基于物联网技术的智能医护腕表设计

【摘 要】物联网技术的发展给医疗卫生行业带来了深远的影响。本文以STM32与CC2530芯片为核心，进行基于物联网技术的医护腕表的设计。该腕表可以根据需求扩展各类用于患者生理信息采集传感器，并将各类传感器采集到的信息通过移动通信网络发送到指定服务器便于医生随时实时查看。

【关键词】物联网；传感器；ZigBee

The Design of The Intelligent Medical Watch Based on The Internet of Things

CHEN Jie

（Suzhou Vocational University，Suzhou Jiangsu 215104，China）

【Abstract】The development of Internet technology brings deep influence to medical and health industry.Based on the STM32 and CC2530，the health watch designs based on the technology of Internet of things.According to demand， the watch can expand many kinds of sensor which used to collect all the physiological information，then send the information to the specified server to facilitate the doctor real-time view at any time.

【Key words】Internet of things；Sensor；ZigBee

0 引言

物联网Internet of things（IOT），采用智能感知、射频识别、全球定位、无线通信等技术，将任何物品、任何信息与互联网结合起来，形成的一个巨大网络，实现人与人、人与物、物与物之间的通信和互动，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。随着传感器技术、微系统技术与通信技术等相关技术的高速发展，物联网已开始逐渐改变了人类的生活方式。

目前，在对病人进行检测或监护时，往往需要将连接在监测仪器上的传感器探头与病人相连，通过有线通信的在监测仪器上进行显示，然后通过工作人员进行记录。固定的仪器、复杂的连线、特定的检测环境，一方面，限制了病人的行动自由，特别是在一些需要长时间监测时；另一方面，从生理和心理会影响病人身体状况，使得诊断所得到的数据与真实情况有一定差距，从而会对后续的病情的正确诊断造成影响。

为了克服上述医疗中存在的问题，通过物联网技术，利用现代传感器技术，将传感器固定在患者各个相应部位进行信息采集，通过佩戴在手腕上的智能腕表无线采集各传感器信号后，通过现有的4G移动通信网络将数据传输到指定服务器，医生可以通过自己的手机或电脑实时地实现对病人全天候、远程的检查、监测、诊断以及治疗。

1 系统总体设计

目前，医学上用于辅助诊断的检测主要有心电监护、心肺功能、呼吸监测、血糖、关节形变、患者运动量等，医生通过患者这些数据实时或长期检测得到数据进行病情诊断或治疗。用于该信息检测的传感器有些可以安装在腕表内，有些需要安装在特定的身体部位，随着技术的发展，有些传感器甚至可以植入人体内部。根据设计要求，系统总体框架如下图所示：

2 各模块功能

2.1 stm32系统

该模块是腕表信息处理的中心，主要功能包括：1）与腕表内置传感器进行信息交换获取传感器采集到的信息；2）与CC2530模块通信，获取CC2530通过ZigBee网络获得的传感器采集到的信息；3）将上述信息与患者特定编号融合后定时到指定服务器进行存储，便于医生随时查阅；4）其余功能，如设定患者编号，连接服务器查阅自身生理信息或预约挂号等。

2.2 传感器模块

该部分主要包括能够通过佩戴的手腕部分进行的人体信息的检测，主要包括脉搏、心电、皮电等信息。采集该类信息的传感器可以直接安装在腕表内，直接与STM32芯片进行通信，信息传递，更为便利、节能。

2.3 CC2530模块

系统中的CC2530芯片是用于2.4 GHz的ZigBee网络的通信，它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点，适应超低功耗要求的系统。

由于布置在人体其余部位的传感器，特别是植入人体的传感器，绝大多数都采用无线通信与腕表进行信息交换，它们的能量补充困难，因此，在此采用ZigBee无线传感器网络来进行各传感器与腕表间的通信。ZigBee网络的特点在于其低功耗性，是的传感器模块在没有电源补充或电源补充困难的前提下，能保持更长的生命周期。

2.4 移动通信模块

为了保证信息的顺利交互，腕表内加入了用于与放置在医院等地的指定服务器进行数据交互的4G通信模块。

存在了该模块，后续也可以通过功能扩展，实现与医生之间的语音通信，视频通信等功能。

2.5 传感器模块

很多传感器安置有特定的部位，例如关节姿态检测的传感器，往往需要安装人体各关节处；用于测量血糖的，往往检测人体手指部分；有些无电池的植入式传感器，往往植入到人体的前胸、锁骨或胳膊内等等。这些模块往往没有固定能量来源，为了节约能耗，该模块同样采用CC2530，构成无线传感器网络节点，通过ZigBee网络与腕表上CC2530构成的协调器进行通信。

该类传感器不但能检测人体各类生理信息，还能用于测量各类放置在人体内的假肢、心脏起搏器等的状态。在该类医疗一起出现问题前，能及时通过腕表进行报警。

3 结

该设计将物联网技术引入到智能医疗系统中，通过智能传感器技术、无线传感器网络技术、无线通信等使患者的生理信息更加方便高效。该设计还存在许多可以扩展的地方便于后续的开发。

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