專利名稱：基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的嵌入式健康智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及嵌入式無(wú)線智能監(jiān)測(cè)技術(shù)，尤其涉及基于Zigbee和GPRS技術(shù)下 的嵌入式多功能健康智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，中國(guó)老年人口數(shù)量超過(guò)1.5億人，我國(guó)的人口老齡化速度將進(jìn)入快速發(fā)展 時(shí)期。預(yù)計(jì)到2015年我國(guó)老年人總數(shù)將突破2億人，2027年超過(guò)3億人。目前，城市社區(qū) 衛(wèi)生服務(wù)中心的上門醫(yī)生每人服務(wù)10000人，其中約10%為老年人，將會(huì)給中國(guó)的醫(yī)療服 務(wù)帶來(lái)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。另外，3000多萬(wàn)“空巢老人”在家沒(méi)有人看護(hù)。所以中國(guó)需要一個(gè)完善 而有效的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)與服務(wù)的系統(tǒng)去解決這些矛盾。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題為提供一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的嵌入式健康智 能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為此，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案它包括傳感器模塊、腕表模塊、本地計(jì)算 機(jī)接口模塊、個(gè)人短信報(bào)警接收模塊和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，所述傳感器模塊與腕表模塊之間具有 基于Zigbee協(xié)議而無(wú)線數(shù)據(jù)通訊連接，傳感器模塊與本地計(jì)算機(jī)接口模塊之間具有基于 Zigbee協(xié)議而無(wú)線數(shù)據(jù)通訊連接，傳感器模塊與個(gè)人短信報(bào)警接收模塊之間具有GPRS無(wú) 線數(shù)據(jù)通訊連接，所述傳感器模塊與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)之間具有GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)通訊連接，所述本 地計(jì)算機(jī)接口模塊與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)之間具有通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)通訊連接。由于采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和 效果1、本實(shí)用新型采用Zigbee技術(shù)和GPRS技術(shù)替代傳統(tǒng)的有線連接，從而使人體在 處于日常的環(huán)境、氣氛下于自然狀態(tài)中被測(cè)量反映人體健康的信號(hào)，使信號(hào)能夠更真實(shí)地 反映其生命生理狀態(tài)。2、通過(guò)Zigbee無(wú)線數(shù)據(jù)通訊連接、GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)通訊連接和Internet數(shù)據(jù)通訊 的結(jié)合，能根據(jù)信息來(lái)源、信息處理手段，對(duì)反映健康的數(shù)據(jù)信號(hào)實(shí)現(xiàn)多向?qū)崟r(shí)傳送，實(shí)現(xiàn) 對(duì)人體健康的多向、交叉立體的實(shí)時(shí)監(jiān)控和實(shí)時(shí)報(bào)警，以及提供有針對(duì)性的健康解決方案。3、傳感器模塊所采用的傳感器可以是心音、脈搏、心率等傳感器，也可以是其它相 關(guān)傳感器，可以檢測(cè)人體心音、脈搏、心率、血壓等相關(guān)生命信息；可以根據(jù)測(cè)量的人體不同 部位采用佩戴式或穿戴式等多種形式；使用場(chǎng)合可以是家庭，也可以是敬老院、醫(yī)院等人口 聚集場(chǎng)所；模塊可以按需配置；使用比較靈活，方便擴(kuò)展升級(jí)。

圖1為本實(shí)用新型所提供的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的嵌入式健康智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施 例的總體框圖；圖2為傳感器模塊框圖；[0010]圖3為腕表模塊框圖；圖4為本地計(jì)算機(jī)接口模塊框圖；圖5為本實(shí)用新型所提供的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的嵌入式健康智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
參照附圖。本實(shí)用新型包括傳感器模塊、腕表模塊、本地計(jì)算機(jī)接口模塊、個(gè)人短 信報(bào)警接收模塊和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)可分為2部分組成，第1部分是測(cè)量、顯示模塊， 包括安裝于人體的所述傳感器模塊和腕表模塊以及位于本地的計(jì)算機(jī)接口模塊；第2部分 是報(bào)警信息接收以及信息處理模塊，包括個(gè)人短信報(bào)警接收模塊以及處于遠(yuǎn)程服務(wù)中心中 的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。如圖2所示，所述傳感器模塊包括傳感器電路、信號(hào)采集與調(diào)理電路、單片機(jī)及兼 容Zigbee協(xié)議的數(shù)據(jù)無(wú)線收發(fā)電路、存儲(chǔ)電路、GPRS通訊電路、按鍵和報(bào)警開關(guān)以及便攜 式電源管理電路。所述傳感器包括用于測(cè)量心音的傳感器、用于測(cè)量脈搏的傳感器、用于測(cè) 量心率的傳感器和用于測(cè)量血壓的傳感器等生命狀態(tài)。信號(hào)采集與調(diào)理電路包括濾波放大 子電路、信號(hào)標(biāo)度變換子電路、A/D轉(zhuǎn)換死區(qū)補(bǔ)償子電路及阻抗匹配子電路。單片機(jī)及兼容 Zigbee協(xié)議的數(shù)據(jù)無(wú)線收發(fā)電路包括CC2430主控芯片以及晶振時(shí)鐘子電路、射頻輸入/輸 出匹配子電路、射頻天線；采用SD卡作為存儲(chǔ)的介質(zhì)；GPRS通訊電路由MC35iGSM/GPRS無(wú) 線模塊組成，和CC2430的USART通訊端口相連。傳感器模塊由傳感器電路接收人體的心音、脈搏、心率、血壓等生命狀態(tài)信息并轉(zhuǎn) 化為電信號(hào)，通過(guò)信號(hào)采集與調(diào)理電路處理后，送入CC2430的A/D轉(zhuǎn)換端口，將模擬電信號(hào) 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。CC2430集成了增強(qiáng)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)8051內(nèi)核MCU為核心，包括14位模數(shù)轉(zhuǎn)換 的ADC、AES安全協(xié)處理器以及USART等；整合了 2. 4GHz IEEE802. 15. 4/Zigbee RF功能， 還包括了 8KB的SRAM、大容量閃存以及許多其他的強(qiáng)大特性。CC2430通過(guò)USART接口利用 SPI模式讀寫SD卡，將相關(guān)信息存儲(chǔ)在SD卡中，同時(shí)將相關(guān)信息發(fā)送至由MC35iGSM/GPRS 模塊及其外圍電路組成的GPRS通訊電路。MC35i模塊由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供 電模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器、天線接口等部分組成，40個(gè)引腳的ZIF連接器提供電源、 SIM卡等接口連接。在微處理器MCU的控制下，Zigbee功能和GPRS在平時(shí)處于休眠狀態(tài)，即 兼容Zigbee協(xié)議的數(shù)據(jù)無(wú)線收發(fā)電路和GPRS通訊電路在常態(tài)下處于不工作狀態(tài)。Zigbee 功能能方便地被用無(wú)線控制方式激活，并啟動(dòng)和外界Zigbee的同步通訊；如被測(cè)的反應(yīng)健 康信息的指標(biāo)異常，Zigbee也會(huì)主動(dòng)激活工作，同時(shí)啟動(dòng)GPRS的短消息通訊功能，將報(bào)警 信息通過(guò)Zigbee和GPRS兩種途徑輸送出去?？杉せ頖PRS模塊，從SD卡中讀出相關(guān)的數(shù) 據(jù)文件，將數(shù)據(jù)分組打包后，以短消息的形式發(fā)送給遠(yuǎn)程服務(wù)中心中的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)中。傳感 器模塊還設(shè)置了手動(dòng)報(bào)警按鈕，按下后將激活GPRS模塊的短消息報(bào)警功能。以上電路由便攜式電源管理電路負(fù)責(zé)供電。如圖3所示，所述腕表模塊包括開關(guān)按鍵和報(bào)警開關(guān)電路、單片機(jī)及兼容Zigbee 協(xié)議的數(shù)據(jù)無(wú)線收發(fā)電路、液晶顯示電路和便攜式電源管理電路。單片機(jī)及兼容Zigbee協(xié) 議的數(shù)據(jù)無(wú)線收發(fā)電路包括CC2430主控芯片以及晶振時(shí)鐘子電路、射頻輸入/輸出匹配子 電路、射頻天線；液晶顯示模塊是一塊薄型液晶顯示屏。[0018]所述傳感器模塊與腕表模塊之間具有基于Zigbee協(xié)議而無(wú)線數(shù)據(jù)通訊連接。薄型液晶顯示器除具有標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間顯示功能外，還能顯示傳感器模塊輸送的心 音、脈搏、心率、血壓等相關(guān)生命指標(biāo)信息，這些指標(biāo)信息是由腕表內(nèi)置的由CC2430組成的 Zigbee網(wǎng)絡(luò)和傳感器模塊電路通訊得到的。Zigbee功能平時(shí)處于休眠狀態(tài)，通過(guò)按鍵開關(guān) 啟動(dòng)和傳感器模塊電路的同步通訊；如傳感器模塊測(cè)得的信息指標(biāo)異常，Zigbee功能也會(huì) 被激活，兼容Zigbee協(xié)議的數(shù)據(jù)無(wú)線收發(fā)電路切換至工作狀態(tài)，薄型液晶顯示器在腕表模 塊的單片機(jī)控制下主動(dòng)顯示信息指標(biāo)并喇叭報(bào)警。通過(guò)按鍵開關(guān)啟動(dòng)報(bào)警功能，通過(guò)和傳 感器模塊的通訊，由傳感器模塊實(shí)施對(duì)外報(bào)警。參照?qǐng)D4。所述本地計(jì)算機(jī)接口模塊包括兼容Zigbee協(xié)議的數(shù)據(jù)收發(fā)電路以及和 計(jì)算機(jī)連接的USB接口電路，以及由MC35iGSM/GPRS模塊組成的和計(jì)算機(jī)連接的RS232接 口電路及具有相關(guān)應(yīng)用軟件連入Internet的通用計(jì)算機(jī)。單片機(jī)及兼容Zigbee協(xié)議的數(shù) 據(jù)無(wú)線收發(fā)電路包括CC2430主控芯片以及晶振時(shí)鐘子電路、射頻輸入/輸出匹配子電路、 射頻天線；USB接口電路由CH372USB通用設(shè)備接口芯片及外圍芯片組成。傳感器模塊與本地計(jì)算機(jī)接口模塊之間具有基于Zigbee協(xié)議而無(wú)線數(shù)據(jù)通訊連 接。本地計(jì)算機(jī)接口模塊通過(guò)由CC2430組成的Zigbee網(wǎng)絡(luò)和傳感器模塊電路實(shí)時(shí)得到傳 感器模塊輸送的心音、脈搏、心率等相關(guān)信息，并通過(guò)USB接口輸入至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)采用 高級(jí)編程語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，對(duì)這些信息分類儲(chǔ)存和顯示，并能及時(shí)判斷信息指標(biāo)是否正常。所述遠(yuǎn)程服務(wù)中心是指遠(yuǎn)程消息接收與處理中心，包括連上Internet的遠(yuǎn)程通 用計(jì)算機(jī)，其運(yùn)行有處理相關(guān)信息的應(yīng)用軟件并設(shè)有MC35iGSM/GPRS無(wú)線通信模塊。如圖5所示，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通過(guò)Internet與本地計(jì)算機(jī)接口模塊中的本地計(jì)算機(jī)相 聯(lián)系，同步接收并存儲(chǔ)傳感器相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)心音、脈搏、心率等實(shí)時(shí)生命信息的回放與分 析，方便醫(yī)務(wù)人員等專家的診斷。如圖5所示，所述傳感器模塊與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)之間具有GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)通訊連接，傳 感器模塊的MC35iGSM/GPRS無(wú)線通信模塊通過(guò)RS232接口和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)相連，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī) 通過(guò)其MC35iGSM/GPRS無(wú)線通信模塊接收傳感器模塊輸送的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)心音、脈搏、心 率等實(shí)時(shí)生命信息的回放與分析，方便醫(yī)務(wù)人員等專家的診斷。所述個(gè)人短信報(bào)警接收模塊為具有短信接收功能的手機(jī)。傳感器模塊與手機(jī)之間 具有GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)通訊連接，傳感器模塊接收到信息被判斷為異常信息時(shí)，將啟動(dòng)MC35i 的短消息發(fā)送功能，將報(bào)警短消息發(fā)送至相關(guān)人的手機(jī)，所述相關(guān)人可以為傳感器模塊佩 戴者的監(jiān)護(hù)人。以下結(jié)合應(yīng)用實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。實(shí)例一傳感器模塊設(shè)計(jì)為腕帶形狀，緊貼于手腕的脈搏部位。傳感器采用脈搏傳 感器，其輸入經(jīng)信號(hào)采集與調(diào)理電路處理后進(jìn)入CC2430的A/D轉(zhuǎn)換電路，CC2430將轉(zhuǎn)換的 信號(hào)存儲(chǔ)于SD卡中，并由單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)分析。如有異常，即刻驅(qū)動(dòng)傳感器模塊的GPRS通 訊電路向遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)報(bào)警。存儲(chǔ)在SD卡中的相關(guān)信號(hào)可通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)輸送到腕表模塊 顯示；通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)輸送到本地計(jì)算機(jī)模塊存儲(chǔ)，本地計(jì)算機(jī)模塊將信號(hào)通過(guò)Internet 輸送至遠(yuǎn)程服務(wù)中心的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，供專家分析。實(shí)例二 傳感器模塊設(shè)計(jì)為腹帶形狀，貼于孕婦的腹部。傳感器采用心音傳感器，其輸入經(jīng)信號(hào)采集與調(diào)理電路處理后進(jìn)入CC2430的A/D轉(zhuǎn)換電路，CC2430將轉(zhuǎn)換的信號(hào) 存儲(chǔ)于SD卡中。測(cè)量完畢后，存儲(chǔ)在SD卡中的相關(guān)信號(hào)通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)輸送到腕表模塊 顯示；通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)輸送到本地計(jì)算機(jī)模塊存儲(chǔ)，本地計(jì)算機(jī)模塊將信號(hào)通過(guò)Internet 輸送至遠(yuǎn)程服務(wù)中心的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，供專家分析。 實(shí)例三傳感器 模塊中的傳感器電路包括壓力傳感器、氣泵、氣閥、血壓袖套，采用 傳感器模塊檢測(cè)血壓信息，其輸入經(jīng)信號(hào)采集與調(diào)理電路處理后進(jìn)入CC2430的A/D轉(zhuǎn)換 電路，CC2430將轉(zhuǎn)換的信號(hào)存儲(chǔ)于SD卡中。測(cè)量完畢后，存儲(chǔ)在SD卡中的相關(guān)信號(hào)通過(guò) Zigbee網(wǎng)絡(luò)輸送到腕表模塊顯示；通過(guò)GPRS輸送至遠(yuǎn)程服務(wù)中心的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，供專家分 析。
權(quán)利要求基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的嵌入式健康智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于它包括傳感器模塊、腕表模塊、本地計(jì)算機(jī)接口模塊、個(gè)人短信報(bào)警接收模塊和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，所述傳感器模塊與腕表模塊之間具有基于Zigbee協(xié)議而無(wú)線數(shù)據(jù)通訊連接，傳感器模塊與本地計(jì)算機(jī)接口模塊之間具有基于Zigbee協(xié)議而無(wú)線數(shù)據(jù)通訊連接，傳感器模塊與個(gè)人短信報(bào)警接收模塊之間具有GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)通訊連接，所述傳感器模塊與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)之間具有GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)通訊連接，所述本地計(jì)算機(jī)接口模塊與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)之間具有通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)通訊連接。
2.如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的嵌入式健康智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所 述傳感器模塊包括傳感器電路、信號(hào)采集與調(diào)理電路、單片機(jī)及兼容Zigbee協(xié)議的數(shù)據(jù)無(wú) 線收發(fā)電路、存儲(chǔ)電路、GPRS通訊電路、按鍵和報(bào)警開關(guān)以及便攜式電源管理電路。
3.如權(quán)利要求2所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的嵌入式健康智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所 述傳感器包括以下傳感器的一種或多種用于測(cè)量心音的傳感器、用于測(cè)量脈搏的傳感器、 用于測(cè)量心率的傳感器和用于測(cè)量血壓的傳感器。
4.如權(quán)利要求2所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的嵌入式健康智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所 述GPRS通訊電路是由MC35iGSM/GPRS模塊及其外圍電路組成。
5.如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的嵌入式健康智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所 述腕表模塊包括按鍵和報(bào)警開關(guān)電路、單片機(jī)及兼容Zigbee協(xié)議的數(shù)據(jù)無(wú)線收發(fā)電路、液 晶顯示電路和便攜式電源管理電路。
6.如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的嵌入式健康智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在 于所述本地計(jì)算機(jī)接口模塊包括兼容Zigbee協(xié)議的數(shù)據(jù)收發(fā)電路以及和計(jì)算機(jī)連接的 USB接口電路，以及由MC35iGSM/GPRS模塊組成的和計(jì)算機(jī)連接的RS232接口電路及接入 Internet的本地計(jì)算機(jī)。
7.如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的嵌入式健康智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所 述個(gè)人短信報(bào)警接收模塊為具有短信接收功能的手機(jī)。
8.如權(quán)利要求2所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的嵌入式健康智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所 述存儲(chǔ)電路采用SD卡作為存儲(chǔ)介質(zhì)。
9.如權(quán)利要求2、5或6所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的嵌入式健康智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征 在于所述兼容Zigbee協(xié)議的數(shù)據(jù)無(wú)線收發(fā)電路是由芯片CC2430及其外圍電路組成。
10.如權(quán)利要求6所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的嵌入式健康智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于 所述USB接口電路是由CH372USB通用設(shè)備接口芯片組成。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的嵌入式健康智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它包括傳感器模塊、腕表模塊、本地計(jì)算機(jī)接口模塊、個(gè)人短信報(bào)警接收模塊和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，所述傳感器模塊與腕表模塊之間具有基于Zigbee協(xié)議而無(wú)線數(shù)據(jù)通訊連接，傳感器模塊與本地計(jì)算機(jī)接口模塊之間具有基于Zigbee協(xié)議而無(wú)線數(shù)據(jù)通訊連接，傳感器模塊與個(gè)人短信報(bào)警接收模塊之間具有GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)通訊連接，所述傳感器模塊與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)之間具有GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)通訊連接。由于采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，從而使人體在處于日常的環(huán)境、氣氛下于自然狀態(tài)中被測(cè)量反映人體健康的信號(hào)，能夠更真實(shí)地反映其生命生理狀態(tài)。
文檔編號(hào)A61B5/0205GK201612605SQ200920201448
公開日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者俞丹華, 孫暉, 柯傳奎, 謝立 申請(qǐng)人:柯傳奎;孫暉