CN110415807A - 一种康复设备协同工作方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种康复设备协同工作方法和系统，所述系统包括：一个或者多个康复设备，所述康复设备具有不同的类型，并于进行辅助康复；为康复设备接入能够对外通信的协同连接设备；控制设备制定康复计划，并在一个或多个康复设备上启动康复计划；协同连接设备用于接入康复设备，从而使得康复设备能够对外通信。本发明能够提高多个康复设备的工作协调性，在局部范围甚至云环境中，进行康复设备的协调，充分的满足了协同作业的需求。

Description

一种康复设备协同工作方法和系统

【技术领域】

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种康复设备协同工作方法。

【背景技术】

随着科技的进步和医疗水平的进步，目前针对康复治疗的相关康复设备的样式越来越多样化，能够适用于广大的患者群众。同时，随着医疗水平的提高，要求多台康复设备的协同作业机会越来越多，即多台康复设备完成类似生产流水线的康复工作或者配合起来完成一项康复项目。同时，随着人类将进入智能化时代，随着移动互联网和物联网技术的发展，随着计算机和网络技术的快速发展，云计算开始显现出巨大的生命力。云计算是分布式计算、并行计算、网格计算等理论在互联网中的延续，其目标是以互联网为中心，提供安全、快速、便捷的数据存储和网络计算服务，基于云的康复设备协同提高了康复设备的利用效率。然而，现有的康复设备类型多样，扩展性也很差，很多康复设备设计之初就仅能够单独工作，不支持复杂的协同指令，或者，虽然有功能强大的控制单元，但是控制方式单一，不能协调和康复工作的并行，不具备主动应答和发送模式。在如此复杂的环境下，康复设备的工作过程中，如何提高多个康复设备的工作协调性，如何在局部范围甚至云环境中，进行康复设备的协调，满足协同作业的需求，是待解决的问题。本发明通过仅仅设置少量存储装备的收发设备来进行康复设备的协同扩展，进而进行康复设备的协同。协同连接设备相对独立，使用范围广，可以在不同的康复设备间插拔使用。在协同过程中，通过协同连接设备连接范围的调整，对移动范围有限，使用范围有限康复设备直接选择避免接入的方式进行保护；通过占用队列和占用矩阵，将康复计划进行数学表示，从而使得在同一个康复计划中尽可能使用相对集中的康复设备，减少了人力物力损耗；充分利用控制设备的计算复杂性进行占用矩阵的调整；通过占用编码值进行保持协同连接设备的简单结构的基础上进行设备间的握手以及使用；通过对占用队列的队列内和队列间动态调整充分的消除碎片。

【发明内容】

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种康复设备协同工作方法，所述方法包含：

步骤S1：为康复设备接入能够对外通信的协同连接设备；

步骤S2：控制设备制定康复计划，基于康复计划设置康复设备占用矩阵[Pij]；其中Pij表示在第j个单位时间内占用第i类康复设备；Pij=0或非0，其中0表示不占用，非0表示占用；

步骤S3：基于占用矩阵向康复设备发送占用请求，康复设备发送应答消息；占用矩阵用于表示康复计划在一个或多个单位时间范围内对各种类型康复设备的占用情况；

步骤S4：控制设备接收应答消息，基于应答消息选择康复设备，并向所述所选择的康复设备发送确认消息；所述确认消息中包含控制设备标识，占用编码值，占用的开始单位时间j，以及连续占用个数pn；其中，所述占用编码值为占用队列中标识占用状态的元素值；获取控制设备标识和康复设备标识，基于所述控制设备标识和康复设备标识生成占用编码值，所述占用编码值为非0值；

步骤S5：康复设备连接的协同连接设备接收确认消息，并基于所述确认消息进行康复设备占用设置和控制设备占用设置;

步骤S6：控制设备进行占用矩阵的调整；

步骤S7：基于占用矩阵和康复计划使用康复设备；

步骤S8：对占用队列进行动态调整以消除占用碎片。

进一步的，所述接入方式为插入。

进一步的，所述步骤S3具体为：对于占用矩阵[Pij]，从元素P1,1开始对于每个元素Pij，如果Pij=非0，则确定占用矩阵的第i行中从第j个元素开始且元素值连续为非0的连续占用个数pn，向所有第i类康复设备发送从第j个单位时间开始占用连续占用个数pn的占用请求Qst（j，pn）；协同连接设备接收到占用请求，并判断康复设备是否能够满足所述占用请求，如果能够满足，则向控制设备发送应答消息；否则判断为不能满足，此时如果连续占用个数pn>1，则设置pn=pn-1，并继续向第i类康复设备发送从第j个单位时间开始占用连续占用个数pn的占用请求Qst（j，pn），直到pn=1；如果Pij=0，则继续处理下一元素Pi,j+1,直到所有元素均处理完毕为止。

进一步的，若连续占用个数pn=1时仍然没有康复识别能够满足占用请求Qst（j，pn），则进行延时等待后再判断或者等待控制设备的人工反馈。

进一步的，所述判断康复设备是否能够满足所述占用请求Qst（j，pn），具体为：判断占用队列中第j个单位时间开始到第j+pn-1个单位时间的占用状态是否均为未占用，如果是，则判断为能够满足，否则判断为不能满足。

进一步的，所述向控制设备发送应答消息，具体为：从占用请求中获取控制设备的标识，根据所述标识向控制设备发送应答消息，所述应答消息中包含协同连接设备标识和康复设备标识。

进一步的，在向控制设备发送应答消息时，对所述协同连接设备进行状态锁定；所述状态锁定为在给定时间范围内不再发出新的应答消息，并且不接受对本地存储设备的读写操作。

进一步的，所述基于所述确认消息进行康复设备占用设置和控制设备占用设置，具体为：获取确认消息中的开始单位时间j以及连续占用个数pn，将协同连接设备中占用队列中第j个单位时间开始到第j+pn-1个单位时间的占用状态改为占用；将控制设备的占用矩阵中相应单位时间的占用状态改为占用，并记录所占占用相对应的协同连接设备标识和/或康复设备标识；采用占用矩阵[Pij]关联的协同连接设备标识矩阵[Qij]记录相应的协同连接设备标识，其中Qij为Pij占用时对应的协同连接设备标识；采用占用矩阵[Pij]关联的康复设备标识矩阵[Xij]记录相应的康复设备标识，其中Xij为Pij占用时对应的康复设备标识。

进一步的，所述将占用状态改为占用，具体为： 将占用队列或者占用矩阵中相应的元素值设置为占用编码值。

所述康复设备协同工作系统包括：

一个或者多个康复设备，所述康复设备具有不同的类型，并于进行辅助康复；

一个或者多个控制设备，用于制定康复计划，并在一个或多个康复设备上启动康复计划；

协同连接设备用于接入康复设备，从而使得康复设备能够对外通信；所述协同连接设备连接康复设备外部接口并将所述外部接口扩展为多个扩展接口以和多个控制设备有线或无线连接；协同连接设备具有不同的连接范围，根据康复设备的类型、使用范围等选择协同连接设备；协同连接设备中设置有独立的占用队列，所述占用队列中对应保存每个单位时间内所述康复设备的占用状态，所述占用状态为占用或者未占用，占用则用非0标识，未占用用0标识；占用队列的长度为一个周期内被划分的单位时间的个数；

在协同连接设备接入康复设备后，在协同连接设备的驱动程序运行过程中，协同连接设备读取康复设备标识，并将所述康复设备标识写入协同连接设备的本地存储设备中；所述本地存储设备为寄存器或缓存设备；所述本地存储设备为暂态存储器；在接入成功后，将协同连接设备内的占用队列进行初始化，初始化后占用队列中所有元素值均为0。

本发明的有益效果包括：通过仅仅设置少量存储装备的收发设备来进行康复设备的协同扩展，进而进行康复设备的协同。协同连接设备相对独立，使用范围广，可以在不同的康复设备间插拔使用。在协同过程中，通过协同连接设备连接范围的调整，对移动范围有限，使用范围有限康复设备直接选择避免接入的方式进行保护；通过占用队列和占用矩阵，将康复计划进行数学表示，从而使得在同一个康复计划中尽可能使用相对集中的康复设备，减少了人力物力损耗；充分利用控制设备的计算复杂性进行占用矩阵的调整；通过占用编码值进行保持协同连接设备的简单结构的基础上进行设备间的握手以及使用；通过对占用队列的队列内和队列间动态调整充分的消除碎片。

【附图说明】

此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明的康复设备协同工作系统结构示意图。

图2为本发明的康复设备协同工作方法示意图。

【具体实施方式】

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

对本发明所应用的一种康复设备协同工作方法进行详细说明，如附图1 所示，所述方法包含：

步骤S1：为康复设备接入能够对外通信的协同连接设备；康复设备在出厂时一般为独立工作设置，内部的处理器或者单片机通常为固定程序设置不具备扩展功能，通过简单的协同连接设备能够进行多康复设备的通信连接；

优选的：所述接入方式为插入；

所述康复设备具有连接扩展接口，所述连接扩展接口能够获取康复设备状态信息并将所述状态信息发送至外部控制设备；优选的：所述协同连接设备连接康复设备外部接口并将所述外部接口扩展为多个扩展接口以和多个控制设备有线连接；所述康复设备外部接口为USB接口等；可替换的：所述连接扩展接口连接康复设备外部接口并以无线连接的方式和控制设备无线连接；所述控制设备为一个或多个；

优选的：协同连接设备具有独立电源，能够和康复设备保持不同的开关状态，当康复设备关闭时，协调协同连接设备能够保持开状态，并基于康复请求打开康复设备；康复设备本身的工作功耗较高，通过保持独立开关状态能够减少能耗和设备损坏；

优选的：所述协同连接设备和康复设备采用同一电源，但是能够和康复设备保持不同的工作状态，在康复设备处于休眠等非工作状态时，所述协同连接设备保持工作状态；

优选的：协同连接设备具有不同的连接范围，根据康复设备的类型、使用范围等选择协同连接设备，通过这样的方式能够将康复设备保持在固定的工作范围内，而工作范围和康复设备的类型、使用范围对应设置；对移动范围有限，使用范围有限康复设备直接选择避免接入的方式进行保护；

优选的；在断开协同连接设备和康复设备之间的连接后，所述康复设备的也电源断开；

步骤S2：控制设备制定康复计划，基于康复计划设置康复设备占用矩阵[Pij]；其中Pij表示在第j个单位时间内占用第i类康复设备；Pij=0或非0，其中0表示不占用，非0表示占用；将使用时间划分为多个独立的单位时间；连续的多个单位时间覆盖了使用时间；单位时间的划分标准在康复设备之间采用统一的标准；

优选的：控制设备为分布的独立设备，控制设备之间通过网络连接互连，控制设备的计算能力强，资源丰富，控制设备之间能够直接信息通信；能够通信的信息内容更多类型更广泛；

步骤S3：基于占用矩阵向康复设备发送占用请求，康复设备发送应答消息；占用矩阵用于表示康复计划在一个或多个单位时间范围内对各种类型康复设备的占用情况；具体的：对于占用矩阵[Pij]，从元素P1,1开始对于每个元素Pij，如果Pij=非0，则确定占用矩阵的第i行中从第j个元素开始且元素值连续为非0的连续占用个数pn，向所有第i类康复设备发送从第j个单位时间开始占用连续占用个数pn的占用请求Qst（j，pn）；协同连接设备接收到占用请求，并判断康复设备是否能够满足所述占用请求，如果能够满足，则向控制设备发送应答消息；否则判断为不能满足，此时如果连续占用个数pn>1，则设置pn=pn-1，并继续向第i类康复设备发送从第j个单位时间开始占用连续占用个数pn的占用请求Qst（j，pn），直到pn=1；如果Pij=0，则继续处理下一元素Pi,j+1,直到所有元素均处理完毕为止；通过这样的方式使得在同一个康复计划中尽可能使用相对集中的康复设备，减少了人力物力损耗；

优选的：若连续占用个数pn=1时仍然没有康复识别能够满足占用请求Qst（j，pn），则进行延时等待后再判断或者等待控制设备的人工反馈；

协同连接设备中设置有独立的占用队列，所述占用队列中对应保存每个单位时间内所述康复设备的占用状态，所述占用状态为占用或者未占用，占用则用非0标识，未占用用0标识；占用队列的长度为一个周期内被划分的单位时间的个数；

所述判断康复设备是否能够满足所述占用请求Qst（j，pn），具体为：判断占用队列中第j个单位时间开始到第j+pn-1个单位时间的占用状态是否均为未占用，如果是，则判断为能够满足，否则判断为不能满足；

在协同连接设备接入康复设备后，在协同连接设备的驱动程序运行过程中，协同连接设备读取康复设备标识，并将所述康复设备标识写入协同连接设备的本地存储设备中；所述本地存储设备为寄存器或缓存设备；所述本地存储设备为暂态存储器，使得协同连接设备为独立设备，可以接入并服务不同康复设备；在接入成功后，将协同连接设备内的占用队列进行初始化，占用队列中所有元素值均为0；

所述向控制设备发送应答消息，具体为：从占用请求中获取控制设备的标识，根据所述标识向控制设备发送应答消息，所述应答消息中包含协同连接设备标识和康复设备标识；

优选的：在向控制设备发送应答消息时，对所述协同连接设备进行状态锁定；所述状态锁定为在给定时间范围内不再发出新的应答消息，并且不接受对本地存储设备的读写操作；保证了操作的原子性；

步骤S4：控制设备接收应答消息，基于应答消息选择康复设备，并向所述所选择的康复设备发送确认消息；所述确认消息中包含控制设备标识，占用编码值，占用的开始单位时间j，以及连续占用个数pn；其中，所述占用编码值为占用队列中占用状态的元素值；

所述基于应答消息选择康复设备，具体为：从应答消息中获取康复设备标识，并基于所述康复设备标识查询康复设备属性信息，并基于所述属性信息选择康复设备；所述属性信息包括：类型，支持的模式，批号，标识，设置位置等；可以基于康复计划执行的地点，康复计划中优选的空腹设备批号和模式等进行康复设备的选择；

优选的：获取控制设备标识和康复设备标识，基于所述控制设备标识和康复设备标识生成占用编码值，所述占用编码值为非0的加密值；通过占用编码值进行控制设备和康复设备的基于单位时间加密握手，简单高效；

优选的：将所述控制设备标识和康复设备标识的算术运算和/或逻辑运算值作为种子进行随机函数运算以生成占用编码值；

步骤S5：康复设备连接的协同连接设备接收确认消息，并基于所述确认消息进行康复设备占用设置和控制设备占用设置;

所述基于所述确认消息进行康复设备占用设置和控制设备占用设置，具体为：获取确认消息中的开始单位时间j以及连续占用个数pn，将协同连接设备中占用队列中第j个单位时间开始到第j+pn-1个单位时间的占用状态改为占用；将控制设备的占用矩阵中相应单位时间的占用状态改为占用，并记录所述占用相对应的协同连接设备标识和/或康复设备标识；例如；采用占用矩阵[Pij]关联的协同连接设备标识矩阵[Qij]记录相应的协同连接设备标识，其中Qij为Pij占用时对应的协同连接设备标识；采用占用矩阵[Pij]关联的康复设备标识矩阵[Xij]记录相应的康复设备标识，其中Xij为Pij占用时对应的康复设备标识；

所述将占用状态改为占用，具体为： 将占用队列或者占用矩阵中相应的元素值设置为占用编码值；

步骤S6：控制设备进行占用矩阵的调整；具体的：每个控制设备共享占用矩阵，当需要进行占用矩阵调整时，查询其他控制设备共享的占用矩阵以确定符合要求的占用矩阵， 查询发起方的控制设备发起调整请求，在请求被允许的情况下进行调整；

由于控制设备本身的计算能力比较强，彼此之间能够多对多的进行连接和互通，可以通过控制设备之间形成的连接进行交换调整；例如：当控制设备A需要调整对第j类设备的使用时，可以通过查询的方式获取本设备中的其他占用矩阵，或者其他控制设备中的占用矩阵使用第j类设备的情况，并发起调整请求，在其他控制设备允许的情况下进行调整，调整方式例如可以是交换的方式进行调整等；

所述进行调整包括在控制设备之间进行占用编码值的调整；

步骤S7：基于占用矩阵和康复计划使用康复设备；具体的：在单位时间j到达前，向占用矩阵在第j单位时间对应的所有协同连接设备和/或康复设备发送启动请求；所述启动请求中包含占用编码值、康复设备的使用模式和使用时间；基于所述启动请求启动康复设备；

康复设备通常有多种使用模式，虽然占用时仅仅考虑了康复设备的类型，但是在使用时，可以根据康复计划灵活的进行模式启动；虽然康复设备提供的扩展接口很少，但是绝大多数康复设备都支持进行使用模式和使用时间的设置；

所述基于所述启动请求启动康复设备，具体为：判断启动请求中的占用编码值是否和占用队列中相应的占用编码值相同，如果相同且所述使用时间和所述启动编码值对应的单位时间一致，则允许按照所述启动请求的使用模式使用所述康复设备；

步骤S8：对占用队列进行动态调整以消除占用碎片，具体的：对于每一类型康复设备，依次读取所有所述类型康复设备对应的占用队列， 对每个占用队列进行动态调整以消除占用碎片；

在协同连接设备的使用时间过长之后，会产生大量的占用碎片，此时，同一个设备的康复计划对同一类康复设备的使用往往无法持续的保持在同一个设备上，造成了大量的计划转移开销；还会导致康复计划均无法执行，这样会大大的降低协同效率，因此，需要对占用队列进行动态调整以消除碎片；

所述对每个占用队列进行动态调整以消除占用碎片，具体为：对占用队列中的占用编码值进行占用队列内的动态调整或/和占用队列间的动态调整以消除占用碎片；同步的调整协同连接设备标识矩阵[Qij]和/或康复设备标识矩阵[Xij]；

优选的：连续相同的占用编码值需要整块动态调整以避免新增占用碎片；

优选的：先进行占用队列内的动态调整，再进行占用队列间的动态调整；

优选的：通过将占用队列中非热点单位时间范围的占用编码值调整到占用队列中热点单位时间范围内来实现动态调整；热点单位时间内对康复设备的使用频次高于非热点单位时间；

优选的：遍历占用队列以查找连续的处于非占用状态的第一连续元素，基于处于非占用状态连续元素的连续长度，查找匹配的连续的处于占用状态的第二连续元素，通过将第二连续元素动态调整到第一连续元素处来实现动态调整；

优选的：动态调整需要经过双方协同连接设备对应控制设备的允许；

优选的：周期性的进行占用队列释放以消除占用碎片；

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种康复设备协同工作方法，其特征在于，所述方法包含：

步骤S1：为康复设备接入能够对外通信的协同连接设备；

步骤S2：控制设备制定康复计划，基于康复计划设置康复设备占用矩阵[Pij]；其中Pij表示在第j个单位时间内占用第i类康复设备；Pij=0或非0，其中0表示不占用，非0表示占用；

步骤S3：基于占用矩阵向康复设备发送占用请求，康复设备发送应答消息；占用矩阵用于表示康复计划在一个或多个单位时间范围内对各种类型康复设备的占用情况；

步骤S4：控制设备接收应答消息，基于应答消息选择康复设备，并向所述所选择的康复设备发送确认消息；所述确认消息中包含控制设备标识，占用编码值，占用的开始单位时间j，以及连续占用个数pn；其中，所述占用编码值为占用队列中标识占用状态的元素值；获取控制设备标识和康复设备标识，基于所述控制设备标识和康复设备标识生成占用编码值，所述占用编码值为非0值；

步骤S5：康复设备连接的协同连接设备接收确认消息，并基于所述确认消息进行康复设备占用设置和控制设备占用设置;

步骤S6：控制设备进行占用矩阵的调整；

步骤S7：基于占用矩阵和康复计划使用康复设备；

步骤S8：对占用队列进行动态调整以消除占用碎片。

2.根据权利要求1所述的康复设备协同工作方法，其特征在于，所述接入方式为插入。

3.根据权利要求2所述的康复设备协同工作方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：对于占用矩阵[Pij]，从元素P1,1开始对于每个元素Pij，如果Pij=非0，则确定占用矩阵的第i行中从第j个元素开始且元素值连续为非0的连续占用个数pn，向所有第i类康复设备发送从第j个单位时间开始占用连续占用个数pn的占用请求Qst（j，pn）；协同连接设备接收到占用请求，并判断康复设备是否能够满足所述占用请求，如果能够满足，则向控制设备发送应答消息；否则判断为不能满足，此时如果连续占用个数pn>1，则设置pn=pn-1，并继续向第i类康复设备发送从第j个单位时间开始占用连续占用个数pn的占用请求Qst（j，pn），直到pn=1；如果Pij=0，则继续处理下一元素Pi,j+1,直到所有元素均处理完毕为止。

4.根据权利要求3所述的康复设备协同工作方法，其特征在于，若连续占用个数pn=1时仍然没有康复识别能够满足占用请求Qst（j，pn），则进行延时等待后再判断或者等待控制设备的人工反馈。

5.根据权利要求4所述的康复设备协同工作方法，其特征在于，所述判断康复设备是否能够满足所述占用请求Qst（j，pn），具体为：判断占用队列中第j个单位时间开始到第j+pn-1个单位时间的占用状态是否均为未占用，如果是，则判断为能够满足，否则判断为不能满足。

6.根据权利要求5所述的康复设备协同工作方法，其特征在于，所述向控制设备发送应答消息，具体为：从占用请求中获取控制设备的标识，根据所述标识向控制设备发送应答消息，所述应答消息中包含协同连接设备标识和康复设备标识。

7.根据权利要求6所述的康复设备协同工作方法，其特征在于，在向控制设备发送应答消息时，对所述协同连接设备进行状态锁定；所述状态锁定为在给定时间范围内不再发出新的应答消息，并且不接受对本地存储设备的读写操作。

8.根据权利要求7所述的康复设备协同工作方法，其特征在于，所述基于所述确认消息进行康复设备占用设置和控制设备占用设置，具体为：获取确认消息中的开始单位时间j以及连续占用个数pn，将协同连接设备中占用队列中第j个单位时间开始到第j+pn-1个单位时间的占用状态改为占用；将控制设备的占用矩阵中相应单位时间的占用状态改为占用，并记录所占占用相对应的协同连接设备标识和/或康复设备标识；采用占用矩阵[Pij]关联的协同连接设备标识矩阵[Qij]记录相应的协同连接设备标识，其中Qij为Pij占用时对应的协同连接设备标识；采用占用矩阵[Pij]关联的康复设备标识矩阵[Xij]记录相应的康复设备标识，其中Xij为Pij占用时对应的康复设备标识。

9. 根据权利要求8所述的康复设备协同工作方法，其特征在于，所述将占用状态改为占用，具体为： 将占用队列或者占用矩阵中相应的元素值设置为占用编码值。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述康复设备协同工作方法所应用的康复设备协同工作系统，其特征在于，所述系统包括：

一个或者多个康复设备，所述康复设备具有不同的类型，并于进行辅助康复；

一个或者多个控制设备，用于制定康复计划，并在一个或多个康复设备上启动康复计划；

协同连接设备用于接入康复设备，从而使得康复设备能够对外通信；所述协同连接设备连接康复设备外部接口并将所述外部接口扩展为多个扩展接口以和多个控制设备有线或无线连接；协同连接设备具有不同的连接范围，根据康复设备的类型、使用范围等选择协同连接设备；协同连接设备中设置有独立的占用队列，所述占用队列中对应保存每个单位时间内所述康复设备的占用状态，所述占用状态为占用或者未占用，占用则用非0标识，未占用用0标识；占用队列的长度为一个周期内被划分的单位时间的个数；

在协同连接设备接入康复设备后，在协同连接设备的驱动程序运行过程中，协同连接设备读取康复设备标识，并将所述康复设备标识写入协同连接设备的本地存储设备中；所述本地存储设备为寄存器或缓存设备；所述本地存储设备为暂态存储器；在接入成功后，将协同连接设备内的占用队列进行初始化，初始化后占用队列中所有元素值均为0。