畢業(yè)論文--一種基于物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</p><p><b>　　(2013屆) </b></p><p>　　一種基于物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究</p><p>　　院 系 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 </p><p>　　專 業(yè) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) </p><p>　　姓

2、 名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　職 稱 助 教 </p><p>　　一種基于物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究</p><p><b>　　摘 要</b></p><p

3、>　　本文研究了遠(yuǎn)程醫(yī)療領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)，提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的新型遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，該系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使用人體傳感器采集病人生理信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行分析、處理，并通過Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)將生理數(shù)據(jù)傳送至控制端，由控制平臺(tái)再經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端醫(yī)療服務(wù)中心，供醫(yī)護(hù)人員實(shí)時(shí)監(jiān)控和診斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)患者生理狀況的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)。Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備節(jié)點(diǎn)處理器芯片采用最新的CC2530芯片，具備很好的抗干擾性和低功耗性能，可

4、較好地適應(yīng)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。</p><p>　　該遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案主要針對(duì)一些慢性病患者對(duì)于長(zhǎng)期遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)的迫切需求而設(shè)計(jì)。系統(tǒng)可以為醫(yī)療人員遠(yuǎn)程獲取準(zhǔn)確的患者生理監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)，在很大程度上緩解醫(yī)療系統(tǒng)的工作壓力，并減輕慢性病患者在經(jīng)濟(jì)和心理上的多重負(fù)擔(dān)。隨著計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)會(huì)成為未來醫(yī)療服務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢(shì)，文中所設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)方案在未來社會(huì)生活中具備

5、很好的應(yīng)用前景。</p><p>　　關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) Zigbee 遠(yuǎn)程醫(yī)療 CC2530芯片 傳感器</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This paper studied the knowledge in the field of telemedicine, a new type of rem

6、ote medical monitoring system based on Internet of things is put forward, the system uses the technology of the Internet of things, human body sensors are used to collect the patient’s physiological signals and analyze t

7、he results, and through the Zigbee Wireless senor network the physiological data will be transmitted to the control side, then the control platform transmit these data to a remote medical service cent</p><p>

8、;　　The remote medical monitoring system is mainly designed for some patients with chronic disease in urgent need of long-term remote medical monitoring. The System can help access to accurate physiological monitoring dat

9、a of patients, a large extent it relieves the pressure of the health care system and reduces the multiple burdens of chronic disease patients in the economic and psychological. With the rapid development of computer, com

10、munications technology and the Internet of things technology, r</p><p>　　Key words: The Internet of things Zigbee remote medical CC2530 chip sensor</p><p><b>　　目 錄</b></p>

11、<p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1物聯(lián)網(wǎng)與遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的概述1</p><p>　　1.2課題研究的背景和意義3</p><p>　　1.3遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展?fàn)顩r4</p><p>　　1.3.1國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r4</p><p>　　1.

12、3.2國(guó)內(nèi)發(fā)展近況5</p><p>　　1.4論文的研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)安排6</p><p>　　1.4.1論文的主要研究?jī)?nèi)容6</p><p>　　1.4.2論文的結(jié)構(gòu)安排7</p><p>　　第2章 無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)8</p><p>　　2.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)述8</p><p

13、>　　2.2不同無線通信技術(shù)的對(duì)比與選擇10</p><p>　　第3章 基于Zigbee技術(shù)的無線通信網(wǎng)絡(luò)12</p><p>　　3.1 Zigbee技術(shù)簡(jiǎn)介12</p><p>　　3.2 Zigbee通信技術(shù)原理及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)12</p><p>　　第4章 遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)17</p>&

14、lt;p>　　4.1遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.2遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.3遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)22</p><p>　　第5章 總結(jié)與展望25</p><p>　　5.1研究總結(jié)25</p><p>　　5.2工作展望25</

15、p><p><b>　　致 謝27</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1物聯(lián)網(wǎng)與遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的概述</p><p>　　眾所周知，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代正在迅速

16、向我們走來，它是21世紀(jì)信息技術(shù)的重要發(fā)展方向。其英文名被稱為“The Internet of things”。物聯(lián)網(wǎng)并非是一個(gè)全新的東西，它的核心和理論支持依然是互聯(lián)網(wǎng)，它是在互聯(lián)網(wǎng)層面上延續(xù)和擴(kuò)展的任何物體與物體之間通過射頻天線技術(shù)、紅外遙感裝置和條形或二維掃描等信息傳感設(shè)備，按照事先約定好的協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)相連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通信的一種網(wǎng)絡(luò)[1]。物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)易圖如下圖1-1。</p><p>　　圖1-1 物

17、聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　從技術(shù)架構(gòu)上來看，物聯(lián)網(wǎng)可以分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。其中，感知層由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)組成，它的作用相當(dāng)于人的眼耳口鼻和皮膚等神經(jīng)末梢，它是物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別物體、采集信息的來源。網(wǎng)絡(luò)層由各種有線和無線通信網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)等組成，相當(dāng)于人的神經(jīng)中樞和大腦，負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的數(shù)據(jù)。應(yīng)用層相當(dāng)于物聯(lián)網(wǎng)與用戶之間的接口，它與具體的用戶和行業(yè)需求有關(guān)。</p>

18、<p>　　物聯(lián)網(wǎng)中的“物”并非傳統(tǒng)意義上的一般物體。能夠稱得上物聯(lián)網(wǎng)的“物”必須具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：有相應(yīng)的接收器和發(fā)送器；具備一定的存儲(chǔ)功能；有CPU；還要有專門的應(yīng)用程序以及數(shù)據(jù)傳輸通道；在網(wǎng)絡(luò)中要有自己唯一的可以被識(shí)別的編號(hào)等。在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)期，計(jì)算機(jī)將發(fā)展到與普通事物無法分辨，即形態(tài)上“普物化”、功能上“泛在計(jì)算”。只要在物體中嵌入一個(gè)芯片，就能讓該物體的有關(guān)信息通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸出去，同時(shí)還能利用遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)對(duì)物體進(jìn)行控制，那

19、是網(wǎng)絡(luò)將無所不在地融入人們的日常生活中，為人所用、為人不知，即“泛在網(wǎng)”。</p><p>　　物聯(lián)網(wǎng)的用途十分廣泛，遍及家居智能控制、智能存儲(chǔ)和運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)與監(jiān)測(cè)、工業(yè)全自動(dòng)化、軍隊(duì)一體化和遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)等眾多領(lǐng)域?？梢哉f，物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)為遠(yuǎn)程醫(yī)療提供給了良好的發(fā)展前景。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域圖表如下1-2所示。</p><p>　　圖1-2 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用示意圖</p><p

20、>　　傳統(tǒng)的醫(yī)療監(jiān)護(hù)體系往往不能將病人的情況及時(shí)、準(zhǔn)確的反饋給醫(yī)療專家，而且受到時(shí)間和地點(diǎn)的限制，病人大都在指定的時(shí)間，指定的地點(diǎn)接受醫(yī)生的檢查，從而導(dǎo)致延時(shí)就醫(yī)和誤診。因此，急需要一種能對(duì)病人的身體狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng)，將病人的生理信息及時(shí)準(zhǔn)確的傳給醫(yī)生，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)診斷、及時(shí)醫(yī)治，而且也不影響病人的正常活動(dòng)，然他們能夠在自然狀態(tài)下接受檢測(cè)。遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用正好滿足了人們的需求，它可以讓病人遠(yuǎn)離住院的痛苦、減輕患者

21、家庭的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，同時(shí)也緩解了就醫(yī)難、看病貴的問題。為把家庭作為醫(yī)療監(jiān)護(hù)的主要模式提供了可能性。</p><p>　　不同的時(shí)期人們對(duì)遠(yuǎn)程醫(yī)療的理解和定義有所不同。早期因?yàn)槭艿礁鞣N技術(shù)的限制，遠(yuǎn)程醫(yī)療僅僅被定義為：利用固定電話或電報(bào)對(duì)遠(yuǎn)地病人實(shí)施的一種簡(jiǎn)單的醫(yī)療處理?，F(xiàn)如今隨著各種通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)的定義是：利用傳感器將采集到的病人生理信息數(shù)據(jù)或醫(yī)學(xué)信號(hào)通過電子信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)傳輸?shù)结t(yī)院

22、的監(jiān)護(hù)中心并對(duì)數(shù)據(jù)和信號(hào)進(jìn)行分析、處理，及時(shí)將分析結(jié)果反饋給醫(yī)生，以便醫(yī)生做出準(zhǔn)確診斷和建議的醫(yī)療技術(shù)[2]。遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)示意圖1-3。</p><p>　　圖1-3 遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)示意圖</p><p>　　遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展已有40多年的歷史，它的發(fā)展歷程大概可以分為3個(gè)階段：第一階段也稱為萌芽階段從上世紀(jì)60年代初期到80年代中期，由于受計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的限制，主要利用電話或電報(bào)對(duì)那些不

23、能前來的遠(yuǎn)地病人實(shí)施的一種簡(jiǎn)單、特殊的醫(yī)療護(hù)理；第二階段也叫做革命性階段開始于上世紀(jì)80年代后期，因?yàn)橥ㄐ偶夹g(shù)的發(fā)展和不斷成熟，涌現(xiàn)出了一大批有價(jià)值的遠(yuǎn)程醫(yī)療項(xiàng)目，國(guó)際各大知名醫(yī)院之間開展遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)研究，探討各種疑難雜癥，各國(guó)國(guó)內(nèi)也增加醫(yī)學(xué)交流，建立并完善各自的遠(yuǎn)程醫(yī)療水平；如今第三代遠(yuǎn)程醫(yī)療時(shí)代亦稱高潮階段，正在不知不覺中向我們走來，這時(shí)期的遠(yuǎn)程醫(yī)療正在向著微型化、多樣化、智能化、一體化等方向發(fā)展，更加自然地融入到人們的日常生活中。與前

24、二代遠(yuǎn)程醫(yī)療相比，第三代遠(yuǎn)程醫(yī)療具有如下得天獨(dú)厚的特征：通過公共通訊網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)，使醫(yī)療服務(wù)入口變得相對(duì)較容易些；提供了到桌面的圖形化界面服務(wù)，使維護(hù)變得比較簡(jiǎn)單；多方位的立體化發(fā)展空間，項(xiàng)目的發(fā)展越來越趨于商業(yè)化，動(dòng)機(jī)也變得更加單純化[3]。</p><p>　　1.2課題研究的背景和意義</p><p>　　近幾年，雖說國(guó)內(nèi)一直都在進(jìn)行醫(yī)療體制改革，在縣級(jí)醫(yī)院實(shí)行醫(yī)院和藥房的分離體制。

25、但總體而言，公有制依然是目前國(guó)內(nèi)的大型醫(yī)院的主要形式，由于醫(yī)療制度和醫(yī)療資源分配上的原因，每個(gè)科室的醫(yī)療專家都喜歡集中在醫(yī)療環(huán)境和待遇較好的大醫(yī)院里，小醫(yī)院的醫(yī)療力量相對(duì)薄弱，山區(qū)的醫(yī)療設(shè)施更是簡(jiǎn)陋至極。正是這些缺陷導(dǎo)致了看病難、看病貴等一系列長(zhǎng)期困擾我們的問題，同時(shí)醫(yī)療資源的嚴(yán)重不足和分布不均衡，是國(guó)內(nèi)醫(yī)療的最大障礙。隨著人們生活質(zhì)量的逐漸提升，對(duì)各種需求都在不斷提升尤其是在醫(yī)療服務(wù)方面的要求，傳統(tǒng)的、單一的醫(yī)療方式已經(jīng)不能滿足人們的

26、醫(yī)療需要。因此，迫切需要一種新型醫(yī)療模式的出現(xiàn)，而此時(shí)計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感器的出現(xiàn)為遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展提供了機(jī)遇。遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)的研究在醫(yī)療方面有著深遠(yuǎn)的意義[4]：</p><p>　　很大程度上提高了基層醫(yī)院的醫(yī)療服務(wù)水平。一些相對(duì)較差的小醫(yī)院通過請(qǐng)大醫(yī)院的專家對(duì)病人進(jìn)行會(huì)診，可以提高該醫(yī)院會(huì)診的準(zhǔn)確率。</p><p>　　緩解了醫(yī)療人員和醫(yī)療器械分布不均衡的問題。更加合理有效

27、的發(fā)揮大醫(yī)院醫(yī)療專家的作用，同時(shí)緩解了大醫(yī)院的就醫(yī)壓力，避免了大型醫(yī)院出現(xiàn)就醫(yī)人員擁擠的情況。</p><p>　　曾加了醫(yī)療專家和醫(yī)護(hù)人員之間的交流機(jī)會(huì)。遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)將在醫(yī)護(hù)人員與專業(yè)醫(yī)生交流的廣度和深度方面有很大的改善，給醫(yī)護(hù)人員更多的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，同時(shí)也減少了不必要的開支。</p><p>　　減輕了患者家庭的醫(yī)療經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，給患者更多的自由活動(dòng)時(shí)間和空間。病人無需住院，省去了昂貴的住院費(fèi)。同

28、時(shí)，減少了病人檢測(cè)使得恐懼感。</p><p>　　在特別危險(xiǎn)環(huán)境下對(duì)患者的救治遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)發(fā)揮了無可比擬的優(yōu)越性。提供及時(shí)的醫(yī)療信息和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，讓病人與專家在第一時(shí)間接觸，了解病情以便專家做出及時(shí)診斷，減少病情拖延時(shí)間。</p><p>　　遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育、遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)、遠(yuǎn)程診斷等都屬于遠(yuǎn)程醫(yī)療的范疇，本文就是針對(duì)慢性病患者而提出的一種遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，給患者帶來更加自由安心的生活，在

29、未來的社會(huì)生活中將有廣泛的應(yīng)用前景。</p><p>　　1.3遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　1.3.1國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　在遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)的研究與發(fā)展過程中，美國(guó)和西歐這些發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展速度屬最快，他們起步比較早，國(guó)家的資金和技術(shù)的投入也比較大，因此遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先其它國(guó)家很多，同時(shí)也使得遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)較早的在這些國(guó)家得到應(yīng)用并完善，而且

30、他們采用的通信方式大多是利用衛(wèi)星通信和綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)，在軍事醫(yī)學(xué)、遠(yuǎn)程會(huì)診、遠(yuǎn)程咨詢、遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)信息的遠(yuǎn)距離傳輸?shù)确矫嫒〉昧撕艽蟮倪M(jìn)展。尤其是在遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)中的一些子系統(tǒng)發(fā)展水平較高，比如醫(yī)院的信息化系統(tǒng)和患者的電子病歷以及圖片存檔等技術(shù)都相當(dāng)?shù)某墒?。與國(guó)內(nèi)相比，雖說美國(guó)的遠(yuǎn)程醫(yī)療雖然起步早，但其資產(chǎn)階級(jí)性質(zhì)的司法制度曾一度阻礙了遠(yuǎn)程醫(yī)療的全面開展。</p><p>　　國(guó)外一些研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)研發(fā)并推廣類似傳感器床的

31、監(jiān)護(hù)設(shè)備，如圖1-4所示，該醫(yī)療監(jiān)護(hù)床能對(duì)病人的體溫和脈搏進(jìn)行檢測(cè)。主要考慮到當(dāng)病人睡覺時(shí)，放在身上的傳感器節(jié)點(diǎn)過于礙事，不能讓患者正常的休息，若將傳感器節(jié)點(diǎn)取下，則又無法測(cè)量患者夜間的生理信號(hào)變化情況，所以設(shè)計(jì)了這樣一種設(shè)備，即使病人在熟睡時(shí)，它的生理數(shù)據(jù)也會(huì)被實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)的。</p><p>　　圖1-4 具備傳感器的特殊床示意圖</p><p>　　把遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)作為一個(gè)開放性的獨(dú)立的

32、分布式系統(tǒng)的概念，是美國(guó)人在1988年首次提出來。它囊括了三方面的技術(shù)，即全雙工的視聽通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及傳感技術(shù)。目前在全世界范圍內(nèi)規(guī)模最宏大、覆蓋范圍又最廣的遠(yuǎn)程醫(yī)療教育和遠(yuǎn)程醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)是坐落于美國(guó)的喬治亞教育醫(yī)學(xué)系統(tǒng)，它可以從事有線通信、無線通信和衛(wèi)星通信等3種通信活動(dòng)，它的主要目的是進(jìn)行遠(yuǎn)程醫(yī)療教育活動(dòng)，但遠(yuǎn)程醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)也是其中研發(fā)的一個(gè)重要組成部分。</p><p>　　除了美國(guó)之外，世界上許多其他發(fā)

33、達(dá)國(guó)家、發(fā)展中國(guó)家，甚至是相對(duì)落后的國(guó)家也都紛紛投入到遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展隊(duì)列。僅僅是歐洲及歐洲聯(lián)盟聯(lián)合組織就成立了4個(gè)關(guān)于生物醫(yī)學(xué)方面的工程基地實(shí)驗(yàn)室、10個(gè)規(guī)模比較大的醫(yī)療研發(fā)公司、病理醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)研發(fā)部門就有20多個(gè)以及由20個(gè)終端客戶共同投入?yún)⒓拥拇笠?guī)模遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)推廣實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，它們共同推動(dòng)了遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展和普及。同時(shí)澳大利亞、中國(guó)、日本等國(guó)家也相繼開展了各種形式的遠(yuǎn)程醫(yī)療活動(dòng)。</p><p>　　1.3.2國(guó)內(nèi)

34、發(fā)展近況</p><p>　　根據(jù)發(fā)展階段的記載，電臺(tái)服務(wù)被公認(rèn)是世界上最早時(shí)候的遠(yuǎn)程醫(yī)療所采用的主要形式，其目的是用來向那些跨洋遠(yuǎn)航游輪上的工作人員及游客提供突發(fā)性的應(yīng)急醫(yī)療咨詢服務(wù)的。據(jù)有關(guān)資料記載，國(guó)內(nèi)最早一次的遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)活動(dòng)被普遍認(rèn)為是1986年的時(shí)候廣州遠(yuǎn)洋貨船上的工作人員利用電臺(tái)向有關(guān)醫(yī)療部門報(bào)告了該船上一名突發(fā)急診患者的病情，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)跨洋會(huì)診的先列[5]。但是國(guó)內(nèi)具有真正里程碑意義的遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)活動(dòng)

35、嚴(yán)格上來說是從上世紀(jì)80年代才開始的。例如：解放軍武警總醫(yī)院通過國(guó)家專用衛(wèi)星利用遠(yuǎn)程衛(wèi)星通信技術(shù)與德國(guó)的一家知名醫(yī)院在1988年進(jìn)行了一次有關(guān)神經(jīng)外科病例的研究討論。又如上海教育科研網(wǎng)和上海醫(yī)大聯(lián)合舉辦的遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診項(xiàng)目與1995年正式啟動(dòng)，并成功設(shè)立了遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診研究室。運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)上該項(xiàng)系統(tǒng)，具有極強(qiáng)的交互式動(dòng)態(tài)圖像顯示功能[6]。</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)遠(yuǎn)程醫(yī)療已經(jīng)和智能家居相結(jié)合，將遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)設(shè)備嵌入

36、到智能家居中，對(duì)空氣質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，看它的指標(biāo)是否適應(yīng)患者居住，是否有對(duì)患者身體健康不利的成分。嵌入式監(jiān)護(hù)系統(tǒng)如下圖1-5所示。</p><p>　　圖1-5 嵌入到智能家居中的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)示意圖</p><p>　　現(xiàn)階段，遠(yuǎn)程醫(yī)療之所以在我國(guó)還沒有得到迅速推廣和普及，這主要是由于我國(guó)地大物博，各個(gè)區(qū)域發(fā)展不同步、貧富差距懸殊、昂貴的設(shè)備費(fèi)用問題和人們薄弱的意識(shí)等原因引起的。尤其是農(nóng)村和

37、偏遠(yuǎn)山區(qū)的居民對(duì)遠(yuǎn)程醫(yī)療知之勝少，更是將其拒之門外。因此，低成本醫(yī)療系統(tǒng)的開發(fā)成為了當(dāng)務(wù)之急。此外，那些職場(chǎng)人士或商人把更多的時(shí)間和心思花費(fèi)在工作上，很少關(guān)心自己的身體狀況即使知道自己患有某種慢性病，但只要不影響他們的正常工作，很少定期去醫(yī)院接受檢查。遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)同樣適用于職場(chǎng)和商業(yè)人士，對(duì)他們的身體狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，省去了去醫(yī)院的時(shí)間，同時(shí)也讓他們更加安心的工作。</p><p>　　1.4論文的研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)

38、安排</p><p>　　1.4.1論文的主要研究?jī)?nèi)容</p><p>　　本論文對(duì)遠(yuǎn)程醫(yī)療的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了研究，如何充分利用最新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并將其和遠(yuǎn)程醫(yī)療相結(jié)合起來，提高醫(yī)療資源的利用率，方便病人的日常生活及減輕病人的心理負(fù)擔(dān)和家庭費(fèi)用壓力。針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在醫(yī)療領(lǐng)域的需求狀況，新型遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，尤其是基于無線傳感網(wǎng)技術(shù)高效便捷的醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)有很好的應(yīng)用前景。在新型遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)

39、的推廣下，慢性病患者和體弱的老年人可以更方便地進(jìn)行醫(yī)療健康監(jiān)護(hù)，擺脫經(jīng)常性的繁瑣的就醫(yī)環(huán)節(jié)，可以很大程度上減輕醫(yī)院醫(yī)療資源的壓力，患者自身也可減小心理和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。</p><p>　　新型遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)采用了基于物聯(lián)網(wǎng)的無線傳感技術(shù)，文中詳細(xì)分析研究了當(dāng)前應(yīng)用領(lǐng)域的無線通信技術(shù)和傳感器芯片，系統(tǒng)利用人體生理傳感器獲取生理信息，再用Zigbee技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，數(shù)據(jù)最終被傳輸?shù)结t(yī)院監(jiān)護(hù)室，由醫(yī)生對(duì)所獲信息進(jìn)行診

40、斷和建議。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選擇抗干擾性和低功耗性能的CC2530芯片和低功耗、低成本的短距離無線通信Zigbee技術(shù)。為了保證病人數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、及時(shí)的傳輸?shù)结t(yī)院端，選擇傳輸可靠地TCP套接字作為該系統(tǒng)的傳輸控制協(xié)議，并詳細(xì)介紹了家庭終端控制平臺(tái)和醫(yī)療服務(wù)中心之間數(shù)據(jù)傳輸與控制的架構(gòu)。</p><p>　　1.4.2論文的結(jié)構(gòu)安排</p><p>　　論文的結(jié)構(gòu)大致可以分為四個(gè)部分：第一部分是基礎(chǔ)，是

41、論文的開端；第二部分介紹基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的核心技術(shù)；第三部分為系統(tǒng)功能框架的整體設(shè)計(jì)，是論文的核心；第四部分為論文總結(jié)部分。論文各章的具體內(nèi)容安排：</p><p>　　第一章：緒論。該章介紹了物聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程醫(yī)療的概念和發(fā)展歷程，研究了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外最新研究現(xiàn)狀，詳細(xì)分析了遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)對(duì)于社會(huì)生活生產(chǎn)的重大意義，并對(duì)本輪文做了提綱式簡(jiǎn)介。</p><p>　　第二章:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)

42、介和不同無線通信技術(shù)的對(duì)比與選擇，分析選擇Zigbee技術(shù)作為傳感網(wǎng)通信方式的優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　第三章：重點(diǎn)介紹Zigbee技術(shù)，包括Zigbee概念的提出、Zigbee拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型和協(xié)議結(jié)構(gòu)以及各層的具體作用。</p><p>　　第四章：設(shè)計(jì)基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的整體架構(gòu)，給出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，介紹硬件傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案以及軟件的功能模塊和設(shè)計(jì)方法。</p>

43、;<p>　　第五章：總結(jié)和展望。對(duì)本文的設(shè)計(jì)做分析總結(jié)，分析該課題研究的相關(guān)內(nèi)容以及未來發(fā)展前景。</p><p>　　第2章 無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)</p><p>　　2.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)述</p><p>　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程大致分為三個(gè)發(fā)展階段：從最初的傳感器發(fā)展階段，到無線傳感器的發(fā)展階段，再到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)。這里所謂的無線傳

44、感器網(wǎng)絡(luò)就是指由那些被布控在待監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的、廉價(jià)微小型的、低功耗的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的利用無線通信方式而形成的一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)[7]。通常在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，獲取信息的感應(yīng)器、被感知對(duì)象、信息的獲取者以及數(shù)據(jù)的傳輸技術(shù)等四個(gè)要素必然被包括。其中，獲取信息的感應(yīng)器一般是由電源模塊、感知部件、處理器模塊和軟件等幾個(gè)部分組成，它們之間相互協(xié)調(diào)作用，共同完成對(duì)外界信息的感知，它是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集；被感知的對(duì)象即無線傳

45、感器網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)對(duì)象，它是技術(shù)攻克的關(guān)鍵所在，因?yàn)槠錄Q定了無線傳感器應(yīng)用領(lǐng)域的范疇，所以急需各種感應(yīng)器件的研發(fā)；信息的獲取者即無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)者，他是傳感信息的接收者和控制命令的發(fā)送者，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的讀取、分析和報(bào)告，不可或缺；數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心，它決定所接受到的數(shù)據(jù)能否準(zhǔn)確、及時(shí)的被傳送出去以及傳輸所用的協(xié)議。</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)研發(fā)了一大批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

46、芯片。下圖2-1是2006年10月無線傳感網(wǎng)絡(luò)的第一代匯聚節(jié)點(diǎn)；2008年11月又研制出了實(shí)現(xiàn)Zigbee協(xié)議和WLAN互聯(lián)的網(wǎng)關(guān)原型，如下圖2-2。</p><p>　　圖2-1 節(jié)點(diǎn)芯片示意圖</p><p>　　圖2-2 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)示意圖</p><p>　　與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展之所以如此迅速是因?yàn)槠溆歇?dú)特的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：1.網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)自組織性

47、。在傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)并非是靜態(tài)的靠人為設(shè)定的，而是一種動(dòng)態(tài)的。只要在有效的距離范圍內(nèi)，感應(yīng)器節(jié)點(diǎn)就會(huì)自動(dòng)的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)自組織，新節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)的加入到傳感器網(wǎng)絡(luò)中并進(jìn)行正常的通信。2.多跳的路由功能。因?yàn)楣?jié)點(diǎn)受通信距離的限制，由于距離過遠(yuǎn)，當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)無法與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)直接進(jìn)行通信時(shí)，此時(shí)就需要由其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)完成數(shù)據(jù)的傳輸，則該節(jié)點(diǎn)就相當(dāng)于路由節(jié)點(diǎn)。3.動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)可能因?yàn)槟茉春谋M或其它機(jī)械故障等原因而終止工作，這些因素

48、都會(huì)讓無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸路徑發(fā)生改變，即網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變。</p><p>　　一般而言，傳感器通常被要求放在那些有危險(xiǎn)的地方或是人力根本無法完成的大量布置區(qū)域，如：機(jī)器人放置或飛機(jī)投擲。這就要求其不僅具備自組織能力、動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜投嗵酚晒δ?，而且要求傳感器硬件能夠適應(yīng)各種不同的惡劣環(huán)境，具有很好的容錯(cuò)性和魯棒性。下圖2-3為無線傳感器體系結(jié)構(gòu)圖示。</p><p>　　圖2-

49、3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　2.2不同無線通信技術(shù)的對(duì)比與選擇</p><p>　　如今普遍使用的無線通信技術(shù)有：無線局域網(wǎng)、Wi-Fi、藍(lán)牙、移動(dòng)通信等，而Zigbee技術(shù)是最近幾年才剛剛發(fā)展起來的一種短距離無線通信標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)從傳輸速率、覆蓋距離、電池壽命等幾個(gè)方面對(duì)這各種無線通信方式的比較[8]。</p><p>　　紅外線：信號(hào)不是特

50、別強(qiáng)，不僅極易受到距離和角度的制約，而且不具備穿透性。</p><p>　　Wi-Fi：無線保證局域網(wǎng)，最大的好處是上網(wǎng)方便，只要在無線覆蓋區(qū)域內(nèi)，可以隨時(shí)隨地上網(wǎng)。它是一種無線電波，容易受到其他電波的干擾性，在安全性方面也不如藍(lán)牙，上網(wǎng)費(fèi)用還是比較適中，但它的發(fā)展卻受到限制，因?yàn)檎嬲枰S時(shí)隨地上網(wǎng)的人，不是那么多，大部分人還在呆在家里面或是辦公室里采用固定上網(wǎng)的方式。</p><p>

51、　　藍(lán)牙：網(wǎng)絡(luò)覆蓋的半徑范圍比較小一般在10米之內(nèi)且相當(dāng)耗電，但它可以穿透物體，安全性也比較高。</p><p>　　移動(dòng)通信：覆蓋范圍有幾公里甚至幾十公里，信號(hào)質(zhì)量也可以，它最大的缺點(diǎn)就是成本價(jià)格相當(dāng)較高，不適合一般用戶。</p><p>　　Zigbee：功耗、成本都相對(duì)較低，適合短距離和慢通信而且容易非常安裝，比較適合大規(guī)模布置。</p><p>　　幾種常用

52、無線通信技術(shù)對(duì)比表格如下圖2-4所示。</p><p>　　圖2-4 各種無線通信技術(shù)對(duì)比圖示意圖</p><p>　　通過以上數(shù)據(jù)表中對(duì)各種不同的無線通信技術(shù)的比較，不難看出，Zigbee正好填補(bǔ)低端無線通信的空缺。它具有傳統(tǒng)無線遙感技術(shù)不可逾越的優(yōu)點(diǎn):</p><p>　　較低的功耗，省電。工作周期短、功耗較低，采用了休眠模式，當(dāng)沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)便進(jìn)入休眠模式減

53、少功耗。預(yù)計(jì)普通的2節(jié)五號(hào)電池就可以保證單節(jié)點(diǎn)的使用時(shí)間長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月至2年左右。</p><p>　　節(jié)點(diǎn)成本比較低。Zigbee聯(lián)盟制定的Zigbee協(xié)議是免專利費(fèi)使用的，且終端節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)相對(duì)來說比較簡(jiǎn)單，減去了一些不必要的模塊，進(jìn)而降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)成本。</p><p>　　數(shù)據(jù)傳輸速率較合適。一般從10K字節(jié)/秒到250K字節(jié)/秒，主要用于低速傳輸，適合那些對(duì)速度要求不是特別敏感的網(wǎng)絡(luò)。&

54、lt;/p><p>　　網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的容量較大。雖然單節(jié)點(diǎn)覆蓋范圍有限，一般不超過７５米，但由于其具備很好的網(wǎng)絡(luò)自組織能力，便于網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，每個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)可支持多達(dá)200個(gè)協(xié)調(diào)器設(shè)備，而且每個(gè)協(xié)調(diào)器設(shè)備又可以連接60000多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)延時(shí)小。Zigbee的響應(yīng)速速比較快，從休眠模式進(jìn)入啟動(dòng)模式或從激活模式轉(zhuǎn)入休眠模式都只需要15ms,且搜索設(shè)備時(shí)的延時(shí)也只有30m

55、s。相比較而言，藍(lán)牙和Wi-Fi則需要3s以上。</p><p>　　可靠性。為了避免發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)的沖突或競(jìng)爭(zhēng)，采用了載波監(jiān)聽多路訪問/沖突避免策略，即發(fā)送前先檢測(cè)信道，檢測(cè)到信道無信息傳輸時(shí)就開始本次傳輸，當(dāng)檢測(cè)到信道有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，則延時(shí)一段時(shí)間在檢測(cè)信道。</p><p>　　第3章 基于Zigbee技術(shù)的無線通信網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　3.1 Zigbe

56、e技術(shù)簡(jiǎn)介</p><p>　　人們之所以取名為Zigbee是根據(jù)蜂群的交流方式來命名的:當(dāng)一只蜜蜂發(fā)現(xiàn)食物時(shí)，它會(huì)通過跳Zigzag形狀的舞蹈來傳遞發(fā)現(xiàn)食物的信息，以便達(dá)到食物源的方向、位置和距離的共享，為其他蜜蜂指路[9]。</p><p>　　Zigbee技術(shù)主要應(yīng)用于無線個(gè)人局域網(wǎng)領(lǐng)域，它是在IEEE 802.15.4無線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上研制開發(fā)的。它是一種可以提供給固定的、便攜的

57、或移動(dòng)設(shè)備使用的極低復(fù)雜度、較低成本和低能耗的無線網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)。在Zigbee網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備所具有的通信能力和燒入其中的程序，可以將節(jié)點(diǎn)分為全功能設(shè)備和精簡(jiǎn)功能設(shè)備兩大類，即主節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)，而且在Zigbee網(wǎng)絡(luò)中的所有子節(jié)點(diǎn)必須通過主節(jié)點(diǎn)（亦稱：網(wǎng)關(guān)）才能向外發(fā)送和接受外部信息。</p><p>　　3.2 Zigbee通信技術(shù)原理及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)</p><p>　　3.2.1 Zi

58、gbee協(xié)議結(jié)構(gòu)</p><p>　　起初人們使用的大都是遠(yuǎn)距離有線或無線通信技術(shù)，但是隨著通信技術(shù)的發(fā)展，人們迫切需要一種能在距離自身很近的范圍內(nèi)的短距離無線通信技術(shù)。為了滿足人們的需要，在1998年3月，美國(guó)電氣電子委員會(huì)成立了IEEE802.15工作小組，該小組專門從事短距離無線通信技術(shù)的研究，其中IEEE802.15.4就是該組織研究的一種無線個(gè)人局域網(wǎng)。但是對(duì)于這個(gè)無線個(gè)人局域網(wǎng)他們只定義了物理層和媒體

59、訪問控制層，因此它具有很好的開放性。Zigbee協(xié)議棧就是建立在IEEE802.15.4定義的物理層和媒體訪問控制層的規(guī)范之上；其中網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用規(guī)范層的協(xié)議就是由Zigbee聯(lián)盟自行定義的，而且它們是免費(fèi)開放的；應(yīng)用層則是由用戶根據(jù)自己需求而定義，因此極大的方便了用戶的使用[10]。Zigbee協(xié)議棧的架構(gòu)圖如3-1所示。</p><p>　　圖3-1 Zigbee協(xié)議棧層次圖</p><p

60、>　　同OSI一樣，Zigbee協(xié)議棧也是一種層次式的協(xié)議結(jié)構(gòu)。在Zigbee的層次協(xié)議結(jié)構(gòu)中，每一層都是通過使用它的下一層所提供的服務(wù)并加入該層自己的特有功能共同完成數(shù)據(jù)的封裝，同時(shí)利用接口向它的上一層提供必要的服務(wù)，所有的這些服務(wù)都是設(shè)備中的實(shí)體通過發(fā)送那些不能被中斷的服務(wù)原語來實(shí)現(xiàn)的。常用的服務(wù)原語主要分為以下4種類型：請(qǐng)求原語、指示原語、響應(yīng)原語和確認(rèn)原語。Zigbee協(xié)議棧中的每一層具體的功能介紹如下[11]：</

61、p><p>　　最底層物理層由射頻收發(fā)模塊（相當(dāng)于天線）和控制模塊2個(gè)主要部分共同構(gòu)成，利用物理層的數(shù)據(jù)服務(wù)接入點(diǎn)和物理層的服務(wù)管理接入點(diǎn)同MAC層進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。該層的主要工作任務(wù)是：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的發(fā)送和數(shù)據(jù)接受；利用載波監(jiān)聽多路訪問/沖突避免技術(shù)進(jìn)行信道沖突檢測(cè)；控制無線收發(fā)機(jī)的啟動(dòng)和終止工作等。</p><p>　　MAC層與物理層之間的通信主要是通過PLME-SAP和PD-SAP進(jìn)行的，況且

62、MAC層可以支持多種不同的邏輯鏈路控制協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。它的主要作用是：產(chǎn)生數(shù)據(jù)幀并進(jìn)行幀的同步；具備對(duì)數(shù)據(jù)的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)功能，從而保證了傳輸數(shù)據(jù)的可靠性等。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)層是傳感器網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行正常通信的必不可少的重要環(huán)節(jié)，Zigbee協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層主要實(shí)現(xiàn)無線傳感網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)組建功能。其中，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)實(shí)體和服務(wù)管理實(shí)體是網(wǎng)絡(luò)層必須提供的2個(gè)實(shí)體，除此以外網(wǎng)絡(luò)層還負(fù)責(zé)提供一些必要的函數(shù)確保MAC層能

63、正常工作。</p><p>　　應(yīng)用層主要由三個(gè)部分組成：它們分別為應(yīng)用支持子層、Zigbee設(shè)備對(duì)象（包括ZDO管理平臺(tái)）和用戶應(yīng)用層。其中應(yīng)用支持子層負(fù)責(zé)鄰居設(shè)備的發(fā)現(xiàn)與綁定；Zigbee設(shè)備對(duì)象用來接收并處理遠(yuǎn)程控制不同的請(qǐng)求；用戶應(yīng)用層負(fù)責(zé)程序的燒入，節(jié)點(diǎn)的性質(zhì)就是根據(jù)載入的程序確定的。</p><p>　　3.2.2 Zigbee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)</p><p&g

64、t;　　基于Zigbee協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)總的來說有三種基本結(jié)構(gòu)類型，而且在所有的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?，至少含有兩個(gè)必要的組成部分：協(xié)調(diào)器（FFD）和終端設(shè)備(RFD)。有時(shí)候根據(jù)人們的需要，為了擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，還可以適當(dāng)?shù)脑黾勇酚晒?jié)點(diǎn)[12]。</p><p><b>　　星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)</b></p><p>　　在星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中包括一個(gè)Zigbee協(xié)調(diào)器即全功能設(shè)備和一個(gè)或

65、多個(gè)終端設(shè)備即精簡(jiǎn)功能設(shè)備。在這種結(jié)構(gòu)中，每個(gè)不同終端設(shè)備之間要想通信都必須通過協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)來完成。因此主節(jié)點(diǎn)的工作量相對(duì)較大，耗電量也比一般節(jié)點(diǎn)多，而且如果協(xié)調(diào)器發(fā)生故障，則整個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)就處于癱瘓狀態(tài)，因此數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃员容^差，一般不采用這種方式。Zigbee的星型結(jié)構(gòu)如下圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 Zigbee星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖</p><p><b&

66、gt;　　樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)</b></p><p>　　樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，亦可理解為層次式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在這種網(wǎng)絡(luò)中，終端設(shè)備可能直接連上Zigbee協(xié)調(diào)器，也可能和路由器相連接。此處路由器的主要功能是為了增加Zigbee網(wǎng)絡(luò)中終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。很明顯它是對(duì)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改進(jìn)，擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，但是由于終端節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)都要通過協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，這樣協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)里的路由表就比較多，查找路由表時(shí)它的工作

67、量也會(huì)相應(yīng)的增加，而且當(dāng)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題，真?zhèn)€網(wǎng)絡(luò)依然會(huì)癱瘓，可靠性還是得不到保障。Zigbee網(wǎng)絡(luò)的樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 Zigbee樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖</p><p><b>　　圖型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)</b></p><p>　　圖型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多，在圖型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中一個(gè)FF

68、D節(jié)點(diǎn)可以直接與另外圖形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的FFD設(shè)備進(jìn)行消息通信，而且每個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的子節(jié)點(diǎn)之間要想發(fā)送消息則必須經(jīng)過它的父節(jié)點(diǎn)才可以。網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的好處是可以減少消息的反應(yīng)時(shí)間，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)之間的信息交換，同時(shí)保證消息的可靠性。與星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有明顯的優(yōu)勢(shì)：不僅可以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，而且即使協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)能量耗盡或是出現(xiàn)硬件故障，數(shù)據(jù)可以選擇其他的路徑進(jìn)行傳輸即具備很好的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。Zigbee網(wǎng)絡(luò)的圖型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

69、如下圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 Zigbee星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　通過對(duì)以上3種不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的比較，可以看出星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)屬于單跳型網(wǎng)絡(luò)，樹型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和圖型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)屬于多跳型網(wǎng)絡(luò)。實(shí)際應(yīng)用中對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇是根據(jù)終端節(jié)點(diǎn)距離協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置以及系統(tǒng)的需求而選定的。由于Zigbee網(wǎng)絡(luò)是一種屬于多通道的網(wǎng)絡(luò)，因此網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)節(jié)

70、點(diǎn)都要有合適的通道作為傳輸媒介。為了保障數(shù)據(jù)的可靠傳輸，Zigbee網(wǎng)絡(luò)中大多采用圖型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，本論文中的基于Zigbee的無線通信網(wǎng)絡(luò)采用的就是圖型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。</p><p>　　第4章 遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　如今市面上已經(jīng)有了許多諸如脈搏測(cè)量?jī)x、血壓測(cè)量計(jì)等醫(yī)療保健、監(jiān)護(hù)儀器，這

71、些醫(yī)療設(shè)備可以很方便的對(duì)病人的生理數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并分析，反饋測(cè)試報(bào)告。如下圖4-1所示。</p><p><b>　?。?）脈搏測(cè)量?jī)x</b></p><p><b>　?。?）血壓測(cè)量?jī)x</b></p><p>　　圖4-1 脈搏、血壓節(jié)點(diǎn)示意圖</p><p>　　雖說這些設(shè)備也能對(duì)病人的病情進(jìn)

72、行監(jiān)護(hù)和報(bào)告，但是他們都還只是相當(dāng)于一個(gè)智能終端，僅負(fù)責(zé)患者生理數(shù)據(jù)的采集，然后通過顯示屏顯示出來供患者自己參看，并不能將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程醫(yī)院，供醫(yī)護(hù)人員參考。另外市面上的這些設(shè)備價(jià)格相對(duì)較高，一般都要幾百塊錢，因此對(duì)于普通家庭特別是農(nóng)村和邊遠(yuǎn)山區(qū)的居民而言很少有人會(huì)熱衷于這樣的醫(yī)療設(shè)備，這些設(shè)備的購(gòu)買人群主要集中在大、中城市而且是那些善于保健的人。再者，這些醫(yī)療設(shè)備過于單一，并不能區(qū)分不同程度的患病人群，也不會(huì)根據(jù)患者的實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)

73、調(diào)整，固利用這些醫(yī)療設(shè)備檢測(cè)病人的生理數(shù)據(jù)，其準(zhǔn)確性還受到限制，只能說是對(duì)病情大致情況的了解。</p><p>　　針對(duì)目前市面上醫(yī)療監(jiān)護(hù)的缺陷，可以將最新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中，從而改善和提升整個(gè)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的性能。簡(jiǎn)而言之，就是通過傳感器將血壓、脈搏和血糖等生理特征連上互聯(lián)網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)患者的生理數(shù)據(jù)可以與不同的醫(yī)護(hù)人員共享。這樣就避免了一些錯(cuò)誤的判斷，因?yàn)榛颊呖赡軐?duì)一些生理數(shù)據(jù)的參數(shù)并不是很理解，如

74、果觀察結(jié)果只供給他們自己看，很多時(shí)候他們無法理解其中的意思，有事可能導(dǎo)致他們誤解了生理顯示參數(shù)，而做出一些不恰當(dāng)?shù)奶幚?。利用互?lián)網(wǎng)將生理數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程醫(yī)院端，可以讓醫(yī)護(hù)人員做出準(zhǔn)確判斷，這樣更有利于患者的病情。因此，經(jīng)過仔細(xì)認(rèn)真的研究、分析與總結(jié)，最終提出了如圖4-2所示的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的整體架構(gòu)圖。</p><p>　　圖4-2 遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖</p><

75、p>　　該監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中，病人身上的各種不同類型的傳感器節(jié)點(diǎn)用來采集病人的各種不同生理指標(biāo)，比如脈搏、血壓、血糖、呼吸等，所獲取的數(shù)據(jù)信息通過無線通信方式傳輸出去，在這里為了降低成本和盡可能長(zhǎng)時(shí)間的使用設(shè)備，我使用的是短距離Zigbee無線通信技術(shù)，將采集到的患者生理數(shù)據(jù)傳遞給網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)。此處的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)就相當(dāng)于一個(gè)醫(yī)療數(shù)據(jù)中樞模塊，其中包括Zigbee通信協(xié)議、數(shù)據(jù)信息的記錄和控制系統(tǒng)等部分，可以將傳感器采集到并發(fā)送過來的患者

76、數(shù)據(jù)信息進(jìn)行適當(dāng)處理和保存。處理后的生理數(shù)據(jù)信息可以利用TCP套接字技術(shù)通過互聯(lián)網(wǎng)傳送到遠(yuǎn)程的醫(yī)療服務(wù)平臺(tái)，再由醫(yī)護(hù)人員從醫(yī)療服務(wù)平臺(tái)中取出數(shù)據(jù)來統(tǒng)計(jì)和分析，以便及時(shí)對(duì)病人的病情進(jìn)行了解。這里的數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，一方面，數(shù)據(jù)全部自動(dòng)被傳輸?shù)结t(yī)院端，另一方面，醫(yī)生可以根據(jù)需要，自行從服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫中提取病人的數(shù)據(jù)，這樣醫(yī)生可以查看某個(gè)病人這一個(gè)月的生理參數(shù)的變化或同一種病對(duì)不同人群的影響。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有病人出現(xiàn)異常時(shí)，通過電話聯(lián)系病人提出忠告

77、和建議或讓患者直接來醫(yī)院接受進(jìn)一步的檢測(cè)。這種設(shè)計(jì)方法的好處是：可以給患者更多的自由時(shí)間，不必每天還要惦記哪天去醫(yī)院做檢查，同時(shí)也減輕</p><p>　　該醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)充分考慮到了以下幾方面的需求：1.由于病人的生理特征多種多樣，這就對(duì)傳感設(shè)備提出了高要求，適應(yīng)不同病理的設(shè)備亟待開發(fā)。2.普通的PC機(jī)難以存儲(chǔ)龐大的數(shù)據(jù)，因此大型服務(wù)器也是必須的。3.病人不同的生理數(shù)據(jù)需要不同的處理軟件，高可靠、高精確的處

78、理軟件也是不可或缺的。4.病人電子檔案的建立，便于不同醫(yī)院、不同醫(yī)生對(duì)病人的交互診斷和病人信息的共享。</p><p>　　4.2遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1節(jié)點(diǎn)芯片的選擇</p><p>　　目前市場(chǎng)上生成Zigbee芯片的廠商有JENNIC、FREESCALE、MICROCHIP等，但這些公司都使用自己公司研發(fā)的處理器芯片，這樣開發(fā)

79、人員學(xué)習(xí)起來相對(duì)較吃力。本論文中用到的所有傳感芯片都是TI公司研制的芯片，它使用了最原始的8051CPU，對(duì)初學(xué)者來說學(xué)習(xí)起來相對(duì)簡(jiǎn)單，而且容易找到相關(guān)資料也易向人請(qǐng)教。</p><p>　　在遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中，傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)病人生理數(shù)據(jù)的采集和傳輸，但由于傳感器節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理量相對(duì)較小，人體傳感節(jié)點(diǎn)數(shù)量也較多且網(wǎng)絡(luò)可靠性要好。TI公司最新研發(fā)的CC2530芯片能夠以非常低的總材料成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，

80、固適合應(yīng)用與建立遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。CC2530芯片如下圖4-3。</p><p>　　圖4-3 CC2530芯片示意圖</p><p>　　CC2530芯片有21個(gè)可編程的I/O端口，用于信號(hào)的輸入和輸出或地址總線；6個(gè)電源模擬AVDD端口，用于2V~3.6V外界模擬電壓的連接；40號(hào)引腳接1.8V數(shù)字電源去耦電路；32和33號(hào)引腳為數(shù)字I/O模擬端口；30號(hào)引腳為模擬I/O參考電流的外

81、部精密偏置電阻；25和26號(hào)引腳分別為正、負(fù)RF輸入信號(hào)到LAN（低噪聲放大器）,22和23號(hào)引腳是晶振引腳，晶振的頻率設(shè)置與串行通信的波特率有關(guān)；20號(hào)引腳為復(fù)位端，當(dāng)出現(xiàn)故障或死機(jī)時(shí)可以重新啟動(dòng)。</p><p>　　8051單片機(jī)有5個(gè)中斷源，優(yōu)先級(jí)從高到底一次為外部中斷0，定時(shí)器0、外部中斷1、定時(shí)器1和串行口。8051CPU誕生快40年，隨著芯片科技的發(fā)展8051也在不斷完善和提升，CC2530使用的是

82、增強(qiáng)型的8051CPU，它在低功耗、高速度和低噪聲等方面與之前的8051都有了質(zhì)的飛躍，可以和2.4GHz的Zigbee無線收發(fā)電路完美的配合工作，不會(huì)對(duì)高頻無線通信產(chǎn)生影響。CC2530芯片的主要特性[13]：</p><p>　　強(qiáng)大無線前端。2.4GHz IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)射頻發(fā)射器，出色的接受靈敏度和抗干擾能力。</p><p>　　低功耗。接收模式24毫安，發(fā)送模式29

83、毫安。</p><p>　　微控制器。高性能和低功耗8051微控制器內(nèi)核。</p><p>　　外設(shè)。強(qiáng)大五通道DMA，CSMA/CA硬件支持，AES加密安全協(xié)處理器。</p><p>　　應(yīng)用。Zigbee系統(tǒng)/樓宇自動(dòng)化，低功率無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　CC2530芯片電路圖如下圖4-4。</p><p&g

84、t;　　圖4-4 CC2530芯片開發(fā)板示意圖</p><p>　　4.2.2節(jié)點(diǎn)的組成及其個(gè)個(gè)模塊的功能</p><p>　　傳感器網(wǎng)絡(luò)中的終端節(jié)點(diǎn)通常主要由傳感器模塊、能源供應(yīng)模塊、處理器模塊和射頻傳輸模塊四部分硬件組成。節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖如下4-5所示。</p><p>　　圖4-5 傳感器節(jié)點(diǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　由于該論文

85、是關(guān)于遠(yuǎn)程醫(yī)療方面的，脈搏、血壓、血糖等節(jié)點(diǎn)最終都要佩戴在患者身上，所以節(jié)點(diǎn)的體積和和重量要適中，且不能影響患者的日常生活和行動(dòng)。該醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)是以8051處理器單元為核心的；由電源模塊給其他各模塊提供電能。其中，傳感器單元負(fù)責(zé)采集需要的人體生理數(shù)據(jù)，由于人體的脈搏、血糖和血壓等生理信息是連續(xù)的波形信號(hào)，所以需要A/D轉(zhuǎn)換器將人體模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為處理器芯片能夠接受并處理的數(shù)字信號(hào)；能源供應(yīng)單元主要是提供能量來源，由兩節(jié)1.5

86、V的堿性電池夠成，以保障節(jié)點(diǎn)的正常工作，隨著技術(shù)的日趨發(fā)展成熟今后還會(huì)改用微型紐扣電池，以進(jìn)一步減小節(jié)點(diǎn)的體積；處理器單元負(fù)責(zé)控制整個(gè)節(jié)點(diǎn)的處理操作、路由協(xié)議、功耗管理和任務(wù)管理等，可以說它是真?zhèn)€傳感器節(jié)點(diǎn)的大腦中樞；傳輸單元主要負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)之間的無線通信和數(shù)據(jù)交換，它相當(dāng)于一個(gè)射頻天線，作為無線收發(fā)模塊，CC2530芯片集成了領(lǐng)先的 2.4GHz射頻收發(fā)器的優(yōu)良性能，該頻率符合IEEE802.15.4所定義的物理層和MAC層標(biāo)準(zhǔn)[14]。

87、</p><p>　　CC2530接收器是一個(gè)低中頻的接收器，由內(nèi)置的片式天線接收射頻信號(hào)通過低噪聲放大器放大，然后在正交變換下變頻為2MHz的中頻信號(hào)，形成正交信號(hào)和同向信號(hào)。這2路信號(hào)經(jīng)過濾波器、放大器，再由ADC將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，最后再對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行必要的處理（包括自動(dòng)增益控制、解調(diào)、信道過濾以及同步幀等）即完成了對(duì)數(shù)據(jù)的接收。CC2530的發(fā)送器是一種基于升頻的變頻器，接收到的信號(hào)放在一個(gè)執(zhí)行先進(jìn)

88、先出(FIFO)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)，采用DMA（直接存儲(chǔ)器訪問）方式來進(jìn)行緩沖區(qū)與存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)交換。因?yàn)镸AC層生成的數(shù)據(jù)幀的前道符合開始符，傳輸?shù)男盘?hào)需要按照直接序列擴(kuò)頻方式進(jìn)行調(diào)制后，再傳輸?shù)絻陕窋?shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）將其轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)，模擬信號(hào)又經(jīng)過低通濾波器將信號(hào)傳遞給正交相移升頻混頻器，最后，模擬射頻信號(hào)經(jīng)過低通濾波器直接變頻到設(shè)定的頻道上，再經(jīng)天線由設(shè)定的頻率將信號(hào)發(fā)送出去。</p><p>　　4.3

89、遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.3.1應(yīng)用開發(fā)工具IAR</p><p>　　由于剛買來的所有節(jié)點(diǎn)都是一樣的，并不區(qū)分主節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)。通過向節(jié)點(diǎn)芯片中寫入不同的程序來加以區(qū)分各個(gè)節(jié)點(diǎn)的具體功能。這里就涉及到軟件的開發(fā)工具，IAR的C或C++編譯器和調(diào)試器是現(xiàn)今世界上最完整的和最容易使用的嵌入式應(yīng)用開發(fā)工具。盡管IAR是一款需要付費(fèi)的軟件，但與其他免費(fèi)的編譯相比，它的優(yōu)勢(shì)

90、在于經(jīng)IAR編譯器軟件編譯而生成的可執(zhí)行代碼能夠運(yùn)行在尺寸更小、成本更低的處理器上，因此它得到了廣泛的應(yīng)用[15]。論文中涉及到的節(jié)點(diǎn)要求低成本、低功耗，正好IAR符合開發(fā)設(shè)計(jì)要求。應(yīng)用IAR作為開發(fā)環(huán)境首先應(yīng)新建一個(gè)工作區(qū)，在該工作區(qū)中根據(jù)開發(fā)需要可以創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)工程。在一個(gè)工程中建立相應(yīng)的程序文件，再在該文件中編輯相應(yīng)的代碼，IAR最大的好處是提供了程序頭部框架，只需在函數(shù)內(nèi)寫入主要代碼即可，極大的方便了程序的編寫。程序編寫好之后

91、在沒有出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)提示的前提下，然后開始調(diào)試編寫好的程序，并不斷糾正其中的Bug，最后將編譯生成的無誤的可執(zhí)行代碼燒寫到CC2530節(jié)點(diǎn)中，節(jié)點(diǎn)就具備相應(yīng)的功能并能完成具體的命令。IAR軟件界面圖如下4-6所示。</p><p>　　圖4-6 IAR軟件界面示意圖</p><p>　　4.3.2 PC機(jī)上的控制軟件</p><p>　　PC機(jī)接收到病人的生理數(shù)據(jù)之后，

92、需要與遠(yuǎn)程醫(yī)院終端電腦進(jìn)行通信將數(shù)據(jù)傳輸過去。套接字是支持TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信的基本操作單元，是通信的基石。它用來表示兩個(gè)參與者之間連接的端點(diǎn)，在所有套接字場(chǎng)合中，兩個(gè)參與者分別是客戶端和服務(wù)器端?？蛻舳酥鲃?dòng)請(qǐng)求與服務(wù)器建立連接，而服務(wù)器端則別動(dòng)等待連接的到來。</p><p>　　該系統(tǒng)中，患者家中的PC機(jī)和醫(yī)院的終端就是2個(gè)客戶端，而遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)平臺(tái)則是服務(wù)器端。在醫(yī)療服務(wù)平臺(tái)上（即服務(wù)器端）建立一個(gè)s

93、ocket,分別設(shè)置好PC端和醫(yī)院端的IP以及監(jiān)聽的端口號(hào)與建立的socket進(jìn)行綁定，然后服務(wù)器端開始不停的監(jiān)聽該端口是否有連接請(qǐng)求。當(dāng)接收到客戶端的連接請(qǐng)求后，發(fā)送確認(rèn)與其建立連接進(jìn)行通信。2個(gè)客戶端分別建立一個(gè)socket，分別設(shè)置好服務(wù)器端的IP和提供服務(wù)的端口號(hào)與該socket的綁定。需要通信時(shí)，首先由客戶端發(fā)送連接請(qǐng)求，當(dāng)接收到服務(wù)器的確認(rèn)后，盡力連接開始于服務(wù)器進(jìn)行通信[16]。</p><p>　

94、　套接字的類型有3種：分別為Stream Socket、Dgram Socket、Row Socket。因?yàn)樵撫t(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)傳輸?shù)氖遣∪说纳頂?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量相對(duì)較小，一般不會(huì)產(chǎn)生阻塞，而且必須確保醫(yī)院端接收到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤，為此我使用面向連接的TCP套接字。TCP套接字傳輸流程圖如下4-6所示。</p><p>　　圖4-5 系統(tǒng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸工作流程示意圖</p><p>　　第5章 總結(jié)

95、與展望</p><p><b>　　5.1研究總結(jié)</b></p><p>　　本文首先介紹物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)知識(shí)并對(duì)遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)進(jìn)行了探討，主要突出遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)在醫(yī)療方面的應(yīng)用和作用。同時(shí)也研究和探討了各種不同無線通信技術(shù)并對(duì)它們的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，重點(diǎn)介紹了短距離Zigbee通信技術(shù)及獲取患者生理數(shù)據(jù)的傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)之上，提出了一種基

96、于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)架構(gòu)圖。</p><p>　　在論文的研究過程中，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)的深入理解和Zigbee協(xié)議的掌握有一定的難度，剛開始不能很好的明白如何將物聯(lián)網(wǎng)與遠(yuǎn)程醫(yī)療相互聯(lián)系起來。通過查閱有關(guān)資料，知道了物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)即感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的廣泛應(yīng)用。短距離無線通信Zigbee也是以前從未接觸過的東西，對(duì)它的理解更是一頭霧水，通過老師的講解和我對(duì)相關(guān)資料的研究，終

97、于明白了它的優(yōu)勢(shì)所在。但是在研究的過程中也出現(xiàn)了許多新的問題，如：Zigbee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和協(xié)議棧是怎樣的？通過自己的深入研究學(xué)習(xí)終于弄清楚了其中的來龍去脈。</p><p>　　我們知道，隨著人們生活水平的不斷提高和科學(xué)技術(shù)的深遠(yuǎn)發(fā)展，遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)也必將會(huì)在日益健壯，這樣就對(duì)病人生理數(shù)據(jù)的安全性和保密性提出了更高的要求，在保證病人的生理數(shù)據(jù)在不同醫(yī)院和不同醫(yī)生之間共享的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)病人隱私的保護(hù)也刻不容緩，

98、防止患者的生理數(shù)據(jù)被非法竊取；同時(shí)，為了保證患者電子檔案的共享，可以將生理數(shù)據(jù)放到一個(gè)服務(wù)平臺(tái)中，這樣大型的服務(wù)器也是必須的，以保證存儲(chǔ)大量的病人生理數(shù)據(jù)，這些問題都在研究過程中充分考慮到并亟待解決的。</p><p>　　相信隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和嵌入式技術(shù)的穩(wěn)健發(fā)展。傳統(tǒng)的醫(yī)療模式將逐漸被基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程醫(yī)療模式或嵌入式的遠(yuǎn)程醫(yī)療模式取而代之，這也必將從根本上緩解了大醫(yī)院的就醫(yī)壓力和解決國(guó)內(nèi)醫(yī)療資源分布問題，同時(shí)也

99、減輕了病人的精神和心理的痛苦和病人家屬的經(jīng)濟(jì)困難。</p><p><b>　　5.2工作展望</b></p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息時(shí)代的迅速發(fā)展，利用遠(yuǎn)程通信技術(shù)開展醫(yī)療、教學(xué)、醫(yī)學(xué)交流等工作，對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)代化醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展有著巨大的推動(dòng)力作用。二十一世紀(jì)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)正在向著普通化、專業(yè)化、微小型化和一體化等多樣化方向發(fā)展[17]。大型城市、中小

100、城市、鄉(xiāng)村和邊遠(yuǎn)山區(qū)醫(yī)療一體化是遠(yuǎn)程醫(yī)療的未來發(fā)展前景，除此之外，外來的遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)活動(dòng)不僅包含遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)，而且擴(kuò)大到遠(yuǎn)程衛(wèi)生和遠(yuǎn)程保健等，更好的服務(wù)于人民群眾。再者，隨著嵌入式技術(shù)的日趨成熟，總有一天該項(xiàng)技術(shù)會(huì)被廣泛的應(yīng)用在遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)上。我們可以這樣設(shè)想一下，在床上或者是板凳上嵌入一塊傳感芯片，這樣不管病人是坐著或是晚上睡覺都能實(shí)現(xiàn)對(duì)病人進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)?？傊?，醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展始終都與新型科技的發(fā)展密切相關(guān)聯(lián)的，應(yīng)用者不斷的對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)

101、控系統(tǒng)的簡(jiǎn)單性、易用性和及時(shí)性提出更高的新要求，所以必須要更好的、更及時(shí)的應(yīng)用新興發(fā)展技術(shù)，這樣才能保證遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)不斷的發(fā)展強(qiáng)健，不斷的滿足人們的各種需要，它也必將大大改善和提高人們的生活質(zhì)量。</p><p>　　隨著未來技術(shù)的越發(fā)發(fā)達(dá)，醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就越來先進(jìn)。以后隨著芯片制作技術(shù)的不斷成熟和功能的不斷強(qiáng)大，可以將用來采集各種不同生理數(shù)據(jù)的芯片集成到一個(gè)指甲大小的芯片中或是更小的芯片中，直接植入到人

102、體內(nèi)。總之，遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)會(huì)和物聯(lián)網(wǎng)一起在醫(yī)療監(jiān)護(hù)和保健等方面構(gòu)建起人類健康的守護(hù)神。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本論文的選題、課題的研究與設(shè)計(jì)及論文撰寫工作是在**老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在這半年時(shí)間中，**老師待我熱情誠(chéng)懇，他那謙虛嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，對(duì)工作一絲不茍的作風(fēng)深深的影響和激勵(lì)著我，是我人生中學(xué)習(xí)的榜樣。在此，我要感謝*

103、老師在論文研究和寫作上給予的幫助，在他的指導(dǎo)下，我不僅在學(xué)術(shù)上受益匪淺，而且學(xué)會(huì)了獨(dú)立思考，分析問題、解決問題的能力。同時(shí)，對(duì)于那些在我論文撰寫和修改期間所有給予我?guī)椭耐瑢W(xué)、老師表示深深的謝意！</p><p>　　由于本人能力的有限，在論文中難免有些瑕疵的地方，懇請(qǐng)各位老師建議指正。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p&

104、gt;　　[1] 李向文.物聯(lián)網(wǎng)概論[M].北京:中國(guó)物資出版社,2011.</p><p>　　[2] 張?zhí)锟?遠(yuǎn)程醫(yī)療的實(shí)現(xiàn)與理想[J].記者觀察,2001,（3）:103—106.</p><p>　　[3] 任毅.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)研究[D].武漢:武漢理工大學(xué),2007. </p><p>　　[4] 劉建.基于Zigbee技術(shù)的