專利名稱：基于ZigBee的射頻識別醫療跟蹤裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于通訊技術領域，涉及ZigBee (—種短距無線通訊標準 協議)和射頻識別技術，具體涉及基于ZigBee的射頻識別技術的醫療跟蹤 裝置。
技術背景隨著人們生活水平的日益提高，人們對醫療服務質量的要求也越來越 高，醫療服務質量也逐漸成為醫院生存的保證。對患者和醫護人員的跟蹤 定位可用于記錄患者在醫院的逗留時間、床位管理、改進病人的治療和流 動、記錄監管醫護人員的工作狀況，可有效地提高醫療工作效率和增強患 者服務滿意度。近年來興起的ZigBee無線傳感器網絡技術具有低成本、低功耗、高安 全、可擴展性好等優點；RFID (Radio Frequency Identification的縮寫,艮口無 線射頻識別)技術是一種非接觸式的自動識別技術，也屬于短距離無線通 信技術的一種，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工 作無須人工干預；隨著無線技術的不斷發展，使得無線傳感器網絡技術和 RFID走向融合，并輔之相應的軟件，應用前景將十分廣闊。基于ZigBee 的RFID醫療跟蹤系統正是這一技術發展趨勢下的一個實例，對于推動該 趨勢的發展有著重要的意義。發明內容本實用新型的目的就是提供一種基于ZigBee的射頻識別醫療跟蹤裝 置，通過基于ZigBee的射頻識別醫療跟蹤系統對患者和醫護人員的進行追 蹤管理，用于提高醫診效率和改善醫療服務質量。實現本實用新型發明目的所采用的方案本實用新型包括系統服務器、ZigBee網關、n(l《n《255)個基于ZigBee 的RFID閱讀器和m (l《m《65535)個基于ZigBee的RFID便攜式終端， 共同組成一個ZigBee網絡。具體地系統服務器通過有線的方式與ZigBee網關進行通訊，包括定位處理 模塊、呼叫模塊和數據庫模塊。3ZigBee網關包括第一處理器，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服務器進行通訊，負責ZigBee網絡 的建立，構建混合型ZigBee網絡，通過ZigBee網絡與多個基于ZigBee的 RFID閱讀器進行通訊，并將所獲得的信息傳遞給系統服務器。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網絡與ZigBee網關和多個基 于ZigBee的RFID便攜式終端進行通訊，將患者或醫護人員的唯一 ID編 碼等信息讀取出來，并通過ZigBee網關傳遞給系統服務器。基于ZigBee的RFID便攜式終端結合ZigBee和RFID功能，包括第 三處理器、第三RF通訊模塊、RFID標簽、第三供電模塊和第三外部接口。 由患者或醫護人員隨身攜帶，通過RFID唯一的ID編碼與患者或醫護人員 相匹配，并通過ZigBee網絡與基于ZigBee的RFID閱讀器進行通訊。本實用新型中的硬件設備均采用現有的成熟技術，所需要的模塊等可 通過市場取得。本實用新型的工作原理如下系統服務器通過有線的方式與ZigBee網關進行通訊，含有定位處理模 塊、呼叫模塊和數據庫模塊等。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院中的具體位置；呼叫模塊用于 系統服務器發送命令呼叫攜帶ZigBee的RFID便攜式終端的患者或醫護人 員；數據庫模塊用于存儲ZigBee網關、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網關通過有線的方式與系統服務器進行通訊，負責ZigBee網絡 的建立，構建混合型ZigBee網絡，并通過ZigBee網絡與n個基于ZigBee 的RFID閱讀器進行通訊，并將所獲得的信息傳遞給系統服務器。基于ZigBee的RFID閱讀器通過ZigBee網絡與ZigBee網關和m個基 于ZigBee的RFID便攜式終端進行通訊，將患者或醫護人員的唯一 ID編 碼等信息讀取出來，并通過ZigBee網關傳遞給跟蹤系統服務器，可安裝在 天花板、隔間和走廊上。基于ZigBee的RFID便攜式終端結合ZigBee和RFID功能。由患者或 醫護人員隨身攜帶，通過RFID唯一的ID編碼與患者或醫護人員相匹配， 并通過ZigBee網絡與基于ZigBee的RFID閱讀器進行通訊。本實用新型的基于ZigBee的RFID醫療跟蹤系統可實現隨身攜帶基于ZigBee的RFID便攜式終端的患者或醫護人員的定位和對患者或醫護人員的呼叫功能，實現了對患者和醫護人員的進行追蹤管理，有效地提高醫診 效率和改善醫療服務質量。
圖1為基于ZigBee技術的RFID有源標簽的醫療跟蹤系統結構示意圖； 圖2為ZigBee網關結構示意圖； 圖3為基于ZigBee的RFID便攜式終端結構示意圖；具體實施方式
如圖l、圖2、圖3所示，圖1中粗實線表示有線相連，曲線表示基于 ZigBee網絡通訊，帶箭頭的細實線表示呼叫、查詢命令，帶箭頭的虛線表 示位置信息反饋。基于ZigBee的射頻識別醫療跟蹤裝置包括系統服務器1、ZigBee網關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網絡。系統服務器l:通過有線的方式與ZigBee網關進行通訊，包括定位處 理模塊、呼叫模塊和數據庫模塊等。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院中的具體位置；位置査詢 模塊用于系統服務器發送命令査詢基于ZigBee的RFID便攜式終端的具體 位置；數據庫模塊用于存儲ZigBee網關、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網關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負責通過有 線的方式與系統服務器進行通訊。負責ZigBee網絡的建立，構建混合型 ZigBee網絡，并通過ZigBee網絡與多個基于ZigBee技術的RFID閱讀器 進行通訊，并將所獲得的信息傳遞給系統服務器。基于agBee技術的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，其結構與Z&Bee網關2相同。通過ZigBee網絡與 ZigBee網關和多個基于ZigBee的RFID便攜式終端進行通訊，可安裝在天 花板、隔間和走廊上，負責ZigBee網絡中的路由器功能。將隨身攜帶基于 ZigBee的RFID便攜式終端的患者或醫護人員的唯一 ID編碼等信息讀取出 來，并通過ZigBee網關傳遞給系統服務器。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標簽23和第三外部接口 25供電。結合ZigBee和RFID功能，并實 現ZigBee網絡的終端節點功能。由患者或醫護人員隨身攜帶，通過RFID 唯一的ID編碼與患者或醫護人員相匹配，并通過ZigBee網絡與基于ZigBee 技術的RFID閱讀器進行通訊。本實用新型中的第一處理器、第二處理器和第三處理器選用TI公司的 MSP430 F149單片機，該單片是TI MSP430系列中典型的一款處理器。 MSP430系列單片機提供有5種低功耗模式，以利于在各種條件下實現低 功耗模式，工作電流達到AiA級，功耗實現了真正超低。MSP430F149采用 16位RISC結構，豐富的尋址方式、簡潔的內核指令、較高的處理速度、 大量的寄存器以及片內數據存儲器使之具有強大的處理能力,豐富的片內 外設可使整個電路變得異常簡化，減少了節點的功耗和體積。另外， MSP430F149的運行環境溫度范圍為-40 +85t:，可以適應各種惡劣的環 境，也非常適合于傳感器網絡的應用。本實用新型中的第一 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標準的射頻收發器。該器件包 括眾多額外功能，性能穩定且功耗極低，適用于ZigBee產品的RF器件。 CC2420的選擇性和敏感性指數超過了 IEEE 802.15.4標準的要求，可確保 短距離通信的有效性和可靠性。利用此芯片開發的無線通信設備支持數據 傳輸率高達250kbps可以實現多點對多點的快速組網。利用該系統可實現隨身攜帶基于ZigBee的RFID便攜式終端的患者或 醫護人員的定位和對患者或醫護人員的呼叫功能。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護人員處于移 動運動中，當該便攜式終端處于RFID閱讀器的有效通訊范圍內時，基于 RFID閱讀器將該便攜式終端上RFID中存儲的信息經ZigBee網絡讀取出 來，并通過ZigBee網絡經傳遞給ZigBee網關，最后通過有線的方式傳遞 給系統服務器。系統服務器根據不同的基于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，采用定位算法計算該基于ZlgBee的RFID便 攜式終端所處的位置，實現對隨身攜帶該基于ZigBee的RFID便攜式終端 的患者或醫護人員的定位。呼叫功能醫生或醫護人員通過系統服務器輸入呼叫命令，呼叫命令 經有線方式傳遞給ZigBee網關，隨身攜帶基于ZigBee的RFID便攜式終 端的被呼叫患者或醫護人員所處多個基于ZigBee的RFID閱讀器的有效通 訊距離內，ZlgBee網關根據路徑選擇算法選擇有效通訊距離內的一個基于 ZigBee的RFID閱讀器，通過ZigBee網絡將呼叫命令經該基于ZigBee的 RFID閱讀器傳遞到被呼叫患者或醫護人員實現呼叫功能。
權利要求1. 基于ZigBee的射頻識別醫療跟蹤裝置，其特征在于該裝置包括系統服務器、ZigBee網關、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；具體地系統服務器包括定位處理模塊、呼叫模塊和數據庫模塊；ZigBee網關包括第一處理器、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服務器有線連接；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網關和基于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標簽和第三外部接口供電；基于ZigBee的RFID便攜式終端通過ZigBee網絡與基于ZigBee的RFID閱讀器信號連接。
專利摘要本實用新型涉及基于ZigBee的射頻識別技術的醫療跟蹤裝置。目前ZigBee無線傳感器網絡技的不斷發展為完善提高醫療跟蹤系統提供了可能。本實用新型包括系統服務器、ZigBee網關、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網絡。本實用新型的基于ZigBee的RFID醫療跟蹤裝置可實現隨身攜帶基于ZigBee的RFID便攜式終端的患者或醫護人員的定位和對患者或醫護人員的呼叫功能，實現了對患者和醫護人員的進行追蹤管理，有效地提高醫診效率和改善醫療服務質量。
文檔編號H04L29/08GK201118638SQ20072011040
公開日2008年9月17日 申請日期2007年5月29日 優先權日2007年5月29日
發明者平 徐, 軼 李, 范影樂 申請人:杭州電子科技大學