基于无线Mesh网络的输液滴速光电监测系统的设计与实现

摘要

目前，中国人口老龄化问题严重，老年人口的健康状况下降，对于医疗资源的需求则不断增加。然而，中国的护士人力资源长期不足，大量护士超时工作，这极易引发医疗事故。其中，静脉输液作为临床医疗上常见的一种治疗手段，通常依靠医护人员进行人工管理。但由于医护人员监管不及时，病人经常会出现输液过快、过慢甚至暂停的情况，这直接影响了输液治疗的疗效。因此，通过传感器技术、无线通信技术与低功耗嵌入式技术实现病人监护的智能化、自动化成为医疗发展的新趋势。 本论文设计并实现了一种基于无线Mesh网络的输液滴速光电监测系统。该系统通过光电传感器等多种传感器数据融合，可以对病人的输液滴速、剩余液量、剩余输液时间进行监测，同时通过Zigbee技术建立稳定的无线Mesh网络，将监测数据传送至服务器，便于医护人员统一进行管理。 同时，本论文详细论述了多种不同原理的输液滴速检测方法，并针对光电法与重力法进行了测试与改进，提出了多传感器融合的新方法；并通过对无线通信技术的研究，分析了无线Mesh网络在医疗领域的优势与实现方案；此外，根据液滴分析技术，提出了在输液场景下通过液滴生长信号对药液种类进行识别的新方法；最后，给出了输液监测系统的具体实现方案，其包括设备功能、硬件结构、嵌入式软件、通信协议、电路、机械结构以及客户端设计。该系统可以帮助医护人员同时管理大量病人的输液状态，减少医护人员的工作量，提高医院运转效率，是对智慧医疗的积极探索。

目录

声明

第一章绪论

1.1研究工作的背景与意义

1.2.1国内研究历史与现状

1.2.2国外研究历史与现状

1.3本文的主要贡献与创新点

1.4本文的结构安排

第二章输液滴速检测方法

2.1用于输液滴速检测的传感器与检测方法

2.1.1光电传感器与光电法

2.1.2称重传感器与重力法

2.1.3电容传感器与电容法

2.2光电滴速检测方法

2.2.1检测原理

2.2.2传感器选型

2.2.3机械结构设计

2.2.4检测电路设计

2.3重力滴速检测方法

2.3.1检测原理

2.3.2传感器选型

2.3.3机械结构设计

2.3.4检测电路设计

2.4多传感器数据融合

2.5本章小结

第三章无线Mesh网络技术

3.1 OSI参考模型

3.2 IEEE802.15.4标准

3.3 Zigbee技术

3.4 Z-Stack协议栈

3.5本章小结

第四章光电药液识别方法

4.1液滴分析技术

4.2光电药液识别方法

4.2.1输液器原理分析

4.2.2液滴生长信号分析

4.2.3药液识别算法设计

4.3实验测试与结果分析

4.4本章小结

第五章输液监测系统设计

5.1前期验证系统

5.1.1硬件结构设计

5.1.2嵌入式软件设计

5.1.3机械结构设计

5.1.4客户端设计

5.2.1系统总体设计

5.2.2设备功能设计

5.2.3硬件结构设计

5.2.4嵌入式软件设计

5.2.5通信协议设计

5.2.6电路设计

5.2.7机械结构设计

5.2.8客户端设计

5.2.9系统测试

5.3本章小结

第六章全文总结与展望

6.1全文总结

6.2后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果