CN101695440A - 一种基于物联网的医疗健康关怀系统的实现方法 - Google Patents

Abstract

一种基于物联网的医疗健康关怀系统的实现方法，该系统由医疗传感节点、无线传感器网络网关、移动终端设备、系统软件和终端软件五部分构成，医疗传感节点通过血氧探头、脉搏探头、体温探头等多种探头采集人体的血氧、脉搏、体温等病理信息，然后通过无线传感模块将数据传输给无线传感网网关设备，网关设备通过实现无线传感网与以太网、无线局域网的无缝切换，将病理数据通过基础设施网络传到终端设备上，可摆脱有线设备的束缚，在医院或者无线网络覆盖范围之内，都能够便捷的使用相关移动设备，如PDA、智能手机监测患者的病理信息。该系统能够实际地应用在人们日常生活和工作中，使医护人员及病患家属可以便捷的无线远程监控病人病理信息。

Description

一种基于物联网的医疗健康关怀系统的实现方法

技术领域

本发明涉及一种基于物联网的无线通信系统的设计和实现方案，以及该系统在多种移动终端设备上的软件实现，两者有机结合构成物联网架构下的医疗健康关怀系统，属于物联网，嵌入式系统和无线通信的交叉领域。

背景技术

物联网概念起源于比尔盖茨1995年《未来之路》一书，在《未来之路》中，比尔盖茨已经提及物联网概念，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起重视。随着技术不断进步，国际电信联盟于2005年正式提出物联网概念，而今年奥巴马就职演讲后对IBM提出的“智慧地球”积极响应后，物联网再次引起广泛关注。而我国官方近期对传感网(物联网的另一称谓)的多次提议表示我国物联网的发展也正式提上议事日程，同时也表明我国物联网的发展将加快。

所谓“物联网”(Internet of Things)，指的是将各种信息传感设备，如传感器节点、射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。物联网框架应该由安全的API接口、骨干网络、可通过标准接口接入到骨干网络的设备网络构成。

物联网又称“传感网”，以互联网为代表的计算机网络技术是二十世纪计算机科学的一项伟大成果，它给我们的生活带来了深刻的变化，然而在目前，网络功能再强大，网络世界再丰富，也终究是虚拟的，它与我们所生活的现实世界还是相隔的，在网络世界中，很难感知现实世界，很多事情还是不可能的，时代呼唤着新的网络技术。

无线传感网络正是在这样的背景下应运而生的全新网络技术，它是由具有感知、处理和无线通信能力的传感器节点通过自组织方式形成的网络，它能够使我们延伸至更广阔的交互空间，获得围绕我们周围动态的状态信息，实现对于外围世界更加精确而深邃的认识和控制，因而在军事、环境、健康、家庭、交通、制造业、商业、设施管理、运输、安全、空间探索和灾难拯救等领域有着广阔的应用前景，对人们的生活和工作方式、产业发展和变革产生革命性的影响。

无线传感网络综合了微电子技术、嵌入式计算技术、现代计算机网络技术及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种先进技术，网络中的节点能够相互协作地进行实时监测、感知和采集网络覆盖区域中各种环境或监测对象的信息，并对其进行处理，处理后的信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送给观察者。无线传感器网络将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界融合在了一起，从而实现物理世界、计算世界以及人类社会三元世界的连通。无线传感器络作为当今信息与计算机领域的一个全新的研究方向，综合了多种学科的前沿技术，现在已经受到学术界和工业界的广泛关注。

作为无线传感网络平台的硬件载体，无线传感器节点的设计需要遵循微型化，低功耗，扩展性强，稳定性高，安全性好，成本低等众多因素。然而，作为一种新兴出现的技术，建立一个运转良好、鲁棒性好的无线传感器网络还是面临着许多挑战。而且由于它的一些独特特性，无线传感器网络的设计方法与现有无线网络的设计方法有很大不同。例如，由于传感器网络中的传感器节点分布密集，所以需要大范围的数据管理和处理技术。除此之外，在实际应用中的WSNs(WirelessSensor Networks)并不能以一个独立的通信网络形式存在。网络中监测的数据需要发送到上层服务器进行分析、处理，同时上层服务器端Internet对网络的WWW服务、FTP服务等需要将相关命令下发到WSNs中的节点，且不同类型的WSNs节点间也需要通信共享信息。这都需要WSNs实现与不同类型网络间的互联。

在无线传感器网络中网关担当网络间的协议转换器，不同网络类型的网络路由器，全网数据聚集，存储处理等重要角色，成为网络间连接的不可缺少的纽带。传统的WSNs网关是利用汇聚节点与PC相结合来实现的，利用PC与外部网络连接将无线传感器网络的数据进行远距离传输。

本发明在物联网的架构下，通过无线传感器网络网关上无线传感器网络与无线局域网、GSM网的无缝切换，实现了一种新型的基于无线传感网的医疗健康关怀系统。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对传统医疗护理设备功能单一，无法与网络互联，不易随时携带等缺点，提出一种基于物联网的医疗健康关怀系统的实现方法，该系统由医疗传感节点、无线传感器网络网关、移动终端设备、系统软件和终端软件五部分构成。五部分相互协作实现了从用户病理信息的采集、传输、网络转换到终端用户查询、报警的一体式服务。最终目的是开发出人性化，智能化，高性能，较强自适应能力，极高集成度的物联网框架下的医疗健康关怀系统。

技术方案：本发明所提出的一种物联网框架下的医疗健康关怀系统，由医疗传感节点采集人体病理信息，通过无线传感网传输给无线传感网网关设备，通过网关设备实现无线传感网与以太网、无线局域网的无缝切换，将病理数据通过基础设施网络传到终端设备上，并结合相应的终端软件系统，实现了整个医疗健康关怀系统。

本发明的系统包含了疗医疗传感节点、无线传感器网络网关、移动终端设备、系统软件和终端软件五部分：

1、医疗传感节点的功能是采集用户病理信息，并通过无线通信模块将数据通过无线传感网发送给网关设备。本发明在医疗面板上封装了体温、脉搏与血氧三种不同医疗用途的接口，以实现同一块医疗面板上集成上述三项功能，并统一采用同一接线方式，方便实际使用中的更换。

2、本发明提供的无线传感器网关设备的功能是从无线传感网接收来自医疗传感节点的数据，并将数据通过基础设施网络传输到各个接收终端。本发明的网关设备提供以太网、无线局域网等多种方式接入基础设施网络，与传统无线传感网网关相比在网络覆盖、数据传输速率、网络的稳定性和设备性价比上都有优势，并克服了硬件设备布置的局限性，大大扩展了网关设备的应用范围。

3、移动终端设备包括手机、PDA、笔记本电脑等具有可移动性的终端设备，其结合终端软件，可实现用户病理信息的实时显示及历史查询等功能。

4、系统软件包括医疗传感节点上基于TinyOS操作系统的系统软件和网关设备上基于Linux操作系统的系统软件。医疗传感节点上的系统软件控制医疗探头采集用户病理信息，并通过通讯模块进行传输；网关设备上的系统软件综合调度网关上的各个硬件模块，实现无线传感网与无线局域网、有线局域网、GSM网之间的无缝切换。

5、本发明的终端软件采用了B/S(浏览器/服务器)与C/S(客户端/服务器)两种模式相结合的方式。对于需要获取实时数据的服务，采用C/S模式，监护者可以通过终端软件，获取被监护者的实时病理数据；对于需要历史数据查询的服务，采用B/S模式，通过应用服务器像客户端提供Web Service服务，利用Web Service，屏蔽了客户端软件的平台异构性，监护者只需通过任何一种浏览器，即可获得该Web Service所提供的数据服务，而无需考虑具体在哪个操作系统平台。另外，当被监护者病理数据超过警戒线时，软件将调用串口短信猫通过GSM网自动发送短信到监护者的手机上，实现报警功能。

本发明的实现步骤如下：

步骤1)设计基于物联网的医疗健康关怀系统的体系结构。无线传感器网络的可靠通信距离一般在100米以下，因此从医疗传感节点到网关单跳下的传输完全满足本系统的应用。本系统的体现结构图如图1所示；

步骤2)医疗传感节点的设计与实现。本发明中的无线医疗传感器节点包括以下基本组成部分：

1)多类型医疗传感部件：主要有高频脉冲式脉搏传感部件、高精度快速响应式体温传感部件、接触式高分辨率血氧传感部件；

2)无线传感器网络节点：以8位RISC微处理器为核心，可以满足较大数据量的处理需求；

3)ZigBee无线通信模块：以CC2420无线通信模块为核心，拥有最大250Kbps的传输速率；

步骤3)规划网关所需完成的总体功能和基本性能指标：网关需完成实时数据接接收、实时数据传输、实时监控、信号处理、多类型协议转换多种功能，要求具有高系统可靠性和高集成度，较好的实时分析与处理能力，数据传输精确性；

步骤4)确定网关的输入输出：网关将从无线传感器网络内医疗传感节点传送过来的数据作为输入，并通过以太网、无线局域网输出数据；

步骤5)进行网关的基本构架设计：网关基本构架由四个层面组成，自下而上分别是：功能部件层、设备驱动层、嵌入式系统内核、应用系统层；

步骤6)设计网关硬件电路的总体结构图：网关应包括如下几个模块：核心控制模块、协议转换模块、802.15.4无线通信模块、JTAG编程与调试模块、外部存储模块、基础服务与管理模块、能量供应模块、外部网络控制与接入模块。网关硬件电路总体结构图如图2所示；

步骤7)设计网关的协议转换模块：网关设备通过802.15.4无线通信模块获取来自无线传感器网络内的病理采集信息(包括体温、脉搏、血氧信息等)，并逐渐通过自下而上各协议层次的规范化数据解析。网关系统软件与支撑软件根据其接入网络或服务对象的业务与数据需求，并根据传感数据的自身特性，开展处理、分析、融合与提取，得到满足条件的多类型传感信息，并提供给建立于系统软件之上的TCP/IP和802.11协议体系，作为其初始业务源。网关节点将按照该协议的规范与标准，完成业务类型确定、数据格式转换、数据帧封装等一系列操作，由无线网卡模块实现最终的接入功能。嵌入式网关系统软件部分由三个模块组成：利用Z-Stack协议栈实现ZigBee协调器功能的模块，实现精简嵌入式TCP/IP和802.11协议的功能模块，ZigBee报文转化为以太网和无线局域网报文模块。在分析控制系统、Z-Stack以及TCP/IP、802.11协议实现的基础上，提出了网关系统与IEEE802.15.4/ZigBee网络通信协议层次，网关系统与Internet网络通信协议层次的应用模型。网关协议转换模型如图4所示；

步骤8)外部网络控制与接入模块：该模块的作用是将网关设备接入到外部基础设施网络，使得由无线传感网传输来的数据得以通过基础设施网络传送给终端设备。本发明中的无线传感网网关设备提供了以太网，无线局域网等多种外部网络接入方式。本发明用DM9000AEP网络芯片接入以太网，用USB接口无线网卡接入无线局域网；

步骤9)网关外围器件的选取：根据网关设备自身特点和无线传感器网络的自身要求，网关设备的外围器件，实现了不同网络中数据传输的功能，这些器件包括用于程序烧录及在线仿真的JTAG下载口、可数字化I/O器件、外部存储器件、外部晶振系统、USB接口、以太网接口、RS232串行接口；

步骤10)网关的电路设计与实现：网关电路采用数字化标准设计，元件均采用0805型的贴片式封装，网关与PC串口的连接之间实现了TTL信号和RS-232信号之间的转换；网关设备建立了高速信号和低速信号之间的缓冲，采用两层板布线的策略，通过手动布线和自动布线相结合的方式进行；

步骤11)网关设备的可扩展性设计：网关在设计过程中，预留了充分的接口，包括超过30个主控模块输入输出接口，以便今后的调用和扩展；

步骤12)网关设备的系统软件设计：网关设备的系统软件控制所有实时任务协调一致运行，系统根据任务要求，进行资源管理，消息处理，任务调度，异常处理，并分配优先级，系统根据各个任务的优先级，进行动态切换和调度；

步骤13)B/S模式下终端软件设计：利用Web Service技术，将患者的病理传感数据封装成Web服务发布于Web服务器上，进行跨平台的信息数据获取，通过终端浏览器访问该Web服务器的Web服务，即可获得患者的病理数据。

步骤14)C/S模式下的终端软件设计：利用局域网间的Socket通信，获取网关传输的实时患者病理数据。

步骤15)短信报警功能设计：当被监护者病理数据超过警戒线时，终端软件将调用串口短信猫通过GSM网自动发送短信到监护者的手机上，实现报警功能。

有益效果：本发明提出的基于物联网的医疗健康护理系统有如下几大优势：

(1)本发明的医疗传感节点针对传统医疗检测设备功能单一的确定，集成了多种应用的医疗传感部件，封装了体温、脉搏与血氧三种不同医疗用途的接口，以实现同一块医疗面板上集成上述三项功能，并统一采用同一接线方式，方便实际使用中的更换。

(2)本发明通过与基础设施网络的连接，实现了医院或家居环境下的无线医疗远程监控。现有的医疗护理设备无法与网络相连、无法为医护人员或病患家属提供远程实时查询功能。本发明中，医疗传感节点采集病人病理信息，通过无线传感器网络传输给网关设备，网关设备可通过多种方式接入到基础设施网络(如以太网、无线局域网)并依赖其将数据传输给各种终端设备。使医护人员与患者家属可以摆脱有线设备的束缚，在医院或者无线网络覆盖范围之内，都能够方便携带相关移动设备，如PDA、智能手机监测患者的病理信息。

(3)本发明在终端软件利用Web Service技术，实现了软件系统的跨平台性，监护者无需安装任何软件，只需浏览器即可对患者的病理数据进行监控，并且，通过将Web Service发布到因特网上，使得监护者可以足不出户，在已接入到基础网络的设备终端上，进行远程监控。另外，当被监护者病理数据超过警戒线时，软件将调用串口短信猫通过GSM网自动发送短信到监护者的手机上，实现报警功能。

附图说明

图1是医疗健康护理系统的体系结构图，显示了本发明的体系结构。

图2是无线传感网网关硬件总体结构图，显示了网关部分各个模块的构成。

图3是无线传感网网关的系统协议模型，显示了网关通信协议的层次体系结构。

具体实施方式

本发明所提出的一种物联网框架下的医疗健康关怀系统，由医疗传感节点、无线传感器网络网关、移动终端设备、系统软件和终端软件五部分构成。医疗传感节点通过血氧探头、脉搏探头、体温探头等多种探头采集人体的血氧、脉搏、体温等病理信息，然后由CC2420的无线传感模块将数据传输给无线传感网网关设备，网关设备通过实现无线传感网与以太网、无线局域网的无缝切换，将病理数据通过基础设施网络传到终端设备上，医护人员及病人家属则可摆脱有线设备的束缚，在医院或者无线网络覆盖范围之内，都能够便捷的使用相关移动设备，如PDA、智能手机监测患者的病理信息。最终实现一种基于物联网的医疗健康关怀系统。

下面将结合附图对本发明作详细描述。应当明确，以下内容仅仅用来描述本发明而不作为对本发明的限制。

步骤1)医疗传感节点的设计与实现。本发明中的无线医疗传感器节点包括以下基本组成部分：

a)多类型医疗传感部件：主要有高频脉冲式脉搏传感部件、高精度快速响应式体温传感部件、接触式高分辨率血氧传感部件。这些传感部件以USB接口的形式同无线传感器网络节点直接相连。其中，体温传感部件通过一线接口连接、脉搏传感部件通过通用I/O口连接、血氧传感部件通过模数转换接口连接。医疗传感部件同无线传感器节点的具体链接情况如图5；

b)无线传感器网络节点：以8位RISC微处理器为核心，拥有128KB的Flash及512KB的SRAM。其主频高达8MHZ，可以满足较大数据量的处理需求；

c)ZigBee无线通信模块：以CC2420无线通信模块为核心，拥有最大250Kbps的传输速率，足以满足多类型医疗数据的传感需求；

步骤2)规划网关所需完成的总体功能和基本性能指标。网关需完成实时数据接接收、实时数据传输、实时监控、信号处理多种功能，要求具有高系统可靠性和高集成度，较好的实时分析与处理能力，数据传输精确性。

步骤3)确定网关的输入输出。网关将通过CC2420无线传感模块接收到的无线传感器网络中的医疗传感节点传送过来的数据作为输入，并通过以太网、无线局域网或GSM网输出数据至各种移动终端(如PDA、智能手机、PC等)。

步骤4)网关的基本构架遵循了一般嵌入式产品的基本模式，同时，基于实际应用的需要，在各个层面上都有所扩展。节点基本构架由四个层面组成，自下而上分别是：功能部件层，设备驱动层，嵌入式系统内核，应用系统层。

步骤5)设计网关硬件电路的总体结构图：网关应包括如下几个模块：核心控制模块、协议转换模块、802.15.4无线通信模块、JTAG编程与调试模块、外部存储模块、基础服务与管理模块、能量供应模块、外部网络控制与接入模块；

步骤6)设计网关的协议转换模块：网关设备通过802.15.4无线通信模块获取来自无线传感器网络内的病理采集信息，并逐渐通过自下而上各协议层次的规范化数据解析；网关系统软件与支撑软件根据其接入网络或服务对象的业务与数据需求，并根据传感数据的自身特性，开展处理、分析、融合与提取，得到满足条件的多类型传感信息，并提供给建立于系统软件之上的TCP/IP和802.11协议体系，作为其初始业务源；网关节点将按照该协议的规范与标准，完成业务类型确定、数据格式转换、数据帧封装等一系列操作，由无线网卡模块实现最终的接入功能；嵌入式网关系统软件部分由三个模块组成：利用Z-Stack协议栈实现ZigBee协调器功能的模块，实现精简嵌入式TCP/IP和802.11协议的功能模块，ZigBee报文转化为以太网和无线局域网报文模块；在分析控制系统、Z-Stack以及TCP/IP、802.11协议实现的基础上，提出网关系统与IEEE802.15.4/ZigBee网络通信协议层次，网关系统与Internet网络通信协议层次的应用模型；

步骤7)外部网络控制与接入模块设计

该模块的作用是将网关设备接入到外部基础设施网络，使得由无线传感网传输来的数据得以通过基础设施网络传送给终端设备。本发明中的无线传感网网关设备提供了以太网，无线局域网等多种外部网络接入方式。本发明用DM9000AEP网络芯片接入以太网，用USB接口无线网卡接入无线局域网；

步骤8)网关外围器件的选取。根据网关设备自身特点和无线传感器网络的自身要求，网关设备的外围器件，实现了不同网络中数据传输的功能，这些器件包括用于程序烧录及在线仿真的JTAG下载口、可数字化I/O器件、外部存储器件、外部晶振系统、USB接口、以太网接口、RS232串行接口；

步骤9)网关的电路设计与实现。网关电路采用数字化标准设计，元件均采用0805型的贴片式封装，网关与PC串口的连接之间实现了TTL信号和RS-232信号之间的转换；网关设备建立了高速信号和低速信号之间的缓冲，采用两层板布线的策略，通过手动布线和自动布线相结合的方式进行；

步骤10)网关设备的功耗管理设计。在实际使用中可以利用电流表等仪器测量得知网关设备的功耗主要集中在高集成度处理器与无线通信片上系统上。因此网关的功耗管理主要针对此嵌入式系统进行，其主要包括了系统级功耗管理，软件代码级优化；

步骤11)网关设备的可扩展性设计：网关在设计过程中，预留了充分的接口，包括超过30个主控模块输入输出接口，以便今后的调用和扩展；

步骤12)网关设备的系统软件设计：网关设备的系统软件控制所有实时任务协调一致运行，系统根据任务要求，进行资源管理，消息处理，任务调度，异常处理，并分配优先级，系统根据各个任务的优先级，进行动态切换和调度；

步骤13)B/S模式下终端软件设计：利用Web Service技术，将患者的病理传感数据封装成Web服务发布于Web服务器上，进行跨平台的信息数据获取，通过终端浏览器访问该Web服务器的Web服务，即可获得患者的病理数据。

步骤14)C/S模式下的终端软件设计：利用局域网间的Socket通信，获取网关传输的实时患者病理数据。

步骤15)短信报警功能设计：当被监护者病理数据超过警戒线时，软件将调用串口短信猫通过GSM网自动发送短信到监护者的手机上，实现报警功能。

Claims (2)

1.一种基于物联网的医疗健康关怀系统的实现方法，其特征在于该系统由医疗传感节点、无线传感器网络网关、移动终端设备、系统软件和终端软件五部分构成；医疗传感节点通过血氧探头、脉搏探头、体温探头采集人体的血氧、脉搏、体温病理信息，然后通过无线传感模块将数据传输给无线传感网网关设备，网关设备通过实现无线传感网与以太网、无线局域网及GSM网络的无缝切换，将病理信息数据通过基础设施网络传到终端设备上，医护人员及病人家属则可摆脱有线设备的束缚，在医院或者无线网络覆盖范围之内，都能够便捷的使用相关移动设备监测患者的病理信息。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的医疗健康关怀系统的实现方法，其特征在于该方法的具体实现方法如下：

步骤1)医疗传感节点的设计与实现：本发明中的无线医疗传感器节点包括以下基本组成部分：

a)多类型医疗传感部件：有高频脉冲式脉搏传感部件、高精度快速响应式体温传感部件、接触式高分辨率血氧传感部件，这些传感部件以USB接口的形式同无线传感器网络节点直接相连；其中，体温传感部件通过一线接口连接、脉搏传感部件通过通用I/O口连接、血氧传感部件通过模数转换接口连接；

b)无线传感器网络节点：以8位RISC微处理器为核心，拥有128KB的Flash及512KB的SRAM，其主频为8MHZ，满足较大数据量的处理需求；

c)ZigBee无线通信模块：以CC2420无线通信模块为核心，拥有最大250Kbps的传输速率，足以满足多类型医疗数据的传感需求；

步骤2)规划网关所需完成的总体功能和基本性能指标：网关需完成实时数据接接收、实时数据传输、实时监控、信号处理多种功能，要求具有高系统可靠性和高集成度，实时分析与处理能力，数据传输精确性；

步骤3)确定网关的输入输出：网关将从无线传感器网络内医疗传感节点传送过来的数据作为输入，并通过以太网、无线局域网输出数据；

步骤4)进行网关的基本构架设计：网关基本构架由四个层面组成，自下而上分别是：功能部件层、设备驱动层、嵌入式系统内核、应用系统层；

步骤5)设计网关硬件电路的总体结构图：网关应包括如下几个模块：核心控制模块、协议转换模块、802.15.4无线通信模块、JTAG编程与调试模块、外部存储模块、基础服务与管理模块、能量供应模块、外部网络控制与接入模块；

步骤6)设计网关的协议转换模块：网关设备通过802.15.4无线通信模块获取来自无线传感器网络内的病理采集信息，并逐渐通过自下而上各协议层次的规范化数据解析；网关系统软件与支撑软件根据其接入网络或服务对象的业务与数据需求，并根据传感数据的自身特性，开展处理、分析、融合与提取，得到满足条件的多类型传感信息，并提供给建立于系统软件之上的TCP/IP和802.11协议体系，作为其初始业务源；网关节点将按照该协议的规范与标准，完成业务类型确定、数据格式转换、数据帧封装等一系列操作，由无线网卡模块实现最终的接入功能；嵌入式网关系统软件部分由三个模块组成：利用Z-Stack协议栈实现ZigBee协调器功能的模块，实现精简嵌入式TCP/IP和802.11协议的功能模块，ZigBee报文转化为以太网和无线局域网报文模块；在分析控制系统、Z-Stack以及TCP/IP、802.11协议实现的基础上，提出网关系统与IEEE802.15.4/ZigBee网络通信协议层次，网关系统与Internet网络通信协议层次的应用模型；

步骤7)外部网络控制与接入模块：该模块的作用是将网关设备接入到外部基础设施网络，使得由无线传感网传输来的数据得以通过基础设施网络传送给终端设备，无线传感网网关设备提供了以太网，无线局域网等多种外部网络接入方式，用DM9000AEP网络芯片接入以太网，用USB接口无线网卡接入无线局域网；

步骤8)网关外围器件的选取：根据网关设备自身特点和无线传感器网络的自身要求，网关设备的外围器件，实现不同网络中数据传输的功能，这些器件包括用于程序烧录及在线仿真的JTAG下载口、可数字化I/O器件、外部存储器件、外部晶振系统、USB接口、以太网接口、RS232串行接口；

步骤9)网关的电路设计与实现：网关电路采用数字化标准设计，元件均采用0805型的贴片式封装，网关与PC串口的连接之间实现了TTL信号和RS-232信号之间的转换；网关设备建立了高速信号和低速信号之间的缓冲，采用两层板布线的策略，通过手动布线和自动布线相结合的方式进行；

步骤10)网关设备的功耗管理设计：设备的功耗管理主要包括了系统级功耗布线优化；

步骤11)网关设备的可扩展性设计：网关在设计过程中，预留了充分的接口，包括超过30个主控模块输入输出接口，以便今后的调用和扩展；

步骤12)网关设备的系统软件设计：网关设备的系统软件控制所有实时任务协调一致运行，系统根据任务要求，进行资源管理，消息处理，任务调度，异常处理，并分配优先级，系统根据各个任务的优先级，进行动态切换和调度；

步骤13)浏览器/服务器模式下终端软件设计：利用Web服务技术，将患者的病理传感数据封装成Web服务发布于Web服务器上，进行跨平台的信息数据获取，通过终端浏览器访问该Web服务器的Web服务，即可获得患者的病理数据；

步骤14)客户端/服务器模式下的终端软件设计：利用局域网间的Socket通信，获取网关传输的实时患者病理数据；

步骤15)短信报警功能设计：当被监护者病理数据超过警戒线时，软件将调用串口短信猫通过GSM网自动发送短信到监护者的手机上，实现报警功能。

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