基于低压电力线载波技术的病房呼叫系统 呼叫系统, 通信技术, 网络

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近年来，随着通信技术的发展，人们在电力线载波通信方面作了大量的研究工作。电力供电网络四通八达，低压电力线连接千家万户，构成最普及的网络，利用它进行数据通信，传递各种信息，不占用无线频道资源，亦无需铺设专用通讯线路，省工、省钱、维护简单、有着广阔的应用前景。
传统的病房呼叫系统普遍采用有线式，不仅布线安装繁琐、维护不便、利用率低，而且实时性差。虽然无线式呼叫系统没有布线问题，但它的可靠性差，而且无线电波会干扰其它医疗仪器设备，目前大多数医院不采用无线呼叫系统。
随着电力载波技术的发展，应用低压电力线作为传输媒质，采用扩频、数字编码、单片机控制等技术实现病房呼叫已成为可能。本文运用电力载波技术设计了一种病房呼叫系统。
1 病房呼叫系统的基本要求
临床求助呼叫是传送临床信息的重要手段，病房呼叫系统是病人请求值班医生或护士进行诊断或护理的紧急呼叫工具，可将病人的请求快速传送给值班医生或护士，并在值班室的监控中心电脑上留下准确完整的记录，是提高医院和病房护理水平的必备设备之一。呼叫系统的优劣直接关系到病员的安危，历来受到各大医院的 普遍重视。它要求及时、准确、可靠、简便可行、利于推广。利用电力线载波通信技术、单片机多机通信和计算机监控管理技术设计的具有呼叫、振铃、显示排队、优先权设定、存储记录等功能的病床呼叫系统，满足了医院的病房管理和护理要求。

2 病房呼叫系统设计
2．1 系统组成与工作原理
病房呼叫系统由若干个呼叫源（一般每张病床为一个）、调制解调载波模块、耦合电路和监护系统组成，如图1所示。当呼叫源有呼叫信号时，在监控系统上有相应的声、光呼叫信号指示，并能显示出呼叫编号。若采用并行总线扩展方式，上百个呼叫源与主机之间的布线大复杂，故本系统利用单片机的串行通讯功能，使得主机到各个从机之间的信号通过电力载波调制解调模块，经 过～220V民用电力线传输，实现主机和从机之间的双向数据传送。

系统采用主从结构，监控系统（主机）放在医生值班室内（可以通过接口电路与计算机相联，构成监护中心），当病床有呼叫请求时进行声光报警，并在显示器上显示病床的位置。呼叫源（从机）放在病房内，病人有呼叫请求时，按下请求按钮，向值班室呼叫，并点亮呼叫指示灯。主机和从机之间通过电力线连接在一起。主机和从机通讯时，主机依次向各从机发送地址信息，各从机接收主机发来的地址信息，如果和自己的地址相同，则向主机发送自己的报警信息，无报警信息时，向主 机发送一个空号（00）。
2．2 SC1128扩频通信芯片及收发电路简介
SC1128芯片是面向电力线载波通信市场而开发研制的专用扩频调制/解调器电路。由于采用了直接序列扩频、数字信号处理、直接数字频率合成等新技术，因此该电路应用在电力线通信方面具有较强的 抗干扰及抗衰减性能。SC1128芯片内部集成了扩频/解扩、调制/解调、D/A转换和A/D转换、内置电子表、输出驱动、输入信号放大、看门狗、工作电压检测以及与单片机（MCU）串口通信等功能。该芯片在小型多功能应用系统中可以起到降低系统成本并提高系统功能的作用。

SC1128芯片组成的收发电路框图如图2所示，信号由电力线经耦合器、带通滤波器和前级放大器进入SC1128芯片。经过处理后通过功率放大器和耦合器发送至电力线上，完成信号在电力线上的发送和接收。框一为耦合线圈，它可将框三中发射的信号耦合到电力线；又可将电力线上接收的信号耦合到框二。框二为前级接收电路，它将接 收的信号经滤波、放大后，送入SC1128的一级运算放大器（13脚）进行处理。框三为功率放大器，它将SC1128的24脚发出的调相信号进行功率放 大，经耦合线圈送入电力线。框四为SC1128内部部分模拟信号处理电路，包含三级运算放大器，其中一级运放的增益可调。