基于CAN總線和無線技術的輸液網絡監控系統

摘要：為實現大中型醫院靜脈輸液網絡化與智能化，設計了一種利用CAN總線和無線技術的輸液監控系統。該系統包括執行機節點、CAN總線網絡、主節點、無線數據收發系統、控制主機等。無線通信模塊采用2．4 G的nRF2401通信芯片，而CAN總線通信模塊采用SJA1000和PCA82C25 0，通過單片機控制，實現與其他節點通信。試驗表明所設計的CAN總線和無線通信系統均能正常工作，數據傳輸錯誤率為0％。
關鍵詞：CAN總線；無線技術；輸液監控；nRF2401；SJA1000

據調查，目前在我國的大、中、小型醫院及下屬社區衛生院、診所等醫療機構的輸液速度和輸液量幾乎都是不精確的值，憑肉眼觀察來估計輸液速度。輸液速度是護士通過轉動輸液器上的手動滑輪來控制的，輸液量也是護士用只有兩個標記的液體瓶傾倒后估計的。利用人工監視輸液情況，給病人和醫務人員帶來許多不便。隨著無線技術、網絡技術和計算機技術的迅速發展，為輸液采用無線、網絡監控帶來了便利條件。目前已有一些相關輸液的研究成果，實現了輸液監視、控制、報警等功能，但主要是單臺設備獨立使用，未能實現網絡監控。文獻設計了一種基于RS485總線的輸液網絡化監控系統，但采用RS485總線和有線監控在許多方面存在不足。由于CAN總線和無線技術在各個方面得到普遍應用，為此，本文采用CAN總線和無線技術構建一個新的網絡化、多功能輸液集中監控系統，以滿足醫院需要。

1 總體框架設計
根據設計要求。系統由1個主控機和N個CAN節點執行機組成，它們都掛接在雙絞線上，組成一個CAN總線通信局部通信網絡，CAN總線通信網絡中的主控機安裝無線數據收發器nRF2401。與另一個中心控制主機組成無線通信網絡，整個系統的關鍵任務是實現CAN總線內部局域網通信以及無線通信網絡的通信。其系統總體結構框圖如圖1所示。

2 CAN總線結構
2．1 主控節點設計
CAN總線主控機系統由單片機最小系統、CAN總線通信接口、人機接口、點滴速度傳感器和串口通信下載模塊及無線通信模塊組成。CAN總線通信接口通過雙絞線收發數據，實現與執行機的連通。結構框圖如圖2所示，主控機負責與無線通信網絡進行數據傳輸，同時也是CAN總線網絡中的一個節點，在整個系統中起著主導作用，無線通信模塊采用2．4 G的nRF2401通信芯片，而CAN總線通信模塊采用SJA1000和PCA82C 250，通過單片機控制，實現與其他節點通信。其他從節點除了沒有無線收發模塊以外，其他部分與主控機完全相同。