基于ZigBee无线通信的育婴箱自动巡查报警系统技术方案

本申请提供了一种基于ZigBee无线通信的育婴箱自动巡查报警系统，涉及医院系统领域。包括：终端采集单元、无线传输单元以及数据监测平台；所述终端采集单元包括数据核心处理器、采集模块和ZigBee模块，所述数据核心处理器控制采集模块进行采集数据，并通过ZigBee模块经ZigBee网络将采集数据上传；所述采集模块包括温湿度传感器、声音传感器、光照传感器以及红外感应传感器；数据监测平台包括客户端数据处理单元和以及与数据处理单元线性连接的报警器控制端。本申请极大程度上减轻了值班护士的护理工作量，提高医院对婴儿护理的管理水平，还可以为相关医学研究提供大量的监测统计数据。

Automatic Patrol and Alarm System of Nursery Box Based on ZigBee Wireless Communication

This application provides an automatic patrol and alarm system for nursery box based on ZigBee wireless communication, which relates to the field of hospital system. It includes: terminal acquisition unit, wireless transmission unit and data monitoring platform; the terminal acquisition unit includes data core processor, acquisition module and ZigBee module. The data core processor controls the acquisition module to collect data, and uploads the data through ZigBee network through ZigBee module; the acquisition module includes temperature and humidity sensor, sound sensor, and so on. Illumination sensor and infrared sensor; data monitoring platform includes client data processing unit and alarm control terminal linearly connected with data processing unit. This application greatly reduces the nursing workload of on-duty nurses, improves the management level of infant care in hospitals, and also provides a large number of monitoring statistics for relevant medical research.

【技术实现步骤摘要】
基于ZigBee无线通信的育婴箱自动巡查报警系统
本申请涉及医疗系统领域，尤其涉及一种基于ZigBee无线通信的育婴箱自动巡查报警系统。
技术介绍
每年我国有将近45万新生儿因疾病、窒息、脑损伤、感染、先天发育不良等原因而导致死亡。据调查5岁以下死亡儿童中，婴儿死亡占80％以上，其中新生儿死亡占到婴儿死亡人数的三分之二。育婴箱是早产儿接受治疗和护理的特殊场所，然而，箱体内环境失控而引起医疗不良事件的报道较为常见，如烫伤、冻坏、群体感染等。育婴箱能够给新生儿提供一个恒温有氧类似于胎盘作用的人工屏障，育婴箱投入使用对于改善早产婴儿生活质量甚至提高早产婴儿的存活几率起着非常重要的作用，但同时使用育婴箱也伴有一定的风险。从2002年起到2011年10月份为止，国家药品不良反应检测中心一共收到关于育婴箱的由于温度失控发生事故共计167起，医务人员操作不当4起等。通过调查发现育婴箱不良事件发生的根本原因主要是：育婴箱的温控器失灵，温控状况异常，无法达到预设温度或者温度高于预设；医务人员未能及时发现育婴箱箱内的温度超限情况，导致箱内温度过高或者过低；育婴箱使用时间长发生老化现象、没有对老旧育婴箱进行过及时的维护和更新；育婴箱内湿度大而导致温度快速增高，不适宜早产儿的生存；育婴箱电路发生故障没有被及时发现等。且当前育婴箱只能进行单点温湿度监测而存在的监测数据不完备、不准确、不可靠。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是,提出一种基于ZigBee无线通信的育婴箱自动巡查报警系统；本申请可获取包含箱内温度、湿度、光照强度等环境数据及婴儿振动、啼哭等状态数据，并在客户端直观地显示多个育婴箱及各箱内婴儿的情况，具有对出现异常情况迅速告警，以及对历史监测数据的存储和统计等功能。本申请不仅可有效保护育婴箱内婴儿的安全，而且大大减轻值班护士的护理工作量，提高医院对婴儿护理的管理水平，也为相关医学研究提供丰富的监测数据。(二)技术方案本申请提供了一种基于ZigBee无线通信的育婴箱自动巡查报警系统，包括：终端采集单元、无线传输单元以及数据监测平台；所述无线传输单元将终端采集单元采集的信号传输至数据监测平台；所述终端采集单元包括数据核心处理器、采集模块和ZigBee模块，所述数据核心处理器控制采集模块进行采集数据，并通过ZigBee模块经ZigBee网络将采集数据上传；所述采集模块包括温湿度传感器、声音传感器、光照传感器以及红外感应传感器；所述无线传输单元包括数据核心处理器、ZigBee模块和以太网模块，所述数据核心处理器控制所述ZigBee模块从ZigBee网络获取采集终端上传的采集数据，并将采集数据由以太网模块经局域网送至服务器；每个无线传输单元建立采集终端到服务器的一个数据传输通道；所述数据监测平台包括客户端数据处理单元和以及与所述数据处理单元线性连接的报警器控制端。在本申请的一些实施例中，所述终端采集单元中设有婴儿哭声识别算法分析功能；所述婴儿哭声识别算法分析功能采用婴儿哭声信号模型，其中增益为G的信号t(n)在经过H(z)产生输出信号，即婴儿哭声信号x(n)，声道参数即是线性预测系数，其中，H(z)为全极点模型的表达式为(1)式所示：在(1)式中，模型参数分别为：系数ai、增益常数G、以及模型阶数p。由(2)式得，F(z)由ai决定，采用最小均方误差准则，可求得ai；短时预测均方误差为E(n)，其表达式为(3)式所示：En在每一帧声音信号的范围内进行，当时，En可取到最小值，其中，k＝1,2,…p，即：因此，可以得到线性方程组：Φ(k,i)∑nx(n-k)x(n-i)其中，k＝1,2,…p，如果定义其中，k＝1,2,…p；i＝0,1,2,…p，则(5)式可用(6)式表示：当k＝1,2,…p时，对应的有p个线性方程组，解出方程组就可以求得p个线性预测系数的估计值在本申请的一些实施例中，所述数据核心处理器采用STM32核心板，所述STM32核心板设计流程为：Step1：系统硬件功能的初始化；Step2：数据采集，当数据超出设定的域值，数据采集信号传输至报警器控制端，报警器控制端会发出报警信号；Step3：所述Step2中的数据采集信号后，会持续通过串口发送给ZigBee模块。在本申请的一些实施例中，所述ZigBee模块包括ZigBee终端模块以及ZigBee协调模块。在本申请的一些实施例中，所述ZigBee终端模块的工作流程为：Step1：将协议栈初始化并加入到一个协调器组建的ZigBee网络中；Step2：ZigBee模块的所有功能进入待机状态；Step3：串口接收数据时通过触发事件处理函数解码，触发串口中断，ZigBee终端模块被唤醒；Step4：当符合编码格式时，ZigBee终端模块组播发送信息至ZigBee协调模块；Step5：当ZigBee协调模块接收到组播信息后会进行报警。在本申请的一些实施例中，一种基于ZigBee无线通信的育婴箱自动巡查报警系统，还包括控制端管理软件。在本申请的一些实施例中，所述控制端管理软件的运行步骤为：(1)控制端运行之后，进入用户登陆界面，输入正确的用户名和密码才能进入主界面，登陆信息会被存入数据库中；(2)主界面中会显示各育婴箱的状态信息，同时所有的数据会存储在数据库中；(3)进入每个育婴箱单元可以查看各个育婴箱的信息；(4)当有参数出现异常时，主界面和对应的育婴箱会出现报警提示。在本申请的一些实施例中，所述步骤(2)中育婴箱的状态信息包括正常使用、出现异常、未被使用。在本申请的一些实施例中，所述步骤(3)中育婴箱的信息包括各种环境参数，温湿度、光强、声音的数据信息。在本申请的一些实施例中，所述温湿度传感器的型号为DHT12型号。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本申请至少具有以下有益效果其中之一：(1)本申请提供的基于ZigBee无线通信的育婴箱自动巡查报警系统，系统以ARM芯片为终端核心处理器，采集多台育婴箱内多点温湿度、光照强度、振动强度及音频等参数信息，然后对数据进行分析筛选和算法识别，得到有效的箱内环境参数及婴儿状态信息，再进行编码，通过ZigBee无线网络传输给客户端；控制端后台会对数据流进行解码，然后在界面上实时动态显示各项参数信息；同时历史数据会被存储在数据库中，可以实现回溯展示历史监测数据并批量导出的功能；若出现温湿度超限、婴儿啼哭、传感器故障、网络故障等异常情况，系统会及时在客户端和终端报警。本申请极大程度上减轻了值班护士的护理工作量，提高医院对婴儿护理的管理水平，还可以为相关医学研究提供大量的监测统计数据。(2)本申请提供的基于ZigBee无线通信的育婴箱自动巡查报警系统，多点采集信号，可以实现全面监测育婴箱的环境信息。(3)本申请提供的基于ZigBee无线通信的育婴箱自动巡查报警系统，采集育婴箱的多点温度和湿度，声音，光强等环境信息及婴儿状态，实现监测参数的多样化。(4)本申请提供的基于ZigBee无线通信的育婴箱自动巡查报警系统，针对缺少监控平台，还设有监测管理软件，易于操作，实时性强且采集数据可存储在数据库中方便及时查看和统计分析。(5)本申请提供的基于ZigBee无线通信的育婴箱自动巡查报警系统，改进了传统ZigBee通信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ZigBee无线通信的育婴箱自动巡查报警系统，其特征在于，包括：终端采集单元、无线传输单元以及数据监测平台；所述无线传输单元将终端采集单元采集的信号传输至数据监测平台；所述终端采集单元包括数据核心处理器、采集模块和ZigBee模块，所述数据核心处理器控制采集模块进行采集数据，并通过ZigBee模块经ZigBee网络将采集数据上传；所述采集模块包括温湿度传感器、声音传感器、光照传感器以及红外感应传感器；所述无线传输单元包括ZigBee模块和以太网模块，所述数据核心处理器控制所述ZigBee模块从ZigBee网络获取采集终端上传的采集数据，并将采集数据由以太网模块经局域网送至服务器；每个无线传输单元建立采集终端到服务器的一个数据传输通道；所述数据监测平台包括客户端数据处理单元和以及与所述数据处理单元线性连接的报警器控制端。

【技术特征摘要】
1.一种基于ZigBee无线通信的育婴箱自动巡查报警系统，其特征在于，包括：终端采集单元、无线传输单元以及数据监测平台；所述无线传输单元将终端采集单元采集的信号传输至数据监测平台；所述终端采集单元包括数据核心处理器、采集模块和ZigBee模块，所述数据核心处理器控制采集模块进行采集数据，并通过ZigBee模块经ZigBee网络将采集数据上传；所述采集模块包括温湿度传感器、声音传感器、光照传感器以及红外感应传感器；所述无线传输单元包括ZigBee模块和以太网模块，所述数据核心处理器控制所述ZigBee模块从ZigBee网络获取采集终端上传的采集数据，并将采集数据由以太网模块经局域网送至服务器；每个无线传输单元建立采集终端到服务器的一个数据传输通道；所述数据监测平台包括客户端数据处理单元和以及与所述数据处理单元线性连接的报警器控制端。2.根据权利要求1所述的基于ZigBee无线通信的育婴箱自动巡查报警系统，其特征在于，所述终端采集单元中设有婴儿哭声识别算法分析功能；所述婴儿哭声识别算法分析功能采用婴儿哭声信号模型，其中增益为G的信号t(n)在经过H(z)产生输出信号，即婴儿哭声信号x(n)，声道参数即是线性预测系数，其中，H(z)为全极点模型的表达式为(1)式所示：在(1)式中，模型参数分别为：系数ai、增益常数G、以及模型阶数p。由(2)式得，F(z)由ai决定，采用最小均方误差准则，可求得ai；短时预测均方误差为E(n)，其表达式为(3)式所示：En在每一帧声音信号的范围内进行，当时，En可取到最小值，其中，k＝1，2，…p，即：因此，可以得到线性方程组：Φ(k，i)∑nx(n-k)x(n-i)其中，k＝1，2，…p，如果定义其中，k＝1，2，…p；i＝0，1，2，…p，则(5)式可用(6)式表示：当k＝1，2，…p时，对应的有p个线性方程组，解出方程组就可以求得p个线性预测系数的估计值3.根据权利要求1所述的基于ZigBee无线通信的育婴箱自动巡查报警系统，其特征在于，所述数据核心处理器采用STM32核心板，所述STM32核心板设计流程为：Step1：系统硬件功能...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈晓燕，许鹏，许晓东，顾国良，周翔，马磊，杨蔚，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32