一种带安全机制的无线实时社区医疗保健监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种带安全机制的无线实时社区医疗保健监测系统；它主要由无线传感器网络和监控计算机组成，其中，无线传感器网络包括终端节点、路由节点和基站节点；基站节点通过串口或网络接口和监护计算机连接。根据不同的需求有三种不同的组网监护方法。本实用新型专利技术较好地解决老年人和慢性病人在家或社区内即可实时传送人体生理参数到医疗监护中心的问题；同时，增强的安全功能弥补了现有无线传感器网络医疗监护系统不能有效保护数据的缺陷，对重要生理数据在传输过程中采用高效的椭圆曲线加密算法加以保护，提高了系统的安全性。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及医疗监护
，尤其涉及一种带安全机制的无线实时数字化社区医疗保健监测系统。
技术介绍
目前，医疗模式是以治疗为中心，患者到医院检查身体，有时身上连接很多医疗传感器导线，这些导线通向床边监控仪器，这样可采集到人体的ECG心电信号、血压、体温、血氧饱和度等生理特征数据，这种检查方式除了容易造成被测患者心理紧张影响数据精度外，同时对病人的日常生活也带来诸多不便。针对大医院不堪重负，病人去医院看病花费贵和不方便等难题，基于社区医疗和家庭保健的医疗模式正在兴起，网络化远程可佩戴监护设备的使用，大大方便了患者，使得疾病早发现早治疗成为可能，人们的生活品质得到提高，因而医疗模式也从治疗为主向预防为主转变。近年来，无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,简称WSN)随着微电子技术、通信技术和计算机技术的发展己成为科学研究和工业界应用的热点，它是21世纪的一项重要技术。WSN网络技术用于某一区域的信息感知和信息收集，能很好地应用于家庭和社区医疗卫生健康监护领域。但是，在远程医疗监护系统设计和应用中，安全问题一直是制约WSN网络技术广泛应用的关键。在医疗卫生健康领域，患者疾病和生理参数是非常隐私的个人问题，不应被没有授权的团体和个人知道，更不能被一些有敌意的竞争对手获知。但是，由于无线信号在空中传输，无法保证不让对手窃听到信号，更有甚者，有些恶意对手对WSN进行主动攻击，造成数据被窜改、泄露或系统瘫痪。传统密码体制有对称密码体制和公钥密码体制(或称非对称密码体制)两种。对称密码算法具有快速、计算复杂度低等优点，但缺点是密钥管理能力弱，它使得密钥分配和广播认证设计复杂化。而公钥加密算法对节点没有时间同步的要求，密钥管理相对简单，但总体计算复杂度相对较高，需要较多计算资源。目前已知常用于WSN的公钥加密算法为RSA算法和椭圆曲线加密算法(EllipticCurve Cryptography,简称ECC算法)。ECC算法使用较短的密钥可以达到RSA算法较长密码时同样的安全性，如160位的ECC算法加密效果可和1024位的RSA算法相当。因此，ECC算法在运算速度和传输速度上具有较大的优势，尤其在诸如WSN环境，传感器网络节点存储资源及计算速度都有限的情况下，ECC算法显得更为适合，本技术采用高效的ECC算法。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种带安全机制的无线实时社区医疗保健监测系统。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的 一种带安全机制的无线实时社区医疗保健监测系统，它主要由无线传感器网络和监控计算机组成；其中，所述无线传感器网络包括终端节点、路由节点和基站节点；基站节点通过串口或网络接口和监护计算机连接。进一步地，终端节点主要由无线模块、中央处理器模块、加密模块、电源模块和传感模块组成。所述无线模块、加密模块、电源模块和传感模块均与中央处理器模块相连，电源模块分别与无线模块和传感模块相连。中央处理器模块带有一存储器；所述路由节点主要由无线模块、中央处理器模块和电源模块组成。所述无线模块和中央处理器模块分别与电源模块相连，无线模块和中央处理器模块通过总线相连。中央处理器模块带有一存储器；所述基站节点包括一个用于无线收发数据的节点模块和一个用于计算机网络通信及数据存储的网关处理模块。其中，节点模块主要由无线模块、第二中央处理器模块和电源模块组成，无线模块和第二中央处理器模块分别与电源模块相连，无线模块和第二中央处理器模块通过总线相连。网关处理模块主要由第一中央处理器模块和以太网接口/串口组成，第一中央处理器模块和以太网接口/串口通过总线相连，第一处理器模块与第二处理器模块通过总线相连，第一中央处理器模块与电源模块相连。第一处理器模块与第二处理器模块均带有一存储器。进一步地，所述监护计算机为带解密模块和本地数据库的本地监护计算机。基站节点通过串口或网络接口与本地监护计算机连接。进一步地，所述监护计算机为带解密模块和远程数据库的远程监护计算机。基站节点通过串口或网络接口与远程监护计算机连接。进一步地，所述监护计算机为带解密模块和本地数据库的本地监护计算机和带解密模块和远程数据库的远程监护计算机；基站节点通过串口或网络接口与本地监护计算机或远程监护计算机连接，本地监护计算机和远程监护计算机通过有线相连。本技术的有益效果是1. 本技术利用无线多通道数据传输方式，使得人们在家或社区内就可以把人体相关生理特征信号，通过WSN网络和计算机网络实时向本地或远程监护计算机中心传送，监护中心可根据病患不同的病况回送告警信号、诊断结果和用药指导等反馈情况，反馈信息可以选用短信、电话或网络邮件通知方式。这种采用WSN的无线实时传输方式，可以减少或去除床边监控仪器与人体医疗传感器之间的连线，使得被监护人能够拥有较多的自由活动空间，在不影响日常生活的情况下获得较准确的生理参数，病患在家里就可享受和在医院同样的治疗服务，既节省了医疗费用，同时又实现了病人在无拘束状态下的监护，提高病人的康复率和生活质量。2. 系统采用公钥密码体制中的椭圆曲线加密算法进行密钥管理，可以选用对称密码算法实现混合加密模式，可以选用简单的异或操作进行有效加密和解密算法。保证人体生理特征信号等敏感数据以密文方式传输，可以有效防止窃听等外部攻击。同时，在信息的传输过程中，使用消息鉴别码MAC (MessageAuthentication Code)防止信息被恶意窜改和丢弃，使得本系统对内部攻击也有一定的防御作用，从而保障病患数据的隐私性和系统的安全性，本技术可应用于家庭、社区、疗养院和各级医院的无线实时医疗保健监测系统。附图说明图1是带安全机制的无线实时社区医疗保健监测系统结构示意框图2是终端节点结构框图3是路由节点结构框图4是基站节点结构框图5是本地监护计算机网络模式结构框图6是本地监护计算机网络模式数据流程框图7是远程监护计算机网络模式结构框图8是远程监护计算机网络模式数据流程框图9是混合监护计算机网络模式数据流程框图10终端节点加密算法流程框图；图ll监护计算机解密算法流程框图。具体实施方式本系统的检测区域内(如家庭、社区、疗养院和各级医院等)由三种不同 类型节点组成一个无线传感器网络，它们是终端节点、路由节点和基站节点，各节点之间通过无线信道进行相互通讯，无线信号可以选用2.4GHz的全球公开 无线免费频段。终端节点可佩戴在人体上，检测并发送经椭圆曲线密码体制加 密后的人体生理特征信号(加密模块由椭圆曲线加密算法实现，加密算法流程 见图10所示)，经路由节点多跳发送至基站节点，或终端节点直接发送到基站 节点，病患者在监测区域内可以自由走动，不影响他们的日常生活；路由节点 相比终端节点少生理参数传感器模块，它主要起数据包转发作用， 一般由多个 路由节点固定分布在监测区域内；基站节点负责收集监测区域内无线传感器网 络的所有数据，进行数据集中操作，基站节点通过串口或网络接口和本地监护 计算机连接，基站节点也可通过网络接口和远程监护计算机连接，多个检测区 域共享一个远程监护计算机，进行远程数据的采集和控制。以上三类不同节点 可构成一个无线自组织网络，内部组网方式可以选用美国Cros本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带安全机制的无线实时社区医疗保健监测系统，其特征在于，它主要由无线传感器网络和监控计算机组成；其中，所述无线传感器网络包括终端节点、路由节点和基站节点；基站节点通过串口或网络接口和监护计算机连接。

【技术特征摘要】
1、一种带安全机制的无线实时社区医疗保健监测系统，其特征在于，它主要由无线传感器网络和监控计算机组成；其中，所述无线传感器网络包括终端节点、路由节点和基站节点；基站节点通过串口或网络接口和监护计算机连接。2、 根据权利要求1所述带安全机制的无线实时社区医疗保健监测系统，其特征在于，所述终端节点主要由无线模块、中央处理器模块、加密模块、电源模块和传感模块组成；所述无线模块、加密模块、电源模块和传感模块 均与中央处理器模块相连，电源模块分别与无线模块和传感模块相连；中 央处理器模块带有一存储器。3、 根据权利要求1所述带安全机制的无线实时社区医疗保健监测系统，其特 征在于，所述路由节点主要由无线模块、中央处理器模块和电源模块组成； 所述无线模块和中央处理器模块分别与电源模块相连，无线模块和中央处 理器模块通过总线相连；中央处理器模块带有一存储器。4、 根据权利要求1所述带安全机制的无线实时社区医疗保健监测系统，其特 征在于，所述基站节点包括一个用于无线收发数据的节点模块和一个用于 计算机网络通信及数据存储的网关处理模块；其中，节点模块主要由无线 模块、第二中央处理器模块和电源模块组成...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘巨龙，张道远，徐展翼，尤存钎，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：实用新型
国别省市：86[]