 护 理 。 由 于 生 理 监 护 的 数 据 传 输 量 不 大 ，Zigbee的250 kb/s的传输速率能够满足生理数据的传输要求。 Zigbee传感节点可以自由地接入和退出网络，具有低功耗和低成本的特点， 因而 Zigbee 无线传感网络在局域型的医护监控系统中有着良好的应用前景。

　　1 基于 Zigbee 的无线传感网络系统架构

　　1.1 Zigbee

　　网络拓朴结构Zigbee是 一 种 近 距 离 无 线 网 络 连 接[ 1]，该 技 术 的 主要特点是低速、低功耗和低成本，支持大量的网络节点、支持多种网络拓朴。 它工作于 2.4 GHz(全球)、868 MHz(欧洲)及915 MHz (美国)的ISM频段，遵循 IEEE802.15.4技术标准。 在 Zigbee 网络中，有三种主要的网络拓朴，分别是星状、树状和网状，如图 1 所示。

　　根据功能不同，无线网络节点包括协调者节点( Co-ordinator ) 、路 由器 节点(Router)和 终 端 节 点(End Device) ，在图1中以不同的形状表示，每个Zigbee节点都由具有无线收发功能的无线单片机CC2430[ 2]组成，在无线单片机内部安装有Zigbee无线网络软件协议栈。在Zigbee网络组织结构中，每个个人区域网必须有一个唯一的协调者节点，该节点承担网络时序管理、网络协调、存储网络地图、允许其他设备加入网络、网络组织、路由 信息 等，是 一个全 功能 节点，任 何时 刻都 必需打 开 无 线 收 发 功能，在Zigbee网络中有着非常重要的作用。

　　1.2

　　病房监护网络体系结构基于Zigbee无 线传 感网络 的病 房监 护系统[ 3 - 5]主要由各病 房 内 部 具 有 相 应 数 据 采 集 功 能 的Zigbee无 线 传感器节点、 以病房为单位的若干个具有路由功能的无线节点和院内Zigbee中心网络协调器组成。 网络协调器连接Zigbee无线网络与以太网， 是整个医院无线网络的核心部分， 负责无线传感器网络节点和设备节点的管理，系统结构如图2所示。 图中 ZR 为具有路由功能的 FFD节点，ZE为无线传感器终端节点。 无线传感器节点可以通过各路由节点向无线网关发送数据， 由于被监护者在病房或医院内自由活动， 所以其携带的传感器节点的路由是动态变化的， 无线传感器终端节点与路由节点形成的是一个自动跳变的多跳网络。 由于无线传感器终端节点的室内通信距离为几十米， 路由节点可根据病房的分布进行布置，以能够最大程度地覆盖活动区域。 因而该系统具有很大的灵活性及 扩展 性， 同 时 ， 该系 统可 以方便地接入Internet网络， 形成更大的医院间医疗监护网络， 以实现医疗资源共享 。