基于Zigbee技术的多路健康监测仪制造技术

本发明专利技术公开了一种基于Zigbee技术的多路健康监测仪，包括感知层，所述感知层包括若干个节点传感器，用于体征信息采集；网络层，包括节点和协调器，节点将采集到的体征信息通过ZigBee模块上传至协调器，协调器负责组网、节点信息收集，并接收上位机的指令进行相应的处理，协调器接收节点上传的体征信息，验证节点信息的完整性，如果是完整则处理上位机命令完成信息发送，如果不完整则调用向量回归模型，校正信息后再发送信息；应用层，通过上位机将协调器接收到的信息做相应的处理。本发明专利技术可对患者进行连续时间段内的体征数据进行采集，并且通过向量自回归模型计算出缺失的数据，提高了采集数据的完整性和准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于Zigbee技术的多路健康监测仪
本专利技术属于生命体征监测设备领域，具体来说，是基于Zigbee技术的多路健康监测仪。
技术介绍
近年来，伴随人口老龄化水平的加剧，慢病发病人数快速上升，慢病成为影响国家经济和社会发展的大问题，加强慢病管理变得至关重要。我国慢病管理模式主要为患者定时去医院逐项生理指标检测并记录，医生再做出相应的临床诊断和处理。这种被动式的记录方式在现代生活中的经济成本和时间成本极大上升，造成医疗资源的浪费。如果有一种设备能方便快捷的采集患者连续时间段内的体征数据，既有利于患者自我监测，收集的体征数据也利于医生及时进行临床观测和诊治。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种基于Zigbee技术的多路健康监测仪。可对患者进行连续时间段内的体征数据进行采集，并且通过向量自回归模型计算出缺失的数据，提高了采集数据的完整性和准确性。为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：基于Zigbee技术的多路健康监测仪，包括，感知层，所述感知层包括若干个节点传感器，用于体征信息采集；网络层，包括节点和协调器，节点将采集到的体征信息通过ZigBee模块上传至协调器，协调器负责组网、节点信息收集，并接收上位机的指令进行相应的处理，协调器接收节点上传的体征信息，验证节点信息的完整性，如果是完整则处理上位机命令完成信息发送，如果不完整则调用向量回归模型，校正信息后再发送信息；应用层，通过上位机将协调器接收到的信息做相应的处理。进一步限定，向量回归模型的原理是根据失效节点传感器以前采集的数据和其它完好的节点传感器采集的数据融合计算出当前失效节点传感器的正确值。进一步限定，向量回归模型的具体算法为：(1)L为节点传感器采集的总数据个数，Q为节点传感器个数，P为有效节点传感器个数；(2)完好的节点传感器采集到的数据为Av1，Av2，Av3...Avn；(3)依据向量自回归算法构造向量矩阵Mn＝[1；Av1；Av2；Av3...Avn]；(4)设对W矩阵进行LU分解，W＝LU，得到从而得到根据参数值L,Q,P,U,B得到误差向量(5)依据以上结果，失效节点传感器的数据为Av＝BUv+ε。进一步限定，如果同一个超过三次数据采集失败，会发出警报提示是否被采集人出现异常情况进一步限定，所述节点传感器包括温度传感器、心率传感器、脉搏传感器。进一步限定，所述协调器通过WiFi模块与上位机之间进行数据通信。进一步限定，所述ZigBee模块通过通道进行A/D转换将采集的信息转换成数字信号，并将数字信号上传给协调器。ZigBee技术具有构建成本少、低功耗、稳定性高、自组网等优点，是一种使用比较广泛的短距离无线通信技术，目前广泛的运用于智能家居等领域。本监测仪利用ZigBee无线传感网络将温度、脉搏、心率传感器采等集到的人体生理参数发送到信息控制终端并显示，并创新性的提出向量自回归模型保证了数据传输的稳定性。实现了前端多种数据同时采集，后端数据处理，是一种比较理想的慢病智能多路健康监测仪。附图说明本专利技术可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；图1为本专利技术工作结构图；图2为HKT-09A与CC2530连接图；图3为协调器内部结构图；图4为节点程序设计框图；图5为协调器程序设计框架图；具体实施方式为了使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术，下面结合附图和实施例对本专利技术技术方案进一步说明。如图1所示，一种基于Zigbee技术的多路健康监测仪，包括感知层、网络层、应用层，感知层包括若干个节点传感器，用于体征信息采集；网络层包括节点和协调器，节点将采集到的体征信息通过ZigBee模块上传至协调器，协调器负责组网、节点信息收集，并接收上位机的指令进行相应的处理，协调器接收节点上传的体征信息，验证节点信息的完整性(也就是查看是否有节点传感器失效)，如果是完整则处理上位机命令完成信息发送，如果不完整则调用向量回归模型，根据失效节点传感器以前采集的数据和其它完好的节点传感器采集的数据融合计算出当前失效节点传感器的正确值，校正信息后再发送信息；应用层，通过上位机将协调器接收到的信息做相应的处理。其中，向量回归模型的具体算法为：(1)L为节点传感器采集的总数据个数，Q为节点传感器个数，P为有效节点传感器个数；(2)完好的节点传感器采集到的数据为Av1，Av2，Av3...Avn；(3)依据向量自回归算法构造向量矩阵Mn＝[1；Av1；Av2；Av3...Avn]；(4)设对W矩阵进行LU分解，W＝LU，得到从而得到根据参数值L,Q,P,U,B得到误差向量(5)依据以上结果，失效节点传感器的数据为Av＝BUv+ε。如果同一个超过三次数据采集失败，会发出警报提示是否被采集人出现异常情况节点传感器包括温度传感器、心率传感器、脉搏传感器。下面以采集体温信息为例说明工作运行模式，ZigBee模块采用德州仪器公司生产的CC2530，CC2530是单个芯片上集成一个完整的系统(SoC)的完美解决方案，广泛适用于2.4-GHzIEEE802.15.4、ZigBee和RF4CE应用。由于其自组网特点，因此能以较低成本建立强大的网络节点。CC2530内置了优良性能的RF收发器，搭载了增强型8051中央处理单元，系统内可编程闪存，8KB随机内存和许多其它强大的功能模块。CC2530运行模式之间的转换时间较短确保其低功耗，非常适合家用。体温传感器采用合肥华科电子科技有限公司的HKT-09A体温传感器，它采用了专业的电流驱动电路和Honeywell热敏电阻敏感元件，芯片采用CMOS与传感器结合技术，体积小。HKT-09A体温传感器具有温度测量响应时间快，精度高，精度可达0.01℃等特点。HKT-09A支持在线温度校准，可通过相应指令对测量温度进行调整。该传感器适合各类基于单片机开发的体温测量系统。图2为HKT-09A与CC2530连接图，从上图可以看出，HKT-09A传感器的GND为接地，传感器RS232与CC2530的P1-4连接，引脚上接一个10欧的电阻实现上拉。传感器RXTX与控制器P1-5连接，电源与接地之间并联一个电容。从图1可以看出，协调器负责多个节点信息的采集、汇总、上传、组网。协调器由CC2530控制器模块、时钟模块、WIFI模块、存储器模块、显示模块等组成。WIFI模块负责服务器与协调器之间的数据通信。图3为协调器内部结构图。CC2530负责整个协调器模块的控制，是整个模块最为核心部分。上位机与协调器之间的信息传递由WIFI模块来实现，本实施例中WIFI模块采用亿佰特科技的E103-W01，工作频段为2.4-2.4835GHz。E103-W01的发射功率为100mW，没有遮挡有效传输距离达800米，是一款超高性价比的串口转Wi-Fi模块，采用贴片小体积封装工艺。模块采用陶瓷天线与IPX并存，使得共振频率高，终端的接收效果较好。模块可使用串口及其它接口进行数据收发，降低了无线应用的门槛。E103-W01是一款工业级芯片，可在高温、高湿、强电磁环境中长期使用，完全可以满足本次设计的需要。在软件部分，节点包括节点程序，该程序负责温度、脉搏、心率等传感器的初始化，接收传感器采集到的信息并发送数据。节点将这些信息通过ZigBee无线网络上传至协调器。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于Zigbee技术的多路健康监测仪，其特征在于：包括，感知层，所述感知层包括若干个节点传感器，用于体征信息采集；网络层，包括节点和协调器，节点将采集到的体征信息通过ZigBee模块上传至协调器，协调器负责组网、节点信息收集，并接收上位机的指令进行相应的处理，协调器接收节点上传的体征信息，验证节点信息的完整性，如果是完整则处理上位机命令完成信息发送，如果不完整则调用向量回归模型，校正信息后再发送信息；应用层，通过上位机将协调器接收到的信息做相应的处理。

【技术特征摘要】
1.基于Zigbee技术的多路健康监测仪，其特征在于：包括，感知层，所述感知层包括若干个节点传感器，用于体征信息采集；网络层，包括节点和协调器，节点将采集到的体征信息通过ZigBee模块上传至协调器，协调器负责组网、节点信息收集，并接收上位机的指令进行相应的处理，协调器接收节点上传的体征信息，验证节点信息的完整性，如果是完整则处理上位机命令完成信息发送，如果不完整则调用向量回归模型，校正信息后再发送信息；应用层，通过上位机将协调器接收到的信息做相应的处理。2.根据权利要求1所述基于Zigbee技术的多路健康监测仪，其特征在于：向量回归模型的原理是根据失效节点传感器以前采集的数据和其它完好的节点传感器采集的数据融合计算出当前失效节点传感器的正确值。3.根据权利要求2所述基于Zigbee技术的多路健康监测仪，其特征在于：向量回归模型的具体算法为：(1)L为节点传感器采集的总数据个数，Q为节点传感器个数，P为有效节点传感器个数；(2)完好的节点传...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾红武，王佳，熊欣，
申请(专利权)人：重庆医科大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50