宋宝++丁海勇

摘 要 随着医疗体制的改革，远程医疗已经成为民众关注的焦点。本文基于北斗卫星导航系统的短报文功能，设计一个针对医疗患者的远程监控系统，该系统主要包括三部分，详述从对患者信息的采集手段，至信息的预处理、严密处理、整理、分析与存储，再至对患者病情的监控与管理方式。同时对整个系统的技术可行性进行分析，得出该系统方案技术上是可行的，具备实施方便、成果可靠、时间分辨率高的特性，可实现“可视化”远程监控的目标，能够为医疗服务部门提供便捷，加速国内医疗新格局构建。

【关键词】北斗卫星导航系统 体征信息 远程监控 数据库系统 短报文模块

本项目以远程医疗数据传输方式为切入点，将北斗卫星导航系统、传感器系统、单片机技术有机融合，充分利用有限的医疗资源，用比较低廉的费用享受比较优质的服务，以满足广大人民群众的基本医疗服务需求。

1 远程医疗系统设计

1.1 设计的思路

本系统主要由患者信息端、中心数据端和监控端、医疗救护端三部分组成（图1）。其中，患者信息端主要功能有采集患者体征信息、获取位置信息、报警信息提示以及查询信息，并通过移动网将体征信息和位置信息发送给中心数据站；中心数据端和监控端主要功能是处理、管理接收的患者信息和医疗信息，并可视化表达；医疗救护端的主要功能包括查询患者信息、给予患者治疗方案，实现对患者的远程监控。

1.2 系统内容设计

1.2.1 患者信息采集端

（1）北斗定位模块。根据患者位置信息的特殊性，使用自主定位模式。它是指患者终端内置的北斗芯片独立快速完成定位，再由传输模块将定位信息发送指中心数据端。

（2）体征信息采集模块。此模块主要由测血压、测心率、测体温模块组成。其中，测心率模块采用绿光光电测量（不需要佩戴胸前，具有良好的抗动性）或者心动电流测量法（需要佩戴胸前，支持运动型），可根据实际情况决定，另外嵌入式北斗卫星信号接收模块可利用授时功能，实时校准时间数据，使测得的心律BPM值更精确；测血压模块采用间接式长时间血压仪，支持24小时监测，没有血压空白区，实时监测；测体温模块采用微型的体温计和传感器，便可满足医疗需要。

（3）语音报警模块。 该模块主要包括语音模块和警报模块，主要是在体征信息出现问题时，给予患者语音警示和警报求救。

（4）信息传输模块。以GPRS模块为主，通过无线通讯信号进行数据传输，具有网络覆盖广、传输速度快的特点，适合信息的传输。同时模块还采用无线IP技术，能够和因特网进行无缝对接，保证数据传输的稳定性。

（5）智能控制模块。为有效利用医疗资源，做到定位、体征信息尽量精确，在技术上我们采用了智能化的手段。当连续采集的患者体征信息变化不大，智能控制程序将降低终端数据的采集次数，减少数据和电量的浪费；当患者体征信息超过阈值时，智能控制程序将触动报警模块，同时将提高数据采集频率，以此实现体征信息的无遗漏性，避免信息的误判断。

（6）供电模块。定位、体征信息采集、报警、数据传输均需供电，电量的续航能力影响患者信息的准确性与连续性。供电系统分为主蓄电池供电系统、应急电池供电系统和太阳能电池板，在主蓄电池正常工作情况下，由它为各部件运行供电。若主蓄电池发生故障，可启动应急供电系统和太阳能电池板，保证基础模块的运行。

1.2.2 中心数据端和监控端

（1）中心数据端。数据端包括数据处理系统和数据管理系统，一方面对采集到的位置数据、体征数据等信息进行处理，且与规定体征阈值数据比较分析，另一方面对位置数据、体征数据、处方数据等信息进行管理。

（2）监控端。数据监控端主要服务于患者端、医疗端，利用定位信息、处理数据，结合区域电子地图，对患者的当前位置和身体状况可视化表达，实现对患者的远程监控。

1.2.3 医疗救护端

医疗救护端是患者相关数据的应用端，主要服务对象是医生，通过注册、登录进入医疗救助端，查询患者姓名、位置、当前身体状况等相关信息，给出患者治疗处方。

1.3 主要功能设计

1.3.1 患者信息端

（1）健康监测：利用体征信息采集模块，获取人体的血压、体温、心率等基本体征信息。

（2）语音报警：在患者体征信息超出阈值时，终端将给予患者语音警示或警报，作用机理如下：

根据采集的患者体征信息，与体征数据阈值比较，如果未超出规定数据，采集正常进行；如果超过规定阈值，首先触动报警模块，同时加快对患者体征信息的采集，将采集的全部数据通过GPRS传输给中心数据库，便于掌握患者信息。

（3）精准定位：采用自动定位模式，利用安置在终端内部的北斗芯片，通过接收北斗卫星信号，获得准确可靠的患者位置。

（4）信息查询：可以查询患者近期的身体状况和处方情况。

1.3.2 中心数据端和监控端

数据服务器结构如图6所示，主要有数据处理模块、管理模块和监控模块。数据处理模块主要是对患者的体征信息进行处理，与规定体征阈值数据比较分析，符合要求，转储数据管理模块；不符合要求时，将危险信号发出，同时将信息转储至管理模块，再进行数据采集、处理、分析、比较、转储，便于掌握病患的信息；数据管理模块主要是对定位数据、体征数据、处方数据协同管理，为监控平台数据显示提供数据源。监控端主要是应对于患者位置信息的可视化表达，便于急救。

1.3.3 醫疗救助端

该模块主要建立在北斗医疗中心数据库的基础上，医疗救助主要有急救服务和医生救助两大功能，一是急救中心通过病发病人的位置信息，最快速到达救助点；二是医生通过从中心数据站里病人体征信息对病人给予治疗或康复方案。以实例详说：病人出院后的一段时间内，可能会出现其他并发症，期间医生可以远程了解病人身体情况，给予适当的康复方案。

短报文数据传输原理（如图4）。

利用北斗短报文板卡RD120-2w通过北斗卫星链路发送到北斗中心主站；北斗用户终端接收数据并传送到数据中心，数据中心将北斗短报文数据转换成病史数据进行统一管理。

1.4 误差处理与技术分析

为减弱模块误差对系统数据采集的不良影响，用联合卡尔曼滤波模型来处理组合导航定位系统的定位数据，该算法可以有效地提高组合导航系统的整体滤波精度，对北斗导航系统进行故障检测和隔离，同时可以提高系统的容错能力和可靠性。同时设计了监控中心的数据通信模块、监控模块和智能手环的主要模块，在数据通信模块、协议处理模块、网络通信模块的基础上，实现了监控报警系统的功能，并通过软件设计和仿真实验验证了该算法的精确度。

方案在研究、调试、生产及其应用的过程中，需要利用单片机技术实现各模块之间和产品内部结构的连接，使用编程语言对产品后台系统的进行控制，同时应该掌握北斗系统的定位、导航、授时及其短报文通信的基本原理，对应用过程中出现的位置及其他问题给予正确指导。

2 结论

本课题针对医疗改革中出现的问题，结合北斗的定位、导航、授时以及短报文通信四项功能，设计了一套能够简化治疗的医疗设备和系统，能够最大限度缓解医生治疗量大的压力，保证患者的基本治疗水平。目前已初步对设备系统进行了一个简单外部设计（包括模型构造、界面处理、内部设计等），取到了良好的效果。下一步的工作重点我们将放在程序算法的编辑以及北斗系统的算法引入，更主要建立一个临床信息系统（CIS），更好地去服务于大众。

参考文献

[1]王明时.医院信息系统[M].北京：科学出版社，2008.

[3]公茂法，王中刚，肖弘扬等.北斗短报文通信在抄表系统中的应用[J].自动化与仪表，2015（07）：33-36.

[4]崔平远，黄晓瑞.基于联合卡尔曼滤波的多传感器信息融合算法及其应用[J].电机与控制学报，2009，5（03）：204-207.

作者单位

南京信息工程大学地理与遥感学院 江苏省南京市 210044