毕业论文：一种基于物联网的医疗监护系统的设计与研究.docx

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本科毕业论文（设计）

（2013届）

一种基于物联网的医疗监护系统的设计与研究

院 系计算机科学与技术系专 业计算机科学与技术姓 名

指导教师职 称 助 教

一种基于物联网的医疗监护系统的设计与研究摘 要

本文研究了远程医疗领域的相关知识，提出了一种基于物联网的新型远程医疗监护系统设计方案，该系统利用物联网技术，使用人体传感器采集病人生理信号并对其进行分析、处理，并通过Zigbee无线传感网络将生理数据传送至控制端，由控制平台再经互联网传输到远端医疗服务中心，供医护人员实时监控和诊断，从而实现对患者生理状况的远程实时监护。

Zigbee无线传感网络的设备节点处理器芯片采用最新的CC2530芯片，具备很好的抗干扰性和低功耗性能，可较好地适应远程监护系统的长期稳定运行。

该远程医疗监护系统设计方案主要针对一些慢性病患者对于长期远程医疗监护的迫切需求而设计。

系统可以为医疗人员远程获取准确的患者生理监护数据，在很大程度上缓解医疗系统的工作压力，并减轻慢性病患者在经济和心理上的多重负担。

随着计算机、通信技术和物联网技术的快速发展，远程医疗监护会成为未来医疗服务领域的应用趋势，文中所设计的远程医疗监护系统方案在未来社会生活中具备很好的应用前景。

关键词：

物联网Zigbee远程医疗CC2530芯片传感器

ABSTRACT

Thispaperstudiedtheknowledgeinthefieldoftelemedicine,anewtypeofremotemedicalmonitoringsystembasedonInternetofthingsisputforward,thesystemusesthetechnologyoftheInternetofthings,humanbodysensorsareusedtocollectthepatient’sphysiologicalsignalsandanalyzetheresults,andthroughtheZigbeeWirelesssenornetworkthephysiologicaldatawillbetransmittedtothecontrolside,thenthecontrolplatformtransmitthesedatatoaremotemedicalservicecenterforreal-timemonitoringanddiagnosisofdoctorssoastorealizetheremotereal-timemonitoringforthepatientphysiologicalcondition.ThenodeprocessorchipsofZigbeewirelesssenornetworkusethelatestCC2530chips,havinggoodanti-interferenceperformanceandlowpowerconsumption,soitcanbetteradapttothelong-termstableoperationofremotemonitoringsystem.

Theremotemedicalmonitoringsystemismainlydesignedforsomepatientswithchronicdiseaseinurgentneedoflong-termremotemedicalmonitoring.TheSystemcanhelpaccesstoaccuratephysiologicalmonitoringdataofpatients,alargeextentitrelievesthepressureofthehealthcaresystemandreducesthemultipleburdensofchronicdiseasepatientsintheeconomicandpsychological.Withtherapiddevelopmentofcomputer,communicationstechnologyandtheInternetofthingstechnology,remotemedicalmonitoringwillbecomethefuturetrendinapplicationofthefieldofmedicalservices,ithasgoodapplicationprospectsinthefuturesociallife.

Keywords:

TheInternetofthings Zigbee remotemedical CC2530chip sensor

目 录

第1章绪论 1

1.1物联网与远程医疗监护系统的概述 1

1.2课题研究的背景和意义 3

1.3远程医疗的发展状况 4

1.3.1国外发展状况 4

1.3.2国内发展近况 5

1.4论文的研究内容和结构安排 6

1.4.1论文的主要研究内容 6

1.4.2论文的结构安排 7

第2章无线网络通信技术 8

2.1无线传感器网络的简述 8

2.2不同无线通信技术的对比与选择 10

第3章基于Zigbee技术的无线通信网络 12

3.1Zigbee技术简介 12

3.2Zigbee通信技术原理及其拓扑结构 12

第4章远程医疗监护系统的研究与设计 17

4.1远程医疗监护系统的总体设计 17

4.2远程医疗监护系统的硬件设计 19

4.3远程医疗监护系统的软件设计 22

第5章总结与展望 25

5.1研究总结 25

5.2工作展望 25

致谢 27

参考文献 28

合肥师范学院2013届本科毕业论文（设计）

第1章 绪论

1.1物联网与远程医疗监护系统的概述

众所周知，物联网时代正在迅速向我们走来，它是21世纪信息技术的重要发展方向。

其英文名被称为“TheInternetofthings”。

物联网并非是一个全新的东西，它的核心和理论支持依然是互联网，它是在互联网层面上延续和扩展的任何物体与物体之间通过射频天线技术、红外遥感装置和条形或二维扫描等信息传感设备，按照事先约定好的协议与互联网相连接并进行数据交换和通信的一种网络[1]。

物联网简易图如下图1-1。

图1-1物联网结构示意图

从技术架构上来看，物联网可以分为三层：

感知层、网络层和应用层。

其中，感知层由各种传感器以及传感器网关组成，它的作用相当于人的眼耳口鼻和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体、采集信息的来源。

网络层由各种有线和无线通信网络、互联网等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的数据。

应用层相当于物联网与用户之间的接口，它与具体的用户和行业需求有关。

物联网中的“物”并非传统意义上的一般物体。

能够称得上物联网的“物”必须具备以下几个特点：

有相应的接收器和发送器；具备一定的存储功能；有CPU；还要有专门的应用程序以及数据传输通道；在网络中要有自己唯一的可以被识别的编号等。

在物联网时期，计算机将发展到与普通事物无法分辨，即形态上“普物化”、功能上“泛在计算”。

只要在物体中嵌入一个芯片，就能让该物体的有关信息通过互联网传输出去，同时还能利用远程计算机对物体进行控制，那是网络将无所不在地融入人们的日常生活中，为人所用、为人不知，即“泛在网”。

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物联网的用途十分广泛，遍及家居智能控制、智能存储和运输、环境保护与监测、工业全自动化、军队一体化和远程医疗监护等众多领域。

可以说，物联网的出现为远程医疗提供给了良好的发展前景。

物联网应用领域图表如下1-2所示。

图1-2物联网的应用示意图

传统的医疗监护体系往往不能将病人的情况及时、准确的反馈给医疗专家，而且受到时间和地点的限制，病人大都在指定的时间，指定的地点接受医生的检查，从而导致延时就医和误诊。

因此，急需要一种能对病人的身体状况进行实时监控的系统，将病人的生理信息及时准确的传给医生，做到及时发现、及时诊断、及时医治，而且也不影响病人的正常活动，然他们能够在自然状态下接受检测。

远程医疗监护系统的应用正好满足了人们的需求，它可以让病人远离住院的痛苦、减轻患者家庭的经济负担，同时也缓解了就医难、看病贵的问题。

为把家庭作为医疗监护的主要模式提供了可能性。

不同的时期人们对远程医疗的理解和定义有所不同。

早期因为受到各种技术的限制，远程医疗仅仅被定义为：

利用固定电话或电报对远地病人实施的一种简单的医疗处理。

现如今随着各种通信技术和计算机技术的发展，远程医疗监护的定义是：

利用传感器将采集到的病人生理信息数据或医学信号通过电子信息技术和网络通信技术传输到医院的监护中心并对数据和信号进行分析、处理，及时将分析结果反馈给医生，以便医生做出准确诊断和建议的医疗技术[2]。

远程医疗系统示意图1-3。

图1-3远程医疗系统示意图

远程医疗的发展已有40多年的历史，它的发展历程大概可以分为3个阶段：

第一阶

段也称为萌芽阶段从上世纪60年代初期到80年代中期，由于受计算机和通信技术的限制，主要利用电话或电报对那些不能前来的远地病人实施的一种简单、特殊的医疗护理；第二阶段也叫做革命性阶段开始于上世纪80年代后期，因为通信技术的发展和不断成熟，涌现出了一大批有价值的远程医疗项目，国际各大知名医院之间开展远程医学研究，探讨各种疑难杂症，各国国内也增加医学交流，建立并完善各自的远程医疗水平；如今第三代远程医疗时代亦称高潮阶段，正在不知不觉中向我们走来，这时期的远程医疗正在向着微型化、多样化、智能化、一体化等方向发展，更加自然地融入到人们的日常生活中。

与前二代远程医疗相比，第三代远程医疗具有如下得天独厚的特征：

通过公共通讯网络提供服务，使医疗服务入口变得相对较容易些；提供了到桌面的图形化界面服务，使维护变得比较简

[3]

单；多方位的立体化发展空间，项目的发展越来越趋于商业化，动机也变得更加单纯化。

1.2课题研究的背景和意义

近几年，虽说国内一直都在进行医疗体制改革，在县级医院实行医院和药房的分离体制。

但总体而言，公有制依然是目前国内的大型医院的主要形式，由于医疗制度和医疗资源分配上的原因，每个科室的医疗专家都喜欢集中在医疗环境和待遇较好的大医院里，小医院的医疗力量相对薄弱，山区的医疗设施更是简陋至极。

正是这些缺陷导致了看病难、看病贵等一系列长期困扰我们的问题，同时医疗资源的严重不足和分布不均衡，是国内医疗的最大障碍。

随着人们生活质量的逐渐提升，对各种需求都在不断提升尤其是在医疗服务方面的要求，传统的、单一的医疗方式已