[发明专利]一种基于无线传感器网络的病房监控系统及方法

权利要求书

1.一种基于无线传感器网络的病房监控系统，其特征在于包括监测终端，ZigBee协调器，Zigbee-WiFi网关模块，ZigBee-GPRS网关模块，监控管理中心；监测终端安装在病房内，其中各终端节点周期性地定时采集监测数据，并将监测数据通过无线传输方式发送至ZigBee协调器；ZigBee协调器将监测终端节点采集的监测数据汇总并通过无线传输方式发送到Zigbee-WiFi网关模块和ZigBee-GPRS网关模块；Zigbee-WiFi网关模块对监测数据进行Zigbee与WiFi的协议转换，并将监测数据通过WiFi网络发送到监控管理中心；ZigBee-GPRS网关模块对监测数据进行Zigbee与GPRS的协议转换，并将监测数据通过GPRS网络发送到监控管理中心；监控管理中心接收Zigbee-WiFi网关模块和ZigBee-GPRS网关模块传输的监测数据并将其存储到数据库中，同时对监测数据进行显示、分析与处理并将监测数据和分析与处理结果推送到用户端。

2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的病房监控系统，其特征在于所述监测终端中各终端节点结构相同，包含传感器组和无线射频收发模块；传感器组包括病房环境参数采集传感器和病人生命体征参数采集传感器；各传感器采集的监测数据通过无线射频收发模块发送至ZigBee协调器。

3.根据权利要求2所述的基于无线传感器网络的病房监控系统，其特征在于所述环境参数采集传感器包括温湿度一体式传感器、气体传感器和光照传感器；病人生命体征参数采集传感器包括体温测量传感器和心率测量传感器。

4.根据权利要求3所述的基于无线传感器网络的病房监控系统，其特征在于所述监测管理中心将病房号、病床号及对应的环境参数和患者体征参数以表格的形式存储于数据库并推送给用户端；同时依据心率数据绘制折线图并将该折线图推送到用户端。

5.根据权利要求3所述的基于无线传感器网络的病房监控系统，其特征在于所述环境参数采集传感器还包括风速传感器。

6.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的病房监控系统，其特征在于所述监控管理中心通过APP消息的方式将监测数据和分析与处理结果推送到用户端。

7.根据权利要求3所述的基于无线传感器网络的病房监控系统，其特征在于还包括安装在病房内的自动控制器、空调、加湿器、电灯和风机；自动控制器通过无线传输方式与Zigbee-WiFi网关模块、ZigBee-GPRS网关模块、空调、加湿器、风机和电灯通信，接收Zigbee-WiFi网关模块或ZigBee-GPRS网关模块传输的环境温度、空气相对湿度、二氧化碳浓度、光照强度数据，并根据这些数据分别控制空调、加湿器、风机和电灯开启和关闭，以调整病房环境参数。

8.利用如权利要求7所述的基于无线传感器网络的病房监控系统对病房进行监控的方法如下：

自动控制器对接收到的环境温度、空气相对湿度、二氧化碳浓度、光照强度数据与设定的标准进行比较判断；设病房环境正常温度标准为22～26°，正常空气相对湿度范围为40％～60％，正常二氧化碳浓度低于1000ppm，正常病房光照强度不低于55Lux，病房内休息时间为22:00-7:00，治疗时间为7:01-21:59；如果接收到的温度数据显示病房温度小于22°或高于26°，则控制空调自动开启进行升温或降温，当温度调节至22～26°之间时，控制空调自动关闭；如果接收到的空气相对湿度数据显示病房空气相对湿度参数低于40％，则控制加湿器自动运行，当空气相对湿度增高至60％以上时，控制加湿器自动关闭；如果接收到的二氧化碳浓度数据显示病房环境二氧化碳浓度参数高于1000ppm，则控制风机自动运行，当二氧化碳浓度参数降低至1000ppm以下时，控制风机自动关闭；当同时从系统中读取的时间为22:00-7:00，则控制电灯关闭；当时间为7:01-21:59，并且接收到的光照强度低于55Lux，则控制电灯打开；当光照强度增加到55Lux以上时，控制电灯关闭；

监测管理中心对接收到的患者体温和心率数据进行比较判断；设患者正常体温度标准为37°以下，正常心率范围为60～100次/分钟；如果接收到的体温数据显示患者体温高于37°，则向用户端推送代表患者体温过高的报警消息；如果接收到的心率数据显示患者心率高于100次/分钟或低于60次/分钟，则向用户端推送代表患者心率异常的报警消息。

9.利用如权利要求5所述的基于无线传感器网络的病房监控系统对病房进行监控的方法如下：

监测管理中心调用数据库中的病房环境温度、空气相对湿度、病房内空气流速环境参数并代入公式(1)计算人体舒适度指ssd-EN数；依据人体舒适度指数ssd-EN所处的范围进行等级划分并显示划分结果；

ssd-EN＝(1.818T+18.18)(0.88+0.002f)+(T-30)/(42-T)-3.2v+16.2(1)

其中，T为监测到的病房环境温度，单位为℃；f为监测到的病房空气相对湿度；v为监测到的病房内空气流速，单位为m/s；将人体舒适度指数ssd-EN为90以上划为4级，85-90划分为3级，79-85划分为2级，70-79划分为1级，59-70划分为0级，50-58划分为-1级，39-50划分为-2级，26-38划分为-3级，<25划分为-4级。