基于无线传感网络的生命体征监控系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于无线传感网络的生命体征监控系统，采用温度、压力、脉搏传感器采集人体体温、脉率和脉搏信号、心电信号和血氧饱和度参数，并通过自动组建的基于ZigBeePRO的大型无线传感网络采集的生理参数和相应的ZigBee节点的位置信息传输给监护系统终端；该监护系统终端实现数据的分析、处理、报警、查询等任务，本实用新型专利技术结构简单，具有很高的传输可靠性、自修复能力及智能监控能力，具有较好的实用价值。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于无线传感网络的生命体征监控系统。
技术介绍
生命体征的检测技术是未来社会关注的重点，该技术不仅适用于医疗领域，也适用于老龄人看护、儿童活动场所等，在第一时间知道生命体征参数是否处于危险状态能为挽救生命争取宝贵的时间。但是现有的监控系统，仅仅是采用传感器采集数据，然后将该数据通过数据线或者其他传输方式发送给监护人员，该方法不仅受到数据传输距离的限制，而且监测过程被限定在特定的地点，例如监护病房上。传统监测方法无法实现便携应用，从而应用面狭窄，实用价值不高。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于无线传感网络的生命体征监控系统，以该硬件架构为基础，能实现人体生命体征参数的监控和定位。本技术方法采用以下方案实现一种基于无线传感网络的生命体征监控装置，其特征在于包括设置有ZigBee无线传输模块的传感采集设备，所述的传感采集设备内设有温度、压力、脉搏、心电以及光电容积描迹传感器，其通过自动组建的基于ZigBee PRO的大型无线传感网络与一具有数据处理、存储兼并UI操作的监护系统终端连接。在本技术一实施例中，所述的监护系统终端还设置有声光报警模块。在本技术一实施例中，所述的监护系统终端还连接有能登录监护系统终端并通过UI操作实现远程监护的远程监护终端。在本技术一实施例中，所述的ZigBee无线传感网络包括多个路由节点以及与所述监护系统终端连接的协调器。本技术采用ZigBee PRO协议构成网状网拓扑结构，组网灵活多变，具有较高的可靠性和可控性，监控数据可查，而且能实时定位，结构简单，具有较好的实用价值。附图说明图1是本技术实施例的架构示意图。图2是本技术实施例网络协调器工作流程示意图。图3是本技术实施例网络路由器工作流程示意图。图4是本技术实施例传感采集设备工作流程示意图。图5是本技术实施例监护系统终端工作流程示意图。图6是本技术实施例数据处理流程示意图。图7是本技术实施例远程客户端软件流程示意图。图8是本技术实施例UI功能模块示意图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术做进一步说明。这里要说明的是，本申请要求保护的是硬件架构，该硬件结构特点新颖，在该硬件基础上，能实现人体生命体征参数的监控和定位。如图1所示，本技术提供一种基于无线传感网络的生命体征监控装置，其特征在于包括设置有ZigBee无线传输模块的传感采集设备，所述的传感采集设备内设有温度、压力、脉搏、心电以及光电容积描迹传感器，其通过自动组建的基于ZigBee PRO的大型无线传感网络与一具有数据处理、存储兼并UI操作的监护系统终端连接。为了让一般技术人员更好的理解本技术硬件架构的用途及原理，下面我们结合系统软件对本技术做进一步说明，该软件部分仅用于解释说明，不要求保护。请参照图1，图1是本技术硬件架构示意图，本技术的无线传感网络采用 ZigBee PRO协议构成网状网拓扑结构，组网灵活多变，具有较高的可靠性和可控性。从源节点到达目的节点可以有多条路径。路径的冗余加强了网络的健壮性，如果原先的路径出现了问题，比如受到干扰或者其中一个或多个中间节点出现故障，ZigBee PRO可以进行网络自愈和路由修复，另选一条最佳的路径来保持通信。网络由一个协调器、大量的路由器以及终端设备组成。这三种设备采用MCU微控制器配合ZigBee协议栈模块的芯片(可集成单芯片或多芯片协同运作)，可选搭配增程模块、网络协议互转模块的硬件设计架构，可选传输功率与距离，实验条件下点对点的通信距离可达1000米，因此，整个无线传感网络的覆盖范围很广。其中，协调器负责建立和维护网络，并通过跨通信协议模块与监护终端进行双向通信。其工作流程图如图2所示，该协调器一方面要处理各个节点发送过来的有效数据，包括节点的网络地址、有效数据长度、串ID、定位坐标数据以及生理参数等，另一方面要处理并转发PC机发送给节点的数据包命令，如终端节点查找请求以及路由器坐标配置等。路由器负责最佳路由路径的搜寻以及数据的转发，并协助传感采集设备进行定位。其工作流程如图3所示，该路由器是一种可动态架设的节点，但架设完毕后其坐标位置是已知的，可以提供坐标和RSSI值的信息包给终端设备。该传感采集设备设置有ZigBee无线传输模块和温度、压力、脉搏、心电和光电容积描迹传感器，佩戴在被监护人身上，负责生理参数和定位信息的采集，只具备数据发送而无转发功能。布置网络可以通过网格布置、螺旋布置或者按照信号覆盖率达到最大为准则生成路由器布置工程图，以使信号覆盖整个区域并带有一定网络冗余。本技术所述ZigBee节点的位置信息是基于距离的算法和非基于距离的算法两种方式实现定位，在应用时，可以根据实际的网络中路由器节点的密度进行选择。基于距离的算法是通过测量接收到的信号强度(RSSI)来推算出终端设备到路由参考节点的距离， 再使用三点定位算法计算出终端设备的定位坐标数据，该方法适用于网络中路由器节点的密度较小的情况，优点是只需少量的路由器作为定位的参考节点，节省监护系统的成本，但因RSSI的值会受到多径干扰影响而存在定位误差。非基于距离的算法是利用固定点定位， 终端设备首先发出请求坐标的广播信息，然后将收到最大RSSI值的那个路由参考节点的位置坐标，并通过该RSSI值计算终端设备的存在半径以作为终端设备的位置。该方法使用于网络中路由器节点的密度较大的情况，优点是定位稳定可靠，但是定位法精度较低，如果想提高定位精度，必须提高路由节点的密度，这不利于控制监护系统的成本。此外，为了降低传感采集设备的功耗，使用蓄电池能够长时间工作，该传感采集设备采用休眠_唤醒的机制。每隔一定时间自动采集一次生理参数和定位信息，采集成功后通过MCU微控制芯片的控制引脚关闭生理参数采集模块，以进一步降低功耗，然后发送数据包给监护系统终端，并使设备进入休眠，等待下一次采集事件的唤醒。其工作流程图如图 4所示。本技术的监护系统终端启动后，在特定的监听端口上监听收集无线传感网络采集到的数据。对于接收到的数据进行数据处理后，将传感数据保存至数据库以用于构建数据仓库；经过处理的数据进一步应用于判断是否存在硬件信号丢失，超过规定时间未收到信号即判断为硬件信号丢失，警戒值是否超出警戒线等。最后，这类经过分析处理的传感信息被同步至已经经过注册的客户端中，以用于可视化UI操作显示，具体流程如图5所示。请继续参照图6，图6是本技术实施例数据处理流程示意图，上述数据处理是在对原始数据进行采集后，提取出所需的传感信息，按照不确定性数据流模式，更新群体免疫模型(主B细胞代表着群体平均传感数值，次B细胞代表着免疫生成的次群体传感数值)。 然后对传感信息经过三步处理以确定该信息的警戒值，第一步是通过免疫模型判断与群体平均值的差异，第二步是直接与个体传感阈值比较，第三步是将预测值与传感阈值比较。对于传感阈值，则按照时间窗口动态调整，以适应时间变化要求。现列举例子如下所示假设群体差异警戒值为L1,个体上界阈值警戒值L2,个体下界阈值警戒值L3,预测上界阈值警戒值L4,预测下界阈值警戒值L5 ；在某个时间点上，接收到某人员(ID :C32)的体温值为37. 2，设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于无线传感网络的生命体征监控装置，其特征在于：包括设置有ＺｉｇＢｅｅ无线传输模块的传感采集设备，所述的传感采集设备内设有温度、压力、脉搏、心电以及光电容积描迹传感器，其通过自动组建的基于ＺｉｇＢｅｅ　ＰＲＯ的大型无线传感网络与一具有数据处理、存储兼并ＵＩ操作的监护系统终端连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张建辉，陈彦，马胜蓝，吴良峰，黄昊宓，
申请(专利权)人：福建冰原网络科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：35