CN102271149B - 躯干传感器网络自适应管理装置及决策方法 - Google Patents

Abstract

一种医疗监护技术领域的躯干传感器网络自适应管理装置及决策方法，该系统包括附着在表面或植入体内的若干个传感器节点以及通过无线网络连接的控制器，所述的传感器节点为温度传感器、重力感应传感器或湿度传感器；所述的无线网络是指：传感器节点之间，传感器节点与控制器之间的遵循802.15.4协议的无线传输网络；所述的控制器采用具有处理器的掌上电脑或智能手机实现。本发明通过自动的决策调控来实现延长整个系统有限的电量的使用时间，传感器不必重新载入程序就可以改变决策的方法。

Description

躯干传感器网络自适应管理装置及决策方法

技术领域

本发明涉及的是一种医疗监护技术领域的装置及其方法，具体是一种躯干传感器网络自适应管理装置及决策方法。

背景技术

医学监护技术目前可以分为两类，一类是指在医院内有职业医生或者专业技术人员使用的专门的仪器，对病人进行生命指标的监护；另外一类是在普通人员的家庭内或者在户外，由病人本身或者病人家属使用家庭医疗监护系统对病人进行监护，监护所得到的生命指标由病人本身或家属经过医生的指点进行分析，并适当反馈给相关医生。

医学临床监护技术大多数是使用那个特殊的传感器、处理器将病人各种生命体征通过有线或者无线技术传递至监控端。家庭医疗监护系统也是使用多功能医疗监护仪监护病人的各种生命体征。

目前医院所使用的监护方法，大多使用固定的医疗监护仪，用连接设备将传感器探头连接在病人与监护设备之间进行信号的传递。复杂的设备，众多的连线，对于病人会造成心理上的压力和紧张情绪，直接影响病人身体状况，使得诊断所得到的数据与真实值有一定的差距，对于医生，繁琐的操作不但会耽误最佳诊治时机，当不慎由于设备上的误差或者操作上的失误，都有可能给病情诊治带来巨大的影响，甚至不可弥补的损失，因此给病人和医疗监护人员都带来不便，影响了病情的诊断。

在无线传感器网络中，传感器节点通常是由电池来供电的，众所周知，干电池的电量是有限的，因此，能量控制是无线传感器网络设计的一个重要方面。以及有限的电量用来尽可能长的时间内为系统服务，同样有助于用户的其他活动不受干扰，这对于无线节点来说，是至关重要的。无线身体传感器，能量消耗主要在于数据传输以及检测用户的身体特征数据。

现有的无线传感器节点通常都是专门的传感器节点，造价昂贵，设计复杂，而普通的传感器节点由于其自身的结构简单，可用的资源非常有限，无法实现之前各种复杂的方法的设计要求，因此也造成了之前的发明设计比较昂贵，严重影响了在医疗检测领域的无线传感器网络的应用。

安全对于无线身体传感器网络来说也是至关重要的，对绝大多数患者来说，他们的健康信息数据是不希望泄露出去的，而无线网络的传输对外是开放的，非法的请求同样有可能访问到用户的数据信息，这些使我们不希望看到的，因此，防止未授权用户访问数据信息的机制是必须的。

经过对现有技术的检索发现，中国申请号200780006295.1，公开日2009-3-18，公开了一种“无线身体传感器网络”，该技术中记载了一种用于连续测量ECG、SpO2、心率、血压等的通信装置，尤其是适用于用作穿戴的无线身体传感器网络的设计。但是该发明没有安全保障的机制，无线的信息传输对于用户来说，是不可信任的，而且在不同的状况下不能自动做出改变，必须人为重新载入程序。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种躯干传感器网络自适应管理装置及决策方法，该系统采用一般的传感器节点(micaz，telos)，进行决策的动态管理、节点能量的控制、数据通信安全认证，利用高频率的无线通信传输系统将不同的模块连接起来，使他们能够传递必要的数据，减少监护设备与医疗传感器之间的连线，以及还通过自动的决策调控来实现延长整个系统有限的电量的使用时间，使用户可以更长的时间内自由活动，其次，本发明另外的优点在于，不同的情况下传感器不必重新载入程序就可以改变决策的方法，这是之前的传感器检测系统所不支持的，这样就省去了很多的开销，同时也方便了家庭用户在家里使用本系统，不必频繁的重新载入程序。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种躯干传感器网络自适应管理装置，包括：附着在表面或植入体内的若干个传感器节点以及通过无线网络连接的控制器，其中：

所述的传感器节点为温度传感器、重力感应传感器或湿度传感器；

所述的无线网络是指：传感器节点之间，传感器节点与控制器之间的遵循802.15.4协议的无线传输网络；

所述的控制器采用具有处理器的掌上电脑或智能手机实现，该控制器包括：权限管理单元、内部解释器和授权解释器，其中：内部解释器接收来自传感器内部的事件，授权解释器模块则接收来自外部节点的事件。

本发明涉及上述装置的决策方法，包括以下步骤：

第一步、初始化所有的节点、密钥、控制器的节点列表。

第二步、权限管理单元对请求权限进行验证，具体过程如下：

2.1)初始化阶段，每个节点产生一个密钥；

2.2)然后通过公式计算出共享密钥；

2.3)每个几点从控制器获取分组密钥，同时也将自己的共享密钥上传到控制器；

2.4)控制器创建一个成员列表，将节点的ID，角色和分享密钥存储其中，并将这个表按组广播出去，使每个组成员都能收到本组的成员列表；

2.5)每对节点通过这个列表信息计算出相互之间的对共享密钥；

2.6)当节点有请求时，请求节点就在发送给目标节点的消息中提供他的<ID，角色>信息；

2.7)授权管理单元随后判断请求节点是否具有这个ID，以及是否担当这个角色；

第三步、当有请求到来时，请求管理会首先查询当前的请求事件是内部事件还是外部事件。

第四步、当是内部事件时，就将该事件请求递交给内部解释器来处理，当当前事件是外部事件，那么请求管理器会将该请求递交给授权管理模块，并跳到第五步。

第五步、内部解释器查找决策存储单元，当找到与该事件相匹配的决策就执行相应的动作，否则抛弃。

第六步、当授权管理模块返回是，请求管理会将该事件请求传给授权解释器来处理，当返回否，则将该事件舍弃。

第七步、授权解释器查询相应的决策列表，当找到匹配的决策就执行相应的动作，否则抛弃，具体包括以下步骤：

6.1)请求管理单元收到外部的事件之后，将其送交给授权管理单元；

6.2)授权管理单元对外部事件的请求进行权限验证，当可以获得授权，就将该事件将通过ProcessRequest接口被递交给授权解释器；

6.3)授权解释器然后查找与该事件匹配的决策，当某一个决策与该事件匹配，授权解释器会查看当前的情况与该决策是否相符，当相符，就执行相应的动作，否则，继续查找。

附图说明

图1是本发明的结构图。

图2是本发明的系统结构图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1和图2所示，本实施例涉及一种躯干传感器网络3自适应管理装置，包括：附着在表面或植入体内的若干个传感器节点1以及通过无线网络3连接的控制器2，其中：

所述的传感器节点1为温度传感器、重力感应传感器或湿度传感器；

所述的无线网络3是指：传感器节点1之间，传感器节点1与控制器2之间的遵循802.15.4协议的无线传输网络3；

所述的控制器2采用具有处理器的掌上电脑或智能手机实现，该控制器2包括：权限管理单元4、内部解释器5和授权解释器6，其中：内部解释器5接收来自传感器内部的事件，授权解释器6模块则接收来自外部节点的事件。

本发明涉及上述装置的决策方法，包括以下步骤：

第一步、初始化所有的节点、密钥、控制器2的节点列表。

第二步、权限管理单元4对请求权限进行验证，具体过程如下：

2.1)初始化阶段，每个节点产生一个密钥；

2.2)然后通过公式计算出共享密钥；

2.3)每个几点从控制器2获取分组密钥，同时也将自己的共享密钥上传到控制器2；

2.4)控制器2创建一个成员列表，将节点的ID，角色和分享密钥存储其中，并将这个表按组广播出去，使每个组成员都能收到本组的成员列表；

2.5)每对节点通过这个列表信息计算出相互之间的对共享密钥；

2.6)当节点有请求时，请求节点就在发送给目标节点的消息中提供他的<ID，角色>信息；

2.7)授权管理单元随后判断请求节点是否具有这个ID，以及是否担当这个角色；

第三步、当有请求到来时，请求管理会首先查询当前的请求事件是内部事件还是外部事件。

第三步、当是内部事件时，就将该事件请求递交给内部解释器5来处理，当当前事件是外部事件，那么请求管理器会将该请求递交给授权管理模块，并跳到第五步。

第四步、内部解释器5查找决策存储单元，当找到与该事件相匹配的决策就执行相应的动作，否则抛弃。

第五步、当授权管理模块返回是，请求管理会将该事件请求传给授权解释器6来处理，当返回否，则将该事件舍弃。

第六步、授权解释器6查询相应的决策列表，当找到匹配的决策就执行相应的动作，否则抛弃，具体包括以下步骤：

6.1)请求管理单元收到外部的事件之后，将其送交给授权管理单元；

6.2)授权管理单元对外部事件的请求进行权限验证，当可以获得授权，就将该事件将通过ProcessRequest接口被递交给授权解释器6；

6.3)授权解释器6然后查找与该事件匹配的决策，当某一个决策与该事件匹配，授权解释器6会查看当前的情况与该决策是否相符，当相符，就执行相应的动作，否则，继续查找。

Claims (3)

1.一种躯干传感器网络自适应管理装置的决策方法，其特征在于，所述装置包括：附着在表面或植入体内的若干个传感器节点以及通过无线网络连接的控制器，其中：

所述的传感器节点为温度传感器、重力感应传感器或湿度传感器；

所述的无线网络是指：传感器节点之间，传感器节点与控制器之间的遵循802.15.4协议的无线传输网络；

所述的控制器采用具有处理器的掌上电脑或智能手机实现；

所述的决策方法，包括以下步骤：

第一步、初始化所有的节点、密钥、控制器的节点列表；

第二步、权限管理单元对请求权限进行验证；

第三步、当有请求到来时，请求管理单元首先查询当前请求的事件是内部事件还是外部事件，当当前请求的事件是内部事件时，就将该请求递交给内部解释器来处理，并跳到第四步；当当前请求的事件是外部事件，那么请求管理单元将该请求递交给授权管理模块，并跳到第五步；

第四步、内部解释器查找决策存储单元，当找到与该事件相匹配的决策就执行相应的动作，否则抛弃并结束决策；

第五步、当授权管理模块返回是，请求管理单元将该请求传给授权解释器来处理，并跳到第六步；当返回否，则将该事件抛弃并结束决策；

第六步、授权解释器查询相应的决策列表，当找到匹配的决策就执行相应的动作，否则抛弃并结束决策。

2.根据权利要求1所述的决策方法，其特征是，所述的控制器包括：权限管理单元、内部解释器和授权解释器，其中：内部解释器接收来自传感器内部的事件，授权解释器模块则接收来自外部节点的事件。

3.根据权利要求1所述的决策方法，其特征是，所述的第二步包括以下步骤：

2.1）初始化阶段，每个节点产生一个密钥；

2.2）然后通过公式计算出共享密钥；

2.3）每个节点从控制器获取分组密钥，同时也将自己的共享密钥上传到控制器；

2.4）控制器创建一个成员列表，将节点的ID、角色和分享密钥存储其中，并将这个表按组广播出去，使每个组成员都能收到本组的成员列表；

2.5）每对节点通过这个列表信息计算出相互之间的对共享密钥；

2.6）当节点有请求时，请求节点就在发送给目标节点的消息中提供该请求节点的<ID，角色>信息；

2.7）权限管理单元随后判断请求节点是否具有这个ID，以及是否担当这个角色。