CN108337626A - 一种基于物联网的体征信息数据采集方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明为基于物联网的体征信息数据采集方法和系统，能将多台蓝牙设备整合在一起，蓝牙设备可与通讯范围内负载较小的蓝牙集线器进行自动匹配、建联，蓝牙设备还能在不同的集线器之间无缝漫游，可随时随地上传数据。其中采集方法主要步骤为：将蓝牙集线器与蓝牙设备的匹配、建联，使每个蓝牙设备在多个蓝牙集线器之间无缝漫游；将蓝牙集线器收集的蓝牙设备的蓝牙数据加载到负载最轻的消息队列中，蓝牙数据在消息队列中按先入先出的规则等待处理；对同一蓝牙设备的蓝牙数据进行数据包拼接，然后提取体征信息数据；存储所提取的体征信息数据，并将体征信息数据以护理计划传回HIS患者三测单；对体征信息数据进行显示。

Description

一种基于物联网的体征信息数据采集方法及系统

技术领域

本发明涉及医院物联网技术，具体为基于物联网的体征信息数据采集方法及系统。

背景技术

目前大多数护士测量患者的生命体征的流程如下：1、办公室护士提前在体温本上手抄病区所有病人的床号姓名；2、根据前一天病人体温变化情况进行体温检测频次的注明；3、临床护士根据体温本的标注进行生命体征测量并记录在本子上；4、办公护士将体温本上数据录入计算机；5、病人出院前打印体温单，需要手工录入入院时间、手术、拒测、卧床等具体护理事件；6、临床护士需要对照体温本中的生命体征进行录入；7、书写护理记录单、生命体征观察单、病室报告。仅仅这一项工作，从体温本填写到临床护士测量再到办公护士转录，每日大约占时间近两个小时，需要六个繁琐的录入步骤，且在整个过程中护士仅充当一个数据转录角色。由此看出临床护理流程不仅繁琐，而且数据不断经由人工手动录入，出现数据错误的概率是一次录入的好几倍。质控护士与护士长每日需近1小时的时间检查各类护理文书生命体征是否统一准确。

传统的HIS系统三测单根据病人病情制定温度测量次数，最多6次，时间间隔都为3小时。而病人在用了处方药后，一般温度会在3个小时内有很大的变化，例如图1的五个点，所测出来的数据就不能看出病人一天的体温最高值与最低值，这对医生进行药效分析有很大影响，进而影响下次医嘱决策。而且，现有的体征录入系统都是手动录入，并且不能对患者做连续监测，也不能预警并通知相关的医生和护士。体征管理系统也不能给管理者提供一个实时管控全科室患者的平台。

现有的可穿戴设备可以代替人工进行体征数据的采集和上传，但是现有可穿戴设备只能一个设备对应一个手机，以将数据上传到后台服务器，因而在医院中不能实现大规模的部署体征采集设备。

蓝牙集线器解决了多个蓝牙设备与服务器连接的技术问题，多个可穿戴设备所采集的数据可以借助蓝牙通信技术传输到服务器上。当蓝牙设备很多，需要用到多个蓝牙集线器时，多个蓝牙集线器并入服务器的高并发问题在现有技术中未得到解决；因而一旦在医院的全科室部署蓝牙设备，所采集的大量体征信息数据通过集线器连接进来必将造成服务器的阻塞，进而造成数据丢失或者系统的崩溃。

而且，现有蓝牙集线器只是负责蓝牙数据包的收集并将之推送到服务端，并不能解决蓝牙设备在不同蓝牙集线器之间的无缝漫游，患者体征数据不能随时随地上传数据到服务端。同时不同蓝牙集线器之间的蓝牙设备不能进行设备负载均衡，在病人比较集中的地方容易造成蓝牙集线器连接数量满负载而使某些患者的可穿戴设备不能入网，而旁边某些蓝牙集线器可能处于轻负载状态或者空闲状态，使得整个物联网资源不均衡。

此外，现有蓝牙设备在建联的时候只能通过搜索蓝牙设备的名字(Name)，并手动匹配进行建联。但是在蓝牙设备众多、集中且设备名相同的住院大楼，通过以上方式进行患者与设备关系的匹配将会给用户带来很差的体验，也很难在短时间内做到设备的建联。

发明内容

为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供一种基于物联网的体征信息数据采集方法，能将多台蓝牙设备整合在一起，蓝牙设备可与通讯范围内负载较小的蓝牙集线器进行自动匹配、建联，蓝牙设备还能在不同的集线器之间无缝漫游，可随时随地上传数据。

本发明还提供一种基于物联网的体征信息数据采集系统。

本发明基于物联网的体征信息数据采集方法，包括以下步骤：

S1、将蓝牙集线器与蓝牙设备的匹配、建联，使每个蓝牙设备在多个蓝牙集线器之间无缝漫游；

S2、将蓝牙集线器收集的蓝牙设备的蓝牙数据加载到负载最轻的消息队列中，蓝牙数据在消息队列中按先入先出的规则等待处理；

S3、对同一蓝牙设备的蓝牙数据进行数据包拼接，然后提取体征信息数据；

S4、存储所提取的体征信息数据，并将体征信息数据以护理计划传回HIS患者三测单；

S5、对体征信息数据进行实时显示。

优选地，所述步骤S1包括：

S11、向蓝牙集线器发送扫描附近在线未连接蓝牙设备的指令，蓝牙集线器定时对周围进行配对广播的蓝牙设备进行查询，扫描蓝牙设备的信息，筛选出被允许入网的蓝牙设备；

S12、连接被允许入网的蓝牙设备与开通该蓝牙设备的蓝牙服务功能，将被允许入网的蓝牙设备与负载最小的蓝牙集线器匹配、建联。

优选地，所述步骤S12对负载最小的蓝牙集线器的判断方法为：

设蓝牙集线器n总的加权系数为：

其中，蓝牙集线器n上一次接收到设备信号衰减度：α_n0；蓝牙集线器n本次接收到设备信号衰减度：α_n1；某蓝牙设备每秒数据包的并发加权系数：β；路径预估系数：λ；蓝牙集线器n负载设备数量：δn；信号衰减度系数：x；蓝牙设备每秒数据包的并发数：y；

总的加权系数最小的蓝牙集线器为负载最小的蓝牙集线器。

优选地，所述步骤S12所述将被允许入网的蓝牙设备与负载最小的蓝牙集线器匹配、建联的过程为：

蓝牙集线器主端发起呼叫查找，在周围找到被查找的蓝牙设备从端后，与蓝牙设备从端进行PIN码配对，然后蓝牙集线器发起链路请求，链路建立成功后蓝牙集线器、蓝牙设备主从两端即可进行双向的数据通讯；完成PIN码配对后，蓝牙设备从端记录蓝牙集线器主端为信任设备，从而蓝牙集线器主端在下次呼叫时不需要进行PIN配对便可发起链路请求。

本发明基于物联网的体征信息数据采集系统，包括相连接的应用服务器和AC服务器，与应用服务器连接的多台显示设备；AC服务器与多个蓝牙集线器连接，每一蓝牙集线器与多个蓝牙设备连接；

所述AC服务器上存储有软件物联网AC漫游中间件，物联网AC漫游中间件用于将蓝牙集线器与蓝牙设备的匹配、建联，使每个蓝牙设备在多个蓝牙集线器之间无缝漫游；

所述AC服务器上还存储有软件物联网AC消息中间件，物联网AC消息中间件用于将蓝牙集线器收集的蓝牙设备的蓝牙数据加载到负载最轻的消息队列中，使蓝牙数据在消息队列中按先入先出的规则等待处理，并对同一蓝牙设备的蓝牙数据进行数据包拼接，然后提取体征信息数据；

所述应用服务器上设有存储所提取的体征信息数据的数据库，并将体征信息数据以护理计划传回HIS患者三测单；

所述显示设备对体征信息数据进行显示。

优选地，所述物联网AC漫游中间件包括定时设备查询模块、设备及服务列表模块和蓝牙数据包通知模块；其中：

定时设备查询模块用于向蓝牙集线器发送扫描附近在线未连接蓝牙设备的指令，蓝牙集线器定时对周围进行配对广播的蓝牙设备进行查询，查询出来后蓝牙集线器扫描蓝牙设备的信息并推送给定时设备查询模块，定时设备查询模块筛选出被允许入网的蓝牙设备并推送到设备及服务列表模块；

设备及服务列表模块用于连接被允许入网的蓝牙设备与开通该蓝牙设备的蓝牙服务功能，将蓝牙设备与负载最小的蓝牙集线器匹配、建联；

蓝牙数据包通知模块汇总通过各个蓝牙集线器收集的已经匹配好的蓝牙设备的蓝牙数据包，包括各个蓝牙集线器的数据通道的开关使能，并把汇总后的蓝牙数据包推送给物联网AC消息中间件。

优选地，所述物联网AC消息中间件多条MQ消息队列和多个数据清洗模块，每一条MQ消息队列与一个数据清洗模块连接，组成一条处理线程，其中：

物联网AC消息中间件将蓝牙集线器收集的蓝牙设备的蓝牙数据加载到负载最轻的MQ消息队列中，蓝牙数据在MQ消息队列中按先入先出的规则等待处理；数据清洗模块对同一蓝牙设备的蓝牙数据进行数据包拼接，然后提取体征信息数据；

数据清洗模块每次处理完一个蓝牙数据包，便向MQ消息队列请求数据处理，MQ消息队列便根据先进先出的规则依次给数据清洗模块推送蓝牙数据包。

优选地，所述体征信息数据采集系统还包括与应用服务器连接的多台电脑，每台电脑均设有扫描枪，用于扫描蓝牙设备上根据唯一识别码生成的二维码，作为该蓝牙设备的识别标签。

与现有技术相比，本发明具有包括如下三个层面的有益效果：

一、护士层面：

1、减少护士工作量：测量生命体征数据无需乏味、重复和手工工作。

2、无重复工作量：方便对传染病人和发热病人持续体温测量。

3、生命体征监测传感器的应用解决了安装设备连线、治疗过程无人值守以及护士多点管理难兼顾等问题，实现了在线测量、数字量化、安全警示与应急处置相结合的综合治疗和监护功能。

二、医生层面：

1、提高医生工作效率：通过计算机，笔记本电脑随时随地访问病人体征数据。

2、实时异常报警：为数据超过正常范围的病人提供及时的治疗。

三、医院层面：

1、系统建设回报：主要表现在医院消耗品节省和人力成本节省。

2、有效预防传染病爆发：减少护理人员和传染病人之间的接触，从而减少人与人之间的接触传染。

3、提升医院形象和竞争力：采用完善的无线监护系统，提高市场竞争力。

附图说明

图1为患者体温的变化示意图；

图2为本发明系统方框图；

图3为物联网AC漫游中间件的数据链路图；

图4为分布式物联网AC消息中间件集群的数据链路图；

图5为数据清洗模块的数据链路图；

图6为身份设备绑定系统的数据链路图；

图7为体征数据显示警报系统系统的数据链路图。

具体实施方式

下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

本发明提供了病人多方位的体征信息数据采集功能，兼具病人体征信息的时效性、系统设备的可循环利用性和病理信息智能监控性为一体的医院物联网系统，是一个具信息技术创新思维的系统，是现代化信息技术高速发展的产物。体征信息的时效性，是指每个数据采集设备(如蓝牙传感器)都达到医疗器械注册证标准，保证设备传输数据的准确性，设备从病人获取的体征信息实时上传至医院物联网系统并完成数据持久化处理，医生用户和护士用户可随时、方便获取病人的所有医疗数据，并且可根据其历史数据制定有效的医疗护理方案。系统设备的可循环利用性，是指数据采集设备经过医学处理和物联网系统的鉴别后可以重新投入使用，降低医院的医疗成本。病理信息的智能监控性，是指某些需要长时间监控的体征数据(如心率、体温等)一旦出现超过普通水平的情况，系统可根据预定的规则，将报警信息和病人的病历信息快速推送至医生和护士站点，进行报警，以便医生和护士第一时间获取病人的各项信息，以便于及时制定有效的医疗方案。

如图2，本发明体征信息数据采集系统包括相连接的应用服务器和AC服务器(无线接入控制服务器)，AC服务器与多个蓝牙集线器连接，每一蓝牙集线器与多个蓝牙设备连接，应用服务器与多台电脑连接，每台电脑均设有扫描枪，用于扫描蓝牙设备上根据唯一识别码生成的二维码，作为该蓝牙设备的识别标签。

本实施例利用蓝牙集线器这一元器件来解决现在可穿戴设备只能一对一上传数据的问题，能把几十台蓝牙设备通过一个HUB整合在一起，并且在传输距离有了量的飞越，在空旷的户外传输距离达到300米，而在室内能够穿透三堵普通的居民墙。

本实施例采用多种技术集成为物联网AC消息中间件来解决中央集线数据阻塞的问题。其中，所述物联网AC消息中间件存储在AC服务器上，具体包括负载均衡器，消息队列技术，缓存型数据库，分布式集群技术，数据清洗模块，其中数据清洗模块包含各种设备数据清洗算法，数据包拼接模块，各类设备mac地址总表等。

本实施例利用新兴二维码技术，利用设备的通用唯一识别码UUID生成二维码，护士通过扫描枪，把二维码的UUID与患者信息做绑定，再通过设备列表中通用唯一识别码UUID与设备mac地址的关系列表，实现设备mac地址与患者信息绑定。即实现患者的体征信息实时通过设备mac地址传到患者的健康档案数据库，又对设备的mac地址做了一层安全保护。

本实施例以物联网AC消息中间件和物联网AC漫游中间件为基础搭建一个医疗体征信息数据采集显示系统，该系统通过身份设备绑定系统的患者信息与可穿戴设备传输数据的绑定，实现患者体征数据的实时体征数据上传到患者健康档案，护士能够通过医院物联网体征管理系统全面管控全科室的患者实时体征数据，并且通过患者体征警报系统把超过阈值患者的体征信息报警给主治医生。主治医生通过历史患者体征信息查房信息，及时制定新的医嘱和护理计划。

本实施例在实现体征信息数据的采集时，主要过程包括以下几个方面：

一、通过物联网AC漫游中间件实现蓝牙集线器与蓝牙设备的匹配、建联，使每个蓝牙设备在多个蓝牙集线器之间无缝漫游。

本实施例采用多种技术集成的物联网AC漫游中间件来解决设备漫游与可穿戴设备负载在HUB链接资源均衡问题，图3为本实施例提供的物联网AC漫游中间件的数据链路图，物联网AC漫游中间件为存储在AC服务器上的软件，包括定时设备查询模块、设备及服务列表模块、蓝牙数据包通知模块。

所述定时设备查询模块在AC服务器内，定时设备查询模块用于向蓝牙集线器发送扫描附近在线未连接蓝牙设备的指令，未连接蓝牙设备包括被允许入网的医疗可穿戴蓝牙设备和其他非法设备(例如打开蓝牙模块的手机)。蓝牙集线器定时对周围进行配对广播的蓝牙设备进行查询，包括蓝牙设备的mac地址、设备名、型号以及信号强度，查询出来后蓝牙集线器扫描以上信息后推送给定时设备查询模块，定时设备查询模块筛选出被允许入网的蓝牙设备并推送到设备及服务列表模块。

所述设备及服务列表模块位于AC服务器内，用于连接被允许入网的蓝牙设备与开通该蓝牙设备的蓝牙服务功能，将蓝牙设备与负载最小的蓝牙集线器匹配、建联。其中设备及服务列表需要已匹配mac地址列表，该设备及服务列表是绑定系统且被扫描后经过允许入网的蓝牙设备的mac地址总列表匹配后产生的列表。已匹配mac地址列表的蓝牙设备一旦启动，在医疗物联网的通讯范围内，便可以直接入网，并且推送实时体征数据到应用服务器。

各个蓝牙集线器已经连接设备的总加权系数为：

其中δ为设备数量，当设备数量为22时不能添加蓝牙设备；β为某个蓝牙设备每秒数据包的并发加权系数；y为蓝牙设备每秒数据包的并发数。

蓝牙集线器n总的加权系数：

其中，蓝牙集线器n上一次接收到设备信号衰减度：α_n0，蓝牙集线器n本次接收到设备信号衰减度：α_n1；某蓝牙设备每秒数据包的并发加权系数：β；路径预估系数：λ；蓝牙集线器n负载设备数量：δn，其中当设备数量为22时不能添加设备；信号衰减度系数：x；蓝牙设备每秒数据包的并发数：y。

蓝牙集线器与蓝牙设备配对和建联的过程为：蓝牙集线器主端发起呼叫查找，在周围找到被查找的从端蓝牙设备(可穿戴医疗设备)后，与从端蓝牙设备进行配对，然后蓝牙集线器发起链路请求，链路建立成功后蓝牙集线器、蓝牙设备主从两端即可进行双向的数据通讯。完成PIN码配对后，从端蓝牙设备记录蓝牙集线器主端为信任设备，从而蓝牙集线器主端在下次呼叫时不需要进行PIN配对便可发起链路请求。在通讯状态下，主端与从端之间不需要呼叫查询，因此没有主从设备之间的信号衰减度，因此该总加权系数没有加入此参数。

蓝牙集线器的已经连接设备总加权系数为所有已经连入设备的蓝牙设备并发数的加权数总和。未连接设备加权系数：k＝-α₁x+βy+(α₁-α₀)λ，其中α₀为上一次信号衰减度，α₁为本次信号衰减度；x为信号衰减度系数；β为某蓝牙设备每秒数据包的并发加权系数；λ为路径预估系数；y为蓝牙设备每秒数据包的并发数。未连接设备在广播配对时，蓝牙集线器可查询到数据信号衰减度，未连接设备的加权系数跟设备路径轨迹正相关，与本次信号衰减度负相关，与设备每秒数据包的并发数正相关。

例如：图3中未与蓝牙集线器完成建联的蓝牙可穿戴设备A，未与蓝牙集线器1或蓝牙集线器2连接。该设备A最终与蓝牙集线器1还是蓝牙集线器2连接，取决于设备A与蓝牙集线器1或蓝牙集线器2连接后的蓝牙集线器的总加权系数的大小：

蓝牙集线器1总的加权系数：

其中，蓝牙集线器1上一次接收到设备信号衰减度：α₁₀，蓝牙集线器1本次接收到设备信号衰减度：α₁₁；某蓝牙设备每秒数据包的并发加权系数：β；路径预估系数：λ；蓝牙集线器1负载设备数量：δ₁，其中当设备数量为22时不能添加设备；信号衰减度系数：x；蓝牙设备每秒数据包的并发数：y。

蓝牙集线器2总的加权系数：

其中，蓝牙集线器2上一次接收到设备信号衰减度：α₂₀，蓝牙集线器2本次接收到设备信号衰减度：α₂₁；某蓝牙设备每秒数据包的并发加权系数：β；路径预估系数：λ；蓝牙集线器2负载设备数量：δ₂，其中当设备数量为22时不能添加设备；信号衰减度系数：x；设备每秒数据包的并发数：y。

蓝牙集线器的总加权系数越大，该蓝牙集线器负载越大，越不适合再往该蓝牙集线器增加蓝牙可穿戴设备。蓝牙集线器的总加权系数越小，该蓝牙集线器负载也越小，该集线器有更多的资源容纳蓝牙可穿戴设备的连入。设备A选择总加权系数较小(即j₁与j₂中较小)的蓝牙集线器，以完成匹配和建联。

图3中设备B在A点通讯区(但为非建联区)无法获得与蓝牙集线器1进行建联，当设备B运动至B点的时候，进入蓝牙集线器1的建联区时，设备A与蓝牙集线器1建联成功并开始通讯。当设备B运动至C时，设备B虽然处于蓝牙集线器1的通信边缘，但通信链路还是通过蓝牙集线器1把数据传回服务器。当设备B跨过蓝牙集线器1的通讯范围，便会断开与蓝牙集线器1的链接，设备B开始广播呼叫，服务器根据各个蓝牙集线器总的加权系数的实际情况，确认设备B与总加权系数最低的蓝牙集线器进行建联。

蓝牙数据包通知模块是各个蓝牙集线器的集线接口部分，主要汇总通过各个蓝牙集线器收集的已经匹配好的蓝牙设备的蓝牙数据包，包括各个蓝牙集线器的数据通道的开关使能，并把汇总后的蓝牙数据包推送给物联网AC消息中间件。

二、将蓝牙集线器收集的蓝牙数据推送给物联网AC漫游中间件，经负载均衡器后，再推送给负载最轻的MQ消息队列进程；由MQ消息队列根据先入先出规则依次给数据清洗模块发送蓝牙数据包，等待数据清洗模块的处理。

图4为本实施提供的分布式物联网AC消息中间件集群的数据链路图，物联网AC消息中间件为存储在AC服务器的软件，包括多条MQ消息队列和多个数据清洗模块，每一条MQ消息队列与一个数据清洗模块连接，组成一条处理线程，因而本实施例的物联网AC消息中间件能实现数据的多线程处理。所述MQ消息队列，用于收集、存储蓝牙数据包，并推送给数据清洗模块。蓝牙可穿戴设备的蓝牙数据经过蓝牙集线器的收集，首先推送给AC漫游中间件，经过负载均衡器后，再推送给负载最轻的MQ消息队列进程。

医院物联网体征信息系统是实时系统，保证数据实时在线，并推送到后台服务器，是一个高并发系统。当大量蓝牙可穿戴设备同时在线时，如果全部都要即时处理，那么很容易造成服务器的崩溃，此时需要使用一个队列保存处理这个高并发的问题，如此一来用反应稍微慢点的代价来代替系统崩溃。出于以上问题的考虑，需要MQ消息队列来保存待处理的请求消息，MQ消息队列为类似先入先出FIFO的队列，按照插入的先后顺序对请求消息进行处理。数据清洗模块每次处理完一个蓝牙数据包，便向MQ消息队列请求数据处理，MQ消息队列便根据先进先出的规则依次给数据清洗模块发送蓝牙数据包。

根据数据处理能力测试，所述一条MQ消息队列的处理能力是一个三甲医院最低的床位标准500张床的并发数据量(设备并发数按照并发最高胎心设备计算，每秒10条数据)，并利用多线程分布式集群技术可以使海量的蓝牙设备能够平稳的在物联网区域正常使用。用所述中间件，系统日均可以处理新增5亿条体征数据。

三、数据清洗模块对MQ消息队列发送的数据包进行拼接后，进行体征信息数据的提取，并将所提取的体征信息数据发送给应用服务器中的数据库。

数据清洗模块把患者的体征信息提取出来，写回数据库。图5为本实施例提供的数据清洗模块的数据链路图，数据清洗模块也是设置在AC服务器内的软件，包括设备数据清洗算法、数据包拼接模块、数据清洗执行模块。所述设备数据清洗算法，用于提炼各类蓝牙可穿戴设备的蓝牙数据包中的体征信息，不同蓝牙可穿戴设备，其体征数据提炼的方式与方法各不同。当患者信息分为两个数据包发送时，有些重要数据在第二个数据包的包头，如果不适用数据包拼接技术，患者信息将出现丢包的情况，因而本实施例采用数据包拼接模块对两个数据包进行拼接。

图5中，MQ消息队列所收集的胎心率设备的MAC地址为：54:4A:16:51:E9:25。经MAC设备总地址列表查询，在胎心率设备总地址列表中查询到此地址，数据清洗模块在设备数据清洗算法库中调出胎心率数据清洗算法。例如胎心率数据在255aa01后面的数据，在16进制中为69，故该患者肚中的胎心率为105，数据偏低，需采取医疗手段。由于第一个蓝牙数据包为：

mac:54:4A:16:51:E9:25 000000000255aa01；

第二个蓝牙数据包为：

mac:54:4A:16:51:E9:25 6900000003026e；

如没有对数据包进行拼接，第二个蓝牙数据包由于没有匹配到255aa01，此条重要的胎心率数据便丢失了，对医务人员与患者都是一个很大的风险。数据经过拼接后，将可确保重要数据的丢失，降低了医疗风险。

四、应用服务器对医护人员和医院管理人员提供单点登录服务，应用服务器的数据库将体征信息数据以护理计划传回HIS患者三测单，实现与HIS护理系统实现无缝对接。

首先将设备的身份进行绑定，图6为本实施例提供的身份设备绑定系统的数据链路图，身份设备绑定系统包括his系统接口、设备分配模块和设备管理模块。所述his系统接口包括：住院病人基本信息接口、科室医护人员信息接口及患者体征数据接口。住院病人基本信息接口包括：患者的姓名、性别、年龄、费别、ID号(流水号)、住院号、次数、主治医生、责任护士、入院时间、入院天数、所属科室、所属房号及所属床号。科室医护人员信息接口包括：医护人员his系统验证接口、验证加解密算法。所述his系统验证接口对于网络上传输的弱加密进行加密保护，防止医护人员用户密码被窃取，为信息安全做进一步的保障。患者体征数据接口包括：患者的姓名、ID号(流水号)、护理项目名、护理计划开始时间及护理频率。所述his系统接口，主要为医院物联网提供患者信息，并为医护人员与医院管理人员提供单点登录服务；同时医院物联网所采集的实时数据以护理计划传回HIS患者三测单，实现与HIS护理系统实现无缝对接。所述的设备分配模块，用于把打印在蓝牙设备上的二维码通过扫描枪扫描获得蓝牙设备UUID，后台服务器根据数据库中UUID与Mac地址映射表，获取蓝牙设备的Mac地址，同时在前端的设备分配系统中，完成最终的设备与患者身份绑定的操作，后台系统便对此患者分配一个进程，打通设备到数据库直通的通路。从蓝牙设备到蓝牙集线器，蓝牙集线器把蓝牙数据包推送进MQ消息队列，经过数据清洗模块，把患者体征信息写入患者体征数据库，即应用服务器中相应的数据库中。所述数据链路，只要蓝牙设备在医院物联网范围内正常开启，患者体征数据便源源不断写入数据库。

所述设备管理模块，用于管理所有蓝牙设备的在线情况、设备剩余电量、设备禁止、设备解绑等功能。设备在线情况可以检测设备在线情况，包括监测已经匹配好的蓝牙设备和各个蓝牙集线器的在线情况，各蓝牙集线器的负载系数、与其相对应的负载设备。通过空间拓扑展现出来，实现设备管理的自动电路巡检，在设备或者路线出现故障的时候给与管理者预警，管理者根据信息进行及时的定位与排除故障，及时把应用业务恢复至正常情况。否则，医生与护士在失去实时体征信息系统时，不能对患者的病情做及时跟踪治疗。在体征数据缺失的情况下，医生很容易误判，轻则患者病情加重，重则危及患者的生命安全。其次实现自动线路巡检，在实现及时维护系统的同时进一步减轻医院的医护资源紧缺的压力。所述设备剩余电量，用于提醒医护人员对电量不足的设备进行更换充电，维护体征信息系统的实时性。所述设备禁止功能，用于系统给停止该蓝牙可穿戴设备数据对患者的体征数据库的插入功能。所述设备解绑模块，用于解除蓝牙可穿戴设备与患者之间的关系，进一步释放设备分配模块所创建的数据通道，减轻服务器AC服务器压力。

五、对体征信息数据进行显示，并对异常的体征信息数据进行报警。

图7为本实施例提供的体征数据显示警报系统的数据链路图。本实施例中的体征数据显示警报系统包括体征数据实时展现模块和体征阈值警报系统。所述体征数据实时展现模块包括websoket传输模块、前端体征图表展现系统和后端数据筛选模块。

所述websoket传输模块，用于把前后端数据进行实时的交互，在图7中，前端websoket客户端向前端websoket服务端发送链接请求，前端websoket服务端在收到链接请求时，与后端websoket服务端发送一个SYN消息，后端websoket服务端使用SYN+ACK应答前端服务端表示接收到这个消息，前端websoket服务端接到应答消息后发送ACK消息响应，并与前端websoket客户端保持连接。实现websoket连续握手后，前端websoket服务端数据请求到后端websoket服务端，后端websoket客户端完成数据查找，并推送给后端websoket服务端，前端页面便完成数据获取与展现。于此同时医院物联网在获取到设备数据的同时进行主动推送数据给前端页面，实现前端页面数据与设备采集数据的同步。

所述前端体征图表展现系统，把实时体征数据图表形式展现出来，数据图表如图7所示，图表以分时，5分，15分，30分，60分，日精度进行步进，以分时步进温度仪连续曲线展现数据。以5分、15分等为步进展现数据图表，以5分为例，前端根据操作者确定的X轴时间，确定开始时间与结束时间，X轴开始时间是6/22 10:50，结束于6/22 11:40，图表以5分钟步进，10个时间段对websoket发起数据请求。

所述后端数据筛选模块是物联网后台系统在收到数据请求后对数据库进行查询，并通过冒泡法筛选出每个时间段的最高温度、最低温度、开始温度、结束温度。物联网后台系统通过websoket推送以上每个时间段的4个数据列给前端。前端收到这些数据列后做出判定，如果开始温度大于结束温度，对时间段标绿色，否则标红色，绿色代表温度在该时间区域温度下降，红色代表温度在该时间区域温度上升。医护人员可以根据不同的步进切换体征时间表。

所述体征阈值警报系统包括：体征实时警报系统、体征历史警报系统、阈值设置模块。所述体征实时警报系统，用于提醒护士该病人现在体征数据已经超过之前预设的阈值，前端管理系统便有警报推送出现，护士根据体征实时警报，进入体征实时警报页面，该页面显示该时刻发出警报的患者，包括患者所属房号与床号。护士根据警报情况，汇报给责任医生，责任医生根据情况制定相应的医嘱对应该警报情况。所述体征历史警报系统，用于提醒护士体征数据超过阈值的患者，包括之前超过阈值，现在没有超过阈值的报警，还包括现在超过阈值的报警，护士优先处理完实时警报后，处理体征历史警报。通过前端体征图表查询其超过阈值的数据，通过专业分析后，确定是否下新的医嘱。如果该警报对患者病情没有多少影响，护士关闭该警报标志。所述阈值设置模块，包括各种体征数据的阈值设置(温度、血氧、脉搏、胎心率等)，该模块有初始化阈值范围，护士可以根据患者实际情况做改变。例如患者A的初始预警温度是低于35度、高于38度，由于该患者是感冒发烧症状，入院时温度达到41度，执行医嘱处理后患者体温下降到39度。如果不修改阈值范围，该患者的警报系统会一直处于报警状态，护士可以选择把高阈值调为39度，当患者药效过期后，医生可以根据其温度曲线做进一步的医嘱修改。

Claims (10)

1.一种基于物联网的体征信息数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将蓝牙集线器与蓝牙设备的匹配、建联，使每个蓝牙设备在多个蓝牙集线器之间无缝漫游；

S2、将蓝牙集线器收集的蓝牙设备的蓝牙数据加载到负载最轻的消息队列中，蓝牙数据在消息队列中按先入先出的规则等待处理；

S3、对同一蓝牙设备的蓝牙数据进行数据包拼接，然后提取体征信息数据；

S4、存储所提取的体征信息数据，并将体征信息数据以护理计划传回HIS患者三测单；

S5、对体征信息数据进行显示。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的体征信息数据采集方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

S11、向蓝牙集线器发送扫描附近在线未连接蓝牙设备的指令，蓝牙集线器定时对周围进行配对广播的蓝牙设备进行查询，扫描蓝牙设备的信息，筛选出被允许入网的蓝牙设备；

S12、连接被允许入网的蓝牙设备与开通该蓝牙设备的蓝牙服务功能，将被允许入网的蓝牙设备与负载最小的蓝牙集线器匹配、建联。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的体征信息数据采集方法，其特征在于，所述步骤S12对负载最小的蓝牙集线器的判断方法为：

设蓝牙集线器n总的加权系数为：

其中，蓝牙集线器n上一次接收到设备信号衰减度：α_n0；蓝牙集线器n本次接收到设备信号衰减度：α_n1；某蓝牙设备每秒数据包的并发加权系数：β；路径预估系数：λ；蓝牙集线器n负载设备数量：δn；信号衰减度系数：x；蓝牙设备每秒数据包的并发数：y；

总的加权系数最小的蓝牙集线器为负载最小的蓝牙集线器。

4.根据权利要求2所述的基于物联网的体征信息数据采集方法，其特征在于，所述步骤S12所述将被允许入网的蓝牙设备与负载最小的蓝牙集线器匹配、建联的过程为：

蓝牙集线器主端发起呼叫查找，在周围找到被查找的蓝牙设备从端后，与蓝牙设备从端进行PIN码配对，然后蓝牙集线器发起链路请求，链路建立成功后蓝牙集线器、蓝牙设备主从两端即可进行双向的数据通讯；完成PIN码配对后，蓝牙设备从端记录蓝牙集线器主端为信任设备，从而蓝牙集线器主端在下次呼叫时不需要进行PIN配对便可发起链路请求。

5.根据权利要求1所述的基于物联网的体征信息数据采集方法，其特征在于，所述步骤S5还对异常的体征信息数据进行报警。

6.一种基于物联网的体征信息数据采集系统，其特征在于，包括相连接的应用服务器和AC服务器，与应用服务器连接的多台显示设备；AC服务器与多个蓝牙集线器连接，每一蓝牙集线器与多个蓝牙设备连接；

所述AC服务器上存储有软件物联网AC漫游中间件，物联网AC漫游中间件用于将蓝牙集线器与蓝牙设备的匹配、建联，使每个蓝牙设备在多个蓝牙集线器之间无缝漫游；

所述AC服务器上还存储有软件物联网AC消息中间件，物联网AC消息中间件用于将蓝牙集线器收集的蓝牙设备的蓝牙数据加载到负载最轻的消息队列中，使蓝牙数据在消息队列中按先入先出的规则等待处理，并对同一蓝牙设备的蓝牙数据进行数据包拼接，然后提取体征信息数据；

所述应用服务器上设有存储所提取的体征信息数据的数据库，并将体征信息数据以护理计划传回HIS患者三测单；

所述显示设备对体征信息数据进行显示。

7.根据权利要求6所述的基于物联网的体征信息数据采集系统，其特征在于，所述物联网AC漫游中间件包括定时设备查询模块、设备及服务列表模块和蓝牙数据包通知模块；其中：

定时设备查询模块用于向蓝牙集线器发送扫描附近在线未连接蓝牙设备的指令，蓝牙集线器定时对周围进行配对广播的蓝牙设备进行查询，查询出来后蓝牙集线器扫描蓝牙设备的信息并推送给定时设备查询模块，定时设备查询模块筛选出被允许入网的蓝牙设备并推送到设备及服务列表模块；

设备及服务列表模块用于连接被允许入网的蓝牙设备与开通该蓝牙设备的蓝牙服务功能，将蓝牙设备与负载最小的蓝牙集线器匹配、建联；

蓝牙数据包通知模块汇总通过各个蓝牙集线器收集的已经匹配好的蓝牙设备的蓝牙数据包，包括各个蓝牙集线器的数据通道的开关使能，并把汇总后的蓝牙数据包推送给物联网AC消息中间件。

8.根据权利要求7所述的基于物联网的体征信息数据采集系统，其特征在于，所述负载最小的蓝牙集线器为总的加权系数最小的蓝牙集线器，其中蓝牙集线器n总的加权系数为：

其中，蓝牙集线器n上一次接收到设备信号衰减度：α_n0；蓝牙集线器n本次接收到设备信号衰减度：α_n1；某蓝牙设备每秒数据包的并发加权系数：β；路径预估系数：λ；蓝牙集线器n负载设备数量：δn；信号衰减度系数：x；蓝牙设备每秒数据包的并发数：y。

9.根据权利要求6所述的基于物联网的体征信息数据采集系统，其特征在于，所述物联网AC消息中间件多条MQ消息队列和多个数据清洗模块，每一条MQ消息队列与一个数据清洗模块连接，组成一条处理线程，其中：

物联网AC消息中间件将蓝牙集线器收集的蓝牙设备的蓝牙数据加载到负载最轻的MQ消息队列中，蓝牙数据在MQ消息队列中按先入先出的规则等待处理；数据清洗模块对同一蓝牙设备的蓝牙数据进行数据包拼接，然后提取体征信息数据；

数据清洗模块每次处理完一个蓝牙数据包，便向MQ消息队列请求数据处理，MQ消息队列便根据先进先出的规则依次给数据清洗模块推送蓝牙数据包。

10.根据权利要求6所述的基于物联网的体征信息数据采集系统，其特征在于，所述体征信息数据采集系统还包括与应用服务器连接的多台电脑，每台电脑均设有扫描枪，用于扫描蓝牙设备上根据唯一识别码生成的二维码，作为该蓝牙设备的识别标签。