CN110048942A - 一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关及其实现方法，该数据网关包括：若干设备连接器，分别与健康检测设备连接，并连接网关主机；网关主机，连接相关的业务应用系统，使用嵌入式技术通过内核模块的方式自适配动态加载相应的健康检测设备驱动，通过设备连接器获取相应健康检测设备的检测数据，负责与业务应用系统的数据交换，将不同健康检测设备的检测数据转换标准化的检测数据，并将检测数据转换为符合标准的数据传送至业务应用系统，通过本发明，实现一种通用、可扩展、可自适配、可屏蔽掉各种数字化健康检测设备之间的软硬件差异以及可为健康管理服务应用系统提供统一的数据采集、传输接口的健康数据网关设备。

Description

一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关及其实现 方法

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，特别是涉及一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关及其实现方法。

背景技术

将健康管理服务与数字化健康检测设备以及移动互联网进行结合，已成为国家卫生体系对于慢病健康与老龄健康的基本要求与战略导向。各种数字化健康检测设备层出不穷，企业、社区等组织单位也在普及“健康小屋”的建设，大量的检测数据为各种健康管理服务应用提供了数据基础和载体，但同时也给数据采集技术提出了巨大的挑战。

各种数字化健康检测设备普遍不具有数据安全传输、数据规范化能力，每种检测设备都必须针对特定的应用系统和业务场景进行定制开发，以实现特定的数据采集、存储、和传输功能。各种各样的检测设备增加了应用系统数据采集的复杂度，阻碍了数字化健康检测设备与健康管理服务应用系统之间的融合。

为此，开发一个通用、可扩展、可自适配的健康数据网关设备，屏蔽掉各种数字化健康检测设备之间的软硬件差异，为健康管理服务应用系统提供一个统一的数据采集、传输接口已迫在眉睫。

目前，业内对该问题也提出很多解决方案，最常用的方法是在数字化健康检测设备侧开发一套基于PC的数据采集客户端，以实现用户的检测登记、检测数据的采集、存储和上传，但该方法普遍存在如下几个问题。

1、PC与数字化健康检测设备之间一般通过串口或USB直连，新增设备或移除设备都须重新调整网络布局，给实施部署及后期维护增加了成本和难度。

2、针对特定设备的通讯协议开发，没有为上层应用系统屏蔽设备的通讯协议差异，应用系统与健康检测设备之间的耦合度过高。

3、缺乏通用的身份识别手段，不支持多人同时检测。

4、人机交互不便捷，通常需要配备专职人员负责用户的检测登记等辅助工作，运营成本过高。

5、数字化健康检测设备普遍分布范围比较广，无法实现设备的远程监控

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关及其实现方法，以实现一种通用、可扩展、可自适配、可屏蔽掉各种数字化健康检测设备之间的软硬件差异以及可为健康管理服务应用系统提供统一的数据采集、传输接口的健康数据网关设备。

为达上述目的，本发明提出一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关，包括：

若干设备连接器，各设备连接器分别与健康检测设备连接，各设备连接器还连接网关主机；

网关主机，连接各设备连接器以及相关的业务应用系统，所述网关主机使用嵌入式技术，通过内核模块的方式自适配动态加载相应的健康检测设备驱动，通过设备连接器获取相应健康检测设备的检测数据，负责与业务应用系统的数据交换，将不同健康检测设备的检测数据转换标准化的检测数据，并将标准化的检测数据转换为符合相应业务应用系统标准的数据传送至相应业务应用系统。

优选地，所述网关主机进一步包括：

设备接入管理模块，用于使用嵌入式技术，通过内核模块的方式自适配动态加载相应的健康检测设备驱动；

人机交互控制模块，用于提供人机交互界面，提供用户通过人机交互界面实现人机交互，获取人机交互的信息，将获得的信息发送至相应的设备连接器，并通过相应的设备连接器启动对应的健康检测设备进行检测，获取健康检测设备的检测数据，并更新所述网关主机中的设备状态；

协议转换控制模块，用于将来自不同健康检测设备的数据转换为标准化的检测数据，并将标准化的检测数据转换为符合相应业务应用系统标准的数据传送至相应业务应用系统，以实现与健康检测设备和业务应用系统的快速无缝集成；

第一通信模块，用于与设备连接器的数据通信；

第二通信模块，用于与业务应用系统的数据通信。

优选地，所述设备接入管理模块于接收到设备连接器的设备初始化请求时，根据设备编号加载匹配的设备驱动内核模块完成对设备的初始化工作，同时自动将当前新接入的设备加载到人机交互的设备列表中。

优选地，所述设备接入管理模块自动感知网络中的新增设备和移除设备，于新增设备时，通过内核模块的方式自适配动态加载相应的健康检测设备驱动，并实时更新人机交互界面的设备列表。

优选地，当需要新增不同类型的健康检测设备时，所述设备接入管理模块使用嵌入式技术，通过内核模块加载技术将编制好的符合统一接口的该健康检测设备驱动动态加载到所述网关主机中。

优选地，所述人机交互控制模块通过人机交互界面获得所选择健康检测设备以及用户信息，将用户信息发送给相应的设备连接器，并通过该设备连接器启动所选择的健康检测设备进行检测，更新所述网关主机中的设备状态。

优选地，所述协议转换控制模块面向健康检测设备和上层业务应用系统分别制定协议转换接口，通过设备协议接口将来自不同设备的数据转换为标准化的检测数据，通过应用层协议接口则将标准化的检测数据转换为符合相应业务应用系统标准的数据。

优选地，所述网关主机还包括程序升级控制模块，用于自动升级所述网关主机和设备连接器的固件程序。

为达到上述目的，本发明还提供一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关的实现方法，包括如下步骤：

步骤S1，搭建包括若干设备连接器与网关主机的数据网关，各设备连接器与健康检测设备连接，网关主机连接各设备连接器以及相关的业务应用系统；

步骤S2，所述网关主机使用嵌入式技术，通过内核模块的方式自适配动态加载相应的健康检测设备驱动；

步骤S3，所述网关主机获取来自健康检测设备的检测数据，并将其转换为标准化的检测数据；

步骤S4，所述网关主机将标准化的检测数据转换为符合相应业务应用系统数据标准的数据传送至相应的业务应用系统。

与现有技术相比，本发明一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关及其实现方法通过将网关主机连接若干设备连接器以及相关的业务应用系统，将各设备连接器分别连接健康检测设备，网关主机使用嵌入式技术，通过内核模块的方式自适配动态加载相应的健康检测设备驱动，通过设备连接器获取相应健康检测设备的检测数据，并将不同健康检测设备的检测数据转换标准化的检测数据，以及将标准化的检测数据转换为符合相应业务应用系统标准的数据，实现了一种通用、可扩展、可自适配的健康数据网关设备，屏蔽了各种数字化健康检测设备之间的软硬件差异，为健康管理服务应用系统提供了一个统一的数据采集、传输接口。

附图说明

图1为本发明一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关的结构示意图；

图2为本发明具体实施例中基于物联网技术的可自适配的智能健康数据网关的结构示意图；

图3为本发明一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关的实现方法的步骤流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本发明一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关的结构示意图。如图1所示，本发明一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关，包括：

若干设备连接器1，各设备连接器分别与一健康检测设备连接，同时，各设备连接器还连接网关主机2。在本发明具体实施例中，所述健康检测设备可以是身高体重仪、血压仪、人体成分分析仪、血糖仪以及肺功能检测仪等健康检测设备，各设备连接器1通过串口或USB接口与特定健康检测设备连接，每个设备连接器连接一台特定的健康检测设备，同时，各设备连接器通过无线网络(例如WIFI模块)连接到网关主机，一台网关主机管理多个设备连接器。

网关主机2，连接各设备连接器1以及相关的业务应用系统，所述网关主机2使用嵌入式技术，通过内核模块的方式自适配动态加载相应的健康检测设备驱动，负责与业务应用系统的数据交换，将不同健康检测设备的检测数据转换标准化的检测数据，并将标准化的检测数据转换为符合相应业务应用系统标准的数据传送至相应应用系统，从而实现了健康检测设备和业务应用系统的快速无缝集成。

具体地，网关主机2进一步包括：

设备接入管理模块201，用于于接收到设备初始化请求时，根据设备编号加载匹配的设备驱动内核模块完成对设备的初始化工作，同时自动将当前新接入的设备加载到人机交互的设备列表中。在本发明具体实施例中，每台设备连接器都分配一个唯一的设备编号，当设备连接器连接到网关主机2时首先会发送一个设备初始化包到网关主机2，网关主机2的设备接入管理模块201则根据该设备编号加载匹配的设备驱动内核模块完成对该设备的初始化工作，同时，设备接入管理模块201还自动将当前新接入的设备加载到人机交互的设备列表中。优选地，当需要新增不同类型的健康检测设备，设备接入管理模块201还可使用嵌入式技术，通过内核模块加载技术将所需新增的健康检测设备的设备驱动动态加载到网关主机2中，也就是说，当需要新增不同类型的健康检测设备，只需针对新增的健康检测设备类型编制符合统一接口的设备驱动，然后通过嵌入式Linux的内核模块加载技术动态加载到网关主机2，即实现了网络中健康检测设备的动态新增的目的。可见本发明通过Linux嵌入式系统的“热插拔”技术，数据网关能自动感知网络中的新增设备和移除设备，并实时更新人机交互界面的设备列表，如果是数据网关不支持的新类型设备，只需按照统一的接口开发设备驱动并安装到数据网关中即可支持新增设备类型，本发明通过“面向接口”开发技术和Linux内核模块技术很好地解决了设备类型的扩展问题。

人机交互控制模块202，用于提供人机交互界面，提供用户通过人机交互界面实现人机交互，获取人机交互的信息，将获得的信息发送至相应的设备连接器，并通过相应的设备连接器启动对应的健康检测设备进行检测，并获取健康检测设备的检测数据，同时更新网关主机中的设备状态。也就是说，用户可以通过人机交互界面选择待检测设备，并提供用户的基本信息，人机交互控制模块202于获得相应的信息后，将用户信息发送给设备连接器，并通过设备连接器启动特定的健康检测设备开始检测，同时更新网关主机中的设备状态，本发明通过设备连接器暂存检测用户信息，可以支持多个用户同时检测不同的设备而相互不会干扰。

协议转换控制模块203，用于将来自不同健康检测设备的数据转换为标准化的检测数据，并将标准化的检测数据转换为符合相应业务应用系统的数据标准，以实现与健康检测设备和业务应用系统的快速无缝集成。在本发明具体实施例中，协议转换控制模块203面向健康检测设备和上层业务应用系统分别制定了一套协议转换接口，通过设备协议接口将来自不同设备的数据转换为标准化的检测数据，通过应用层协议接口则将标准化的检测数据转换为符合相应业务应用系统的数据标准。

第一通信模块204，用于与各设备连接器1进行通信。在本发明具体实施例中，第一通信模块204可采用WIFI模块，但本发明不以此为限。

第二通信模块205，用于与各业务应用系统进行通信。在本发明具体实施例中，所述第二通信模块205可采用包括但不限于WIFI网络、有线网络或3G/4G网络进行通信。

优选地，所述网关主机还包括程序升级控制模块，用于自动升级网关主机和设备连接器的固件程序。当网关主机识别到不支持的设备类型时，会通过自动升级的方式，从远程服务器下载新增设备的驱动、协议适配器等相关软件库。

图2为本发明具体实施例中基于物联网技术的可自适配的智能健康数据网关的结构示意图。以下将通过一具体实施案例来说明本发明：

该数据网关由网关主机和若干设备连接器(设备连接器A～N)组成，各设备连接器通过串口或USB接口实现与特定健康检测设备(例如身高体重仪、血压仪、人体成分分析仪、血糖仪、肺功能检测仪等健康检测设备)的连接，每个设备连接器连接一台特定的健康检测设备，各设备连接器同时通过WIFI网络连接到网关主机，一台网关主机管理多个设备连接器。网关主机通过WIFI网络或有线网络或3G/4G网络连接到相关的业务应用系统，负责和业务应用系统的数据交换。

每台设备连接器都分配一个唯一的设备编号，通过WIFI网络连接到网关主机时首先发送一个设备初始化包到网关主机，该网关主机根据设备编号加载匹配的设备驱动内核模块完成对设备的初始化工作，同时，自动将当前新接入的设备加载到人机交互的设备列表中，管理员可以设置“设备名称”等识别信息。如果需要新增不同类型的健康检测设备，只需针对新增的健康检测设备类型编制符合统一接口的设备驱动，并通过嵌入式Linux的内核模块加载技术动态加载到网关主机，实现了网络中健康检测设备的动态新增和移除。

该数据网关提供人机交互界面以供用户操作，用户可通过网关主机的人机交互界面选择待检测的健康检测设备，并通过二代身份证或二维码提供用户的基本信息，网关主机将用户信息发送给设备连接器，并通过设备连接器启动特定的健康检测设备开始检测，同时更新网关主机中的设备状态，本发明通过利用设备连接器暂存检测用户信息，可以支持多个用户同时检测不同的设备而相互不会干扰。

该数据网关基于医卫行业标准HL7制定了一套内部的数据规范标准，面向健康检测设备和上层业务应用系统分别制定了一套协议转换接口，通过设备协议接口可以将来自不同设备的数据转换为符合HL7的标准化检测数据，通过应用层协议接口，将标准化的数据转换为符合应用系统的数据标准，从而实现了健康检测设备和业务应用系统的快速无缝集成。

图3为本发明一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关的实现方法的步骤流程图。如图3所示，本发明一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关的实现方法，包括如下步骤：

步骤S1，搭建包括若干设备连接器与网关主机的数据网关，各设备连接器与健康检测设备连接，网关主机连接各设备连接器以及相关的业务应用系统。

步骤S2，所述网关主机使用嵌入式技术，通过内核模块的方式自适配动态加载相应的健康检测设备驱动。在本发明具体实施例中，所搭建的数据网关中每台设备连接器分配一个唯一的设备编号，当该设备连接器连接到网关主机时，会发送一个设备初始化包到网关主机，所述网关主机则根据该设备编号加载匹配的设备驱动内核模块完成对该设备的初始化工作，并自动将当前新接入的设备加载到人机交互的设备列表中。优选地，当需要新增不同类型的健康检测设备，所述网关主机也可使用嵌入式技术，通过内核模块加载技术将所需新增的健康检测设备的设备驱动动态加载到网关主机中，也就是说，当需要新增不同类型的健康检测设备，只需针对新增的健康检测设备类型编制符合统一接口的设备驱动，然后通过嵌入式Linux的内核模块加载技术动态加载到网关主机，即实现了网络中健康检测设备的动态新增的目的。

步骤S3，所述网关主机获取来自健康检测设备的检测数据，并将其转换为标准化的检测数据。具体地，当用户通过人机交互界面选择待检测健康检测设备后，可通过相应的设备连接器启动该待检测健康检测设备开始检测，所述网关主机通过设备连接器获取该待检测健康检测设备的检测数据，并通过设备协议接口将其转换为标准化的检测数据。

步骤S4，所述网关主机将标准化的检测数据转换为符合相应业务应用系统数据标准的数据传送至相应的业务应用系统。具体地，所述网关主机通过应用层协议接口，将标准化的检测数据转换为符合业务应用系统数据标准的检测数据传送至该业务应用系统。

综上所述，本发明一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关及其实现方法通过将网关主机连接若干设备连接器以及相关的业务应用系统，将各设备连接器分别连接健康检测设备，网关主机使用嵌入式技术，通过内核模块的方式自适配动态加载相应的健康检测设备驱动，通过设备连接器获取相应健康检测设备的检测数据，并将不同健康检测设备的检测数据转换标准化的检测数据，以及将标准化的检测数据转换为符合相应业务应用系统标准的数据，实现了一种通用、可扩展、可自适配的健康数据网关设备，屏蔽了各种数字化健康检测设备之间的软硬件差异，为健康管理服务应用系统提供了一个统一的数据采集、传输接口。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明通过Linux嵌入式系统的“热插拔”技术，数据网关能自动感知网络中的新增设备和移除设备，并实时更新人机交互界面的设备列表。如果是数据网关不支持的新类型设备，只需按照统一的接口开发设备驱动并安装到数据网关中即可支持新增设备类型。通过“面向接口”开发技术和Linux内核模块技术很好地解决了设备类型的扩展问题。

2、本发明通过制订一套内部统一的数据接口规范，同时面向应用系统开发了数据接口规范，可针对不同的应用系统快速开发一个协议适配器，完成内部数据到应用系统数据规范的转换，屏蔽了不同健康检测设备的通讯协议差异。

3、本发明通过嵌入式技术，可实时感知设备的使用状态，支持多人同时使用不同的设备进行检测。

4、本发明采用人机交互界面，支持二代身份证、二维码等多种用户身份识别技术，用户可以自助完成检测的登记、设备的选择等工作。

5、本发明通过边缘计算技术数据网关实现了数据协议的标准化转化，降低了中心业务应用系统的负载压力。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (9)

1.一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关，包括：

若干设备连接器，各设备连接器分别与一健康检测设备连接，各设备连接器还连接网关主机；

网关主机，连接各设备连接器以及相关的业务应用系统，所述网关主机使用嵌入式技术，通过内核模块的方式自适配动态加载相应的健康检测设备驱动，通过设备连接器获取相应健康检测设备的检测数据，负责与业务应用系统的数据交换，将不同健康检测设备的检测数据转换标准化的检测数据，并将标准化的检测数据转换为符合相应业务应用系统标准的数据传送至相应业务应用系统。

2.如权利要求1所述的一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关，其特征在于，所述网关主机进一步包括：

设备接入管理模块，用于使用嵌入式技术，通过内核模块的方式自适配动态加载相应的健康检测设备驱动；

人机交互控制模块，用于提供人机交互界面，提供用户通过人机交互界面实现人机交互，获取人机交互的信息，将获得的信息发送至相应的设备连接器，并通过相应的设备连接器启动对应的健康检测设备进行检测，获取健康检测设备的检测数据，并更新所述网关主机中的设备状态；

协议转换控制模块，用于将来自不同健康检测设备的数据转换为标准化的检测数据，并将标准化的检测数据转换为符合相应业务应用系统标准的数据传送至相应业务应用系统，以实现与健康检测设备和业务应用系统的快速无缝集成；

第一通信模块，用于与设备连接器的数据通信；

第二通信模块，用于与业务应用系统的数据通信。

3.如权利要求2所述的一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关，其特征在于：所述设备接入管理模块于接收到设备连接器的设备初始化请求时，根据设备编号加载匹配的设备驱动内核模块完成对设备的初始化工作，同时自动将当前新接入的设备加载到人机交互的设备列表中。

4.如权利要求2所述的一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关，其特征在于：所述设备接入管理模块自动感知网络中的新增设备和移除设备。新增设备时，通过内核模块的方式自适配动态加载相应的健康检测设备驱动，并实时更新人机交互界面的设备列表。

5.如权利要求4所述的一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关，其特征在于：当需要新增不同类型的健康检测设备时，所述设备接入管理模块使用嵌入式技术，通过内核模块加载技术将编制好的符合统一接口的该健康检测设备驱动动态加载到所述网关主机中。

6.如权利要求2所述的一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关，其特征在于：所述人机交互控制模块通过人机交互界面获得所选择健康检测设备以及用户信息，将用户信息发送给相应的设备连接器，并通过该设备连接器启动所选择的健康检测设备进行检测，更新所述网关主机中的设备状态。

7.如权利要求2所述的一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关，其特征在于：所述协议转换控制模块面向健康检测设备和上层业务应用系统分别制定协议转换接口，通过设备协议接口将来自不同设备的数据转换为标准化的检测数据，通过应用层协议接口则将标准化的检测数据转换为符合相应业务应用系统标准的数据。

8.如权利要求2所述的一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关，其特征在于：所述网关主机还包括程序升级控制模块，用于自动升级所述网关主机和设备连接器的固件程序。

9.一种基于物联网技术可自适配的智能健康数据网关的实现方法，包括如下步骤：

步骤S1，搭建包括若干设备连接器与网关主机的数据网关，各设备连接器与健康检测设备连接，网关主机连接各设备连接器以及相关的业务应用系统；

步骤S2，所述网关主机使用嵌入式技术，通过内核模块的方式自适配动态加载相应的健康检测设备驱动；

步骤S3，所述网关主机获取来自健康检测设备的检测数据，并将其转换为标准化的检测数据；

步骤S4，所述网关主机将标准化的检测数据转换为符合相应业务应用系统数据标准的数据传送至相应的业务应用系统。