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【摘 要】ZigBee无线技术是一种新兴的无线个人网络（WPAN）。具有低速率、低成本、低功耗与网络扩展性强的实时无线传输技术。基于ZigBee无线网络的血压监测系统是一种具有理论和应用价值的无线传感器网络应用，采用该系统，病人可以不受限制地自由活动，能够实时在线进行血压监测、记录、存储。
【关键词】ZigBee；血压测量；无线传感器
1.实施此项技术的目的和意义
现代远程医疗监测系统是一种新兴的技术，它是结合传统医疗监测和现代先进通讯技术，并且通过引入远程医疗监测系统，或者医疗机构对患有不同疾病的病人实施远程监测管理，达到节省资源、降低消耗、并且提高病人监测有效性。
要实现“动态监护”、“隔离监护”，我们首先要考虑ZigBee技术的低功耗无线传输和自组网功能。ZigBee技术分别与互联网、局域网技术相结合，还可以实现“家庭保健监护”、“远程监护”，是实现无线医疗监护的理想选择。
2.ZigBee无线技术及ZigBee无线设备
ZigBee技术是一种低功耗、低成本、近距离的新兴无线组网通信技术。在工业应用、智能交通、智能建筑、人员跟踪定位等多种项目中都有广泛应用。
为利用ZigBee协议的无线技术，德州仪器(TI)推出了片上系统(SoC)CC2430。CC2430芯片在单个芯片上整合了ZigBee射频(RF)前端、内存和微控制器。其内置1个8位微控制单元MCU（8051），拥有128KB可编程闪存和8KB的随机存取存储器RAM，还包含若干定时器（Timer），模数转换器(ADC)，看门狗定时器(Watchdogtimer)，高级加密标准（AES）128协同处理器，32kHz晶振的休眠模式定时器，掉电检测电路(Brownoutdetection)，上电复位电路(PowerOnReset)，以及21个可编程输入输出端口（I/O）引脚。CC2430芯片采用0.18μm场效应管（CMOS）工艺生产；在接收和发射模式下，电流损耗分别低于27mA或25mA。CC2430具有休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性，特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。
3.接口硬件设计
腕式自动血压测量计是一款示波型的血压计，体积紧凑，便于携带，易于使用，使用者仅仅只需要按下“START”键就可以完成血压测量，测量结果直接显示在LCD屏幕上。
血压计采集的NIBP远程数据，必须进行转换，才能够被ZigBeeCC2430收发器进行接收，为此，我们必须提取现代HW201腕式自动血压测量计的读数，转化成数字格式，以适应接收芯片，并传送给远程监测系统。HW201使用的是DigibioDW100电路板来完成测量和处理不同功能单元的NIBP数据，经过对DigibioDW100电路板的测试，我们找出板中的通用异步接收/发送装置。数据测量后，测量数据通过UART送出。收缩值、舒张值、脉搏速率这是对我们来说最重要的三个数据，也是需要通过传感器节点传送到远程监测的字节。
TI（德州仪器）公司的所生产的CC2430模块，具有RF（射频）通信功能，模块内部提供2个内置的UARTI/O--UART0和UART1。我们利用UART1模组来完成传感器节点和腕式血压计的通信，UART0用于进行调试。这一约定仅用于传感器端节点的无线通信，对于节点/基站，我们采用USB接口与计算机连接通信。
4.接口软件设计
我们按照在CC2430的开发指南中的管脚排列，首先完成硬件配置，然后使用TI的CC2430应用开发平台提供的硬件抽象层（HardwareAbstractionLayer--HAL）API进行软件编写。API集定义在头文件“serial.h”中，给出了一系列的可以通过UART模块完成通信的命令，对传感器和汇聚节点/基站端的编程，借助于网络堆栈和HALAPI，采用嵌入式C语言完成。一旦UART模块数据适合传输，传感器就删除无用数据，仅保留对应的NIBP值存入本地缓存，以便传送到汇聚节点/基站。传感器节点与汇聚节点/基站之间进行通信，传感器节点与汇聚节点/基站的网络顺利组建成功。
5.传感器网络的设计与实现
ZigBee无线医疗监护系统是为了弥补现有医疗监护系统的不足，改善病房环境，减轻医生、护士的工作量，更好的为病人服务而专门设计开发的一套医疗监护系统。在系统中，监护病人的无线传感节点以自组织形式构成网络，通过多跳中继方式将监测数据传到监护基站，并由基站装置将数據传输至所连接的个人计算机（PCPersonalComputer）上，医生或护士可以通过个人计算机（PC）获得病人的生理数据，对监护病人的不同情况作出及时相应的处理。主要由监护基站、路由节点和无线传感节点组成。
NLME-NETWORK-FORMATION.confirm原语由NLME产生，向上层告知启动ZigBee协调器的请求状态。允许设备入网的过程是通过NLME-PERMIT-JOINING.request原语初始化，如果允许设备加入网络初始化过程在ZigBee终端设备上运行，网络层管理实体(NLME)就要终止该程序。
ZigBee协调点选定了网络地址后，就开始接受新的节点加入其网络。当一个节点希望加入该网络时，它首先会通过信道扫描来搜索它周围存在的网络，如果找到了一个网络，它就会进行关联过程加入网络，只有具备路由功能的节点可以允许别的节点通过它关联网络。如果网络中的一个节点与网络失去联系后想要重新加入网络，它可以进行孤立通知过程重新加入网络。
每一个节点加入一个网络并绑定接收到其广播信息的汇聚节点，一旦完成绑定，即可通过网络远程访问重要的病人生理数据。当病人进行血压测量时，P数据通过UART通信模块传送至传感器节点，收到数据后，传感器节点发送P数据至其绑定的会聚节点。
6.系统设计
病人的监护子系统，是利用传感器网络，将病人的监护信息接收并且处理，最终显示在医生的监护终端上。它是有病人终端、监护服务器软件、监护终端客户端软件3个部分组成的。
病人终端作为RFD（精简功能设备），只能和它建立连接的协调器通信，定时将监护信息通过传感器网络发给最近的协调器，而协调器再发送给PAN协调器，PAN协调器再发送给监护服务器。当病人终端从一个传感器网络区域移动到另外一个区域时，就自动发送连接请求，申请与新网络建立连接，得到新网络PAN协调器的PANID。当病人终端发送数据包的目的地址省略时，默认为PAN协调器地址，接收数据的路由节点将数据转发给PAN协调器。病人终端定时从节能的状态苏醒，与传感器网络建立连接，并且是选择信号强度最大的信道建立连接，发送监护数据后再进入节电状态。服务器根据接收到的病人ID将监护数据存储在数据库中提供给病人科室的监护终端读取。监护终端可以采用集中式，即使用一台监护终端监护所有病人，适合中小型医院，当然也可以采用分布式监护，由各科室监护终端读取本科室的病人信息进行监护，这样也可以做到适合大型医院和监护病人数量较多的应用。
7.结语
通过远程无线监测，医院可以实时对相关病人进行病情监控、健康检查、生理指标的获取，减轻了病人的检查负担，提升了病人的生活质量。病人可以避免必须住院才能接受健康的监控，构建一个无线的病人监测网络，并在整体的控制上推动医院信息化技术的发展。
【参考文献】
［１］张梅.IP网络测量仪网络数据包采集与分析的研究与实现[J].西安电子科技大学,2011,(01).
［２］王海涛,朱震宇.网络测量方法和关键技术综述[J].数字通信世界,2010,(11).
【关键词】ZigBee；血压测量；无线传感器
1.实施此项技术的目的和意义
现代远程医疗监测系统是一种新兴的技术，它是结合传统医疗监测和现代先进通讯技术，并且通过引入远程医疗监测系统，或者医疗机构对患有不同疾病的病人实施远程监测管理，达到节省资源、降低消耗、并且提高病人监测有效性。
要实现“动态监护”、“隔离监护”，我们首先要考虑ZigBee技术的低功耗无线传输和自组网功能。ZigBee技术分别与互联网、局域网技术相结合，还可以实现“家庭保健监护”、“远程监护”，是实现无线医疗监护的理想选择。
2.ZigBee无线技术及ZigBee无线设备
ZigBee技术是一种低功耗、低成本、近距离的新兴无线组网通信技术。在工业应用、智能交通、智能建筑、人员跟踪定位等多种项目中都有广泛应用。
为利用ZigBee协议的无线技术，德州仪器(TI)推出了片上系统(SoC)CC2430。CC2430芯片在单个芯片上整合了ZigBee射频(RF)前端、内存和微控制器。其内置1个8位微控制单元MCU（8051），拥有128KB可编程闪存和8KB的随机存取存储器RAM，还包含若干定时器（Timer），模数转换器(ADC)，看门狗定时器(Watchdogtimer)，高级加密标准（AES）128协同处理器，32kHz晶振的休眠模式定时器，掉电检测电路(Brownoutdetection)，上电复位电路(PowerOnReset)，以及21个可编程输入输出端口（I/O）引脚。CC2430芯片采用0.18μm场效应管（CMOS）工艺生产；在接收和发射模式下，电流损耗分别低于27mA或25mA。CC2430具有休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性，特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。
3.接口硬件设计
腕式自动血压测量计是一款示波型的血压计，体积紧凑，便于携带，易于使用，使用者仅仅只需要按下“START”键就可以完成血压测量，测量结果直接显示在LCD屏幕上。
血压计采集的NIBP远程数据，必须进行转换，才能够被ZigBeeCC2430收发器进行接收，为此，我们必须提取现代HW201腕式自动血压测量计的读数，转化成数字格式，以适应接收芯片，并传送给远程监测系统。HW201使用的是DigibioDW100电路板来完成测量和处理不同功能单元的NIBP数据，经过对DigibioDW100电路板的测试，我们找出板中的通用异步接收/发送装置。数据测量后，测量数据通过UART送出。收缩值、舒张值、脉搏速率这是对我们来说最重要的三个数据，也是需要通过传感器节点传送到远程监测的字节。
TI（德州仪器）公司的所生产的CC2430模块，具有RF（射频）通信功能，模块内部提供2个内置的UARTI/O--UART0和UART1。我们利用UART1模组来完成传感器节点和腕式血压计的通信，UART0用于进行调试。这一约定仅用于传感器端节点的无线通信，对于节点/基站，我们采用USB接口与计算机连接通信。
4.接口软件设计
我们按照在CC2430的开发指南中的管脚排列，首先完成硬件配置，然后使用TI的CC2430应用开发平台提供的硬件抽象层（HardwareAbstractionLayer--HAL）API进行软件编写。API集定义在头文件“serial.h”中，给出了一系列的可以通过UART模块完成通信的命令，对传感器和汇聚节点/基站端的编程，借助于网络堆栈和HALAPI，采用嵌入式C语言完成。一旦UART模块数据适合传输，传感器就删除无用数据，仅保留对应的NIBP值存入本地缓存，以便传送到汇聚节点/基站。传感器节点与汇聚节点/基站之间进行通信，传感器节点与汇聚节点/基站的网络顺利组建成功。
5.传感器网络的设计与实现
ZigBee无线医疗监护系统是为了弥补现有医疗监护系统的不足，改善病房环境，减轻医生、护士的工作量，更好的为病人服务而专门设计开发的一套医疗监护系统。在系统中，监护病人的无线传感节点以自组织形式构成网络，通过多跳中继方式将监测数据传到监护基站，并由基站装置将数據传输至所连接的个人计算机（PCPersonalComputer）上，医生或护士可以通过个人计算机（PC）获得病人的生理数据，对监护病人的不同情况作出及时相应的处理。主要由监护基站、路由节点和无线传感节点组成。
NLME-NETWORK-FORMATION.confirm原语由NLME产生，向上层告知启动ZigBee协调器的请求状态。允许设备入网的过程是通过NLME-PERMIT-JOINING.request原语初始化，如果允许设备加入网络初始化过程在ZigBee终端设备上运行，网络层管理实体(NLME)就要终止该程序。
ZigBee协调点选定了网络地址后，就开始接受新的节点加入其网络。当一个节点希望加入该网络时，它首先会通过信道扫描来搜索它周围存在的网络，如果找到了一个网络，它就会进行关联过程加入网络，只有具备路由功能的节点可以允许别的节点通过它关联网络。如果网络中的一个节点与网络失去联系后想要重新加入网络，它可以进行孤立通知过程重新加入网络。
每一个节点加入一个网络并绑定接收到其广播信息的汇聚节点，一旦完成绑定，即可通过网络远程访问重要的病人生理数据。当病人进行血压测量时，P数据通过UART通信模块传送至传感器节点，收到数据后，传感器节点发送P数据至其绑定的会聚节点。
6.系统设计
病人的监护子系统，是利用传感器网络，将病人的监护信息接收并且处理，最终显示在医生的监护终端上。它是有病人终端、监护服务器软件、监护终端客户端软件3个部分组成的。
病人终端作为RFD（精简功能设备），只能和它建立连接的协调器通信，定时将监护信息通过传感器网络发给最近的协调器，而协调器再发送给PAN协调器，PAN协调器再发送给监护服务器。当病人终端从一个传感器网络区域移动到另外一个区域时，就自动发送连接请求，申请与新网络建立连接，得到新网络PAN协调器的PANID。当病人终端发送数据包的目的地址省略时，默认为PAN协调器地址，接收数据的路由节点将数据转发给PAN协调器。病人终端定时从节能的状态苏醒，与传感器网络建立连接，并且是选择信号强度最大的信道建立连接，发送监护数据后再进入节电状态。服务器根据接收到的病人ID将监护数据存储在数据库中提供给病人科室的监护终端读取。监护终端可以采用集中式，即使用一台监护终端监护所有病人，适合中小型医院，当然也可以采用分布式监护，由各科室监护终端读取本科室的病人信息进行监护，这样也可以做到适合大型医院和监护病人数量较多的应用。
7.结语
通过远程无线监测，医院可以实时对相关病人进行病情监控、健康检查、生理指标的获取，减轻了病人的检查负担，提升了病人的生活质量。病人可以避免必须住院才能接受健康的监控，构建一个无线的病人监测网络，并在整体的控制上推动医院信息化技术的发展。
【参考文献】
［１］张梅.IP网络测量仪网络数据包采集与分析的研究与实现[J].西安电子科技大学,2011,(01).
［２］王海涛,朱震宇.网络测量方法和关键技术综述[J].数字通信世界,2010,(11).