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基于ZigBee的远程病人家庭健康监护系统

  医疗保健系统面临着共同的挑战:医疗保健成本上升。根据世界卫生组织的报告,医疗保健成本目前主要由技术变革驱动,其中技术变革占成本增长的50-75%。其他感知的原因,如增加老年人口比例和人们日益增长的预期,大约占成本增长的10%。专为低成本,低功耗消费而设计的新兴标准通信技术(如IEEE 802.15.4和ZigBee)有可能提供高质量的患者护理,而不会显着增加成本。然而,尽管基于这些协议的设备非常适合用于个人健康护理应用,但它们在医疗机构监控患者的使用带来了几个困难,主要是因为这些协议主要是为了在极低的占空比情况下运行而设计的。以下探讨的是  Zigbee远程监护家庭健康系统 。

Zigbee远程监护家庭健康系统
Zigbee远程监护家庭健康系统

该系统包括无线医疗传感器设备,ZigBee网络设备,ZigBee-to-IP网关和基于Web的应用程序。由可穿戴传感器设备生成的数据由ZigBee路由器和协调器传输到ZigBee到IP网关。然后,数据存储在数据服务器中,并提供给医疗保健提供者携带的监控中心或无线便携式设备。

两种无线传感器设备可以采用:单通道心电图(ECG)传感器设备和腋窝温度传感器设备。这两种传感器设备均基于JN5139-M00无线模块。

ZigBee协调器/路由器基于JN5139-M02高功率模块,并使用相同的电子印刷电路板。这些器件包含一个通用异步接收器/发送器(UART)串行通信接口端口,用于固件更新和连接到ZigBee-to-IP网关。所有基于ZigBee的设备都基于v1.0并使用私有应用配置文件。

ZigBee到IP网关是基于C#语言开发的基于图形用户界面(GUI)的应用程序。它验证和处理从ZigBee协调器接收到的数据帧,并通过超文本传输​​协议(HTTP)连接将处理后的数据发送到应用服务器应用程序。此外,它还包含用于展示和记录传感器数据的用户界面。 Application Server软件包含一个基于Java servlet的Web服务器应用程序,并使用Apache Web服务器和MySQL数据库。此应用程序从ZigBee到IP应用程序收集生理数据并将数据发送到远程客户端。

在客户端上运行的应用程序提供了一个用户界面,可以让护理人员:a)实时显示患者的生命体征和ECG波形; b)访问历史病人数据记录; c)配置单个报警;和d)执行管理功能

通信可靠性在医院环境中采用非信标启用星形和2跳树形网络进行评估,该网络包括以两种不同模式操作的六个ECG心电图 / 心率传感器设备:ECG模式,ECG波形样本被传输; 心率模式,仅心率值被传送。

Zigbee远程监护家庭健康系统  的网络与传输数据

在没有隐藏节点的情况下,包括以ECG模式操作的六个传感器设备的非信标启用的星形网络实现全部数据的传送比率。但是,非信标启用的2跳树网络的交付率降至98.56%。这是由于路由器上的流量重复以及路由器无法中断CSMA-CA机制的回退部分来接收传入数据包,这是堆栈实施者采用的实施选项

如果存在50%的隐藏节点(传感器设备的定位方式是为了防止其中三个传感器感知其他三个传输设备的传输),则传输率显着下降。在存在隐藏节点的情况下以ECG模式操作的设备经常争用,导致83.96%的平均传送比率。当这些传感器被重新编程为仅发送心率业务(其涉及发送更小且不太频繁的信息时),通信性能显着改善。

重要的是要注意,早期的系统是在2008年到2010年之间开发的,目前已经过时的ZigBee协议版本,现在正在更新以使用最新版本。协议会更频繁地更新.

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