一种用于医用物联网的智能区域识别器论文和设计-章凤祥

全文摘要

本实用新型涉及医院感控预防管理领域，主要用于各级医院的各个科室，更适用于医院ICU、手术室等较容易引起交叉感染的场合；尤其涉及一种用于医用物联网的智能区域识别器；本实用新型可改善医务人员在日常操作中的行为规范；配合胸牌和其他识别器来监测工作人员是否按规定操作病人和是否及时手卫生。当佩戴胸牌的工作人员靠近装有本实用新型的病床且有病人在病床上时，胸牌会被激活然后向上位机发送信号，包括胸牌和区域识别器的ID，及实时状态；整套系统的配合使用，很好的起到了医院感染防控中的事前提醒，事后追溯的作用，除此之外，本实用新型在安装时极其便捷，只要挂在床脚栏杆上然后将天线接入即可。

主设计要求

1.一种用于医用物联网的智能区域识别器，其特征在于，包括：挂钩式外壳、单片机、灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、称重检测模块、语音播报模块；单片机、灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、称重检测模块、语音播报模块设在挂钩式外壳内部；所述的单片机分别与灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、称重检测模块、语音播报模块连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的智能区域识别器，其特征在于：所述的单片机采用超低功耗的MSP430系列单片机。

3.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的智能区域识别器，其特征在于：所述的灯光报警模块由低功耗的高亮0603LED和贴片电阻组成；低功耗的高亮0603LED与贴片电阻相连，贴片电阻用于改变亮度和降低功耗。

4.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的智能区域识别器，其特征在于：所述的锂电池充电管理保护模块包括锂电池、充电管理芯片、低功耗电压检测芯片、低功耗电池低电保护芯片、迷你USB充电口、电池连接口、供电芯片；充电管理芯片分别与锂电池、低功耗电压检测芯片、低功耗电池低电保护芯片、迷你USB充电口、电池连接口、供电芯片连接；低功耗电压检测芯片、低功耗电池低电保护芯片分别与锂电池相连。

5.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的智能区域识别器，其特征在于：所述的内嵌式程序升级和ID修改模块包括USB串口芯片和主控芯片，USB串口芯片和主控芯片相连。

6.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的智能区域识别器，其特征在于：所述的433M远距离通信模块由低功耗的CC11xx系列单片机、射频震荡电路组成，低功耗的CC11xx系列单片机与射频震荡电路相连。

7.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的智能区域识别器，其特征在于：所述的125K射频发射模块由一组可关断升压电路、一颗高频MOS管、一颗可调电阻及一根125K射频天线组成。

8.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的智能区域识别器，其特征在于：所述称重检测模块由一个重力传感器和一颗模拟信号采集芯片组成，其中重力传感器采用金属压力传感器。

9.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的智能区域识别器，其特征在于：所述的语音播报模块由一颗集成语音芯片和一颗低功耗小喇叭组成，集成语音芯片控制低功耗小喇叭。

10.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的智能区域识别器，其特征在于：所述的挂钩式外壳采用可拆卸的挂扣设计，使用时只要将该智能区域识别器挂于床尾即可。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及医院感控预防管理领域，尤其涉及一种用于医用物联网的智能区域识别器。

背景技术

智能区域识别器是通过物联网技术，来管理、培养和规范医务人员的感染防控素养；手卫生作为降低医院感染最可行，最重要的措施，正在全世界范围内引起广泛重视，如何提高手卫生执行率，降低医院感染率，不仅仅局限在感染控制领域，己成为行为科学研究的热点；传统的手卫生管理，普遍的是人工统计、检测和记录，多用抽测方式，不具备及时性和准确性，也起不到事前提醒，事后追溯的作用；不能起到人员的行为监控，感染预警的功能，不能很好的追溯和改善医务人员行为规范的作用，使得手卫生的理念也不能得到很好的推广。

实用新型内容

本实用新型为克服上述的不足之处，目的在于提供一种用于医用物联网的智能区域识别器，本实用新型可改善医务人员在日常操作中的行为规范；配合胸牌和其他识别器来监测工作人员是否按规定操作病人和是否及时手卫生；当佩戴胸牌的工作人员靠近装有本实用新型的病床且有病人在病床上时，胸牌会被激活然后向上位机发送信号，包括胸牌和区域识别器的ID，及实时状态；整套系统的配合使用，很好的起到了医院感染防控中的事前提醒，事后追溯的作用，除此之外，本实用新型在安装时极其便捷，只要挂在床脚栏杆上然后将天线接入即可。

本实用新型是通过以下技术方案达到上述目的：一种用于医用物联网的智能区域识别器，包括：挂钩式外壳、单片机、灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、称重检测模块、语音播报模块；单片机、灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、称重检测模块、语音播报模块设在挂钩式外壳内部；所述的单片机分别与灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、称重检测模块、语音播报模块连接。

作为优选，所述的单片机采用超低功耗的MSP430系列单片机。

作为优选，所述的灯光报警模块由低功耗的高亮0603LED和贴片电阻组成；低功耗的高亮0603LED与贴片电阻相连，贴片电阻用于改变亮度和降低功耗。

作为优选，所述的锂电池充电管理保护模块包括锂电池、充电管理芯片、低功耗电压检测芯片、低功耗电池低电保护芯片、迷你USB充电口、电池连接口、供电芯片；充电管理芯片分别与锂电池、低功耗电压检测芯片、低功耗电池低电保护芯片、迷你USB充电口、电池连接口、供电芯片连接；低功耗电压检测芯片、低功耗电池低电保护芯片分别与锂电池相连。

作为优选，所述的内嵌式程序升级和ID修改模块包括USB串口芯片和主控芯片，USB串口芯片和主控芯片相连。

作为优选，所述的433M远距离通信模块由低功耗的CC11xx系列单片机、射频震荡电路组成，低功耗的CC11xx系列单片机与射频震荡电路相连。

作为优选，所述的125K射频发射模块由一组可关断升压电路、一颗高频MOS管、一颗可调电阻及一根125K射频天线组成。

作为优选，所述称重检测模块由一个重力传感器和一颗模拟信号采集芯片组成，其中重力传感器采用金属压力传感器。

作为优选，所述的语音播报模块由一颗集成语音芯片和一颗低功耗小喇叭组成，集成语音芯片控制低功耗小喇叭。

作为优选，所述的挂钩式外壳采用可拆卸的挂扣设计，使用时只要将该智能区域识别器挂于床尾即可。

本实用新型的有益效果在于：(1)本实用新型采用超低功耗的MSP430系列单片机，芯片待机功耗小于1uA；(2)采用超高发光率的0603LED灯，在保证低功耗的同时，提高了视觉辨识度；(3)采用充电管理芯片、低功耗电压检测芯片和低功耗电池低电保护芯片，三颗芯片的组合使用，即满足了芯片内部锂电池的安全充电功能、防止过冲，也满足了锂电池电压实时监控功能，最后还保证了锂电池的安全使用、防止过放，而在满足上述功能的同时，功耗才增加3uA；(4)采用低功耗的CC11xx系列单片机及其调试过的射频震荡电路，在满足通讯距离和辐射标准的同时，也降低了功耗，待机功耗小于1uA，工作功耗小于20mA；(5)采用可关断的升压电路，能间断性的给125K的射频发射供电发射，降低功耗；(6)125K射频电路中接入可调电阻，能实现发射距离的可调，便于现场的实施；(7)动作检测模块称重感应检测设计，待机和工作功耗都极低，只要病人躺上病床就能唤醒主控芯片；(8)采用的集成语音芯片WTN60XX,该芯片待机功耗为5uA，可存储三分钟的语音内容，还可分段调用语音内容，根据程序配置，能实现多种语音内容播报；(9)采用上述所述的低功耗器件，整机的待机功耗小于50uA，待机时长超过1年；(10)采用可拆卸的挂扣设计，不同的挂扣能适应不同的安装环境，常用的挂扣在安装时及其便捷，只要挂在床脚栏杆上然后将天线接入即可。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的超低功耗单片机示意图；

图3是本实用新型的灯光报警模块示意图；

图4是本实用新型的锂电池充电管理保护模块示意图；

图5是本实用新型的内嵌式程序升级和ID修改模块示意图；

图6是本实用新型的433M远距离通信模块示意图；

图7是本实用新型的125K射频发射模块示意图；

图8是本实用新型的称重检测模块示意图；

图9是本实用新型的语音播报模块示意图；

图10是本实用新型的外观效果图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步描述，但本实用新型的保护范围并不仅限于此：

实施例：如图1所示，一种用于医用物联网的智能区域识别器包括包括挂钩式外壳、超低功耗单片机、灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、称重检测模块、语音播报模块；超低功耗单片机、灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、称重检测模块、语音播报模块设在挂钩式外壳内部；超低功耗单片机分别与灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、称重检测模块、语音播报模块连接。

如图2所示，超低功耗单片机采用MSP430微处理器，该微处理器待机电流0.7uA，工作电流270uA，能满足各模块的协调处理，也能延长设备的工作时间，减少充电次数。

如图3所示，灯光报警模块由4颗蓝色LED灯，一个红色LED灯，一颗绿色LED灯及匹配电阻组成，匹配电阻用于改变亮度和降低功耗；4颗蓝色LED灯用于指示电量，当按下电量显示开关时，若4颗灯全亮，说明电量是满的，当亮3颗时，则说明电量已损耗25％，以此类推，当之亮一颗灯时，电量已不足25％；而绿色LED灯和红色LED灯为运行指示灯，当供电电池的电量低于3.3V时，红灯会常量，当电池充满电或换电池后，红灯会熄灭；而绿灯会在设备开机时短闪一下，提醒用户开机成功。

如图4所示，锂电池充电管理芯片U5采用TP4056芯片，该芯片分别与迷你USB口J1、电池连接口J2、供电芯片U7、低功耗电压检测芯片U8和低功耗电池低电保护芯片U9、U10相连，低功耗电压检测芯片U8分别与电池J2和低功耗主控芯片相连，当低功耗电压检测芯片检测到电池电压过低时，电压检测脚的电压会被拉低，当主控芯片检测到该脚被拉低时，会发出掉电警报指令，而电池充满电后，电压检测脚则会被拉高，主控芯片则会发出掉电恢复指令；而U9、U10的配合使用则起到了电池的保护作用，当电池电量过放或者过冲、使用过程中电量过大、电池接反灯状态时，电池保护电路都会断开电池与电路的连接，实现保护功能，增加了设备的安全性。

如图5所示，内嵌式程序升级和ID修改模块由一颗串口芯片U2直接连接主控芯片U1；通过这套硬件的电路连接及芯片串口程序配置，实现了串口程序升级和ID修改的功能。

如图6所示，433M远距离通信模块由低功耗的CC11xx系列单片机、射频震荡电路组成；低功耗的CC11xx系列单片机U3采用TI的CC1101，该芯片通信稳定，距离远，通信距离为50—70米；并采用弹簧天线，在满足需求的前提下来降低设备成本。

如图7所示，125K射频发射模块由一组可关断升压电路、一颗高频MOS管、一颗可调电阻及一根125K射频天线组成；升压芯片U6采用SX1308,该芯片工作稳定，价格低，还可以通过控制第四脚的电平来控制升压电路的输出与否，升压的比列也可通过R27和R28的电阻比列来调整；125K射频发射的高频MOS管U4采用TC4422A，该芯片输出功率大，工作电压3.7V到18V，发射距离的可调性大；射频天线采用普莱默的射频天线，有多种体积的型号可选；而在射频天线与高频MOS管之间串联一个电阻是为了便于调节射频距离，便于现场的工程安装。

如图8所示，称重检测模块由一个重力传感器和一颗模拟信号采集芯片组成；重力传感器采用金属压力传感器，该传感器能承受20KG的重力，应变灵敏，不容易折断，滞后性和零点漂移都较小，因安装在病床的床垫下受到最大压力不会超过10KG，所以选取了这种传感器；配合选好的模拟信号采集芯片U10能将检测精度精确到克，而且该芯片功耗低，且在无压力变化的状态下进入休眠模式，降低功耗，极大的延长了电池的使用时间。

如图9所示，语音播报模块由一颗高集成语音芯片WTN6040芯片和一颗低功耗小喇叭组成，语音芯片U11的1、2、3脚直接与主控芯片U1相连，1脚用于控制U11的待机与唤醒，2、3脚用于语音内容和播放时机的控制，该语音芯片待机功耗只有5uA，而喇叭采用用于手机开发的高保真小喇叭，音质好，功耗低，而两颗电容C25、C26起到滤波作用，以保证语音播放质量。

如图10所示的外观效果图，该识别器采用可拆卸的挂扣设计，不同的挂扣能适应不同的安装环境，常用的挂扣在安装时及其便捷，只要挂在床脚栏杆上然后将天线接入即可，而所有的接线口都留在设备下方，接线极其方便且不影响产品外观，也方便施工人员现场布线。

以上的所述乃是本实用新型的具体实施例及所运用的技术原理，若依本实用新型的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本实用新型的保护范围。

设计图

一种用于医用物联网的智能区域识别器论文和设计

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全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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