分类：论文范文 发表时间：2020-12-04 10:20
摘要：医院传统的病人呼叫方式为布线方式；另外，由于输液过程缓慢，尤其在晚上急诊时病人较困，容易导致病人忘记查看输液进度，从而出现回血等问题。针对传统病房监护系统结构复杂、操作不便及潜在的不足,本设计给出了一种新型视觉采集无线监护系统设计方案。本设计搭建了采用Zigbee网状拓扑结构的无线传感网络,由护士站设备建立网络，病房设备加入网络，且该网络可容纳65000个设备终端。病房运用摄像头进行视觉采集，在MCU内使用边缘检测与提取等软件算法，识别吊瓶液面，在输液接近完成时自主向护士站报警；护士站接收到消息后语音播报。
关键词：无线通信；呼叫系统；边缘识别；Zigbee
一、系统总体设计
本系统主要由摄像头，图像处理模块，供电电源模块，提示系统，无线网络终端与无线网络协调器组成，使用STM32F407系列芯片作为图像处理器。通过OV2640摄像头得到清晰的彩色图像，在TFTLCD液晶屏上进行显示经过软件处理过的图像，以指示灯、SYN6658语音合成模块组成提示系统。为保证设备的稳定持续工作，项目使用USB接口来为设备供电（可接充电宝、适配器等）。病房的部分用于监测吊瓶状态并加入蜂窝网络，必要时可自主报警；护士站的部分用于接收病房消息并语音提示。
二、硬件部分设计
1.供电电源模块
本设计使用外部5V直流输入方案，方便随意更改外部电源方案，如市电接入适配器、充电宝等。内部所需的3.3V由TI公司的LM1117-3.3稳压提供，在输入、输出端并入104电容，对电源加以滤波，提高电源质量。原理图如下：
3.3V稳压原理图
2.图像处理模块
该模块使用MCU进行处理，其型号为STM32F407ZET6，该系列芯片是意法半导体公司的32位微控制器，该系列芯片使用ARM公司的高性能Cortex-M4内核为架构。其具备192KB的片内SRAM、硬件FPU单元、DSP指令以及并行数字摄像头DCMI接口，在接收数字图像上优势明显。
3.无线网络模块
CC2530是用于2.4GHzIEEE802.15.4、ZigBee和RF4CE应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。其上面运行OSAL操作系统，保证了系统的实时性。
4.语音系统
SYN6658中文语音合成芯片是北京宇音天下科技有限公司于2012年最新推出的一款性价比更高，效果更自然的一款高端语音合成芯片。SYN6658通过UART接口或SPI接口通讯方式，接收待合成的文本数据，实现文本到语音（或TTS语音）的转换。声音信号输出后经过功率放大再接无源喇叭
5.摄像头
该部分使用OV2640，其采用1/4寸的百万高清CMOS传感器制作，具有高灵敏度、高灵活性、支持JPEG输出等特点，并且可以支持曝光、白平衡、色度、饱和度、对比度等众多参数设置，支持JPEG/RGB565格式输出，可以满足不同场合需求。在本设计中，使用RGB565格式输出，由于其数据容易被干扰，所以在设计PCB时加入了特殊的抗干扰处理与等长布线。
三、软件部分设计
病房
首先系统进行初始化，然后两个模块同时运行。一方面进行整个房间的图像数据采集与储存，然后进行软件处理，包括畸变校正、灰度、滤波、模板识别以及Sobel边缘检测，找到房间所有吊瓶并提取液面高度，当检测到液面低于设定值时，则自动发送呼叫命令；另一方面检测是否有按下键盘，从而控制设备运行的开始，防止误识别。
护士站
首先系统进行初始化，然后不断检测是否有数据发送过来，有则进行指示灯点亮和语言报警，当护士按下接收按钮后，将信息发送给上位机储存并返回检测部分。
四、总结
本系统实现了病房与护士站之间蜂窝无线网络的建立，并可可靠传输信息,网络容量大，传输速度快；利用当下主流的摄像头识别，且实现了监控设备的自动化报警。与传统设备相比减少了检测仪器故障的可能性，为病患和医生提供方便，并且大大地为医院提升了工作效率。其次，本产品费用低廉，操作方便，符合当今社会发展趋势。
参考文献
[1]一种低成本的病床呼叫系统[J].崔巍,曹新亮,王孟德,吕忠亭.现代电子技术.2014(03)
[2]单片机控制的双向呼叫系统[J].李全虎,仲兆楠.电子技术.2001(10)
[3]无线病床呼叫系统设计[J].刘会敏.信息通信.2018(02)
[4]基于STC89C52单片机的病房无线呼叫系统设计[J].韦良球,王忠华,陈长荣.科技广场.2016(04)
作者陈智超廉星杰牛明杰周昕悦武思玉
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