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基于ZigBee的养老院健康监护系统设计

孔维康;陶帅;汪祖民

【摘要】针对养老院中对老人的监护需求,提出一种基于ZigBee无线通信技术的

养老院健康监护方案,设计一个经济实用的低功耗ZigBee无线监测系统;系统各个

节点以CC2530为核心,通过控制PulseSensor脉搏传感器、DS18B20体温传感

器、XGZP6847血压传感器来采集老人的生命体征数据;数据通过监护中心进行监

测与分析,如果超出健康范围,系统将进行语音提示并通知护工;实验表明该系统可以

有效提高养老院的监护水平.

【期刊名称】《计算机测量与控制》

【年(卷),期】2016(024)001

【总页数】4页(P95-98)

【关键词】ZigBee;养老院;CC2530;PulseSensor;DS18B20;XGZP6847

【作者】孔维康;陶帅;汪祖民

【作者单位】大连大学信息工程学院,辽宁大连116622;大连大学信息工程学院,辽

宁大连116622;大连大学信息工程学院,辽宁大连116622

【正文语种】中文

【中图分类】P315.69

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会。这使得更多的老年人不得不选择在养老院养老。近几年，老人心脏病发猝死的

新闻常有报道，大部分是因为没能及时的了解自身健康指标的变化，造成晕厥死亡。

传统的健康监护设备普遍体积大，使用过程繁琐复杂，在很大程度上限制了病人的

及时救助治疗。在国外，已经有了一些利用无线技术的监护设备研究的成功案例。

在国内，结合了无线传输技术的健康监护系统正日渐成为市场发展的主流。

然而，现有的系统终端采集完信号后，没有对老人进行语音提示，而本系统不但对

老年人的血压、脉搏进行监护，并且在超出健康范围的时候进行语音提示和通知护

工。这样能够使老人了解自身的健康状况并且及时休息或者去医院治疗，从而避免

耽误救治。

ZigBee无线通信技术是一种低功耗、低成本的短距离无线通信技术，组网方式灵

活多样，数据传输安全可靠[1]，与传感器结合就能组建ZigBee无线传感器网络，

实现一点对多点，两点间的通信。ZigBee网络节点按功能分为三大类：协调器节

点、路由器节点、终端节点。根据实际情况和用户的需求，一定数量的节点可以组

成3种不同拓扑结构的网络，分别是星形网络，树形网络和网状网络[2]。本文采

用组网相对简单的星形拓扑结构。星型网络由一个协调器和多个终端设备组成，只

存在协调器与终端之间的通信。

本健康监护系统的总体框架图如图1所示。系统的功能实现分为以下部分。第一，

ZigBee无线终端采集节点对人体的参数进行采集；第二，ZigBee采集节点通过

ZigBee协议将采集的数据发送到协调器节点；第三，协调器节点根据采集数值和

系统设定值进行比较，决定是否启动灯光模块来通知护工；第四，协调器节点根据

采集数值和系统设定值进行比较，决定是否启动语音模块来提醒老人；第五，协调

器节点还负责建立ZigBee网络，发送和接收指令；第六，协调器通过RS-232串

口与监护中心进行数据通信；第七，监护中心负责显示老人的健康信息。另外，整

个ZigBee网络采用无线传输模式，ZigBee网络和监护中心之间采用有线传输模

式。

2.1终端节点硬件设计

本健康监护系统设计的终端节点分为无线采集终端节点和无线控制终端节点两类。

无线采集终端节点主要任务是驱动DB18B20传感器采集体温数据；驱动Pulse

Sensor传感器采集脉搏心率数据；驱动MPS-2107传感器采集血压数据。无线控

制终端节点主要任务是通过2.4GHz天线接收协调器节点发送的命令，驱动语音

模块和灯光模块。其结构如图2所示。

2.1.1无线采集终端节点硬件设计

CC2530是TI公司推出的工作于2.4GHz频段，符合IEEE802.15.4规范的真正片

上系统。CC2530从睡眠模式转换到主动模式的时间极短、响应速度极快，这些特

性使得芯片非常适合在无线传感器网络中的应用[3]。为了降低功耗，CC2530控

制系统大部分时间工在休眠状态下，定时开启各驱动模块完成人体特征信息的采集

和发送工作后，再次进入休眠[4]。

PulseSensor是一款光电反射式脉搏传感器。将其佩戴于手指或耳垂等处，通过