專利名稱：基于ZigBee的射頻識別醫(yī)療跟蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通訊技術(shù)領(lǐng)域，涉及ZigBee(一種短距無線通訊標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議)和射頻識別技術(shù)，具體涉及基于ZigBee的射頻識別技術(shù)的醫(yī)療跟蹤系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的日益提高，人們對醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量的要求也越來越高，醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量也逐漸成為醫(yī)院生存的保證。對患者和醫(yī)護(hù)人員的跟蹤定位可用于記錄患者在醫(yī)院的逗留時間、床位管理、改進(jìn)病人的治療和流動、記錄監(jiān)管醫(yī)護(hù)人員的工作狀況，可有效地提高醫(yī)療工作效率和增強(qiáng)患者服務(wù)滿意度。
近年來興起的ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有低成本、低功耗、高安全、可擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)；RFID(Radio Frequency Identification的縮寫，即無線射頻識別)技術(shù)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，也屬于短距離無線通信技術(shù)的一種，通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)；隨著無線技術(shù)的不斷發(fā)展，使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和RFID走向融合，并輔之相應(yīng)的軟件，應(yīng)用前景將十分廣闊。基于ZigBee的RFID醫(yī)療跟蹤系統(tǒng)正是這一技術(shù)發(fā)展趨勢下的一個實(shí)例，對于推動該趨勢的發(fā)展有著重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種基于ZigBee的射頻識別醫(yī)療跟蹤系統(tǒng)，通過基于ZigBee的射頻識別醫(yī)療跟蹤系統(tǒng)對患者和醫(yī)護(hù)人員的進(jìn)行追蹤管理，用于提高醫(yī)診效率和改善醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的方案本發(fā)明系統(tǒng)組成包括系統(tǒng)服務(wù)器、ZigBee網(wǎng)關(guān)、n(1≤n≤255)個基于ZigBee的RFID閱讀器和m(1≤m≤65535)個基于ZigBee的RFID便攜式終端，共同組成一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)。具體地系統(tǒng)服務(wù)器通過有線的方式與ZigBee網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通訊，包括定位處理模塊、呼叫模塊和數(shù)據(jù)庫模塊。
ZigBee網(wǎng)關(guān)包括第一處理器，第一RF通訊模塊、第一供電模塊和第一外部接口。通過有線的方式與系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行通訊，負(fù)責(zé)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的建立，構(gòu)建混合型ZigBee網(wǎng)絡(luò)，通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)與多個基于ZigBee的RFID閱讀器進(jìn)行通訊，并將所獲得的信息傳遞給系統(tǒng)服務(wù)器。
基于ZigBee的RFID閱讀器包括第二處理器，第二RF通訊模塊、第二供電模塊和第二外部接口。通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)與ZigBee網(wǎng)關(guān)和多個基于ZigBee的RFID便攜式終端進(jìn)行通訊，將患者或醫(yī)護(hù)人員的唯一ID編碼等信息讀取出來，并通過ZigBee網(wǎng)關(guān)傳遞給系統(tǒng)服務(wù)器。
基于ZigBee的RFID便攜式終端結(jié)合ZigBee和RFID功能，包括第三處理器、第三RF通訊模塊、RFID標(biāo)簽、第三供電模塊和第三外部接口。由患者或醫(yī)護(hù)人員隨身攜帶，通過RFID唯一的ID編碼與患者或醫(yī)護(hù)人員相匹配，并通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)與基于ZigBee的RFID閱讀器進(jìn)行通訊。
本發(fā)明中的硬件設(shè)備均采用現(xiàn)有的成熟技術(shù)，所需要的模塊等可通過市場取得。
本發(fā)明工作原理如下系統(tǒng)服務(wù)器通過有線的方式與ZigBee網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通訊，含有定位處理模塊、呼叫模塊和數(shù)據(jù)庫模塊等。定位處理模塊用于通過定位算法確定各個基于ZigBee的RFID便攜式終端在整個醫(yī)院中的具體位置；呼叫模塊用于系統(tǒng)服務(wù)器發(fā)送命令呼叫攜帶ZigBee的RFID便攜式終端的患者或醫(yī)護(hù)人員；數(shù)據(jù)庫模塊用于存儲ZigBee網(wǎng)關(guān)、多個基于ZigBee的RFID閱讀器和多個基于ZigBee的RFID便攜式終端的所有信息。
ZigBee網(wǎng)關(guān)通過有線的方式與系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行通訊，負(fù)責(zé)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的建立，構(gòu)建混合型ZigBee網(wǎng)絡(luò)，并通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)與n個基于ZigBee的RFID閱讀器進(jìn)行通訊，并將所獲得的信息傳遞給系統(tǒng)服務(wù)器。
基于ZigBee的RFID閱讀器通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)與ZigBee網(wǎng)關(guān)和m個基于ZigBee的RFID便攜式終端進(jìn)行通訊，將患者或醫(yī)護(hù)人員的唯一ID編碼等信息讀取出來，并通過ZigBee網(wǎng)關(guān)傳遞給跟蹤系統(tǒng)服務(wù)器，可安裝在天花板、隔間和走廊上。
基于ZigBee的RFID便攜式終端結(jié)合ZigBee和RFID功能。由患者或醫(yī)護(hù)人員隨身攜帶，通過RFID唯一的ID編碼與患者或醫(yī)護(hù)人員相匹配，并通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)與基于ZigBee的RFID閱讀器進(jìn)行通訊。
本發(fā)明的基于ZigBee的RFID醫(yī)療跟蹤系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)隨身攜帶基于ZigBee的RFID便攜式終端的患者或醫(yī)護(hù)人員的定位和對患者或醫(yī)護(hù)人員的呼叫功能，實(shí)現(xiàn)了對患者和醫(yī)護(hù)人員的進(jìn)行追蹤管理，有效地提高醫(yī)診效率和改善醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量。
圖1為基于ZigBee技術(shù)的RFID有源標(biāo)簽的醫(yī)療跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為ZigBee網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為基于ZigBee的RFID便攜式終端結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
如圖1、圖2、圖3所示，圖1中各線條具體表示為 有線相連 基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)通訊 呼叫、查詢命令 位置信息反饋本發(fā)明系統(tǒng)包括系統(tǒng)服務(wù)器1、ZigBee網(wǎng)關(guān)2、n個基于ZigBee的RFID閱讀器3和m個基于ZigBee的RFID便攜式終端4，共同組成一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)。
系統(tǒng)服務(wù)器1通過有線的方式與ZigBee網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通訊，包括定位處理模塊、呼叫模塊和數(shù)據(jù)庫模塊等。定位處理模塊用于通過定位算法確定各個基于ZigBee的RFID便攜式終端在整個醫(yī)院中的具體位置；位置查詢模塊用于系統(tǒng)服務(wù)器發(fā)送命令查詢基于ZigBee的RFID便攜式終端的具體位置；數(shù)據(jù)庫模塊用于存儲ZigBee網(wǎng)關(guān)、n個基于ZigBee的RFID閱讀器和m個基于ZigBee的RFID便攜式終端的所有信息。
ZigBee網(wǎng)關(guān)2(見圖2)包括第一處理器11、第一RF通訊模塊12、第一外部接口13和第一供電模塊14。第一RF通訊模塊12和第一外部接口13分別與第一處理器11相連，第一供電模塊14對第一處理器11、第一RF通訊模塊12和第一外部接口13供電，第一外部接口13負(fù)責(zé)通過有線的方式與系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行通訊。負(fù)責(zé)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的建立，構(gòu)建混合型ZigBee網(wǎng)絡(luò)，并通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)與多個基于ZigBee技術(shù)的RFID閱讀器進(jìn)行通訊，并將所獲得的信息傳遞給系統(tǒng)服務(wù)器。
基于ZigBee技術(shù)的RFID閱讀器3包括第二處理器、第二RF通訊模塊、第二供電模塊和第二外部接口，第二RF通訊模塊和第二外部接口分別與第二處理器相連，第二供電模塊對第二處理器、第二RF通訊模塊和第二外部接口供電，其結(jié)構(gòu)與ZigBee網(wǎng)關(guān)2相同。通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)與ZigBee網(wǎng)關(guān)和多個基于ZigBee的RFID便攜式終端進(jìn)行通訊，可安裝在天花板、隔間和走廊上，負(fù)責(zé)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的路由器功能。將隨身攜帶基于ZigBee的RFID便攜式終端的患者或醫(yī)護(hù)人員的唯一ID編碼等信息讀取出來，并通過ZigBee網(wǎng)關(guān)傳遞給系統(tǒng)服務(wù)器。
基于ZigBee的RFID便攜式終端4(見圖3)包括第三處理器21、第三RF通訊模塊22、RFID標(biāo)簽23、第三供電模塊24和第三外部接口25等。第三RF通訊模塊22、RFID標(biāo)簽23和第三外部接口25分別與第三處理器21相連，第三供電模塊24對第三處理器21、第三RF通訊模塊22、RFID標(biāo)簽23和第三外部接口25供電。結(jié)合ZigBee和RFID功能，并實(shí)現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點(diǎn)功能。由患者或醫(yī)護(hù)人員隨身攜帶，通過RFID唯一的ID編碼與患者或醫(yī)護(hù)人員相匹配，并通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)與基于ZigBee技術(shù)的RFID閱讀器進(jìn)行通訊。
本發(fā)明中的第一處理器、第二處理器和第三處理器選用TI公司的MSP430F149單片機(jī)，該單片是TI MSP430系列中典型的一款處理器。MSP430系列單片機(jī)提供有5種低功耗模式，以利于在各種條件下實(shí)現(xiàn)低功耗模式，工作電流達(dá)到μA級，功耗實(shí)現(xiàn)了真正超低。MSP430F149采用16位RISC結(jié)構(gòu)，豐富的尋址方式、簡潔的內(nèi)核指令、較高的處理速度、大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器使之具有強(qiáng)大的處理能力，豐富的片內(nèi)外設(shè)可使整個電路變得異常簡化，減少了節(jié)點(diǎn)的功耗和體積。另外，MSP430F149的運(yùn)行環(huán)境溫度范圍為-40～+85℃，可以適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，也非常適合于傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。
本發(fā)明中的第一RF通訊模塊、第二RF通訊模塊和第三RF通訊模塊的主芯片可采用Chipcon公司的CC2420射頻芯片。CC2420是Chipcon公司推出的首款符合2.4GHz IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器。該器件包括眾多額外功能，性能穩(wěn)定且功耗極低，適用于ZigBee產(chǎn)品的RF器件。CC2420的選擇性和敏感性指數(shù)超過了IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的要求，可確保短距離通信的有效性和可靠性。利用此芯片開發(fā)的無線通信設(shè)備支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸率高達(dá)250kbps可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對多點(diǎn)的快速組網(wǎng)。
利用該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)隨身攜帶基于ZigBee的RFID便攜式終端的患者或醫(yī)護(hù)人員的定位和對患者或醫(yī)護(hù)人員的呼叫功能。
定位功能基于ZigBee的RFID閱讀器固定安裝于天花板、隔間和走廊上。隨身攜帶基于ZigBee的RFID便攜式終端的患者或醫(yī)護(hù)人員處于移動運(yùn)動中，當(dāng)該便攜式終端處于RFID閱讀器的有效通訊范圍內(nèi)時，基于RFID閱讀器將該便攜式終端上RFID中存儲的信息經(jīng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)讀取出來，并通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)經(jīng)傳遞給ZigBee網(wǎng)關(guān)，最后通過有線的方式傳遞給系統(tǒng)服務(wù)器。系統(tǒng)服務(wù)器根據(jù)不同的基于ZigBee的RFID閱讀器對該基于ZigBee的RFID便攜式終端的信號傳遞時間及不同基于ZigBee的RFID閱讀器所處的具體安裝位置，采用定位算法計(jì)算該基于ZigBee的RFID便攜式終端所處的位置，實(shí)現(xiàn)對隨身攜帶該基于ZigBee的RFID便攜式終端的患者或醫(yī)護(hù)人員的定位。
呼叫功能醫(yī)生或醫(yī)護(hù)人員通過系統(tǒng)服務(wù)器輸入呼叫命令，呼叫命令經(jīng)有線方式傳遞給ZigBee網(wǎng)關(guān)，隨身攜帶基于ZigBee的RFID便攜式終端的被呼叫患者或醫(yī)護(hù)人員所處多個基于ZigBee的RFID閱讀器的有效通訊距離內(nèi)，ZigBee網(wǎng)關(guān)根據(jù)路徑選擇算法選擇有效通訊距離內(nèi)的一個基于ZigBee的RFID閱讀器，通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)將呼叫命令經(jīng)該基于ZigBee的RFID閱讀器傳遞到被呼叫患者或醫(yī)護(hù)人員實(shí)現(xiàn)呼叫功能。
權(quán)利要求
1.基于ZigBee的射頻識別醫(yī)療跟蹤系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括系統(tǒng)服務(wù)器、ZigBee網(wǎng)關(guān)、n個基于ZigBee的RFID閱讀器和m個基于ZigBee的RFID便攜式終端，其中1≤n≤255、1≤m≤65535；具體地系統(tǒng)服務(wù)器包括定位處理模塊、呼叫模塊和數(shù)據(jù)庫模塊；ZigBee網(wǎng)關(guān)包括第一處理器、第一RF通訊模塊、第一供電模塊和第一外部接口；其中第一RF通訊模塊和第一外部接口分別與第一處理器連接，第一供電模塊分別對第一處理器、第一RF通訊模塊和第一外部接口供電；第一外部接口與系統(tǒng)服務(wù)器有線連接；基于ZigBee的RFID閱讀器包括第二處理器、第二RF通訊模塊、第二供電模塊和第二外部接口；其中第二RF通訊模塊和第二外部接口分別與第二處理器連接，第二供電模塊分別對第二處理器、第二RF通訊模塊和第二外部接口供電；基于ZigBee的RFID閱讀器與ZigBee網(wǎng)關(guān)和基于ZigBee的RFID便攜式終端信號連接；基于ZigBee的RFID便攜式終端包括第三處理器、第三RF通訊模塊、RFID標(biāo)簽、第三供電模塊和第三外部接口；其中第三RF通訊模塊、RFID標(biāo)簽和第三外部接口分別與第三處理器連接，第三供電模塊分別對第三處理器、第三RF通訊模塊、RFID標(biāo)簽和第三外部接口供電；基于ZigBee的RFID便攜式終端通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)與基于ZigBee的RFID閱讀器信號連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于ZigBee的射頻識別技術(shù)的醫(yī)療跟蹤系統(tǒng)。目前ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展為完善提高醫(yī)療跟蹤系統(tǒng)提供了可能。本發(fā)明系統(tǒng)組成包括系統(tǒng)服務(wù)器、ZigBee網(wǎng)關(guān)、n個基于ZigBee的RFID閱讀器和m個基于ZigBee的RFID便攜式終端，共同組成一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的基于ZigBee的RFID醫(yī)療跟蹤系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)隨身攜帶基于ZigBee的RFID便攜式終端的患者或醫(yī)護(hù)人員的定位和對患者或醫(yī)護(hù)人員的呼叫功能，實(shí)現(xiàn)了對患者和醫(yī)護(hù)人員的進(jìn)行追蹤管理，有效地提高醫(yī)診效率和改善醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量。
文檔編號H04B7/24GK101068176SQ20071006911
公開日2007年11月7日 申請日期2007年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月29日
發(fā)明者徐平, 范影樂, 李軼 申請人:杭州電子科技大學(xué)