蓝牙物联网在智慧医疗中的应用

物联网技术开启了万物互联的时代，并且随着智慧城市建设的加速推进及物联网技术对各行业的逐步渗透，“智慧+”概念应运而生，诸如智慧能源、智慧交通、智慧医疗等“遍地开花”，可以说，物联网技术给各行业带来了产业模式上的“新革命”。

智慧医疗作为智慧城市的重要组成部分，更受到重要影响。作为医疗系统中平常却至关重要的一环，输液系统的智能化程度还不够高，如今大多数医院静脉输液控制主要采用人工方式，由病房端发出警报信号，人工监控药液的输入情况，这种人为监控模式很有可能因为患者的疏忽造成医疗事故，存在安全隐患。

本文设计了一种基于蓝牙通信的智能输液监控系统，采用红外检测、单片机、步进电机和蓝牙技术实现对输液滴速的控制、显示、自动关断以及声光报警，并通过连接上位机实现远程监控。监控人员通过上位机在监控室内就可以实现对多个病房的输液控制，大大节省人力，减轻了医护人员的工作压力。此外，本系统还具有短信提醒功能，且整体安装方便、监控精准、成本低廉。

1 总体系统设计

系统结构主要包括智能输液监控部分和无线网络通信模块。其中智能输液监控部分采用 STC89C52 型单片机，最小系统为控制器，附以液滴滴速信号采集、按键输入、显示输出、控制器件输出和无线通信电路。

设计出一种能够控制输液速度的控速阀，配合步进电机实现输液速度控制，通过红外检测系统以及人机交互模块形成下位机。

系统采用 CC2541 低功率蓝牙模块 4.0GSM 模块实现与上位机的通信传输功能。系统实物具有一体化便携等特点。

系统利用红外传感模块实时采集液滴滴速，反馈到控制器由控制器程序进行计算，并与预设的数值进行比较，从而由控制器发出相应的命令，指挥相应的硬件单元做出相应的动作，同时控制器也将采集所得的数据上传到远程无线监控平台，在上位机进行显示监控，同时给护士手机发送信息，进行更换药液的操作，实现无线组网运行。

2 硬件设计

2.1硬件组成整体框图

根据输液检测控制器的功能要求，输液检测部分采用 STC89C52 作为微处理器，蜂鸣器和二极管用于声光报警，LCD1602显示屏作为硬件显示模块，GSM 模块作为通信模块，通过按键进行信号的输入，用 DM542驱动器驱动步进电机作为液滴控速器。

2.2 滴速检测模块

液滴速度的检测采用红外传感器。红外对管传感器由红外发射管和受光管组成，主要功能是实现电一红外线一电的转换。由于红外光波长比可见光长，受环境中的可见光影响较小，其红外系统具有尺寸小、重量轻、安装便捷等优点。因此可作为检测液滴滴速的首选传感器

液滴检测采用红外对管发射接收，对环境光线适应能力强，测量误差小于 2 滴。其具有对红外线发射与接收管，发射管发射出一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物(反射面)时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路处理，绿色指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字低电平信号。低电平信号由单片机中断收集。计数检测电路可通过电位器旋钮调节检测距离，根据接收到的光强强弱判断是否有液滴滴下。

在液滴落下时会阻挡接收管接收红外线，模块便产生一组脉冲。当微处理器检测到中断口由1到0的逻辑跳变时，表明有一滴液体滴下

每 5s刷新一次，采集 5s 内的液滴滴数，得到速度，剩余时间通过总体积计算。

设液滴总滴数为 M，计时器每 5s 刷新一次，在 5s 内记录的液滴滴数为 N，则在这 5s 内的平均速度=N/5。在液滴开始滴落时，记录该次测量之前的液滴总滴数 P 和刷新次数 f。经过多次测量以及实验，标定液滴的体积约为 1/21 mL，显示剩余时间为

2.3液滴控速模块

控速是以挤压输液管控制液滴速度为依据，采用椭圆形树脂片，与电机输出轴同轴嵌套电机旋转角度不同，树脂片对输液管的挤压程度不同，从而使得液滴滴速亦不同。

其中树脂片为椭圆形，且模型挤压侧布有均匀的凹凸齿，可增大动摩擦因数，减少两者之间的相对运动，使得电机转过的角度与椭圆形模型转过的角度相等。

输液管也被固定在执行单元，“凸”字形模型中，模型内壁对输液管的支撑使得椭圆形模型能够按一定角度挤压到输液管，不随椭圆形模型的转动而移动，。

由工作原理可知，液滴滴速与椭圆形模型的旋转角度，即电机的旋转角度成一定关系，但在调节过程中，由于橡胶粘度与液滴粘度，以及椭圆形模型的弹性模量等因素均为非线性控制量，且移动距离、移动阻力、对输液管的压力等参数也难以计算，只可通过对多个角度采样得到相应的液滴滴速来分析两者之间的关系。

因此，液滴滴速调节范围被设置为 4个档位。据了解，不同的年龄、疾病、病程和药物，以及病人个体差异和静脉状况对静脉输液的适宜速度有着不同的要求。

但由于影响因素过多，因此只从年龄因素入手，忽略特殊体质患者，设置四个档位，分别是青年档、中年档、老年档以及复位档，档位可以手动调节，从上位机实现远程控制。

出处：物联网技术

原标题：基于蓝牙无线技术的智能医疗输液平台的设计

作者：张闪铭 李阳阳 沈晨 天赐 陈贤素 沈艳霞

参考资料

https://www.hooketech.com/bluetooth-iot-smart-healthcare.html