CN108594735A - 医疗环境智能监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了医疗环境智能监控系统，包括依次通信连接的传感器监测装置、基站设备和环境监控终端；所述传感器监测装置用于对监护室的环境进行监测，采集监护室的环境数据并进行压缩处理，最终传送至基站设备，基站设备接收传感器监测装置发送的监护室的环境数据，对接收的监护室的环境数据进行汇聚处理后传送到环境监控终端加以集中处理、存储和显示。本发明利用无线传感器网络技术实现了对医疗环境的实时监控。

Description

医疗环境智能监控系统

技术领域

本发明涉及医疗监测领域，具体涉及医疗环境智能监控系统。

背景技术

现有的医疗环境监测系统，基本上采用人工查房或电信号连接线连接各个设备的方式，前者效率低，医疗资源占用大；后者传输范围有限，布线繁琐，可扩展性不足，传输方式单一，实用效果不好。

无线传感器网络是一种特殊的无线自组织网络，由大量的传感器，感知、采集、处理和传输网络覆盖区域内的信息，并发送给网络所有者。它不需要很高的传输带宽，只需较低的传输时延以及低功率消耗，网络中节点众多，分布广泛，能够满足各种小型化低成本设备(如温度调节装置、照明控制器、环境检测传感器等)的无线联网要求，能广泛地应用于工业、农业、医疗和日常生活中。

发明内容

针对上述问题，本发明提供医疗环境智能监控系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了医疗环境智能监控系统，包括依次通信连接的传感器监测装置、基站设备和环境监控终端；所述传感器监测装置用于对监护室的环境进行监测，采集监护室的环境数据并进行压缩处理，最终传送至基站设备，基站设备接收传感器监测装置发送的监护室的环境数据，对接收的监护室的环境数据进行汇聚处理后传送到环境监控终端加以集中处理、存储和显示。

本发明的有益效果为：利用无线传感器网络设计了医疗环境智能监控系统，克服了传统有线医疗监测系统布线麻烦，成本高，功耗高，可扩展性和移植性差的不足，实现了对医疗环境的远程实时监测，使得医护人员能够随时查看到每个监护室的环境情况，进而根据环境情况以及病人的身体需求，结合现有的智能调控设备来调节相应的设备，使得监护室内的病人能够享受到舒适的环境。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1本发明一个实施例的结构示意框图；

图2是本发明一个实施例的环境监控终端的结构示意框图。

附图标记：

传感器监测装置1、基站设备2、环境监控终端3、报警装置4、信息收发单元10、数据处理单元12、存储单元14、显示单元16。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例提供的医疗环境智能监控系统，包括依次通信连接的传感器监测装置1、基站设备2和环境监控终端3；所述传感器监测装置1用于对监护室的环境进行监测，采集监护室的环境数据并进行压缩处理，最终传送至基站设备2；基站设备2接收传感器监测装置1发送的监护室的环境数据，对接收的监护室的环境数据进行汇聚处理后传送到环境监控终端3加以集中处理、存储和显示。

其中，环境监测节点包括温湿度一体式传感器、气体传感器和/或光照传感器。

可选地，如图2所示，所述的环境监控终端3包括信息收发单元10、数据处理单元12、存储单元14、显示单元16，所述数据处理单元12电连接信息收发单元10、存储单元14和显示单元。

其中，信息收发单元10可接收基站设备2传送的监护室的环境数据，并把监护室的环境数据发送至数据处理单元12。

数据处理单元12用于对监护室的环境数据进行处理，将监护室的环境数据与其存储单元14中存储的对应标准阈值进行比较分析，输出分析结果。

存储单元14主要用于存储监护室的环境数据、标准阈值。

显示单元16用于显示监护室的环境数据以及数据处理单元12的分析结果。

可选地，所述的数据处理单元12在监护室的环境数据超出其存储单元14中存储的对应标准阈值时输出该监护室的环境数据为异常的分析结果。

可选地，医疗环境监控系统还包括与数据处理单元12通信连接的报警装置4。所述的报警装置4在监护室的环境数据为异常时启动报警。

可选地，所述的报警装置4包括报警器和LED信号指示灯。

可选地，所述的报警器为蜂鸣报警器；在另一个可选的方式中，所述的报警器为红外报警器。

本发明上述实施例利用无线传感器网络设计了医疗环境智能监控系统，克服了传统有线医疗监测系统布线麻烦，成本高，功耗高，可扩展性和移植性差的不足，实现了对医疗环境的远程实时监测，使得医护人员能够随时查看到每个监护室的环境情况，进而根据环境情况以及病人的身体需求，结合现有的智能调控设备来调节相应的设备，使得监护室内的病人能够享受到舒适的环境。

在一个实施例中，所述传感器监测装置1包括环境监测节点、数据处理节点和通信节点，其中多个环境监测节点、数据处理节点皆随机部署于设定的家居环境监测区域内，多个通信节点部署于设定的家居环境监测区域外。

其中，环境监测节点用于对监护室的环境数据进行采集，并选择位于其通信范围内的一个数据处理节点协助压缩监护室的环境数据。每个环境监测节点都包括有传感器，用于采集监护室的环境数据。

其中，数据处理节点对监护室的环境数据进行压缩处理后将压缩后的监护室的环境数据发送给通信范围内当前剩余能量最大的通信节点。

其中，通信节点用于收集多个数据处理节点的监护室的环境数据，并将收集的监护室的环境数据沿最优路由路径发送至基站设备。

在一个实施例中，环境监测节点选择位于其通信范围内的一个数据处理节点协助压缩监护室的环境数据，具体包括：

(1)环境监测节点计算位于其通信范围内的各数据处理节点的优选值；

(2)环境监测节点选择具有最大优选值的数据处理节点来协助压缩监护室的环境数据；

其中，优选值的计算公式为：

式中，H_ac表示环境监测节点a的位于其通信范围内的第c个数据处理节点的优选值，G_a为环境监测节点a的通信距离，D(a,c)为环境监测节点a与位于其通信范围内的第c个数据处理节点之间的距离，D(ξ,c)为所述第c个数据处理节点与其通信范围内当前剩余能量最大的通信节点ξ之间的距离，Q_ac为所述第c个数据处理节点的当前剩余能量，Q_ac0为所述第c个数据处理节点的初始能量，b₁、b₂为预设的权重因子。

本实施例基于距离和能量两个因素设定了优选值的计算公式，由该计算公式可知，当前剩余能量越大、与环境监测节点间距越短以及与所需通信的通信节点间距越短的数据处理节点，其优选值越大。

本实施例中，环境监测节点选择位于其通信范围内的优选值最大的数据处理节点来协助压缩监护室的环境数据，有益于节省监护室的环境数据转发的通信成本，均衡各数据处理节点之间的能耗，保障监护室的环境数据稳定、可靠传输。

在一个实施例中，通信节点的最优路由路径由基站设备确定，具体包括：

(1)基站设备接收由通信节点Z始发的多个路由路径探测包，得到通信节点Z到基站设备的多条路由路径，其中路由路径探测包携带了路由路径经过的通信节点信息和链路状态信息；

(2)存储路由路径探测包中携带的信息，将一条路由路径看成一个维数为n的粒子，其中n为该路由路径经过的通信节点总个数，用获取到的多条路由路径作为初始粒子群，并计算每个粒子的适应值：

式中，Y_p表示初始粒子群中第*条路由路径，Φ(Y_p)表示路由路径Y_p的适应值，Q(Y_p)为路由路径Y_p中能量最小的通信节点的当前剩余能量，Q(Y_b)为路由路径Y_p中能量最小的通信节点的当前剩余能量，m为初始粒子群中的路由路径总条数，cost(Y_p)表示路由路径Y_p的链路开销，e₁、e₂为预设的权重系数，分别表示能量、链路开销影响的权重；

(3)运行粒子群算法对路由路径进行优化，进行粒子更新迭代，最终得到最优路由路径；

(4)将路由路径回复信息沿最优路由路径发送给通信节点Z，并更新通信节点Z的路由表，其中路由路径回复信息包括最优路由路径的信息，从而通信节点Z根据路由路径回复信息得到的最优路由路径发送监护室的环境数据。

其中，通信节点在能量小于规定值时，更新当前路由路径信息，并重新向基站设备发送路由路径探测包，以由基站设备重新确定最优路由路径。

本实施例中，由基站设备通过本实施例的方式来确定最优路由路径，可有效地减少通信节点的负担。

本实施例在现有的粒子群算法的基础上，通过基站设备接收由通信节点Z始发的多个路由路径探测包的方式得到多条符合实时性要求的路由路径，将该多条符合实时性要求的路由路径作为初始粒子群，并基于能量和链路开销两个因素制定了适应值的计算公式。

按照上述方式确定最优路由路径，能够有效地节省链路状态信息获取的能量成本，保证实时性，同时提高通信节点能量的利用率，达到均衡能耗的有效效果，从而使得医疗环境智能监控系统更加节能。

在一个实施例中，从通信节点向基站设备发送路由路径探测包，具体包括：

(1)通信节点Z向网络广播路由路径探测包，收到路由路径探测包的通信节点确定路由路径探测包中包含的通信节点ID个数是否超过预设的个数阈值，当超过时舍弃该路由路径探测包，当没有超过时将自身的ID、当前剩余能量以及与上一跳通信节点间的单跳链路信息加入到接收的路由路径探测包中，形成新路由路径探测包；

(2)收到路由路径探测包的通信节点与基站设备为单跳距离时，直接将新路由路径探测包发送至基站设备；

(3)收到路由路径探测包的通信节点与基站设备为多跳距离时，将满足转发条件且从未转发过该路由路径探测包的邻居节点归入待选转发节点集合；

(4)从待选转发节点集合中随机选择一个通信节点作为下一跳节点，将新路由路径探测包发送至该下一跳节点，其中该邻居节点为位于通信节点的通信范围内的其他通信节点。

本实施例设计了从通信节点向基站设备发送路由路径探测包的具体机制，该机制简单高效，能够全面准确地获取路由路径经过的通信节点信息和链路状态信息，

其中，所述的转发条件为：

式中，Q_ij表示收到路由路径探测包的通信节点i的第j个邻居节点的当前剩余能量，Q_min为设定的最小能量值，f(Q_ij,Q_min)为设定的判断取值函数，当Q_ij>Q_min时，f(Q_ij,Q_min)＝1，当Q_ij≤Q_min时，f(Q_ij,Q_min)＝0；

L_ij为所述第j个邻居节点到基站设备的最小跳数，L_i为收到路由路径探测包的通信节点i到基站设备的最小跳数，L_max为预设的最大跳数值，L_pre为路由路径探测包从通信节点Z到通信节点i所经过的跳数。

本实施例通过设定转发条件，以及在路由路径探测包中包含的通信节点ID个数超过预设的个数阈值时对路由路径探测包进行舍弃，能够帮助通信节点筛除不具备基本转发能力的下一跳节点，减少路由路径探测包的转发量，使获取到的路径能够满足时延需求，提高链路信息采集的效率，在整体上促进了监护室的环境数据采集的效率。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.医疗环境智能监控系统，其特征是，包括依次通信连接的传感器监测装置、基站设备和环境监控终端；所述传感器监测装置用于对监护室的环境进行监测，采集监护室的环境数据并进行压缩处理，最终传送至基站设备；基站设备接收传感器监测装置发送的监护室的环境数据，对接收的监护室的环境数据进行汇聚处理后传送到环境监控终端加以集中处理、存储和显示。

2.根据权利要求1所述的医疗环境智能监控系统，其特征是，所述的环境监控终端包括信息收发单元、数据处理单元、存储单元和显示单元，所述数据处理单元电连接信息收发单元、存储单元和显示单元。

3.根据权利要求2所述的医疗环境智能监控系统，其特征是，还包括与数据处理单元通信连接的报警装置。

4.根据权利要求3所述的医疗环境智能监控系统，其特征是，所述的报警装置包括蜂鸣报警器和LED信号指示灯。

5.根据权利要求1所述的医疗环境智能监控系统，其特征是，环境监测节点包括温湿度一体式传感器、气体传感器和/或光照传感器。

6.根据权利要求1-5任一项所述的医疗环境智能监控系统，其特征是，所述传感器监测装置包括环境监测节点、数据处理节点和通信节点，其中多个环境监测节点、数据处理节点皆随机部署于设定的家居环境监测区域内，多个通信节点部署于设定的家居环境监测区域外；其中，环境监测节点用于对监护室的环境数据进行采集，并选择位于其通信范围内的一个数据处理节点协助压缩监护室的环境数据；数据处理节点对监护室的环境数据进行压缩处理后将压缩后的监护室的环境数据发送给通信范围内当前剩余能量最大的通信节点；通信节点用于收集多个数据处理节点的监护室的环境数据，并将收集的监护室的环境数据沿最优路由路径发送至基站设备。

7.根据权利要求6所述的医疗环境智能监控系统，其特征是，环境监测节点选择位于其通信范围内的一个数据处理节点协助压缩监护室的环境数据，具体包括：

(1)环境监测节点计算位于其通信范围内的各数据处理节点的优选值；

(2)环境监测节点选择具有最大优选值的数据处理节点来协助压缩监护室的环境数据；

其中，优选值的计算公式为：

式中，H_ac表示环境监测节点a的位于其通信范围内的第c个数据处理节点的优选值，G_a为环境监测节点a的通信距离，D(a,c)为环境监测节点a与位于其通信范围内的第c个数据处理节点之间的距离，D(ξ,c)为所述第c个数据处理节点与其通信范围内当前剩余能量最大的通信节点ξ之间的距离，Q_ac为所述第c个数据处理节点的当前剩余能量，Q_ac0为所述第c个数据处理节点的初始能量，b₁、b₂为预设的权重因子。