医用便携式数据网关的设计与实现

发布时间：2020-07-27 17:07

【摘要】：为实现医学生理数据的无线传输,建立医学数据的无线采集网络和系统,针对适用ZigBee技术的医学数字终端与基于蓝牙和WiFi技术的PC或手持终端之间的通信障碍,本文专门设计开发了一款医用便携式数据网关,在解决两端通信障碍的同时,实现了数据存储和部分数据的显示。在硬件设计上,本文在保证通信速率的前提下,格外注重器件的体积和续航能力,采用小封装和低功耗的芯片和器件。在软件设计上,主控程序方面采用FreeRTOS嵌入式实时任务操作系统,其有效的解决了非实时操作系统易死机的弊端,并且利用任务调度体系有效提高了系统的工作效率和可移植性。在ZigBee通信组网方面,本设计采用成熟的Z-Stack协议栈,其全面的功能和优异的特性为ZigBee通信网络的开发提供了良好的平台。在WiFi和蓝牙通信上利用成熟的模块化产品实现了串口透明传输的功能并且根据TCP/IP协议利用网关已有功能设计了一套可靠稳定的WiFi网络通信机制。在通信协议的设计上,本文通过调查学习掌握了一般情景下的医学数据特点以及医学应用场景的情况,开发了一套广泛适用、可扩展性强的简单通信协议,可以适用于多种医学应用场景,方便后期移植和二次开发。为了验证网关原理样机的医疗实用性,本文还搭建了便携式生理数据采集系统和医用无线输液监测系统。以无线网关为枢纽,便携式生理数据采集系统可满足长时程、多参数、多频次获取生理数据的需求,随时随地无线监测病患的生理状态,也可进一步实现远程医疗。针对输液监测需求开发了医用无线输液监测系统,以无线网关为中心,实现了输液情况的实时监测和有效预警,极大提高了医护人员的工作效率和工作质量。在完成网关功能和系统总体测试后,本文对网关进行了性能测试,在常规的通信性能和功耗测试中网关达到了预期效果,具有一定的实用价值。
【学位授予单位】：中国人民解放军医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R319;TN92
【图文】：

ZigBee协议整体结构划分

其主要工作为建立和维护拓扑结构，并为节点命名和绑定路由，在此拓扑结构的基础逡逑上完成寻址、路由和安全的工作。在ＺｉｇＢｅｅ技术上，网络结构分为星型结构、网状逡逑结构、树型结构。其结构如图１－３所示［１Ｇ］逡逑Ｑ＼邋，Ｐ邋＃邋＃逡逑＾逦ａ＇邋６逦系、丨邋＼ｎ逡逑0，邋／邋＼邋00°６°逡逑树形拓扑结构逡逑星形拓扑结构逡逑春协调器逡逑一一尊、＼邋ｙｎ逦▲逡逑ｗ逦丨逦Ｄ邋路由器逡逑Ｑ邋

本文编号：2772123