摘要：为了完结对医院监控体系的无线网络通讯，提出了依据ZigBee技能的医院监控体系。其运用了ZigBee技能低功耗，低本钱，时延短，可运用免费特定频段，高保密的特色，经过硬件规划和软件仿真，验证了该无线网络通讯体系具有优异的无线通讯效果及可操作性，且该体系相对依据其他无线通讯技能的网络，将有更大网络容量，可办理更多终端节点，这扩展了医院监控规模，可大大提高医院的医疗办理功率。
传统医院监控体系选用有线网络监督，经过RS-485或其他有线方法衔接到主机上。这样的监控体系必须在医院病房及走廊上进行线路安置，且监控节点需固定在某个方位上，不能带出病房，在体系呈现毛病时保护困难。
现在医院监控体系正运用无线通讯方法的及时性和移动性，结合医疗办理体系树立无线监控体系，使对病房的监控(包含患者体温监控及患者的呼叫监控)处于计算机网络体系办理之下，然后及时应对患者恳求。
现在首要盛行的无线通讯技能包含了IrDA红外线技能，蓝牙技能和ZigBee技能等。IrDA红外线技能归于半双工通讯方法，运用上不方便且失误率较高。而蓝牙技能本钱较高，网络容量有限，不适于网络节点数较多的医院监控体系。而ZigBee作为新式无线组网技能，组网简略，低功耗，低本钱，很适宜用来完结小规模的无线传感器网络，别的，还能够经过添加网络节点数来处理ZigBee网络远距离通讯的问题。
1 ZigBee技能简介
ZigBee技能是当今盛行的短距离，低速率的无线网络技能，是一种介于无线标记技能和蓝牙技能之间的技能。它依据IEEE802.15.4，是IEEE无线个人区域网(PAN)作业组的一项规范。
ZigBee依托于一个个独立作业节点，运用无线通讯技能，经过自组织的方法组成星型，树型及网状网络结构。考虑下降体系本钱，IEEE 802.15.4界说了两种物理设备类型：全功用设备FFD和精简功用设备RFD。FFD节点具有操控器的功用，以供给数据交换，能够作为网络和谐器，路由节点和终端节点运用，能够和网络中任何类型的设备通讯;RFD智能作为终端节点运用。
ZigBee的特色及长处如下：
1)低功耗：两节五号电池可供网络运用六个月至两年左右的时刻，这是其杰出优势，相比之下，蓝牙能够作业数周，而wifi作业数小时。
2)牢靠。选用磕碰防止机制;节点模块间具有主动动态组网功用，信息在整个网络中经过主动路由方法进行传输，然后有用确保了信息传输的牢靠性。
3)本钱低：经过大幅简化协议下降本钱，ZigBee协议专利免费。
4)时延短：针对时延灵敏运用做了优化，使其呼应速度较快，通讯时延只需30 ms，从休眠情况激活的时延只需15 ms，这也在必定程度上节约了电能。
5)网络容量大：ZigBee的三种网络(星型，树型，网状)由一个主节点来办理若干个子节点，而一个主节点最多办理254个子节点。与此一起，主节点还能够由上一层网络节点办理，因而最多可支撑达65000个节点。
6)高保密性：ZigBee选用了64位出厂编号而且运用高档加密规范(AES-128)以灵敏确认其安全特色。
7)免执照频段：选用全球一致的工业科学医疗2.4 Hz频段。
2 依据ZigBee技能无线医院监控网络组成
2.1 医院监控网络拓扑结构的挑选
ZigBee支撑包揽有主从设备的星型，树型，网状拓扑结构。星型拓扑网络结构中有一个中心和谐器)和若干个从设备(终端节点)，一切的终端节点智能与和谐器进行通讯，适应于小规模网络体系运用。树型拓扑网络结构也是由一个中心操控器(网络和谐器)和若干终端节点组成，在操控器与终端节点间由由路由器衔接很多星型网络，能够说是运用路由器的星型网络结构的扩大，适宜散布规模较大的运用场合。网状拓扑结构中任何设备都能够与它所包括的无线通讯规模内的其他设备进行通讯，结构较为杂乱。而针对医院病房比较会集，且规模有限的特色，依据ZigBee规范阐明，室内环境一般能够到达30多米的掩盖规模，所以关于一般医院病房区满足，星型拓扑结构较为适宜，又其具有简练和低功耗特色，所以医院无线监控网络体系选用星型无线网络体系。
2.2 医院无线监控网络的组成
医院无线监控网络体系设置一个网络和谐器(FFD)与若干个终端节点(RFD)节点，网络和谐器设置在医院监控室中，担任树立和办理网络，并显现当时网络情况以及将承受信息发送至计算机中。终端节点(RFD)散布在各个病房内，担任收集病房温度及设置在病房内的呼叫按键值，并周期性地将收集的信息发送给网络和谐器。体系图如图1所示。
3 体系硬件及根本电路规划
3.1 网络和谐器(FFD)的组成
此医院无线监控网络体系网络和谐器(FFD)由CC2430，串口部分，按键以及液晶组成，用来显现当时病房的情况。结构图如图2所示。
CC2430是由Chipcon公司出产的体系芯片，其延用了CC2420芯片结构，在单个芯片上面包含了ZigBee射频(RF)前端，内存以及微操控器。它运用一个8位的MCU(8051)，具有128KB的可编程闪存和8KB的RAM，还包含了数模转化器，4个定时器，AES-128安全协处理器，看门狗定时器(Watchdog Timer)，32 kHz晶振休眠形式定时器，上点复位电路，掉电检测电路，和21个可编程I/O引脚。该网络中CC2430的I/O口直接操控液晶，用来显现当时温度或许患者是否有协助需求。这儿选用了ADC采样扫描键盘，可节约I/O口数量。其间SIP3223芯片即FAN3223芯片，SIP封装，是一块双路4 A高速，低侧栅极驱动器。
3.2 终端节点(RFD)的构建
ZigBee节点由微操控器模块，存储器，无线收发模块，电源模块，传感器模块及其他外设组成。终端节点(RFD)设置在每个病床旁，与患者的手持终端相连，该节点能够检测自己所在环境温度，而且能够扫描按键值，然后将检测到的温度值以及按键情况发送至主机。其间添加的串口扩展接口可经过外接RS-232(异步传输规范接口)模块将数据传至计算机。原理框图如图3所示。
3.3 终端节点(RFD)中传感器的挑选
本体系运用的传感器为TC77.它SPI串行接口的温度传感器，尺度小，本钱低，运用方便，是多种体系温度办理的抱负挑选。TC77所检测的温度数据经过其内部的温度灵敏元件转化取得，能够随时转化为13位的二进制补码数字。能够经过SPI及Microwire可兼容接口与TC77完结通讯。
4 软件完结进程
4.1 初始化
4.1.1 网络和谐器初始化
网络和谐器首要初始化CC2430和液晶，程序方面初始化协议栈.而且翻开中止。然后开端格式化一个网络，能够经过液晶上显现的格式化网络的相关信息判别格式化是否成功。经过串口57600，8，N，1在串口调试助手里能够看到网络和谐器的物理地址，所树立网络的网络频道号和ID号等信息。
4.1.2 终端节点(RFD)初始化
终端节点(RFD)程序中相同初始化CC2430，之后翻开传感器电源，然后再进行协议栈初始化，发送参加网络的信号，等候主机的呼应，一起给主机分配网络地址。
4.1.3 新节点树立
程序进入运用层，经过对相关函数监测到空中的ZigBee信号，判别是否有终端节点(RFD)或路由参加网络。若有终端节点(RFD)或路由，一方面液晶及串口输出将显现有新的终端节点(RFD)或路由节点参加网络中，而且显现有关参加网络节点的物理地址，另一方面网络和谐器分配网络地址给参加的节点。
4.2 作业进程
终端节点(RFD)周期性收集温度值和扫描按键值，并将检测数据打包发送至网络和谐器，然后等候接纳应对。假如发送成功，则终端节点(RFD)回到闲暇情况，不然终端节点(RFD)从头收集数据再次发送至网络和谐器直到成功。网络和谐器接纳到数据后在液晶上显现接纳到的温度值和按键信息。假如协助按键按下，页面上则会显现“HELP ME!”，此刻能够经过网络和谐器上的下键铲除显现的求助信号。
5 结束语
依据ZigBee技能的医院监控体系充分运用无线网络的移动性和及时性，使医院处于计算机网络办理之下，节约了架线，方便了医护之间的通讯，必然会在未来医院体系中发挥严重效果。
