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(5)对现场环境的适应性 工作在现场设备前端，作为工厂网络底层的现场总线，是专为现场环境工作而设计的，它可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等，具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现送电与通信，并可满足本质安全防爆要求等。
在现代化的大中型医院经营管理过程中，网络将成为连接医院内部各个部门，并与外部交流信息的重要基础设施。一个完整高效的医院经营管理信息网络系统，对于医院经营管理现代化信息化智能化，提高医院的就疹监护管理效率，都起着十分重要的作用。医院病房的监护系统属于医院管理信息网络一个子系统，因此，医院对各个病房的监控护理最适合于利用现场总线构成底层局域网，实现医生、护士与病员之间实时可靠的通信，并且还可以利用病房现场医疗、诊断、监控等设备的智能化对病员的护理监测实现自动化。而且由于现场总线的以上特点，特别是现场总线系统结构的简化，使其在医院病房监护系统的设计、安装、正常运行及其维护，都体现出优越性。
(1) 节省硬件数量与投资;
(2) 节省安装费用;
(3) 节省维护开销;
(4) 用户具有高度的系统集成主动权;
(5) 提高了系统的准确性与可靠性;
(6) 设计简单，易于重构;
3. 基于CAN总线的医院病房全开放分布式监护系统模型及其软硬件组成
CAN是目前唯一被批准为国际标准的现场总线，它有如下基本特点：
(1)CAN协议遵循ISO/OSI模型采用了其中的物理层、数据链路层和应用层的三层结构。
(2)CAN的通信速率为：5Kbps/10km，1Mbps/40m，节点数可达110个，传输介质可以是双绞线，光纤等。
(3)CAN的信号传输采用短帧结构，每一帧有效字节数为8个，这样传输时间短，受干扰的概率低。并且，当CAN节点发生严重错误时，CAN具有自动关闭节点的功能，自动切断与总线的联系，使总线上的其它节点及其通信不受影响。所以，具有较强的抗干扰能力
(4)CAN节点采用点对点，一点对多点以及广播几种发送和接受数据，可实现全分布式多机系统，并且无主从之分
(5)CAN采用非破坏的总线仲裁技术
(6)CAN能支持防爆区
因此，CAN(ControllerAreaNetwork)总线是被公认为最有前途的现场总线之一。通常基于CAN总线的智能测控系统如图3所示：
根据病房监护特点：一般需要至少一个中央监控站由监护主管医生负责全局性的监控、其次每道楼层设置护士值班室对所负责的床位作实时监控和护理以及各个病房病号病床现场在线监测等构成，因此，可以将整个监护系统分成为：管理级——监护级——现场级等三个层次。基于CAN总线的系统结构如图4所示：
基于CAN总线的系统结构
它由上位监控PC机作为管理级(主管医生办公室内)、护士智能监护节点作为监护级(各个楼道护士值班室内，假设m层楼道)以及病床现场测控节点作为现场级(病房病床，假设n个病床)。
下面就系统构成硬件及其软件组成分别做一简单介绍：
一 硬件设计
1.中央监控PC机
硬件基本构成：PC机+CAN总线通信接口适配卡
CAN总线通信
接口适配卡在PC机内的数据和控制参数迅速传送给指定的CAN网络节点，同时，将各CAN网络节点的采集的数据传送给PC机做进一步分析处理。CAN总线通信接口适配卡结构框图如图5所示。
主要功能：接收、处理并保存来自各个值班室以及床位的监护信息。具体功能特点如下：
a) 大屏幕可同时显示现场多点采集到的不同监测参数的数据图线图表;
b) 大容量磁盘记录监护信息;
c) 具有监护声光报警功能;
d) 全中文软件界面;
e) 计算机辅助分析诊断功能;
f) 具有和医院其他子系统联网通信功能;
2. 护士智能监护节点
护士智能监护节点的硬件结构框图如图6所示。由图可见，它由两部分组成：带在片CAN的微控制器PAC87C591(一种功能很强的8位微控制器，在芯片内部集成可CAN控制器，可为网络节点与PC机连网提供硬件支持，并且内部还带有A/D转换电路等其它功能)、人机交互接口构成。
节点主要功能：
a) 接受并执行中央监控PC机传来的病员医嘱信息;
b) 实时接收所监护病员远程监护请求信号
c) 记录并将所监护病员的监护日志上传中央监控PC机;
3. 病床现场测控节点
病床现场测控节点的结构框图如图7所示。它主要包括MCU89C52、CAN控制器SJA1000芯片和现场传感器接口三部分。
节点主要功能：
a) 采集并上传病员实时监测参数(包括病人体温、血压、心律、呼吸等等);
b) 发送病员监护请求信号;
c) 响应上位监护站发来的控制信号，自动执行单元进行相应操作;
二 软件设计
软件设计采用结构化程序设计方案，具有良好的模块性，可修改性及可移植性。整个系统软件设计分三大部分，即：
1.中央监控PC机接口适配卡软件设计
采用基于Windows 98平台的VC++6.0面向对象的可视化高级语言编写，具有系统参数(如波特率、输出控制、报文标识与屏蔽等)设置、监视状态设置、数据发送和接收、本机状态查询、节点状态查询、实时报警及中断接收数据管理等功能模块。软件功能模块如图8所示。上位机首先对CAN总线适配卡及自身进行初始化，然后发送命令通知特定节点向CAN总线上发送数据，通过CAN总线适配卡转换后，再由中央监控PC根据实际情况进行相应处理。采用定时轮循方式向各节点发命令，而采用中断方式接受数据。
其次是对PCL-841 CAN卡的驱动，生产商为PCL-841卡提供了一个完备的DLL驱动函数库，使用VC++6.0开发时，先要将该DLL库连入开发环境，然后就可以调用库中的函数。库函数调用需要遵循一定的流程，具体见图9所示：
2.智能监护节点软件设计
智能监护节点软件由初始化、发送数据和中断处理三部分组成，主要完成两项任务：一是接收现场监测节点监护请求信号与控制算法;二是当中央监控PC机请求数据时，将节点状态、数据信息传送给上位机。节点主程序流程图如图10所示：
3.现场测控节点软件设计
现场测控节点软件的主要功能是完成现场病人生理参数传感采集与数据融合以及现场医疗设备自动控制，同时实现与中央监控PC机和其它智能监护节点之间的数字通信。
4.结论
现场总线以其领先的优点、成熟的技术和良好的性价比，越来越被更多的领域所接受。作者认为，现场总线应用于医院病房监护系统，构成全开放分布式的系统局域网络，必将为面向21世纪“数字化医院”的新构想奠定基础。此外，随着各种医疗器械、监护仪器的智能化以及网络技术普及，家庭远程医疗(包括健康保健)是医疗行业发展的必然趋势。因此，远程家庭健康监护系统将进一步为现场总线在该领域的应用提供更加广泛的应用前景。 |
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