一种基于边缘计算的智能医疗系统的实现方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于边缘计算的智能医疗系统的实现方法，所述系统包括两种以上的设备，所述设备包括边缘设备和物联网设备，边缘设备为路由器或者接入节点，物联网设备包括簇首节点和簇成员节点，簇首节点执行转发功能，簇成员节点不执行转发功能，簇成员节点为佩戴在患者身上且能够采集患者的医疗数据的物联网设备。本发明专利技术通过单播取代广播的方式来获取医疗数据进而实现实时监测，从而降低医疗数据监测的延迟和代价，从而有效提高网络服务性能。本发明专利技术可应用于患者监测等领域，具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于边缘计算的智能医疗系统的实现方法
本专利技术涉及一种实现方法，尤其涉及的是一种基于边缘计算的智能医疗系统的实现方法。
技术介绍
物联网具有结构紧凑、易于布置、易于维护、价格便宜、测量精度高等优点，非常适合环境监测。近年来，国内外研究人员对基于边缘计算的物联网智能医疗监测系统进行了相关研究，并取得了一定的研究成果。但是目前基于边缘计算的物联网智能医疗监测系统具有一点过的局限性，例如采用广播方式实现数据监测，因此代价较大。因此，如何降低基于边缘计算的物联网智能医疗监测系统延迟成为近年来研究的热点问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种基于边缘计算的智能医疗系统的实现方法。本专利技术通过单播取代广播的方式来获取医疗数据进而实现实时监测，从而降低医疗数据监测的延迟和代价，从而有效提高网络服务性能。技术方案：本专利技术公开了一种基于边缘计算的智能医疗系统的实现方法，所述系统包括两种以上的设备，所述设备包括边缘设备和物联网设备，边缘设备为路由器或者接入节点，物联网设备包括簇首节点和簇成员节点，簇首节点执行转发功能，簇成员节点不执行转发功能，簇成员节点为佩戴在患者身上且能够采集患者的医疗数据的物联网设备，例如传感节点；一种类型的数据由一个名称唯一标识，一个名称包含前缀和数据ID，其中数据ID代表一种数据的类型，例如血压，前缀唯一标识一个区域或者一个地点，例如苏州/常熟理工学院或者苏州/常熟理工学院/N6-402；一个边缘设备由一个前缀唯一标识，该前缀标识一个区域，一个簇首节点由一个前缀唯一标识，该前缀标识一个地点；如果标识一个边缘设备的前缀是标识一个簇首节点的前缀的子集，则该边缘设备称为该簇首节点的关联边缘设备；一个物联网设备配置一个无线接口；一个边缘设备配置两个以上的接口，其中包含一个下游接口和多个上游接口，下游接口为与物联网设备进行通信的无线接口，上游接口为与其他边缘设备的上游接口连接的有线接口；边缘设备的每个接口由接口ID唯一标识；一个消息由消息ID唯一标识；一个簇首节点保存一个邻居表，一个邻居表项包含坐标和生命周期；邻居消息包含消息ID和坐标；簇首节点H0定期执行下述操作：步骤101：开始；步骤102：簇首节点H0发送一个邻居消息，该邻居消息的消息ID为1，坐标为簇首节点H0自己当前的坐标；步骤103：接收到该邻居消息的邻居簇首节点查看邻居表，如果存在一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于该邻居消息的坐标，则执行步骤104，否则执行步骤105；步骤104：接收到该邻居消息的邻居簇首节点选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于该邻居消息的坐标，将该邻居表项的生命周期设置为最大值，执行步骤106；步骤105：接收到该邻居消息的邻居簇首节点创建一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于该邻居消息的坐标，将该邻居表项的生命周期设置为最大值；步骤106：结束；簇首节点通过上述过程建立邻居表。簇首节点通过上述过程建立邻居表，这样，簇首节点可以实时获取邻居簇首节点的实时坐标，通过邻居簇首节点的实时坐标可以建立到达目的边缘设备的最短路由路径，从而降低数据通信延迟和代价本专利技术所述方法中，每个簇首节点保存一个转发表，一个转发表项包含前缀和生命周期；一个发布消息包含消息ID、目的坐标、最终坐标和前缀；簇首节点的通信半径为R0；在簇首节点H0的关联边缘设备为E0，簇首节点由前缀HP0唯一标识的条件下，如果簇首节点H0与边缘设备E0的距离大于通信半径R0，则簇首节点H0执行下述操作：步骤201：开始；步骤202：簇首节点H0选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标与边缘设备E0的坐标之间的距离最小，簇首节点H0发送一个发布消息，该发布消息的消息ID为2，目的坐标为该邻居表项的坐标，前缀等于HP0，最终坐标为边缘设备E0的坐标；步骤203：接收到该发布消息的物联网设备判断自己是否为簇首节点，如果是，则执行步骤204，否则执行步骤210；步骤204：接收到该发布消息的物联网设备判断自己的坐标是否等于该发布消息中的目的坐标，如果等于，则执行步骤205，否则执行步骤210；步骤205：接收到该发布消息的物联网设备判断自己是否存在一个转发表项，该转发表项的前缀等于该发布消息中的前缀，如果等于，则执行步骤206，否则执行步骤207；步骤206：接收到该发布消息的物联网设备选择一个转发表项，该转发表项的前缀等于该发布消息中的前缀，将该转发表项的生命周期设置为最大值，生命周期最大值取值范围为500ms-1s，执行步骤208；步骤207：接收到该发布消息的物联网设备创建一个转发表项，该转发表项的前缀等于该发布消息中的前缀，将该转发表项的生命周期设置为最大值；步骤208：接收到该发布消息的物联网设备判断自己的坐标与该发布消息最终坐标之间的距离是否小于通信半径R0，如果小于，则执行步骤210，否则执行步骤209；步骤209：接收到该发布消息的物联网设备选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标与该发布消息中最终坐标之间的距离最小，将该发布消息的目的坐标更新为该邻居表项的坐标，转发该发布消息，执行步骤203；步骤210：结束；簇首节点通过上述过程建立转发表。簇首节点通过上述过程建立转发表，这样，簇首节点通过转发表可以建立达到其关联边缘设备的最优路由路径，由于上述过程采用单播形式执行转发表的建立，从而降低了建立转发表的延迟和代价，同时，每个节点没有节点ID标识，因此实现了转发表建立的安全性和匿名性。本专利技术所述方法中，每个边缘设备保存一个数据表，一个数据表项包含名称、数据和生命周期；数据DA0由名称NA0定义，名称NA0的前缀等于HP0；数据收集请求消息包含消息ID和名称；收集请求消息包含消息ID和名称；收集响应消息包含消息ID，名称和数据；上传消息包含消息ID，目的坐标、最终坐标、名称和数据；如果簇首节点H0的关联边缘设备为E0且簇首节点H0的前缀等于HP0，则边缘设备E0执行下述过程创建数据DA0：步骤301：开始；步骤302：边缘设备E0发送一个数据收集请求消息，该数据收集请求消息的消息ID为3，名称为NA0；步骤303：接收到数据收集请求消息的物联网设备判断自己是否为簇首节点，如果是，则执行步骤304，否则执行步骤319；步骤304：接收到数据收集请求消息的物联网设备判断自己的前缀是否等于该数据收集请求消息中名称的前缀，如果等于，则执行步骤307，否则执行步骤305；步骤305：接收到数据收集请求消息的物联网设备判断是否存在一个转发表项，该转发表项的前缀等于该数据收集请求消息中名称的前缀，如果存在，则执行步骤306，否则执行步骤319；步骤306：接收到数据收集请求消息的物联网设备转发该数据收集请求消息，执行步骤303；步骤307：接收到数据收集请求消息的物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于边缘计算的智能医疗系统的实现方法，其特征在于，所述系统包括两种以上的设备，所述设备包括边缘设备和物联网设备，边缘设备为路由器或者接入节点，物联网设备包括簇首节点和簇成员节点，簇首节点执行转发功能，簇成员节点不执行转发功能，簇成员节点为佩戴在患者身上且能够采集患者的医疗数据的物联网设备；/n一种类型的数据由一个名称唯一标识，一个名称包含前缀和数据ID，其中数据ID代表一种数据的类型，前缀唯一标识一个区域或者一个地点；一个边缘设备由一个前缀唯一标识，该前缀标识一个区域，一个簇首节点由一个前缀唯一标识，该前缀标识一个地点；如果标识一个边缘设备的前缀是标识一个簇首节点的前缀的子集，则该边缘设备称为该簇首节点的关联边缘设备；/n一个物联网设备配置一个无线接口；一个边缘设备配置两个以上的接口，其中包含一个下游接口和多个上游接口，下游接口为与物联网设备进行通信的无线接口，上游接口为与其他边缘设备的上游接口连接的有线接口；边缘设备的每个接口由接口ID唯一标识；/n一个消息由消息ID唯一标识；一个簇首节点保存一个邻居表，一个邻居表项包含坐标和生命周期；邻居消息包含消息ID和坐标；簇首节点H0定期执行下述操作：/n步骤101：开始；/n步骤102：簇首节点H0发送一个邻居消息，该邻居消息的消息ID为1，坐标为簇首节点H0自己当前的坐标；/n步骤103：接收到该邻居消息的邻居簇首节点查看邻居表，如果存在一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于该邻居消息的坐标，则执行步骤104，否则执行步骤105；/n步骤104：接收到该邻居消息的邻居簇首节点选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于该邻居消息的坐标，将该邻居表项的生命周期设置为最大值，执行步骤106；/n步骤105：接收到该邻居消息的邻居簇首节点创建一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于该邻居消息的坐标，将该邻居表项的生命周期设置为最大值；/n步骤106：结束；/n簇首节点通过上述过程建立邻居表。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于边缘计算的智能医疗系统的实现方法，其特征在于，所述系统包括两种以上的设备，所述设备包括边缘设备和物联网设备，边缘设备为路由器或者接入节点，物联网设备包括簇首节点和簇成员节点，簇首节点执行转发功能，簇成员节点不执行转发功能，簇成员节点为佩戴在患者身上且能够采集患者的医疗数据的物联网设备；
一种类型的数据由一个名称唯一标识，一个名称包含前缀和数据ID，其中数据ID代表一种数据的类型，前缀唯一标识一个区域或者一个地点；一个边缘设备由一个前缀唯一标识，该前缀标识一个区域，一个簇首节点由一个前缀唯一标识，该前缀标识一个地点；如果标识一个边缘设备的前缀是标识一个簇首节点的前缀的子集，则该边缘设备称为该簇首节点的关联边缘设备；
一个物联网设备配置一个无线接口；一个边缘设备配置两个以上的接口，其中包含一个下游接口和多个上游接口，下游接口为与物联网设备进行通信的无线接口，上游接口为与其他边缘设备的上游接口连接的有线接口；边缘设备的每个接口由接口ID唯一标识；
一个消息由消息ID唯一标识；一个簇首节点保存一个邻居表，一个邻居表项包含坐标和生命周期；邻居消息包含消息ID和坐标；簇首节点H0定期执行下述操作：
步骤101：开始；
步骤102：簇首节点H0发送一个邻居消息，该邻居消息的消息ID为1，坐标为簇首节点H0自己当前的坐标；
步骤103：接收到该邻居消息的邻居簇首节点查看邻居表，如果存在一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于该邻居消息的坐标，则执行步骤104，否则执行步骤105；
步骤104：接收到该邻居消息的邻居簇首节点选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于该邻居消息的坐标，将该邻居表项的生命周期设置为最大值，执行步骤106；
步骤105：接收到该邻居消息的邻居簇首节点创建一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于该邻居消息的坐标，将该邻居表项的生命周期设置为最大值；
步骤106：结束；
簇首节点通过上述过程建立邻居表。


2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的智能医疗系统的实现方法，其特征在于，每个簇首节点保存一个转发表，一个转发表项包含前缀和生命周期；一个发布消息包含消息ID、目的坐标、最终坐标和前缀；簇首节点的通信半径为R0。


3.根据权利要求2所述的一种基于边缘计算的智能医疗系统的实现方法，其特征在于，在簇首节点H0的关联边缘设备为E0，簇首节点由前缀HP0唯一标识的条件下，如果簇首节点H0与边缘设备E0的距离大于通信半径R0，则簇首节点H0执行下述操作：
步骤201：开始；
步骤202：簇首节点H0选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标与边缘设备E0的坐标之间的距离最小，簇首节点H0发送一个发布消息，该发布消息的消息ID为2，目的坐标为该邻居表项的坐标，前缀等于HP0，最终坐标为边缘设备E0的坐标；
步骤203：接收到该发布消息的物联网设备判断自己是否为簇首节点，如果是，则执行步骤204，否则执行步骤210；
步骤204：接收到该发布消息的物联网设备判断自己的坐标是否等于该发布消息中的目的坐标，如果等于，则执行步骤205，否则执行步骤210；
步骤205：接收到该发布消息的物联网设备判断自己是否存在一个转发表项，该转发表项的前缀等于该发布消息中的前缀，如果等于，则执行步骤206，否则执行步骤207；
步骤206：接收到该发布消息的物联网设备选择一个转发表项，该转发表项的前缀等于该发布消息中的前缀，将该转发表项的生命周期设置为最大值，执行步骤208；
步骤207：接收到该发布消息的物联网设备创建一个转发表项，该转发表项的前缀等于该发布消息中的前缀，将该转发表项的生命周期设置为最大值；
步骤208：接收到该发布消息的物联网设备判断自己的坐标与该发布消息最终坐标之间的距离是否小于通信半径R0，如果小于，则执行步骤210，否则执行步骤209；
步骤209：接收到该发布消息的物联网设备选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标与该发布消息中最终坐标之间的距离最小，将该发布消息的目的坐标更新为该邻居表项的坐标，转发该发布消息，执行步骤203；
步骤210：结束；
簇首节点通过上述过程建立转发表。


4.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的智能医疗系统的实现方法，其特征在于，每个边缘设备保存一个数据表，一个数据表项包含名称、数据和生命周期。


5.根据权利要求4所述的一种基于边缘计算的智能医疗系统的实现方法，其特征在于，
数据DA0由名称NA0定义，名称NA0的前缀等于HP0；
数据收集请求消息包含消息ID和名称；
收集请求消息包含消息ID和名称；
收集响应消息包含消息ID，名称和数据；
上传消息包含消息ID，目的坐标、最终坐标、名称和数据。


6.根据权利要求5所述的一种基于边缘计算的智能医疗系统的实现方法，其特征在于，
如果簇首节点H0的关联边缘设备为E0且簇首节点H0的前缀等于HP0，则边缘设备E0执行下述过程创建数据DA0：
步骤301：开始；
步骤302：边缘设备E0发送一个数据收集请求消息，该数据收集请求消息的消息ID为3，名称为NA0；
步骤303：接收到数据收集请求消息的物联网设备判断自己是否为簇首节点，如果是，则执行步骤304，否则执行步骤319；
步骤304：接收到数据收集请求消息的物联网设备判断自己的前缀是否等于该数据收集请求消息中名称的前缀，如果等于，则执行步骤307，否则执行步骤305；
步骤305：接收到数据收集请求消息的物联网设备判断是否存在一个转发表项，该转发表项的前缀等于该数据收集请求消息中名称的前缀，如果存在，则执行步骤306，否则执行步骤319；
步骤306：接收到数据收集请求消息的物联网设备转发该数据收集请求消息，执行步骤303；
步骤307：接收到数据收集请求消息的物联网设备发送一个收集请求消息，该收集请求消息的消息ID为4，名称等于该数据收集请求消息中的名称；
步骤308：接收到收集请求消息的物联网设备发送一个收集响应消息，该收集响应消息的消息ID为5，名称等于该收集请求消息中的名称，数据等于该收集请求消息中的名称所定义的部分数据；
步骤309：接收到收集响应消息的物联网设备判断自己是否为簇首节点，如果是，则执行步骤310，否则执行步骤319；
步骤310：接收到收集响应消息的物联网设备判断自己的前缀是否等于该收集响应消息中名称的前缀，如果等于，则执行步骤311，否则执行步骤319；
步骤311：接收到收集响应消息的物联网设备将所有接收到的收集响应消息中的数据构建成数据DA0，选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标与边缘设备E0的坐标之间的距离最小，接收到收集响应消息的物联网设备发送一个上传消息，该上传消息的消息ID为6，名称等于接收到的收集响应消息中的名称，数据等于DA0，目的坐标为该邻居表项的坐标，最终坐标为边缘设备E0的坐标；
步骤312：如果边缘设备E0接收到该上传消息，则执行步骤316，否则执行步骤313；
步骤313：接收到该上传消息的物联网设备判断自己是否为簇首节点，如果是，则执行步骤314，否则执行步骤319；
步骤314：接收到该上传消息的物联网设备判断自己的坐标是否等于该上传消息中的目的坐标，如果等于，则执行步骤315，否则执行步骤319；
步骤315：接收到该上传消息的物联网设备选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标与该上传消息中最终坐标之间的距离最小，将该上传消息的目的坐标更新为该邻居表项的坐标，转发该上传消息，执行步骤312；
步骤316：接收到该上传消息的边缘设备E0判断是否存在一个数据表项，该数据表项的名称等于该上传消息中的名称，如果存在，则执行步骤317，否则执行步骤318；
步骤317：接收到该上传消息的边缘设备E0选择一个数据表项，该数据表项的名称等于该上传消息中的名称，将该数据表项的数据更新为该上传消息中的数据，将生命周期设置为最大值，执行步骤319；
步骤318：接收到该上传消息的边缘设备E0创建一个数据表项，该数据表项的名称等于该上传消息中的名称，将该数据表项的数据设置为该上传消息中的数据，将生命周期设置为最大值；
步骤319：结束；
边缘设备通过上述过程创建数据DA0并保存数据DA0。


7.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的智能医疗系统的实现方法，其特征在于，每个边缘设备保存一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓喃，钱昕妍，朱海霞，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32