CN109510969A - 一种基于物联网的点滴监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于物联网的点滴监测系统，利用图像采集装置、压力传感器、信号处理电路、发电设备、交直流转换电路、蓄电池、图像处理模块、无线传输单元、手环、显示单元以及存储单元对输液瓶内药液的使用情况进行监测，结合传感器和无线通信等技术，实现了对输液瓶内药液的使用情况的实时检测、精准记录和远程监测，医护人员能够通过显示单元直接获取输液瓶内药液的使用情况，输液患者也能够通过手环获知输液瓶内药液的使用情况，在输液瓶内的药液将毕时，手环能够发出震动或声音报警信息以提醒输液患者，其结构简单、通用性好、集成度高、成本低廉、实时性好、检测精度高、易于维护、智能化高、可扩展性好等优点。

Description

一种基于物联网的点滴监测系统

技术领域

本发明涉及智能测试领域，尤其涉及一种基于物联网的点滴监测系统。

背景技术

现今的医院等医疗场所内，点滴是为病人治疗的重要手段之一，然而对于病人来说，往往没有能力或者没有精力去注意点滴的进度，因此必须家属或者护士专人监护，非常浪费时间，同时监护人也要时刻注意着点滴的进度，不能够放松。

现有的医院点滴监测系统仅通过对输液瓶的重量进行监测，此类医院点滴监测系统不仅测试精度不高，且容易发送误判，以至于医护人员不能及时、准确的对输液瓶进行更换，亟待医护人员开发一种高精度的医院点滴监测系统。

发明内容

因此，为了解决上述问题，本发明提供一种基于物联网的点滴监测系统，利用图像采集装置、压力传感器、信号处理电路、发电设备、交直流转换电路、蓄电池、图像处理模块、无线传输单元、手环、显示单元以及存储单元对输液瓶内药液的使用情况进行监测，结合传感器和无线通信等技术，实现了对输液瓶内药液的使用情况的实时检测、精准记录和远程监测，医护人员能够通过显示单元直接获取输液瓶内药液的使用情况，输液患者也能够通过手环获知输液瓶内药液的使用情况，其结构简单、通用性好、集成度高、成本低廉、实时性好、检测精度高、易于维护、智能化高、可扩展性好等优点，可实现对输液瓶内药液的使用情况进行自动监测及远程监测，其对输液瓶内药液的使用情况信息化、智能化管理有着重要的作用。

根据本发明的一种基于物联网的点滴监测系统，其包括图像采集装置、压力传感器、信号处理电路、发电设备、交直流转换电路、蓄电池、图像处理模块、无线传输单元、手环、显示单元以及存储单元。

其中，图像采集装置设置于支架上，输液瓶挂设于支架上，用于采集输液瓶内液面的图像信息， 压力传感器设置于输液瓶内输液瓶塞上，用于采集输液瓶内的药液的压力信号，压力传感器的输出端与信号处理电路的输入端连接，发电设备的输出端与交直流转换电路的输入端连接，交直流转换电路的输出端与蓄电池的输入端连接，图像采集装置的输出端与图像处理模块的输入端连接，信号处理电路的输出端、蓄电池的输出端以及图像处理模块的输出端均与中央处理器的输入端连接，显示单元的输入端和存储单元的输入端均与中央处理器的输出端连接， 中央处理器与无线传输单元双向通信连接，无线传输单元与手环双向通信连接，手环佩戴于输液患者的手上。

输液患者使用手环连接无线传输单元所用局域网络，以实现与中央处理器数据共享，输液患者能够通过手环获知输液瓶内药液的压力信息，输液患者还能够通过手环设置输液瓶内药液的压力阈值，当手环接收到的输液瓶内药液的压力实时值小于预设压力阈值，则手环发出震动报警和声音报警以提醒输液患者输液瓶内药液即将输毕。

优选的是，压力传感器用于采集输液瓶内的药液的压力信号，将采集的压力信号转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至信号处理电路，V1为经过信号处理电路处理后的电压信号，信号处理电路包括信号放大单元和信号滤波单元，压力传感器的输出端与信号放大单元的输入端连接，信号放大单元的输出端与信号滤波单元的输入端连接，信号滤波单元的输出端与中央处理器的ADC端口连接。

优选的是，信号放大单元包括集成运放A1-A3、电阻R1-R14、二极管D1-D2以及电容C1-C7。

其中，压力传感器的输出端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R1的另一端还与电容C1的一端连接，电阻R2的一端接地，电阻R2的另一端与集成运放A1的同相输入端连接，电容C1的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R3的一端与-7.5V直流电压连接，电阻R3的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R3的另一端还与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与集成运放A2的同相输入端连接，电阻R6的一端接地，电阻R6的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R6的另一端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与二极管D1的负极连接，二极管D1的正极与集成运放A2的输出端连接，二极管D1的负极还与电容C2的一端连接，二极管D2的负极与集成运放A2的输出端连接，二极管D1的负极还与二极管D2的正极连接，电阻R8的一端接地，电阻R8的另一端与电容C2的另一端连接，电阻R8的另一端还与电容C3的一端连接，电阻R7的一端与二极管的负极连接，电阻R7的另一端与电容C3的另一端连接，电阻R7的另一端还与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与电阻R10的一端连接，电阻R9的一端还与电容C4的一端连接，电容C4的另一端与电阻R10的另一端连接，电容C5的一端接地，电容C5的另一端与电阻R9的另一端连接，电阻R10的另一端还与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R13的一端接地，电阻R13的另一端与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与集成运放A3的反相输入端连接，电阻R13的另一端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端电容C6的一端连接，电容C6的一端与电容C7的一端连接，电阻R14的一端接地，电阻R14的另一端与电容C7的一端连接，电阻R14的另一端还与电容C6的另一端连接，电容C7的另一端与集成运放A3的输出端连接。

优选的是，信号滤波单元包括电阻R15-R21、电容C8-C9以及集成运放A4-A6。

其中，信号放大单元的输出端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与电阻R17的一端并联后与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R17的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R16的一端接地，电阻R16的另一端与电阻R21并联后与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R21的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R17的另一端与集成运放A4的输出端并联后与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与电容C8的一端并联后与集成运放A5的反相输入端连接，电容C8的另一端与集成运放A5的输出端并联后与电阻R19的一端连接，集成运放A5的同相输入端接地，电阻R19的另一端与电容C9的一端并联后与集成运放A6的反相输入端连接，集成运放A6的同相输入端接地，电容C9的另一端与集成运放A6的输出端连接，电阻R20的一端与集成运放A4的反相输入端连接，电阻R20的另一端与集成运放A6的输出端连接，电阻R21的一端与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R21的另一端与集成运放A5的输出端连接，集成运放A6的输出端与中央处理器的ADC端口连接，所述信号处理单元将处理后的电压信号V1传输至中央处理器的ADC端口。

优选的是，图像处理模块包括图像降噪单元、图像增强单元、图像锐化单元以及图像平滑单元；

其中，图像采集装置用于采集输液瓶内液面的图像信息，图像采集装置的输出端与图像降噪单元的输入端连接，图像降噪单元的输出端与图像增强单元的输入端连接，图像增强单元的输出端与图像锐化单元的输入端连接，图像锐化单元的输出端与图像平滑单元的输入端连接，图像平滑单元的输出端与中央处理器的输入端连接。

优选的是，将图像采集装置传输至图像处理模块的输液瓶内液面的图像定义为二维函数f(x,y) ，其中x、y是空间坐标，图像降噪单元对图像f(x,y)进行图像降噪处理，经过图像降噪处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中，

。

优选的是，图像增强单元对图像g(x,y)进行图像清晰度增强处理，经过图像清晰度增强处理后的图像二维函数为h(x,y)，其中，

。

优选的是，图像锐化单元对图像h(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，

。

优选的是，图像平滑单元对图像d(x,y)进行图像平滑处理，经过图像平滑处理后的图像二维函数为s(x,y)，平滑函数为q(x,y)，

；

；

其中，﹡为卷积符号，为自定义可调常数，平滑的作用是通过来控制的。

图像平滑单元将图像s(x,y)传输至中央处理器。

优选的是，压力传感器为陶瓷电容压力敏感传感器。

优选的是，图像采集装置为CCD图像传感器。

优选的是，中央处理器为8位微处理器Atmega128。

优选的是，显示单元为LCD显示单元，其中，LCD显示单元为20pinLCD1286HZ。

优选的是，无线传输单元为WiFi模块，WiFi模块为VT6656模块。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明提供的基于物联网的点滴监测系统，利用图像采集装置、压力传感器、信号处理电路、发电设备、交直流转换电路、蓄电池、图像处理模块、无线传输单元、手环、显示单元以及存储单元对输液瓶内药液的使用情况进行监测，结合传感器和无线通信等技术，实现了对输液瓶内药液的使用情况的实时检测、精准记录和远程监测，医护人员能够通过显示单元直接获取输液瓶内药液的使用情况，输液患者也能够通过手环获知输液瓶内药液的使用情况，其结构简单、通用性好、集成度高、成本低廉、实时性好、检测精度高、易于维护、智能化高、可扩展性好等优点，可实现对输液瓶内药液的使用情况进行自动监测及远程监测，其对输液瓶内药液的使用情况信息化、智能化管理有着重要的作用。

（2）本发明提供的基于物联网的点滴监测系统，图像处理模块对采集的图像依次进行图像降噪、图像增强、图像锐化、图像平滑处理，可高效、快速的提取图像采集装置的图像信息，可提高对输液瓶内药液液面图像的辨识精度，有效地减少误判情况发生。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的基于手环显示的医院点滴输液装置的结构图；

图2为本发明的基于物联网的点滴监测系统的示意图；

图3为本发明的信号处理电路的电路图；

图4为本发明的图像处理模块的示意图。

附图标记：

1-支架；2-图像采集装置；3-输液瓶；4-压力传感器；5-输液瓶塞；6-输液管；7-滴管；8-信号处理电路；9-发电设备；10-交直流转换电路；11-蓄电池；12-图像处理模块；13-无线传输单元；14-手环；15-显示单元；16-存储单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明提供的基于物联网的点滴监测系统进行详细说明。

如图1-2所示，基于物联网的点滴监测系统包括图像采集装置2、压力传感器4、信号处理电路8、发电设备9、交直流转换电路10、蓄电池11、图像处理模块12、无线传输单元13、手环14、显示单元15以及存储单元16。

其中，图像采集装置2设置于支架1上，输液瓶3挂设于支架1上，用于采集输液瓶3内液面的图像信息， 压力传感器4设置于输液瓶3内输液瓶塞5上，用于采集输液瓶3内的药液的压力信号，压力传感器4的输出端与信号处理电路8的输入端连接，发电设备9的输出端与交直流转换电路10的输入端连接，交直流转换电路10的输出端与蓄电池11的输入端连接，图像采集装置2的输出端与图像处理模块12的输入端连接，信号处理电路8的输出端、蓄电池11的输出端以及图像处理模块12的输出端均与中央处理器1的输入端连接，显示单元15的输入端和存储单元16的输入端均与中央处理器1的输出端连接， 中央处理器1与无线传输单元13双向通信连接，无线传输单元13与手环14双向通信连接，手环14佩戴于输液患者的手上。

上述实施方式中，利用图像采集装置2、压力传感器4、信号处理电路8、发电设备9、交直流转换电路10、蓄电池11、图像处理模块12、无线传输单元13、手环14、显示单元15以及存储单元16对输液瓶内药液的使用情况进行监测，结合传感器和无线通信等技术，实现了对输液瓶3内药液的使用情况的实时检测、精准记录和远程监测，医护人员能够通过显示单元15直接获取输液瓶3内药液的使用情况，输液患者也能够通过手环14获知输液瓶3内药液的使用情况，其结构简单、通用性好、集成度高、成本低廉、实时性好、检测精度高、易于维护、智能化高、可扩展性好等优点，可实现对输液瓶3内药液的使用情况进行自动监测及远程监测，其对输液瓶3内药液的使用情况信息化、智能化管理有着重要的作用。

其中，压力传感器4通过导线与信号处理电路8连接，具体地，导线从输液瓶塞内穿过后与信号处理电路8连接，进一步地，压力传感器4还能通过无线传输方式与信号处理电路8连接，信号处理电路8还包括一无线信号接收装置，无线接收装置将接收到的压力信号传输至信号处理电路8的输入端。

进一步地，支架1的垂直部分还包括一滑轨，滑轨上设置有沿滑轨垂直移动的滑块，支架1的垂直部分还包括一限位装置，该限位装置能够使滑块固定于滑轨的任意位置，图像采集装置2固定连接在滑块上，由此，医护人员能够调节图像采集装置2的位置，以使图像采集装置2能够准确采集输液瓶3液面的图像信息。

上述实施方式中，发电设备9用于产生交流电，经过交直流转换电路10转换为低压直流电存储于蓄电池11中，蓄电池11给中央处理器1供电，采用发电设备9结合蓄电池11的形式为中央处理器1供电，能够使本发明提供的基于物联网的点滴监测系统持续运行。

上述实施方式中，压力传感器4用于监测输液瓶3内药液的压力信号，并将监测到的压力信号传输至信号处理电路8进行放大和滤波处理，信号处理电路8将处理后的信号传输至中央处理器1，中央处理器1将接收到的压力信号传输至显示单元15和存储单元16，显示单元15和存储单元16设置于护士值班室内，医护人员能够通过显示单元15获取输液瓶3内药液的压力信号，存储单元16还包括一USB数据端口，医护人员能够通过该USB数据接口获知输液瓶3内药液的压力信号的实时数据以及历史数据。

上述实施方式中，图像采集装置2用于监测输液瓶3内药液的液面图像信息，并将监测到的图像信息传输至图像处理模块12进行图像处理，图像处理模块12将处理后的图像信息传输至中央处理器1，中央处理器1将接收到的图像信息传输至显示单元15和存储单元16，显示单元15和存储单元16设置于护士值班室内，医护人员能够通过显示单元10获取输液瓶3内药液的液面图像信息，存储单元16还包括一USB数据端口，医护人员能够通过该USB数据接口获知输液瓶3内药液的液面图像信息的实时数据以及历史数据。

中央处理器1将接收到的输液瓶3内药液的压力信号通过无线传输单元13传输至手环14，输液患者能够通过佩戴的手环14实时获知药液的压力信号。

输液患者使用手环14连接无线传输单元13所用局域网络，以实现与中央处理器1数据共享，输液患者能够通过手环获知输液瓶3内药液的压力信息，输液患者还能够通过手环14设置输液瓶3内药液的压力阈值，当手环14接收到的输液瓶3内药液的压力实时值小于预设压力阈值，则手环14发出震动报警和声音报警以提醒输液患者输液瓶3内药液即将输毕。

作为上述的进一步优先，如图3所示，压力传感器4用于采集输液瓶3内的药液的压力信号，将采集的压力信号转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至信号处理电路8，V1为经过信号处理电路8处理后的电压信号，信号处理电路8包括信号放大单元和信号滤波单元，压力传感器4的输出端与信号放大单元的输入端连接，信号放大单元的输出端与信号滤波单元的输入端连接，信号滤波单元的输出端与中央处理器1的ADC端口连接。

具体地，信号放大单元包括集成运放A1-A3、电阻R1-R14、二极管D1-D2以及电容C1-C7。

其中，压力传感器4的输出端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R1的另一端还与电容C1的一端连接，电阻R2的一端接地，电阻R2的另一端与集成运放A1的同相输入端连接，电容C1的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R3的一端与-7.5V直流电压连接，电阻R3的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R3的另一端还与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与集成运放A2的同相输入端连接，电阻R6的一端接地，电阻R6的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R6的另一端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与二极管D1的负极连接，二极管D1的正极与集成运放A2的输出端连接，二极管D1的负极还与电容C2的一端连接，二极管D2的负极与集成运放A2的输出端连接，二极管D1的负极还与二极管D2的正极连接，电阻R8的一端接地，电阻R8的另一端与电容C2的另一端连接，电阻R8的另一端还与电容C3的一端连接，电阻R7的一端与二极管的负极连接，电阻R7的另一端与电容C3的另一端连接，电阻R7的另一端还与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与电阻R10的一端连接，电阻R9的一端还与电容C4的一端连接，电容C4的另一端与电阻R10的另一端连接，电容C5的一端接地，电容C5的另一端与电阻R9的另一端连接，电阻R10的另一端还与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R13的一端接地，电阻R13的另一端与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与集成运放A3的反相输入端连接，电阻R13的另一端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端电容C6的一端连接，电容C6的一端与电容C7的一端连接，电阻R14的一端接地，电阻R14的另一端与电容C7的一端连接，电阻R14的另一端还与电容C6的另一端连接，电容C7的另一端与集成运放A3的输出端连接。

具体地，信号滤波单元包括电阻R15-R21、电容C8-C9以及集成运放A4-A6。

其中，信号放大单元的输出端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与电阻R17的一端并联后与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R17的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R16的一端接地，电阻R16的另一端与电阻R21并联后与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R21的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R17的另一端与集成运放A4的输出端并联后与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与电容C8的一端并联后与集成运放A5的反相输入端连接，电容C8的另一端与集成运放A5的输出端并联后与电阻R19的一端连接，集成运放A5的同相输入端接地，电阻R19的另一端与电容C9的一端并联后与集成运放A6的反相输入端连接，集成运放A6的同相输入端接地，电容C9的另一端与集成运放A6的输出端连接，电阻R20的一端与集成运放A4的反相输入端连接，电阻R20的另一端与集成运放A6的输出端连接，电阻R21的一端与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R21的另一端与集成运放A5的输出端连接，集成运放A6的输出端与中央处理器1的ADC端口连接，所述信号处理单元将处理后的电压信号V1传输至中央处理器1的ADC端口。

上述实施方式中，信号处理电路的噪声在50nV以内，漂移为0.4μV/℃，集成运放A1为LT1007低漂移放大器，集成运放A2、A3均为LT1230高速放大器，集成运放A4、A5和A6均为LT1097运放，由于集成运放A1的直流偏移与漂移并不会影响电路的整体偏移，从而使得电路有着极低的偏移和漂移。

电阻R1的阻值为1KΩ，电阻R2的阻值为100KΩ，电阻R3的阻值为10KΩ，电阻R4的阻值为1.5KΩ，电阻R5的阻值为750Ω， R6的阻值为750Ω，电阻R7的阻值为2KΩ，电阻R8的阻值为5.1KΩ，电阻R9的阻值为750Ω，电阻R10的阻值为750Ω，电阻R11的阻值为1KΩ，电阻R12的阻值为750Ω，电阻R13的阻值为750Ω，电阻R14的阻值为5.1KΩ，电阻R15的阻值为1.7KΩ，电阻R16的阻值为4.7KΩ，电阻R17的阻值为10KΩ，电阻R18的阻值为5KΩ，电阻R19的阻值为1KΩ，电阻R20的阻值为5KΩ，电阻R21的阻值为5KΩ，容C1的电容值为50pF，电容C2的电容值为390pF，C3的电容值为390pF，电容C4的电容值为470pF，电容C5的电容值为2200pF，电容C6的电容值为390pF，电容C7的电容值为470pF，电容C8的电容值为260pF，电容C9的电容值为470pF，二极管D1和二极管D2的型号均为1N4148。

由于压力传感器4采集的信号为微弱的电压信号，因而信号放大单元通过电阻R1-R14、电容C1-C6、二极管D1-D2以及集成运放A1-A3对压力传感器4输出的电压V0进行放大处理，由电阻R1-R14、电容C1-C7、二极管D1-D2以及集成运放A1-A3构成的信号放大单元只有0.5μV/℃的漂移、5μV以内的偏移、100pA偏置电流和0.1Hz到10Hz宽带内50nV的噪声。其中，信号滤波单元使用电阻R15-R21，电容C8-C9以及集成运放A4-A6对经过放大后的电压信号进行低通滤波处理，从而提高了对输液瓶3内剩余药液对输液瓶塞的压力检测的精度。

作为上述的进一步优先，如图4所示，图像处理模块12包括图像降噪单元、图像增强单元、图像锐化单元以及图像平滑单元。

其中，图像采集装置2用于采集输液瓶3内液面的图像信息，图像采集装置2的输出端与图像降噪单元的输入端连接，图像降噪单元的输出端与图像增强单元的输入端连接，图像增强单元的输出端与图像锐化单元的输入端连接，图像锐化单元的输出端与图像平滑单元的输入端连接，图像平滑单元的输出端与中央处理器1的输入端连接。

上述实施方式中，图像处理模块12对采集的图像依次进行图像降噪、图像增强、图像锐化、图像平滑处理，可高效、快速的提取图像采集装置2的图像信息，可提高对输液瓶3内药液液面图像的辨识精度，有效地减少误判情况发生。

具体地，将图像采集装置2传输至图像处理模块12的输液瓶3内液面的图像定义为二维函数f(x,y) ，其中x、y是空间坐标，图像降噪单元对图像f(x,y)进行图像降噪处理，经过图像降噪处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中，

。

具体地，图像增强单元对图像g(x,y)进行图像清晰度增强处理，经过图像清晰度增强处理后的图像二维函数为h(x,y)，其中，

。

上述实施方式中，图像去噪单元和图象增强单元的目的是为了改进图像采集模块12采集的图像的质量，除去图象中的噪声，使边缘清晰，提高图象的可判读性。

具体地，图像锐化单元对图像h(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，

。

上述实施方式中，图像锐化单元补偿经过图像增强处理后的图像的轮廓，增强图像的边缘及灰度跳变的部分，使图像变得更加清晰。

具体地，图像平滑单元对图像d(x,y)进行图像平滑处理，经过图像平滑处理后的图像二维函数为s(x,y)，平滑函数为q(x,y)，

；

；

其中，﹡为卷积符号，为自定义可调常数，平滑的作用是通过来控制的。

上述实施方式中，图像平滑单元将经过图像锐化处理后的图像亮度进行平缓渐变，减小突变梯度，从而改善图像质量。

图像平滑单元将图像s(x,y)传输至中央处理器1。

具体地，压力传感器4为陶瓷电容压力敏感传感器。

上述实施方式中，陶瓷电容压力敏感传感器稳定性好，其工作电压为5V，响应迅速、无迟滞、抗干扰能力强且防水、防尘。

具体地，图像采集装置2为CCD图像传感器。

具体地，中央处理器1为8位微处理器Atmega128。

上述实施方式中，考虑到成本和处理性能的要求，中央处理器1选用低功耗8位微处理器Atmega128，该芯片硬件资源丰富，具有低功耗、功能多、价格便宜和性能强大等优点，Atmega128自身带有128K字节Flash存储器，同时带有4K字节的EEPROM存储器，压力传感器4采集的数据直接存放在EEPROM存储器中，Atmega128内部的ADC端口具有8个通道，每通道的分辨率为10bit，输入电压范围为0~5V，能够满足监测数据巡回采集的需要，同时也无需另加AD转换器件，简化了外围电路设计，降低了成本。

具体地，显示单元15为LCD显示单元，其中，LCD显示单元为20pinLCD1286HZ。

上述实施方式中，LCD显示单元采用3.3V电压供电，以便于与微处理器Atmega128的I/O口电平匹配，LCD显示单元与微处理器Atmega128的接口采用串行接口进行通信。

具体地，无线传输单元13为WiFi模块，WiFi模块为VT6656模块。

上述实施方式中，无线传输单元13为WiFi模块，WiFi作为一种无线联网技术，最主要的优势在于不需要布线，不受布线条件的限制，因此特别适合移动办公用户的需要，WiFi模块采用VT6656模块实现数据的远程传输，VT6656模块内嵌TCP/IP协议线，降低了设计的难度，同时大大提高了Atmega128处理其他数据的能力，VT6656与Atmega128的连接非常简单，二者可以通过标准的USB接口直接相连，VT6656模块采用54Mbps标准的802.11g无线以太网访问，比基于802.11b协议的快5倍，采用USB2.0接口最高比USB1.0接口快40倍，新的天线技术支持更远距离的无线访问，支持所有标准的821.11g和802.11b无线路由器及接入点，支持64/128/256位WEP加密，支持WPA/WPA2、WPA-PSK/WPA2-PSK等高级加密与安全机制。

本发明提供的基于物联网的点滴监测系统，利用图像采集装置2、压力传感器4、信号处理电路8、发电设备9、交直流转换电路10、蓄电池11、图像处理模块12、无线传输单元13、手环14、显示单元15以及存储单元16对输液瓶3内药液的使用情况进行监测，结合传感器和无线通信等技术，实现了对输液瓶3内药液的使用情况的实时检测、精准记录和远程监测，医护人员能够通过显示单元15直接获取输液瓶3内药液的使用情况，输液患者也能够通过手环14获知输液瓶3内药液的使用情况，其结构简单、通用性好、集成度高、成本低廉、实时性好、检测精度高、易于维护、智能化高、可扩展性好等优点，可实现对输液瓶3内药液的使用情况进行自动监测及远程监测，其对输液瓶3内药液的使用情况信息化、智能化管理有着重要的作用。

医护人员能够使用本发明提供的基于物联网的点滴监测系统实时获知输液瓶3内药液的使用情况，同时，输液患者能够通过手环14获知输液瓶3内药液的使用情况，以此使医护人员能及时、准确的对输液瓶进行更换。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于物联网的点滴监测系统，其特征在于，所述基于物联网的点滴监测系统包括图像采集装置（2）、压力传感器（4）、信号处理电路（8）、发电设备（9）、交直流转换电路（10）、蓄电池（11）、图像处理模块（12）、无线传输单元（13）、手环（14）、显示单元（15）以及存储单元（16）；

其中，所述图像采集装置（2）设置于支架（1）上，所述输液瓶（3）挂设于所述支架（1）上，用于采集输液瓶（3）内液面的图像信息， 所述压力传感器（4）设置于所述输液瓶（3）内输液瓶塞（5）上，用于采集所述输液瓶（3）内的药液的压力信号，所述压力传感器（4）的输出端与所述信号处理电路（8）的输入端连接，所述发电设备（9）的输出端与所述交直流转换电路（10）的输入端连接，所述交直流转换电路（10）的输出端与所述蓄电池（11）的输入端连接，所述图像采集装置（2）的输出端与所述图像处理模块（12）的输入端连接，所述信号处理电路（8）的输出端、所述蓄电池（11）的输出端以及所述图像处理模块（12）的输出端均与所述中央处理器（1）的输入端连接，所述显示单元（15）的输入端和所述存储单元（16）的输入端均与所述中央处理器（1）的输出端连接， 所述中央处理器（1）与所述无线传输单元（13）双向通信连接，所述无线传输单元（13）与所述手环（14）双向通信连接，所述手环（14）佩戴于输液患者的手上；

输液患者使用所述手环（14）连接所述无线传输单元（13）所用局域网络，以实现与所述中央处理器（1）数据共享，输液患者通过所述手环（14）获知输液瓶（3）内药液的压力信息，输液患者还通过所述手环（14）设置输液瓶（3）内药液的压力阈值，当所述手环（14）接收到的输液瓶（3）内药液的压力值小于预设压力阈值，则所述手环（14）发出震动报警和声音报警以提醒输液患者输液瓶（3）内药液即将输毕。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的点滴监测系统，其特征在于，所述压力传感器（4）用于采集所述输液瓶（3）内的药液的压力信号，将采集的压力信号转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至所述信号处理电路（8），V1为经过所述信号处理电路（8）处理后的电压信号，所述信号处理电路（8）包括信号放大单元和信号滤波单元，所述压力传感器（4）的输出端与所述信号放大单元的输入端连接，所述信号放大单元的输出端与所述信号滤波单元的输入端连接，所述信号滤波单元的输出端与所述中央处理器（1）的ADC端口连接。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的点滴监测系统，其特征在于，所述信号放大单元包括集成运放A1-A3、电阻R1-R14、二极管D1-D2以及电容C1-C7；

其中，所述压力传感器（4）的输出端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R1的另一端还与电容C1的一端连接，电阻R2的一端接地，电阻R2的另一端与集成运放A1的同相输入端连接，电容C1的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R3的一端与-7.5V直流电压连接，电阻R3的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R3的另一端还与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与集成运放A2的同相输入端连接，电阻R6的一端接地，电阻R6的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R6的另一端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与二极管D1的负极连接，二极管D1的正极与集成运放A2的输出端连接，二极管D1的负极还与电容C2的一端连接，二极管D2的负极与集成运放A2的输出端连接，二极管D1的负极还与二极管D2的正极连接，电阻R8的一端接地，电阻R8的另一端与电容C2的另一端连接，电阻R8的另一端还与电容C3的一端连接，电阻R7的一端与二极管的负极连接，电阻R7的另一端与电容C3的另一端连接，电阻R7的另一端还与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与电阻R10的一端连接，电阻R9的一端还与电容C4的一端连接，电容C4的另一端与电阻R10的另一端连接，电容C5的一端接地，电容C5的另一端与电阻R9的另一端连接，电阻R10的另一端还与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R13的一端接地，电阻R13的另一端与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与集成运放A3的反相输入端连接，电阻R13的另一端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端电容C6的一端连接，电容C6的一端与电容C7的一端连接，电阻R14的一端接地，电阻R14的另一端与电容C7的一端连接，电阻R14的另一端还与电容C6的另一端连接，电容C7的另一端与集成运放A3的输出端连接。

4.根据权利要求3所述的基于物联网的点滴监测系统，其特征在于，所述信号滤波单元包括电阻R15-R21、电容C8-C9以及集成运放A4-A6；

其中，所述信号放大单元的输出端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与电阻R17的一端并联后与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R17的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R16的一端接地，电阻R16的另一端与电阻R21并联后与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R21的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R17的另一端与集成运放A4的输出端并联后与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与电容C8的一端并联后与集成运放A5的反相输入端连接，电容C8的另一端与集成运放A5的输出端并联后与电阻R19的一端连接，集成运放A5的同相输入端接地，电阻R19的另一端与电容C9的一端并联后与集成运放A6的反相输入端连接，集成运放A6的同相输入端接地，电容C9的另一端与集成运放A6的输出端连接，电阻R20的一端与集成运放A4的反相输入端连接，电阻R20的另一端与集成运放A6的输出端连接，电阻R21的一端与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R21的另一端与集成运放A5的输出端连接，集成运放A6的输出端与所述中央处理器（1）的ADC端口连接，所述信号处理单元将处理后的电压信号V1传输至所述中央处理器（1）的ADC端口。

5.根据权利要求1所述的基于物联网的点滴监测系统，其特征在于，所述图像处理模块（12）包括图像降噪单元、图像增强单元、图像锐化单元以及图像平滑单元；

其中，所述图像采集装置（2）用于采集输液瓶（3）内液面的图像信息，所述图像采集装置（2）的输出端与所述图像降噪单元的输入端连接，所述图像降噪单元的输出端与所述图像增强单元的输入端连接，所述图像增强单元的输出端与所述图像锐化单元的输入端连接，所述图像锐化单元的输出端与所述图像平滑单元的输入端连接，所述图像平滑单元的输出端与所述中央处理器（1）的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的基于物联网的点滴监测系统，其特征在于，将所述图像采集装置（2）传输至所述图像处理模块（12）的输液瓶（3）内液面的图像定义为二维函数f(x,y) ，其中x、y是空间坐标，所述图像降噪单元对图像f(x,y)进行图像降噪处理，经过图像降噪处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中，

。

7.根据权利要求6所述的基于物联网的点滴监测系统，其特征在于，所述图像增强单元对图像g(x,y)进行图像清晰度增强处理，经过图像清晰度增强处理后的图像二维函数为h(x,y)，其中，

。

8.根据权利要求7所述的基于物联网的点滴监测系统，其特征在于，所述图像锐化单元对图像h(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，

。

9.根据权利要求8所述的基于物联网的点滴监测系统，其特征在于，所述图像平滑单元对图像d(x,y)进行图像平滑处理，经过图像平滑处理后的图像二维函数为s(x,y)，平滑函数为q(x,y)，

；

；

其中，﹡为卷积符号，为自定义可调常数，平滑的作用是通过来控制的；

所述图像平滑单元将所述图像s(x,y)传输至所述中央处理器（1）。

10.根据权利要求1所述的基于物联网的点滴监测系统，其特征在于，所述压力传感器（4）为陶瓷电容压力敏感传感器。