1 前言
據ZigBee聯(lián)盟發(fā)布的數據，ZigBee技術在健康護理上的應用節(jié)點數逐年快速增加，如圖1所示。健康越來越引起人們的關注，這背后有很多的原因，如人口老齡化、環(huán)境污染、食品安全，以及生活質量的提高帶來的各種慢性疾病，如糖尿病、心血管疾病等，而在中國，大量外出務工人員背井離鄉(xiāng)，留守老人在家鄉(xiāng)的身體健康更是成為一個社會化的問題。
物聯(lián)網技術正在極大地影響我們的生活，其中ZigBee技術是目前比較熱門的無線物聯(lián)網傳輸技術，本文將討論ZigBee在醫(yī)療監(jiān)護上的應用案例。
2 ZigBee遠距醫(yī)療方案
在ZigBee聯(lián)盟關于ZigBee醫(yī)療的白皮書《ZigBee Wireless Sensor Applications for Health, Wellness and Fitness》中看到，一個良好的醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)必須形成兩個“閉環(huán)”，如圖2所示。即本地監(jiān)控網絡，用于監(jiān)控病人(受照顧者)的體征參數，在出現(xiàn)異常時，及時上報；遠程醫(yī)療網絡用于保證病患的體征信息實時傳輸到醫(yī)院醫(yī)生的面前，以作出恰當的診斷和處理意見反饋。
醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)中，通過ZigBee技術構成了一個無線傳感監(jiān)護網絡，傳感器節(jié)點上使用中央控制器對所需要測量的生理指標傳感器進行控制采集數據，通過無線通信方式將數據發(fā)送至ZigBee監(jiān)護基站設備，并由該基站把數據傳輸到PC或者其他網絡設備上，通過Internet網絡可以將數據傳輸到遠程醫(yī)療監(jiān)護中心，由專業(yè)醫(yī)療人員對數據進行統(tǒng)計觀察，提供必要的咨詢服務和醫(yī)療指導，實現(xiàn)遠程醫(yī)療。
圖3中描述了遠程醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)的體系結構框圖，系統(tǒng)中包括ZigBee基站設備以及一系列醫(yī)療監(jiān)護網絡的醫(yī)療傳感器節(jié)點。
ZigBee監(jiān)護基站設備可以上傳數據到監(jiān)護中心，自然也可以通過更“親民”的方式傳遞到病患親屬手中，不難預計將會有一天，這些信息通過互聯(lián)網IM軟件，甚至微博等工具，可以被實時地查到，這不僅可以成為網絡運營商及網絡應用開發(fā)者的新市場，也可以成為類似MyHeart等醫(yī)療機構聯(lián)合體的新服務。
為獲得更多的專家資源，醫(yī)療傳感器接入Internet網絡將形成更大的社區(qū)醫(yī)療監(jiān)護網絡、醫(yī)院網絡乃至整個城市和全國的醫(yī)療監(jiān)護網絡。系統(tǒng)結構框圖如圖4所示。
3 ZigBee模塊與監(jiān)護設備的互聯(lián)
監(jiān)護設備一般是非常小巧、使用電池供電的設備，使用低功耗的ZigBee是非常合適的。市面上的ZigBee芯片一般使用串口與外部交互，只要將監(jiān)控設備的CPU串口與芯片串口相連即可，但這僅是物理上的連接，在使用ZigBee的時候，還需要注意以下的問題。
(1)半雙工工作。由于無線信號大多使用單頻段，而空間是一個共享的信道，因此必然會導致通信時，要設計成輪循+緊急數據主動上報的通信模式，保證信號不會沖突。關系到人生命健康的系統(tǒng)，一定不能在設計上有這樣的漏洞，主動上報有沖突的可能，可以加大重發(fā)次數，降低沖突概率，避過短暫的無線干擾，設置如圖5所示。
(2)信號覆蓋要全面。由于使用無線技術，病患很難了解到無線傳感器的有效使用范圍，為此，設計者一定要將信號覆蓋到可能到達的每一個角落，這時需要在某些位置放置路由中繼節(jié)點。
這里簡單介紹一個根據平面圖進行路由設置的方法。在某中繼器節(jié)點1 m之外，信號強度衰減為-50 dBm，之后基本上空間衰減很小，主要是建筑物衰減，按照每堵墻20 dBm的衰減來計算，最后衰減到-95 dBm左右(ZICM2410P0模塊的接收靈敏度為-97 dBm)就需要再加一個中繼器。
(3)省電。采用電池供電的系統(tǒng)，必需考慮的是低功耗，在發(fā)送數據時，喚醒ZigBee模塊，發(fā)送完數據之后，再使ZigBee進入休眠狀態(tài)。功耗方面，ZigBee模塊一般功耗是非常低的，如在定時器休眠狀態(tài)，ZigBee模塊ZICM2410功耗僅為20 μA，而深度睡眠模式，功耗低于1 μA，通過I/O口進入休眠，使得模塊在進入和退出休眠的時間更短。
4 結語
ZigBee聯(lián)盟近年來積極研發(fā)ZigBee應用于健康監(jiān)護的應用規(guī)范，于2009年公布了“ZigBee health care public application profile”，國內各大無線物聯(lián)網公司及廠商開發(fā)采用ZigBee的醫(yī)療監(jiān)測裝置，積極推動個人健康護理，目前應用還在展開中。隨著無線互聯(lián)網的應用普及，將會有越來越多的醫(yī)療產品配備ZigBee無線網絡功能。