4.2 路由節點設計

　　路由節點結構如圖3 所示，其功能是發送參考位置識別碼，轉發終端和其他路由節點的數據。路由節點采用市電經電源降壓轉換成直流后供電，其紅外發射模塊受處理器控制，不停向外發射一個位置識別碼信息（預先設定好），由于紅外線信號不會穿透房間里墻壁、天花板等障礙物，但在發射過程中，信號會在任何物品上發射，因此，只要終端節點位于發射范圍內，且沒有被不透明物體完全遮蓋，那么終端節點就能接收病房內路由節點發出的紅外線，而不會接收隔壁病房內路由節點發射的紅外信號，這樣就能準確確定患者的位置信息。在病房外的走廊等其他位置裝上這種路由節點后，即使患者在病房外也能準確確定患者所在位置。傳感模塊用來監測環境溫濕度和煙霧信息，在患者所在環境不適合患者時能及時采取措施，同時還兼具火災報警的功能。

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圖3 路由節點結構

　　4.3 網關控制器節點設計

　　網關由控制模塊、ZigBee 模塊、TCP/IP 模塊、觸摸屏模塊、存儲模塊、電源管理模塊、自定義鍵盤和蜂鳴器模塊，硬件架構如圖4 所示。

　　控制模塊由ST 公司的ARM9 處理器STR912 和外圍電路構成。STR912 可達到96 MIPS 的峰值性能。在ARM966E-S 內核里能夠執行單周期的DSP 指令，同時配備了以太網、USB和CAN 總線接口，內置高達544 KB 的Flash、96 KB 的SRAM。

　　這些外設使STR912 成為一個將嵌入式應用連接到本地局域網或者因特網的理想單芯片解決方案。網關上的ZigBee 模塊（ZigBee Coordinator）起ZigBee 網絡的協調器作用，在控制器的控制下，負責組建、管理整個ZigBee 網絡，接收ZigBee 網絡數據，通過串口傳給主控制器，主控制器將數據轉換成TCP/IP 協議格式的數據，通過路由器，接入到Intranet網絡，向Intranet 網絡內的數據庫服務器實時傳送數據，控制器內嵌入WEB 服務器，監控端用戶可以直接登錄到嵌入式WEB 服務器查詢實時數據，發送控制命令，也可通過Intranet網絡登錄到主機服務器查詢歷史數據。查詢工具可用有WEB瀏覽器的PC 機或是PDA 等設備。存儲器模塊是用來作為數據緩存，以防Intranet 網絡不穩定時，能將ZigBee 網絡轉發來的數據及時存儲，以防數據丟失，Intranet 網絡穩定后再將數據傳送感到數據庫服務器。網關控制器布置在護士監護中心，當有患者呼叫時，蜂鳴器發出呼叫信號，同時顯示發出呼叫信息的患者位置等信息，值班護士確認后蜂鳴器關閉，同時向發出呼叫的患者節點發送確認信息。護士趕到患者病房后關閉患者節點的呼叫等待狀態。

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圖4 網關節點結構

　　4 系統軟件平臺架構

　　系統使用IAR Embedded Workbench 平臺，在TI 公司開發的Z-Stack 協議?；A上，根據本系統需要裁剪修改協議棧，定制應用程序下載到節點模塊。網關模塊通過裁剪移植μC/OS-II 操作系統，通過在μC/OS-II 上移植TCP/IP 協議棧LwIP，利用μC/GUI 作為圖形界面設計工具，使用EasyWEB-API 實現一個動態的HTTP-Server 頁面，實現嵌入式web服務器定制和動態交互網頁設計。通過TCP/IP 模塊，將網關節點數據傳送到基于網絡管理平臺中的數據庫中。

　　基于網絡的管理平臺采用B/S（Browser/ Server）結構，客戶端只需裝有Web 瀏覽器即可，服務器端連接客戶端和數據服務器，負責處理來自瀏覽器用戶的請求。數據庫服務器保存系統數據，實現數據的定義、維護、訪問、更新及管理，并響應服務器的請求[5]。采用SQL SERVER 2005，利用ADO.NET技術將數據存儲到數據庫中。遠程WEB 服務器使用微軟的ASP.NET 技術開發了基于B/S 架構的數據管理服務軟件。整個管理軟件分為前臺頁面和后臺管理兩大模塊，前臺頁面主要實現了用戶可視化管理，方便用戶隨時查看、統計數據。

　　后臺管理主要有3 大模塊：①終端節點信息與患者信息的綁定與刪除；②路由節點信息與病房號綁定與刪除；③管理系統的維護。Intranet 用戶通過授權可以查看訪問WEB 服務器查看病人信息。Intranet 網絡通過防火墻和外部Internet網絡相連，這樣外網用戶只要可以接入Internet 網絡，通過授權就可以訪問醫院內部的網絡數據。

　　5 結語

　　針對目前醫院監護系統的局限，提出了一種基于ZigBee 和紅外技術的監護系統設計，包括系統架構、節點硬件及軟件設計。方案基于無線網絡方式，實現了內部網絡與Intranet 網絡的互聯，同時具備遠程監控功能。在后續的工作中將進一步擴展終端節點的功能，如能夠同時測量除體溫以外的其他體征參數，進一步提高系統的性能與穩定性。

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