医疗体域网的个人健康监护系统设计

体域网(BSN，body sensor networks)是以人为中心，由分布在人体表、贴身衣物上，或身体内部检测人体生命体征的多个传感器节点以及个人智能终端组成的无线通信网络。介绍了一种基于ZigBee和蓝牙无线通信协议的个人健康监护体域网系统，该系统通过3G智能手机终端控制穿戴在人体上的传感器节点，实时采集人体血氧、心音、心电和血压等生命体征参数，并以无线通信方式依次传送至智能终端显示，进一步实现与社区医院或中心医院的远程数据交互。系统终端应用程序运行在Android操作系统下，界面设计友好，适用于所有Android操作系统的3G智能手机用户。

目前，我国健康监测医疗资源主要集中在医院，这些监测设备往往体积大/价格昂贵且操作复杂，不适合家居式日常健康监测。随着嵌人式技术、传感器技术、移动网络通信技术的快速发展，一种由多个无线医疗传感器组成的个人体域网络BSN为面向家庭的个人健康监护提供了有效的解决途径。

笔者提出了一种基于体域网的个人健康监护系统的总体架构，其中包括基于ZigBee的无线体域网节点的设计以及无线体域网的搭建。该系统的无线体域网节点包括无线心电采集节点、无线血氧脉搏节点、无线血压采集节点和无线心音采集节点。最后给出了生理参数的检测结果以及智能终端的处理与显示结果。

1 系统总体架构

基于体域网的个人健康监护系统、能够实现用户的健康状况实时数据动态采集和传输，让用户方便快捷地享受医疗资源。本系统由体域网、远程医疗服务中心两部分组成，其中体域网的系统结构图如图1所示。

 

 

图1体域网系统的结构图

2体域网传感器节点设计

体域网系统由基于ZigBee的无线传感网络节点和移动3G智能手机终端构成。无线传感网络节点能够实时周期性地采集生命体征数据，完成数据的无线传输。为满足通用3G智能手机应用，设计了Zig-Bee/蓝牙网关实现生命体征数据的汇聚，将生命体征数据传输到3G智能收集终端。体域网传感器节点分布示意图如图2所示。

 

 

图2体域网传感器节点分布示意图

2.1 ZigBee无线传输模块设计

ZigBee无线传输协议因其可靠性高、功耗低、时延短而被广泛用于无线传感网络设计，此处无线传感网络节点的数据通信采用基于ZigBee协议的无线通信方式。

系统传感器终端节点主要由体征参数采集模块和ZigBee模块组成。其中ZigBee模块采用TI公司低功耗CC2530芯片和相应外围接口电路设计，体征参数如心电、血压、血氧、心音分别由各自独立的控制采集系统设计。ZigBee模块数据无线传输框图如图3所示。

 

 

图3 ZigBee模块无线传输结构图

由于市面通用3G手机无ZigBee硬件模块，而蓝牙模块是通用手机的标准配置。为实现手机与传感器节点的数据通信，系统还需要设计zigBee协议和蓝牙协议的转换。

2. 2 ZigBee/蓝牙网关的设计实现

设计ZiSBee/蓝牙网关是为了实现ZigBee通信协议和蓝牙协议之间的协议转换，从而实现ZigBee协调器节点与智能手机蓝牙设备之间数据透明传输。