物联网的病房生命体征实时监控系统研究与开发无线网络及上位机设
根据医疗单位对病人生命体征实行实时监控的要求，以ZigBee无线通信技术为背景，提出了集成智能腕表终端、ZigBee无线通信模块、服务器端监控平台的实时监控系统。选用Visual Basic语言和Access数据库作为软件开发工具，设计实现了一种基于ZigBee无线通信的智能腕表实时监控系统。病人佩戴智能腕表，腕表利用内置的体温、脉搏传感器实时采集人体体温和脉搏数据，从而实现对人体生命体征数据的实时采集。该医用智能腕表系统以为试运行单位，在对20位试用者的测试中，试用者的生命体征数据都能显示正常，并且能够实时传输到服务器端监控平台。测试结果表明，基于ZigBee无线通信模块的生命体征实时监控系统工作效率高，数据采集准确，可以实时监控生命体征数据，具有实际意义和应用价值。关键词 生命体征，智能腕表，ZigBee，实时监控，线性回归
目 录
1.1 课题背景 1
1.2 国内外研究与发展现状 1
1.3 课题来源 2
2 系统涉及的关键问题 3
2.1 关键问题 3
2.2 关键技术 4
3 系统概要设计 8
3.1 系统架构 8
3.2 系统功能 9
4 系统详细设计 14
4.1 登录模块的设计 14
4.2 住院/出院登记系统的设计 17
4.3 生命体征数据监控系统模块的设计 18
4.4 生命体征数据曲线图模块的设计 20
4.5 服务器端监控平台设计 22
4.6 数据库设计 27
5 系统测试与运行 30
5.1 系统功能测试 30
5.2 总结关键方法 32
结 论 34
致 谢 35
参 考 文 献 36
1 引言
1.1 课题背景
生命体征主要是指心率、呼吸、脉搏、血压等，是机体内在活动的客观反映，是衡量机体健康状况的客观指标，因此测量和监测生命体征具有重要的临床和时间意义[1]。正常人的生命体征稳定在一定范围之内[2]，当体征数据出现异常时， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
通常意味着病情的变化。对于康复期、手术后、围产期的病人如果能持续监护病人的健康状态, 实时记录病人的生命体征, 对临床正确诊断、 及时治疗及护理有重要意义,也有助于医护人员全面掌握病人的生命体征变化情况，从而在第一时间采取有效的救治措施。目前, 医院对病人生命体征的监控主要采用定期测量方式，由医护人员每隔一段时间对病人进行测量。采用该方法存在着以下弊端：(1) 定期方式在两次测量之间存在着真空期，在此期间的异常和突发情况无法实时监测，从而丧失最佳抢救时机，因此必须需要对某些疾病(如脑溢血、心脏病)进行生命体征的连续实时监测；(2) 每次测量易对病人形成干扰，尤其是夜间，既影响病人的休息，也可能导致病情突变；(3) 定期测量方式获取的体征数据是非连续的，存在较大的间隔，使得医护人员无法及时掌握病人病情及判断病人病情变化趋势；(4) 体征数据具有不同表现，如脉搏的快慢缓急稳定与否，蕴含着丰富的病情信息，中医医生甚至能通过搭脉的方式来对病人进行疾病诊断，充分证明了这些数据所具有的高临床价值，而人工测量无法定量采集这些数据。因此，监测并及时正确地记录生命体征，为临床正确诊断、及时治疗及护理提供了第一手资料和依据，意义非常重大[3]。
物联网被认为是继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮．近年来，各国政府部门对物联网相关技术与产业进行了广泛的调研，制订了一系列发展计划[4]。作为物联网十大应用领域之一，医疗卫生领域目前已成为热点。如今在医院的各个领域和各个环节，都能看到物联网技术的应用，其中患者生命体征医疗监测是较为热门应用之一。本项目融合传感器、无线网络、数据挖掘等新兴信息技术解决远程病人生命体征检测。
1.2 国内外研究与发展现状
1.2.1 国内研究与发展现状
近年来生命体征监护系统发展迅速，并且逐渐在医疗卫生领域占据了不可或缺的地位。然而中国在生命体征监护系统上的研究却起步较晚，与国际先进水平仍然存在着较大的差距。清华大学研制的心电/血压家庭监护系统，可以实时监测人体心电信号，可通过移动网络传输到远程数据中心和终端移动设备。另一种旨在提高空巢老人健康水平的“空巢老人基本生命体征监测系统”，能够对空巢老人的体温、脉搏、呼吸等生理参数进行实时监控。此外，如今中国有很多研究所也相继开展了生命体征监测的研究，相信随着研究的进展会，将会有越来越多的医院使用新型的生命体征监测系统。
1.2.2 国外研究与发展现状
加州大学的 A. Savvides 等人介绍了一个位置测定系统的方案, 误差数十厘米, 可在室内外通用,对环境及设施没有什么特殊要求。系统指定几个传感器节点作为位置基准 , 通过测量某被测量的传感器与周围位置基准传感器的距离 ,经过计算,就可以得到该传感器的位置。确定了位置的传感器可以作为新的位置标准, 这样就可以得到传感器网络中所有传感器的位置[5]。国外一些与生命体征监测相关的研究项目：
柔性机械套装，由哈佛生物试验室的创始人Conor Walsh主导设计，研究小组中还包括了机器人专家，机械、软件、生物力学工程师，以及服装设计师。采用了符合人体工程学和柔软织物的设计，不同于其他机械套装的笨重和僵硬架构，它在传送带中加入了小而有力的动力装置以便穿戴者可以自然地行走。它能帮助那些患有中风、多发性硬化症的病人以及老年人重新像正常人那般行走。
HealthGear，一款界面精致的健康数值跟踪记录工具，用户可以记录自己的身体，血压，血脂，电解质，蛋白质等多种数值，让自己对身体有个充分的了解和认识。HealthGear 可以建立多人档案，每个人的档案都可添加想要跟踪的项目，大家需要使用其他途径测量出数值，再记录在本款软件中。柱形图的统计信息方便大家对身体变化有个更清晰明了的观察。软件中项目众多，身体状况如身高，体重，成人 BMI ，小朋友的年龄对应体重，血压，血红蛋白，白细胞，血小板，血脂等等信息都可记录保存。软件还支持密码锁定，方便对于隐私信息的保护。
本文对国内外各生命体征监测数据的通信技术的运用进行了研究，可以看出对于一个完整的生命体征监测过程，应该对3个不同的传输节段进行分别考虑，而国内的相关研究并没有就这3个节段的通信技术进行详细说明。在平时，这对于有效实时监测人群的健康状况，及时预警疾病的发生和提高生活质量具有重要意义：而在战时，对于战术的安排和搜救以及降低士兵伤亡率也有巨大的作用[9]。
1.3 课题来源
目 录
1.1 课题背景 1
1.2 国内外研究与发展现状 1
1.3 课题来源 2
2 系统涉及的关键问题 3
2.1 关键问题 3
2.2 关键技术 4
3 系统概要设计 8
3.1 系统架构 8
3.2 系统功能 9
4 系统详细设计 14
4.1 登录模块的设计 14
4.2 住院/出院登记系统的设计 17
4.3 生命体征数据监控系统模块的设计 18
4.4 生命体征数据曲线图模块的设计 20
4.5 服务器端监控平台设计 22
4.6 数据库设计 27
5 系统测试与运行 30
5.1 系统功能测试 30
5.2 总结关键方法 32
结 论 34
致 谢 35
参 考 文 献 36
1 引言
1.1 课题背景
生命体征主要是指心率、呼吸、脉搏、血压等，是机体内在活动的客观反映，是衡量机体健康状况的客观指标，因此测量和监测生命体征具有重要的临床和时间意义[1]。正常人的生命体征稳定在一定范围之内[2]，当体征数据出现异常时， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
通常意味着病情的变化。对于康复期、手术后、围产期的病人如果能持续监护病人的健康状态, 实时记录病人的生命体征, 对临床正确诊断、 及时治疗及护理有重要意义,也有助于医护人员全面掌握病人的生命体征变化情况，从而在第一时间采取有效的救治措施。目前, 医院对病人生命体征的监控主要采用定期测量方式，由医护人员每隔一段时间对病人进行测量。采用该方法存在着以下弊端：(1) 定期方式在两次测量之间存在着真空期，在此期间的异常和突发情况无法实时监测，从而丧失最佳抢救时机，因此必须需要对某些疾病(如脑溢血、心脏病)进行生命体征的连续实时监测；(2) 每次测量易对病人形成干扰，尤其是夜间，既影响病人的休息，也可能导致病情突变；(3) 定期测量方式获取的体征数据是非连续的，存在较大的间隔，使得医护人员无法及时掌握病人病情及判断病人病情变化趋势；(4) 体征数据具有不同表现，如脉搏的快慢缓急稳定与否，蕴含着丰富的病情信息，中医医生甚至能通过搭脉的方式来对病人进行疾病诊断，充分证明了这些数据所具有的高临床价值，而人工测量无法定量采集这些数据。因此，监测并及时正确地记录生命体征，为临床正确诊断、及时治疗及护理提供了第一手资料和依据，意义非常重大[3]。
物联网被认为是继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮．近年来，各国政府部门对物联网相关技术与产业进行了广泛的调研，制订了一系列发展计划[4]。作为物联网十大应用领域之一，医疗卫生领域目前已成为热点。如今在医院的各个领域和各个环节，都能看到物联网技术的应用，其中患者生命体征医疗监测是较为热门应用之一。本项目融合传感器、无线网络、数据挖掘等新兴信息技术解决远程病人生命体征检测。
1.2 国内外研究与发展现状
1.2.1 国内研究与发展现状
近年来生命体征监护系统发展迅速，并且逐渐在医疗卫生领域占据了不可或缺的地位。然而中国在生命体征监护系统上的研究却起步较晚，与国际先进水平仍然存在着较大的差距。清华大学研制的心电/血压家庭监护系统，可以实时监测人体心电信号，可通过移动网络传输到远程数据中心和终端移动设备。另一种旨在提高空巢老人健康水平的“空巢老人基本生命体征监测系统”，能够对空巢老人的体温、脉搏、呼吸等生理参数进行实时监控。此外，如今中国有很多研究所也相继开展了生命体征监测的研究，相信随着研究的进展会，将会有越来越多的医院使用新型的生命体征监测系统。
1.2.2 国外研究与发展现状
加州大学的 A. Savvides 等人介绍了一个位置测定系统的方案, 误差数十厘米, 可在室内外通用,对环境及设施没有什么特殊要求。系统指定几个传感器节点作为位置基准 , 通过测量某被测量的传感器与周围位置基准传感器的距离 ,经过计算,就可以得到该传感器的位置。确定了位置的传感器可以作为新的位置标准, 这样就可以得到传感器网络中所有传感器的位置[5]。国外一些与生命体征监测相关的研究项目：
柔性机械套装，由哈佛生物试验室的创始人Conor Walsh主导设计，研究小组中还包括了机器人专家，机械、软件、生物力学工程师，以及服装设计师。采用了符合人体工程学和柔软织物的设计，不同于其他机械套装的笨重和僵硬架构，它在传送带中加入了小而有力的动力装置以便穿戴者可以自然地行走。它能帮助那些患有中风、多发性硬化症的病人以及老年人重新像正常人那般行走。
HealthGear，一款界面精致的健康数值跟踪记录工具，用户可以记录自己的身体，血压，血脂，电解质，蛋白质等多种数值，让自己对身体有个充分的了解和认识。HealthGear 可以建立多人档案，每个人的档案都可添加想要跟踪的项目，大家需要使用其他途径测量出数值，再记录在本款软件中。柱形图的统计信息方便大家对身体变化有个更清晰明了的观察。软件中项目众多，身体状况如身高，体重，成人 BMI ，小朋友的年龄对应体重，血压，血红蛋白，白细胞，血小板，血脂等等信息都可记录保存。软件还支持密码锁定，方便对于隐私信息的保护。
本文对国内外各生命体征监测数据的通信技术的运用进行了研究，可以看出对于一个完整的生命体征监测过程，应该对3个不同的传输节段进行分别考虑，而国内的相关研究并没有就这3个节段的通信技术进行详细说明。在平时，这对于有效实时监测人群的健康状况，及时预警疾病的发生和提高生活质量具有重要意义：而在战时，对于战术的安排和搜救以及降低士兵伤亡率也有巨大的作用[9]。
1.3 课题来源
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