基于可穿戴节点的无线医疗传感网应用系统

1.基于可穿戴节点的无线医疗传感网应用系统，其特征在于：
包括采集节点，采集节点通过无线方式连接汇聚节点，将采集到的数据送至汇聚节点，汇聚节点通过无线方式连接网关，将采集节点的数据转发至网关，网关通过TCP/IP协议将数据转发至后台PC服务器；
采集节点为病人所携带，采集和传输传感器数据；每个病房内放置一个汇聚节点用于汇聚该病房内的所有采集节点以及在走廊内且靠近该汇聚节点的采集节点的数据；汇聚节点与采集节点采用2.4G通信，与网关通信采用433M通信；采集节点包括MCU，MCU分别连接热敏电阻和无线芯片，纽扣电池给MCU和无线收发器供电，热敏电阻一端接地，另一端与MCU的AD输入管脚、20K电阻的一端连接在一起，20K电阻的另一端连接MCU的IO1端口；网关和汇聚节点之间的通信采用轮询方式，即网关逐个询问汇聚节点来获取汇聚节点需要发送的数据，轮询的顺序由汇聚节点的ID决定，网关收到汇聚节点上传的数据后，通过UDP发送给PC服务器；PC服务器负责与网关通信和数据存储，PC服务器的用户程序提供显示，报警，管理的用户交互功能；用户程序运行时需要登录，护士身份登陆后直接添加医生姓名，然后以此为过滤信息，提取出该医生名下病人和其传感器数据，每行显示一个病人的数据，单击某个病人显示出其病人的当前温度信息和历史信息曲线，对于每个病人，体温显示时设定相应的阈值，当超过此阈值时，该行数据以红色显示警示并能通过扬声器报警，值班护士通过显示的信息可以快速的定位到病房甚至病床进行及时的治疗护理，并且在下次登陆时，默认显示上次监测的信息，另外，当有新病人或者是病人出院时，护士增加或者删除该病人携带的采集节点设备信息，当医生登陆时，在登陆时通过对比后台数据库，直接显示出当前自己名下病人的体温情况和历史信息；
所述采集节点与汇聚节点之间的数据传输采用防碰撞方案：
方案1：时间同步防碰撞；
采集节点在进行数据传输之前需要加入汇聚节点网络，入网之后采集节点的ID、IP和Actvity信息都保存在汇聚节点的缓存中，每个终端节点具体入网通信流程如下：
1)采集节点处于未入网状态时，定时发出入网请求广播，目标ID为0xffffffff，定时的值由定值Tnb+随机数，Tnb/10<随机数2)汇聚节点收到入网请求，判断该采集节点是否已经入网，若有，则更新life并回发IP和时间戳，若没有，则发送新产生的唯一的IP再回发；
3)采集节点收到入网应答，获得IP和时间戳，完成入网，入网后会同步更新该时间戳，需要发送数据时，在时间戳后除以20取余，余等于IP的时刻发送数据，这样由于IP不一样，就可以避开节点间的发送碰撞；采集节点发送数据后会等待最多20ms来接收应答，如果节点连续三次发送数据都无应答，则重新寻网；
4)汇聚节点每收到一次采集节点的数据都需要更新其Actvity值为1，并回发应答，包含时间戳，以此校准采集节点自身定时器误差；
5)采集节点如果没有数据要发，需隔一段时间Ta发送心跳包，以更新其Actvity，汇聚节点需间隔2Ta对入网的采集节点Actvity属性值减1，当减到0时认为该节点已掉网，则从缓存删除；
方案2：随机通信防碰撞；
已入网的采集节点随时可以发送数据，若无应答，则认为碰撞，产生用于定时的随机数Tnb/10<随机数<2Tnb用于下一次重发，如果连续5次无应答，则认为该采集节点掉网，需要重新加入网络发送数据。
2.按照权利要求1所述基于可穿戴节点的无线医疗传感网应用系统，其特征在于：所述采集节点睡眠方法：发送指令让无线芯片进入睡眠模式，然后写MCU自身寄存器进入STOP模式，进入STOP模式后，寄存器仍然保持，所有外设和CPU都停止工作，除 睡眠定时器外，通过定时器中断唤醒，无线芯片通过片选CS下降沿唤醒，节点在每一次醒来时，先将时间戳+1，然后判断是否有事件处理，如果有，则处理事件后进入睡眠，如果没有事件，则立即进入睡眠。

基于可穿戴节点的无线医疗传感网应用系统\n技术领域\n[0001] 本发明属于智能穿戴设备技术领域，涉及基于可穿戴节点的无线医疗传感网应用系统。\n背景技术\n[0002] 随着近年智能手机和无线技术的发展，怎么样将无线技术与传统医疗相结合越来越受到人们的关注。现有的无线医疗产品主要分为两个方面，即智能穿戴设备和无线医疗管理系统。\n[0003] 智能穿戴设备是由智能手机和互联网的发展所衍生出来的，其主要是利用传感器采集人的生理数据。例如将传感器放在鞋底，当人步行的时候，传感器通过蓝牙将信息传输到手机，然后再通过手机传输到云端，然后对其进行分析并给出一个报告。又如将传感器用在睡眠监测中，当人睡眠的时候，就会带上一个睡眠监测的仪器，通过与家庭中的无线WIFi相连接，传感器能够在我们睡眠的时候记录下我们的睡眠过程，并对睡眠质量进行评估。智能穿戴融合了现在的大数据、云计算、传感网技术，通过这些技术的相融合，在实际生活中让人们对自己的身体知己知彼。无线医疗管理系统则是利用现在的无线技术，将医院的开处方、划价等操作变成一个无纸化操作，进一步减少由于字迹不清等误解引起的抓错药等事故。在国外，有一个专门研究无线医疗的研究所叫“西方无线研究所”，他们将医疗与无线相结合，将这两个看似没关系领域通过技术的融合，使医疗变得更加人性化。这只是其中一个，除此以外，还有多达600的无线公司在涉足无线医疗行业。在国内，医疗行业主要还是传统的操作流程，无线医疗还不普及。也有少数的医院在应用无线医疗的管理系统，例如上海东方医院用到了54M的无线局域网，通过这个无线网络来管理整个医院，减少了很多纸制化操作。\n[0004] 无线医疗是未来医疗的一个发展趋势，而通过无线技术采集患者生理信息也将成为必然，医生需要这样一套系统去关注患者每时每刻的生理指数，以及时调整患者的治疗方案。\n[0005] 传统医护工作都是医护人员人工采集，不能持续的采集数据，并不能分析出病人体征数据的一个走向；而此设计则是通过病人佩戴便携式传感器自动采集，采集信息能够自动上传，针对采集到的信息能够清楚的看出病人生理体征的变化图。\n发明内容\n[0006] 本发明的目的在于提供基于可穿戴节点的无线医疗传感网应用系统，解决了传统医护工作都是医护人员人工采集，不能持续的采集数据，不能分析出病人体征数据的一个走向的问题。\n[0007] 本发明所采用的技术方案是包括采集节点，采集节点通过无线方式连接汇聚节点，将采集到的数据送至汇聚节点，汇聚节点通过无线方式连接网关，将采集节点的数据转发至网关，网关通过TCP/IP协议将数据转发至后台PC服务器。\n[0008] 采集节点为病人所携带，采集和传输传感器数据；每个病房内放置一个汇聚节点用于汇聚该病房内的所有采集节点以及在走廊内且靠近该汇聚节点的采集节点的数据；汇聚节点与采集节点采用2.4G通信，与网关通信采用433M通信；采集节点包括MCU，MCU分别连接热敏电阻和无线芯片，纽扣电池给MCU和无线收发器供电，热敏电阻一端接地，另一端与MCU的AD输入管脚、20K电阻的一端连接在一起，20K电阻的另一端连接MCU的IO1端口；网关和汇聚节点之间的通信采用轮询方式，即网关逐个询问汇聚节点来获取汇聚节点需要发送的数据，轮询的顺序由汇聚节点的ID决定，网关收到汇聚节点上传的数据后，通过UDP发送给PC服务器；PC服务器负责与网关通信和数据存储，PC服务器的用户程序提供显示，报警，管理的用户交互功能；用户程序运行时需要登录，护士身份登陆后直接添加医生姓名，然后以此为过滤信息，提取出该医生名下病人和其传感器数据，每行显示一个病人的数据，单击某个病人显示出其病人的当前温度信息和历史信息曲线，对于每个病人，体温显示时设定相应的阈值，当超过此阈值时，该行数据以红色显示警示并能通过扬声器报警，值班护士通过显示的信息可以快速的定位到病房甚至病床进行及时的治疗护理，并且在下次登陆时，默认显示上次监测的信息，另外，当有新病人或者是病人出院时，护士增加或者删除该病人携带的采集节点设备信息，当医生登陆时，在登陆时通过对比后台数据库，直接显示出当前自己名下病人的体温情况和历史信息。\n[0009] 进一步，所述采集节点睡眠方法：发送指令让无线芯片进入睡眠模式，然后写MCU自身寄存器进入STOP模式，进入STOP模式后，寄存器仍然保持，所有外设和CPU都停止工作，初睡眠定时器除外，通过定时器中断唤醒，无线芯片通过片选CS下降沿唤醒，节点在每一次醒来时，先将时间戳+1，然后判断是否有事件处理，如果有，则处理事件后进入睡眠，如果没有事件，则立即进入睡眠。\n[0010] 进一步，所述采集节点与汇聚节点之间的数据传输采用防碰撞方案：\n[0011] 方案1：时间同步防碰撞；\n[0012] 采集节点在进行数据传输之前需要加入汇聚节点网络，入网之后采集节点的ID、IP和Actvity信息都保存在汇聚节点的缓存中，每个终端节点具体入网通信流程如下：\n[0013] 1)采集节点处于未入网状态时，定时发出入网请求广播，目标ID为0xffffffff，定时的值由定值Tnb+随机数，Tnb/10<随机数