專利名稱：一種基于ZigBee無線技術(shù)的人體溫度測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量人體溫度的無線測量方法，特別是利用ZigBee無線技術(shù)實現(xiàn)人體溫度采集器和人體溫度數(shù)據(jù)無線接收顯示監(jiān)控設(shè)備的設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
目前，公知的一般的人體溫度的測量方法為采用水銀溫度計或酒精溫度計插入腋下或口腔內(nèi)的人工操作、人工識讀的方法。這種方法的缺點是需要醫(yī)護人員協(xié)助或者被測者自行插入腋下等人體部位并維持一定時間進行體溫測量，并且要取出溫度計后查看讀數(shù)方可知道被測者體溫狀況，如果被測者為嬰幼兒或行動有一定障礙的患者，由于其自身控制能力差，容易使測量不準(zhǔn)確或者損壞溫度計。此方法的另外一個缺點是體溫計通常為玻璃制品，操作不慎易對被測者尤其是嬰幼兒或者對操作者構(gòu)成一定危險。再有的缺點是需要定時觀察被測者體溫時要反復(fù)測量，工作繁瑣，費時費力。通過采用ZigBee無線技術(shù)設(shè)計一種無線人體溫度測量設(shè)備，就可以解決上述問題。目前也有采用無線技術(shù)實現(xiàn)溫度采集等實用新型發(fā)明，但都是單一點到點傳輸， 沒有采用ZigBee技術(shù)。ZigBee技術(shù)是一種新興的短距離、低功耗、低速率、低成本、低復(fù)雜度的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。ZigBee無線技術(shù)適合組建WPAN網(wǎng)絡(luò)，就是無線個人設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，對于數(shù)據(jù)采集和控制信號的傳輸是非常合適的。它的主要優(yōu)點有省電、簡單、成本低；增加了邏輯網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)安全和應(yīng)用層；可使用的頻段有3個，分別是2. 4GHz的ISM頻段、歐洲的 868MHz頻段、以及美國的915MHz頻段，在中國采用2. 4G頻段，是免申請和免使用費的頻率； 采用ZigBee技術(shù)組成的傳感器網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大，自組織、自愈性強，通信可靠。目前也有無線溫度計類似發(fā)明，例如由上海西靄梯信息技術(shù)開發(fā)有限公司申請公開的實用新型專利“一種新型的無線射頻溫度計”(專利號200920145126，授權(quán)公告日為 2009年12月30日)中也提到了采用無線射頻技術(shù)實現(xiàn)溫度計，但是它只解決了測量端的問題，沒有解決監(jiān)控顯示一端的設(shè)備的設(shè)計，而且沒有采用ZigBee技術(shù)，無法利用ZigBee 技術(shù)的先進性來實現(xiàn)本發(fā)明專利的獨特功能。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有體溫測量方法的不足，本發(fā)明提供一種無線體溫測量及數(shù)據(jù)收集顯示方法。該方法通過采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把體溫采集器測量到的體溫數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示監(jiān)控設(shè)備，并且能通過控制實現(xiàn)定時測量、溫度報警等功能，大大降低了測量體溫的工作量，并且比其他類似無線溫度計功耗更低，實時性更好，實現(xiàn)容易。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過體溫采集器(1)測量體溫，按照ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將溫度實時傳輸至顯示監(jiān)控設(shè)備(9)上，實現(xiàn)無線監(jiān)控測量，并能對體溫采集器進行設(shè)置、控制，實現(xiàn)告警等功能。一個顯示監(jiān)控設(shè)備 (9)可以支持多個體溫采集器(1)的數(shù)據(jù)采集及控制。同時，在體溫采集器(1)距離顯示監(jiān)控設(shè)備(9)較遠從而影響無線信號傳輸質(zhì)量時，可以通過采用無線中繼器(19)進行無線數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。本發(fā)明的有益效果是，可以實時觀測被測者的體溫，通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)有效的監(jiān)控和告警，方便，經(jīng)濟，智能。本發(fā)明比其他類似發(fā)明更加先進和改進的地方是(1)采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，功耗更低，造價更便宜；(2)不用布線，實施簡單易行；(3)傳輸距離遠，穩(wěn)定性強；(4)支持多點同時測量及集中監(jiān)控；(5)包括體溫采集器、顯示監(jiān)控設(shè)備和無線中繼器三種設(shè)備的設(shè)計，更加系統(tǒng)化， 實用化；(6)有控制功能，方便進行告警溫度設(shè)置、數(shù)據(jù)采集間隔時間等設(shè)置。(7)顯示控制設(shè)備可以與計算機連接，從而實現(xiàn)更強大的體溫監(jiān)控系統(tǒng)。


下面結(jié)合附圖對發(fā)明做進一步說明。圖1是本發(fā)明中體溫采集器的設(shè)計原理框圖。圖2是本發(fā)明中顯示監(jiān)控設(shè)備的設(shè)計原理框圖。圖3是本發(fā)明中無線中繼器的設(shè)計原理框圖。圖4是本發(fā)明中第二種實施方式即體溫采集器和顯示監(jiān)控設(shè)備配合工作原理框圖。圖5是本發(fā)明中第三種實施方式即體溫采集器和顯示監(jiān)控設(shè)備、無線中繼器配合工作原理框圖。圖6是本發(fā)明中體溫采集器的概要工作流程圖。圖7是本發(fā)明中顯示監(jiān)控設(shè)備的概要工作流程圖。圖8是本發(fā)明中無線中繼器的概要工作流程圖。
具體實施例方式在本發(fā)明中，有三種實施方式，適用于不同的場合使用。第一種方式體溫采集器(1)單機使用的方式。在這種方式中，體溫采集器(1)通過選擇開關(guān)(7)設(shè)置于單機模式，溫度傳感器C3)采集到的體溫數(shù)據(jù)直接顯示在體溫采集器(1)自帶的液晶顯示屏(2)上，供人讀取。此時體溫采集器(1)內(nèi)部的ZigBee無線芯片 (5)不工作，不向外發(fā)射無線信號，以節(jié)省電池能量。第二種方式體溫采集器(1)與顯示監(jiān)控設(shè)備(9)配合使用的方式，見圖4所示。 在這種方式中，體溫采集器(1)通過選擇開關(guān)(7)設(shè)置于網(wǎng)絡(luò)模式，溫度采集器(1)在自帶液晶顯示屏(2)上顯示采集到的溫度數(shù)據(jù)的同時，還通過ZigBee無線芯片(5)發(fā)送給顯示監(jiān)控設(shè)備(9)，顯示監(jiān)控設(shè)備(9)也將溫度數(shù)據(jù)進行顯示。此種工作方式下，一個顯示監(jiān)控設(shè)備(9)可以和一個或多個體溫采集器(1)配合使用，顯示監(jiān)控設(shè)備(9)可以同時接收多個體溫采集器(1)發(fā)送來的體溫數(shù)據(jù)，并按照體溫采集器(1)的設(shè)備號分別顯示各個體溫數(shù)據(jù)，達到同時監(jiān)控顯示多人體溫的目的。第三種方式體溫采集器⑴與顯示監(jiān)控設(shè)備(9)以及無線中繼器(18)同時配合使用的方式。在這種方式中，體溫采集器(1)通過選擇開關(guān)(7)設(shè)置于網(wǎng)絡(luò)模式，溫度采集器(1)在自帶液晶顯示屏(2)上顯示采集到的溫度數(shù)據(jù)的同時，還通過ZigBee無線芯片 (5)發(fā)送給無線中繼器(19)，再由無線中繼器(19)將體溫數(shù)據(jù)通過ZigBee無線芯片Ql) 發(fā)送給顯示監(jiān)控設(shè)備(9)，再由顯示監(jiān)控設(shè)備(9)將溫度數(shù)據(jù)進行顯示。此種工作方式下， 一個顯示監(jiān)控設(shè)備(9)可以和一個或多個無線中繼器(19)以及多個體溫采集器(1)配合使用，顯示監(jiān)控設(shè)備(9)可以同時接收多個無線中繼器(19)轉(zhuǎn)發(fā)來的體溫數(shù)據(jù)，并按照體溫采集器(1)的設(shè)備號分別顯示各個體溫數(shù)據(jù)，達到同時監(jiān)控顯示更多更遠程的人的體溫的目的。在這三種實施方式中，涉及了體溫采集器(1)、顯示監(jiān)控設(shè)備(9)和無線中繼器 (19)三種設(shè)備的設(shè)計，下面分別進行說明。1.體溫采集器(1)是固定在被測者體表的溫度探測及數(shù)據(jù)采集、傳輸裝置，負(fù)責(zé)測量體溫并按照設(shè)定的時間間隔把測得溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示監(jiān)控設(shè)備(9)。體溫采集器 (1)由溫度傳感器(3)、液晶顯示屏(2)、微處理器MCU 0)、ZigBee無線芯片(5)、天線(6) 以及選擇開關(guān)(7)組成，并采用電池(8)供電，其原理框圖如圖1所示。其基本工作原理是選擇開關(guān)(7)選擇當(dāng)前工作模式，工作模式有兩種，一種是單機工作模式，一種是網(wǎng)絡(luò)工作模式。在網(wǎng)絡(luò)模式下，體溫采集器(1)相當(dāng)于ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的終端設(shè)備，其僅與其母節(jié)點通信，即本發(fā)明中的顯示監(jiān)控設(shè)備(9)或無線中繼器(19)。體溫采集器(1)由微處理器MCU (4)定期采集溫度傳感器C3)測量到的人體體溫，并按照約定的數(shù)據(jù)傳輸格式通過 ZigBee無線芯片(5)發(fā)送到顯示監(jiān)控設(shè)備(9)。之后，在微處理器MCU (4)的控制下ZigBee 無線芯片(5)和微處理器MCU(4) —起睡眠進入到低功耗工作模式以節(jié)省電池能量。在微處理器MCU(4)睡眠到設(shè)定的時間間隔后，自動被喚醒，進入下一次的數(shù)據(jù)采集和發(fā)送周期， 之后再睡眠，循環(huán)往復(fù)。時間間隔可由顯示監(jiān)控設(shè)備(9)通過按鍵(11)進行設(shè)置。在單機模式下，由微處理器MCU(4)定期采集溫度傳感器C3)測量到的人體體溫，直接顯示在液晶顯示屏(2)上，不通過ZigBee無線芯片(5)向外發(fā)送信息，此時把ZigBee無線芯片(5)設(shè)置為不工作狀態(tài)，以節(jié)省電量消耗。體溫采集器(1)的具體工作流程是首先進行設(shè)備初始化，判斷開關(guān)選擇值，若是網(wǎng)絡(luò)模式則開始發(fā)送加入網(wǎng)絡(luò)信號，如果加入網(wǎng)絡(luò)成功，則根據(jù)顯示監(jiān)控設(shè)備發(fā)送來的設(shè)置信息進行設(shè)置，開始采集溫度傳感器值，顯示在液晶顯示屏上，并向母節(jié)點發(fā)送信息，進入低功耗空閑狀態(tài)，定時器時間到后再次采集溫度傳感器值并發(fā)送。若是選擇開關(guān)是單機模式，則開始采集溫度傳感器值，顯示在液晶顯示屏上，進入低功耗狀態(tài)，定時器時間到后再次采集溫度傳感器值并顯示。具體工作流程圖見圖6.2.顯示監(jiān)控裝置(9)相當(dāng)于ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器設(shè)備，在一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)中只可有一個此類設(shè)備，即在本發(fā)明中每套系統(tǒng)只有一個顯示監(jiān)控設(shè)備(9)。它可以放置在 ZigBee信號覆蓋范圍內(nèi)的任何位置，用于顯示所收集到的體溫信息和對各體溫采集器(1) 工作時間間隔等進行設(shè)置，體溫數(shù)據(jù)可由其自帶液晶顯示屏(10)顯示，或者通過USB接口(15)將收集到的信息上傳至上位機。按鍵(11)可以用于設(shè)置測量間隔、體溫報警等功能。 顯示監(jiān)控設(shè)備(9)主要由微處理器MCU(12)、ZigBee無線芯片(13)、液晶顯示屏(10)、按鍵 (11)、USB接口 (15)和天線(14)組成，可用電池(17)供電或外接直流電源直接供電，(16) 為電源選擇開關(guān)。顯示監(jiān)控設(shè)備的作用包括接收體溫采集器(1)或無線中繼器(19)發(fā)送來的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)約定的格式解釋數(shù)據(jù)信息并將其中的體溫信息等進行顯示，通過按鍵 (11)對體溫采集器(1)進行設(shè)定。其基本工作原理是加電后顯示監(jiān)控設(shè)備(9) 一直處于工作狀態(tài)，準(zhǔn)備隨時接收體溫采集器(1)或無線中繼器(19)發(fā)送來的數(shù)據(jù)信息，在收到數(shù)據(jù)信息后微處理器MCU (12)根據(jù)約定的格式對數(shù)據(jù)進行解析，把需要顯示的體溫或設(shè)備狀態(tài)信息輸出到液晶顯示屏(10)上，如果體溫超出預(yù)設(shè)告警值則通過蜂鳴器(18)進行聲音告警，提醒用戶注意。當(dāng)需要對體溫采集器(1)進行設(shè)置時，微處理器MCU(12)接收按鍵 (11)的輸入信息并進行處理，當(dāng)確認(rèn)設(shè)置后，微處理MCU(12)通過ZigBee無線芯片(13)把設(shè)置信息發(fā)送出去。顯示監(jiān)控設(shè)備(9)的工作流程是首先是設(shè)備初始化，然后建立一個新的ZigBee 網(wǎng)絡(luò)，進入無線監(jiān)控狀態(tài)，此時如有終端設(shè)備即體溫傳感器(1)或路由設(shè)備即無線中繼器 (19)加入網(wǎng)絡(luò)，則給節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)地址并發(fā)送設(shè)置信息。等待接收體溫數(shù)據(jù)信息，如果接收到體溫數(shù)據(jù)信息則顯示在液晶顯示屏(10)上，還可以把體溫數(shù)據(jù)信息通過USB接口(15) 發(fā)送到計算機中，實現(xiàn)更多更強大的監(jiān)控顯示功能。如果接收到體溫數(shù)據(jù)超出預(yù)設(shè)告警值則通過蜂鳴器(18)實現(xiàn)聲音告警。如果有按鍵(11)輸入，則分析輸入信息并通過無線芯片發(fā)送出去。其具體流程圖見圖7。3.無線中繼器(19)相當(dāng)于ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的路由設(shè)備，它的功能是把體溫采集器 (1)的無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給顯示監(jiān)控設(shè)備(9)，以加大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，加長體溫采集器(1)和顯示監(jiān)控設(shè)備(9)之間的距離，或是在ZigBee網(wǎng)絡(luò)信號傳輸受遮擋時進行中繼轉(zhuǎn)發(fā)。無線中繼器(19)由微處理器MCU(20)、ZigBee無線芯片(21)、電源開關(guān)(23)和天線(22)組成， 可用電池04)供電或外接直流電源直接供電。無線中繼器(19)的工作流程是首先初始化設(shè)備，發(fā)送加入網(wǎng)絡(luò)信號，如加入網(wǎng)絡(luò)成功，則等待接收體溫采集器(1)或是顯示監(jiān)控設(shè)備(9)發(fā)送來的無線數(shù)據(jù)，并進行轉(zhuǎn)發(fā)。其具體工作流程見圖8。在上述三種設(shè)備的設(shè)計中，微處理MCU(4) (12) (20)芯片可以選擇TI MSP430系列，ZigBee 無線芯片(5) (13) (21)可以選擇 TI CC2480、CC2500 系列。在具體實現(xiàn)時，可以有如下設(shè)計上的變化(1)在顯示監(jiān)控設(shè)備(9)中可以使用具有觸摸功能的顯示屏(10)，這樣可以部分或全部省略掉按鍵(11)。(2)某些型號的ZigBee無線芯片如MC132M或TI CCM30系列本身具有微處理器的功能，所以可以省略掉三種設(shè)備各自的微處理器MCU (4) (12) (20)，從而降低成本。
權(quán)利要求
1.一種利用ZigBee無線技術(shù)實現(xiàn)人體體溫采集器和人體溫度數(shù)據(jù)無線接收顯示監(jiān)控設(shè)備的設(shè)計方法。該方法采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過體溫采集器測量體溫，按照 ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將溫度實時傳輸至顯示監(jiān)控設(shè)備上，實現(xiàn)無線監(jiān)控測量，并能對體溫采集器進行設(shè)置、控制，實現(xiàn)告警等功能。一個顯示控制設(shè)備可以支持多個體溫采集器和無線中繼器的數(shù)據(jù)采集及控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種體溫測量方法，其特征是由體溫采集器和顯示監(jiān)控設(shè)備及無線中繼器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種設(shè)計方法，其特征是采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)的體溫采集器和顯示監(jiān)控裝置以及無線中繼器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的一種設(shè)計方法，其特征是體溫采集器是固定在被測者體表的溫度探測及數(shù)據(jù)采集傳輸裝置，負(fù)責(zé)測量體溫并按照設(shè)定的時間間隔把測得溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示監(jiān)控設(shè)備。體溫采集器由溫度傳感器、微處理器MCU、ZigBee無線芯片和天線等主要部件組成，并采用電池供電。并能具有睡眠功能進入到低功耗工作模式以節(jié)省電池能量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的一種設(shè)計方法，其特征是顯示監(jiān)控設(shè)備可以放置在ZigBee信號覆蓋范圍內(nèi)的任何位置，是用于顯示所收集到的體溫信息和設(shè)置信息，體溫數(shù)據(jù)可由顯示屏顯示，也可通過USB接口傳輸至上位機。按鍵可以用于設(shè)置測量間隔、體溫報警等功能。顯示監(jiān)控設(shè)備主要由ZigBee無線芯片、微處理器MCU、液晶顯示屏、按鍵、蜂鳴器和USB接口、 天線等主要部件組成，可用電池供電或外接直流電源直接供電。它的作用包括接收體溫采集器發(fā)送來的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)約定的格式解釋數(shù)據(jù)信息并將其中的體溫信息等進行顯示， 通過按鍵對體溫采集器進行設(shè)定。當(dāng)檢測到體溫異常時，會通過蜂鳴器告警。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的一種設(shè)計方法，其特征是無線中繼器把體溫采集器的無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給顯示監(jiān)控設(shè)備，以加大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，加長體溫采集器和顯示監(jiān)控設(shè)備之間的距離， 或是在ZigBee網(wǎng)絡(luò)信號傳輸受遮擋時進行中繼轉(zhuǎn)發(fā)。無線中繼器由微處理器MCU、ZigBee 無線芯片、電源開關(guān)和天線等主要部件組成，可用電池供電或外接直流電源直接供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的一種設(shè)計方法，可以使用具有觸摸功能的顯示屏，這樣可以部分或全部省略掉按鍵。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的一種設(shè)計方法，某些型號的ZigBee無線芯片本身具有微處理器 MCU的功能，所以可以省略掉微處理器MCU，從而降低成本。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測量人體溫度的無線測量方法，特別是利用ZigBee無線技術(shù)實現(xiàn)人體體溫采集器(1)和人體溫度數(shù)據(jù)無線接收顯示監(jiān)控設(shè)備(9)以及無線中繼器(19)的設(shè)計方法。為了克服現(xiàn)有體溫測量方法的不足，本發(fā)明提供一種無線體溫測量及數(shù)據(jù)收集方法。采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過體溫采集器(1)測量體溫，按照ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將溫度實時傳輸至顯示監(jiān)控設(shè)備(9)上，實現(xiàn)無線監(jiān)控測量，并能對體溫采集器(1)進行設(shè)置、控制，實現(xiàn)告警等功能。一個顯示監(jiān)控設(shè)備(9)可以支持多個體溫采集器(1)和無線中繼器(19)的數(shù)據(jù)采集及傳輸、控制，并且比其他類似無線溫度計功耗更低，實時性更好，設(shè)計簡單易行。
文檔編號H04W84/18GK102370464SQ20101024876
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者王國軍 申請人:王國軍