CN107070506B - 一种基于ZigBee与NFC的智能医用腕带 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于ZigBee与NFC的智能医用腕带，其中，所述智能医用腕带包括微处理器、ZigBee通信单元、NFC识别标签、呼叫按钮以及电源模块；其中：所述呼叫按钮、ZigBee通信单元、NFC识别标签以及电源模块与所述微处理器相连，并由所述微处理器驱动；所述NFC识别标签，用于实现对相关人员的身份识别，以及对相关信息的记录与查询；所述呼叫按钮，用于向指定的护士以及护士站发送呼叫信息。本发明提供的技术方案，能够解决现有的医用有线呼叫设备中存在的布线繁琐、无法移动、成本高、升级性差的问题；同时还可以解决在医院病人识别环节存在的信息录入不便、信息存储量小、易破损、无法重复利用的问题。
Description
技术领域
本发明属于无线通信设备技术领域，涉及一种基于ZigBee与NFC的智能医用腕带。
背景技术
当前，医院现有的医疗监护或病房呼叫设备都是采用传统有线设计方案。因此，设备的位置相对固定，在床位满时，传统的呼叫系统很难为加床的病人提供与标准床位的病人相同的服务。
现有的医疗监护设施，大多是采用有线技术进行组建并传递病人的信息。该类有线方案的缺点是可升级性差、布线繁琐、无法移动、成本高。由于有线方案采用线路连接，因此随着使用时间的增加线路容易发生老化或被腐蚀、磨损的现象，设备故障发生率也会越来越高，而且在系统维护，以及错误排查阶段存在较大困难；
此外，现今医院对于病人的识别，仍使用传统的纸质腕带，或是采用扫描条形码、二维码等形式，而上述方式多存在：信息录入不便，信息存储量小，易破损，无法重复利用等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于ZigBee与NFC的智能医用腕带，能够解决现有的医用有线呼叫设备中存在的布线繁琐、无法移动、成本高、升级性差等问题；同时还可以解决在医院病人识别环节存在的信息录入不便、信息存储量小、易破损、无法重复利用等问题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于ZigBee与NFC的智能医用腕带，所述智能医用腕带包括微处理器、ZigBee通信单元、NFC识别标签、呼叫按钮以及电源模块；其中：
所述呼叫按钮、ZigBee通信单元、NFC识别标签以及电源模块与所述微处理器相连，并由所述微处理器驱动；
所述ZigBee通信单元用于基于ZigBee通信协议与指定的护士以及主控中心之间进行信息的双向交互；
所述NFC识别标签，用以实现人员识别；其中，通过带有NFC功能的设备扫描所述NFC识别标签时，可查询病人的入院信息、病情概述以及治疗情况；
所述呼叫按钮，用于向指定的护士以及护士站发送呼叫信息；其中，施加于所述呼叫按钮上的不同操作可以产生不同类型的消息；
所述电源模块包括可充电的锂电池，并为所述微处理器、ZigBee通信单元、以及呼叫按钮供电。
进一步地，所述病人的信息存储于云端服务器中，所述病人的信息与所述病人的标识相关联；
相应地，通过带有NFC功能的设备扫描所述NFC识别标签，以获取用户的标识，并根据所述用户的标识从所述云端服务器中查询所述病人的入院信息、病情概述以及治疗情况。
进一步地，各个所述智能医用腕带之间构成Mesh型网络拓扑；其中，病人所佩戴的腕带与主控中心以及指定的护士相绑定，以使得所述病人所佩戴的腕带仅可与所述主控中心以及所述指定的护士进行通信。
进一步地，所述绑定的操作，包括主动绑定和被动绑定两种形式。
进一步地，主动绑定包含步骤：
医用腕带根据存储在非易失性存储区的64位IEEE地址，主动向主控中心请求指定护士所携带呼叫设备的16位短地址；
主控中心在收到请求后，根据接收到的IEEE地址在已入网设备列表中进行检索，倘若检索到该设备，则将该设备的16位短地址发送给请求方；否则发送协调器的网络地址；
医用腕带在收到请求后，则将接收到的地址存储到设备的非易失性存储区，并将护士设备网络地址的标志字段置位；此后，在需要发送信息时，则将消息发送至对应地址处的设备。
进一步地，被动绑定包含步骤：
管理人员通过主控中心修改在网的医用腕带的绑定信息，并将其发送给协调器；信息内容包括欲修改的医用腕带的16位网络地址，以及护士设备的IEEE地址和16位短地址；
协调器在收到被动绑定消息后，将该消息经过ZigBee网络发送给指定的医用腕带；
腕带在收到来自协调器的被动绑定消息后，对设备的非易失性存储区中的护士设备的IEEE地址和16位短地址字段进行更新。
进一步地，设备的绑定表存储在非易失性存储区，保证设备在上电复位后，仍能够快速恢复工作。
进一步地，设备采用腕带形式，以方便人员佩戴。
本发明的有益效果在于：
1)通过ZigBee无线通信技术，该系统具有良好的可移动性、可扩展性等。解决了有线病房终端固定、布线复杂、费用高等缺点，也解决了单工无线带来的通信不便问题；
2)NFC技术的应用，有效的改善医院对于病人身份识别的不便，避免了原有技术存在的易损坏、易伪造、信息难以及时更新等问题。同时也保障了病人的隐私。
3)设备采用可充电电池供电，设计便捷实用。在简化病人操作，增强用户的体验的同时，优化功能，降低能耗，以提高设备的续航。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明中智能医用腕带的工作示意图；
图2为本发明中智能医用腕带的设计框图；
图3为本发明中智能医用腕带的初始化流程图；
图4为本发明中腕带与护士主机的主动“绑定”图；
图5为本发明中腕带与护士主机的被动“绑定”图；
图6为腕带的呼叫过程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
在本实施方式中，基于ZigBee与NFC的智能医用腕带的基本工作原理是：采用低传输速率，低功耗，低成本的ZigBee无线通信协议取代传统的有线通信；采用NFC取代传统的纸质腕带以及胸牌。通过以上技术的应用，从而实现保障用户隐私，改善病房环境，增强用户体验的目的。
本申请提供一种基于ZigBee与NFC的智能医用腕带，所述智能医用腕带包括微处理器、ZigBee通信单元、NFC识别标签、呼叫按钮以及电源模块；其中：
所述呼叫按钮、ZigBee通信单元、NFC识别标签以及电源模块与所述微处理器相连，并由所述微处理器驱动；
所述ZigBee通信单元用于基于ZigBee通信协议与指定的护士以及主控中心之间进行信息的双向交互；
所述NFC识别标签，用以实现人员识别；其中，通过带有NFC功能的设备扫描所述NFC识别标签时，可查询病人的入院信息、病情概述以及治疗情况；
所述呼叫按钮，用于向指定的护士以及护士站发送呼叫信息；其中，施加于所述呼叫按钮上的不同操作可以产生不同类型的消息；
所述电源模块包括可充电的锂电池，并为所述微处理器、ZigBee通信单元、以及呼叫按钮供电。
在本实施方式中，所述病人的信息存储于云端服务器中，所述病人的信息与所述病人的标识相关联；
相应地，通过带有NFC功能的设备扫描所述NFC识别标签，以获取用户的标识，并根据所述用户的标识从所述云端服务器中查询所述病人的入院信息、病情概述以及治疗情况。
在本实施方式中，各个所述智能医用腕带之间构成Mesh型网络拓扑；其中，病人所佩戴的腕带与主控中心以及指定的护士相绑定，以使得所述病人所佩戴的腕带仅可与所述主控中心以及所述指定的护士进行通信。
在本实施方式中，所述绑定的操作，包括主动绑定和被动绑定两种形式。
在本实施方式中，主动绑定包含步骤：
医用腕带根据存储在非易失性存储区的64位IEEE地址，主动向主控中心请求指定护士所携带呼叫设备的16位短地址；
主控中心在收到请求后，根据接收到的IEEE地址在已入网设备列表中进行检索，倘若检索到该设备，则将该设备的16位短地址发送给请求方；否则发送协调器的网络地址；
医用腕带在收到请求后，则将接收到的地址存储到设备的非易失性存储区，并将护士设备网络地址的标志字段置位；此后，在需要发送信息时，则将消息发送至对应地址处的设备。
在本实施方式中，被动绑定包含步骤：
管理人员通过主控中心修改在网的医用腕带的绑定信息，并将其发送给协调器；信息内容包括欲修改的医用腕带的16位网络地址，以及护士设备的IEEE地址和16位短地址；
协调器在收到被动绑定消息后，将该消息经过ZigBee网络发送给指定的医用腕带；
腕带在收到来自协调器的被动绑定消息后，对设备的非易失性存储区中的护士设备的IEEE地址和16位短地址字段进行更新。
在本实施方式中，设备的绑定表存储在非易失性存储区，保证设备在上电复位后，仍能够快速恢复工作。
在本实施方式中，设备采用腕带形式，以方便人员佩戴。
具体地，图1为基于ZigBee与NFC的智能医用腕带的工作示意图。腕带正常工作所需要的辅助设备包括：路由节点、协调器、主控中心、护士主机。腕带在工作过程中，各设备之间通过符合802.15.4标准的ZigBee协议实现通信，具体的网络拓扑为Mesh网，原理上可以实现任意两个设备之间的通信。但是通过具体的编程，实现病患所佩戴的腕带与指定护士主机(呼叫设备)之间的绑定，从而使得消息只能传送给对应的护士主机以及主控中心；此外，使用定制的APP扫描各设备上的NFC识别标签，可以方便的获取人员的个人信息，以及住院情况等，并实现与数据库的实时更新。
图2为智能腕带的设计框图。主要包括微处理器，ZigBee通信单元，NFC识别标签，呼叫按钮，电源模块。设备采用移动电源供电，元器件尽量采用贴片式，从而减小设备尺寸，方便病患佩戴。
具体地，呼叫按钮：用于向指定的护士和护士站发送呼叫信息，不同的操作可以发送不同类型消息。
ZigBee通信单元：医用腕带通过采用ZigBee通信协议实现与指定护士和主控中心之间信息的双向交互。
NFC识别标签：医用腕带使用NFC电子标签取代传统的纸质标签，以及二维码。医护人员使用带有NFC功能的设备(具有NFC功能的手机等)，能够便捷的实现对病人的入院信息、病情概述、治疗情况等基本信息的记录与查询。同时具有保障隐私，循环利用等优点。
微处理器：医用腕带采用CC2530作为系统的主控芯片。呼叫按钮，ZigBee通信单元，NFC识别标签等模块都与CC2530连接，并由其驱动。
电源模块：电源模块采用可充电的锂电池供电。电源模块分别与微处理器，呼叫按钮，ZIGBEE通信模块连接，并为其供电。
进一步的，该智能医用腕带中的身份识别功能采用NFC近场通信技术实现。
进一步的，该智能医用腕带与护士和主控中心之间的信息交互采用ZigBee无线通信协议。
进一步的，该智能医用腕带仅与主控中心以及指定的护士进行通信，腕带与指定护士之间的通信，通过“绑定表”的方式实现。
进一步的，该智能医用腕带的“绑定表”等关键信息存储于非易失性存储器中，设备断电重连后，能迅速回复正常工作。
进一步的，该智能医用腕带的设计采用腕带形式，以方便人员佩戴。
在本实施方式中，基于ZigBee与NFC的智能医用腕带采用ZigBee无线通信协议，可以方便实现网络中任意设备之间的通信；同时，设备非易失性存储器的应用，保证了设备在断电之后，关键信息不会丢失，进而增加了设备的稳定性。接下来对设备的初始化，以及腕带与指定护士主机之间的“绑定”等关键步骤进行介绍：
1)设备的初始化过程
图3为智能腕带的初始化流程图，设备在上电启动后，首先会完成硬件以及网络等方面的初始化；紧接着检测非易失性操作是否启动，若是设备初次上电，则启动非易失性操作，并对相应区域进行初始化；在完成上述操作后，腕带向主控中心发送“绑定校验”消息，对设备的绑定消息进行验证，若绑定信息无法匹配的话，则非易失性存储区的对应字段进行更新；在完成上述工作后，初始化阶段完成，设备进行后续工作。
2)腕带与指定护士之间的绑定操作
该操作主要分为主动与被动“绑定”：
图4为主动“绑定”过程图。具体步骤如下：
Step1：医用腕带根据存储在非易失性存储区的64位IEEE地址，主动向主控中心请求指定护士所携带主机的16位短地址。
Step2：主控中心在收到请求后，根据接收到的IEEE地址在已入网设备列表中进行检索，倘若检索到该设备，则将该设备的16位短地址发送给请求方。否则发送0x0000(协调器的网络地址)。
Step3：医用腕带在收到请求后，则将该网络地址存储到设备的非易失性存储区，并将护士主机网络地址标志字段置位。此后，在需要发送信息时，则将消息发送至对应地址设备。
上述为主动“绑定”的工作过程，该过程主要发生在以下2种情况：
设备复位重启后，在完成网络以及各硬件的初始化后，主动执行该操作。
腕带正常工作后，由设备周期性的发起，以确定绑定表的正确性。
图5为被动“绑定”过程图。具体步骤如下：
Step1：管理人员通过主控中心修改在网的医用腕带的绑定信息，并将其发送给协调器。信息内容主要包括欲修改的医用腕带的16位网络地址，以及护士主机的IEEE地址和16位短地址。
Step2：协调器在收到被动“绑定”消息后，将该消息经过ZigBee网络发送给指定的医用腕带。
Step3：腕带在收到来自协调器的被动“绑定”消息后，对设备的非易失性存储区中的护士主机的IEEE地址和16位短地址字段进行替换。
图6为腕带的呼叫过程图，具体步骤如下：
Step1：腕带正常工作过程中，当病患按下呼叫按钮，设备会查询处于非易失性内存中的绑定表，将呼叫信息发送至指定的护士主机以及主控中心。
Step2：主控中心以及护士主机在收到呼叫信息后，会通过铃声提醒以及屏幕显示告知病人的具体呼叫信息。
Step3：主控中心或护士主机的接听按钮被按下后，说明医护人员已获取呼叫信息，提醒装置关闭。
上述为腕带的呼叫过程，病患可以通过对按钮的长按与短按等操作形式，以发送不同的呼叫信息至护士主机以及主控中心。
本发明的有益效果在于：
1)通过ZigBee无线通信技术，该系统具有良好的可移动性、可扩展性等。解决了有线病房终端固定、布线复杂、费用高等缺点，也解决了单工无线带来的通信不便问题；
2)NFC技术的应用，有效的改善医院对于病人身份识别的不便，避免了原有技术存在的易损坏、易伪造、信息难以及时更新等问题。同时也保障了病人的隐私。
3)设备采用可充电电池供电，设计便捷实用。在简化病人操作，增强用户的体验的同时，优化功能，降低能耗，以提高设备的续航。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (1)
1.一种基于ZigBee与NFC的智能医用腕带，其特征在于，所述智能医用腕带包括微处理器、ZigBee通信单元、NFC识别标签、呼叫按钮以及电源模块；其中：
所述呼叫按钮、ZigBee通信单元、NFC识别标签以及电源模块与所述微处理器相连，并由所述微处理器驱动；
所述ZigBee通信单元用于基于ZigBee通信协议与指定的护士以及主控中心之间进行信息的双向交互；
所述NFC识别标签，用以实现人员识别；其中，通过带有NFC功能的设备扫描所述NFC识别标签时，可查询病人的入院信息、病情概述以及治疗情况；
所述呼叫按钮，用于向指定的护士以及护士站发送呼叫信息；其中，施加于所述呼叫按钮上的不同操作可以产生不同类型的消息；
所述电源模块包括可充电的锂电池，并为所述微处理器、ZigBee通信单元、以及呼叫按钮供电；
所述病人的信息存储于云端服务器中，所述病人的信息与所述病人的标识相关联；
相应地，通过带有NFC功能的设备扫描所述NFC识别标签，以获取用户的标识，并根据所述用户的标识从所述云端服务器中查询所述病人的入院信息、病情概述以及治疗情况；
各个所述智能医用腕带之间构成Mesh型网络拓扑；其中，病人所佩戴的腕带与主控中心以及指定的护士相绑定，以使得所述病人所佩戴的腕带仅可与所述主控中心以及所述指定的护士进行通信；
所述绑定的操作，包括主动绑定和被动绑定两种形式；
主动绑定包含步骤：
医用腕带根据存储在非易失性存储区的64位IEEE地址，主动向主控中心请求指定护士所携带呼叫设备的16位短地址；
主控中心在收到请求后，根据接收到的IEEE地址在已入网设备列表中进行检索，倘若检索到该设备，则将该设备的16位短地址发送给请求方；否则发送协调器的网络地址；
医用腕带在收到请求后，则将接收到的地址存储到设备的非易失性存储区，并将护士设备网络地址的标志字段置位；此后，在需要发送信息时，则将消息发送至对应地址处的设备；
被动绑定包含步骤：
管理人员通过主控中心修改在网的医用腕带的绑定信息，并将其发送给协调器；信息内容包括欲修改的医用腕带的16位网络地址，以及护士设备的IEEE地址和16位短地址；
协调器在收到被动绑定消息后，将该消息经过ZigBee网络发送给指定的医用腕带；
腕带在收到来自协调器的被动绑定消息后，对设备的非易失性存储区中的护士设备的IEEE地址和16位短地址字段进行更新；
设备的绑定表存储在非易失性存储区，保证设备在上电复位后，仍能够快速恢复工作；
设备采用腕带形式，以方便人员佩戴。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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