CN111148087B

CN111148087B - 一种服药依从性监测装置的数据通信方法及系统

Info

Publication number: CN111148087B
Application number: CN202010033278.4A
Authority: CN
Inventors: 李章勇; 刘伟; 刘晓雪; 唐清垚; 张洲; 刘峻源; 吴燃
Original assignee: Chongqing University of Post and Telecommunications
Current assignee: Chongqing University of Post and Telecommunications
Priority date: 2020-01-13
Filing date: 2020-01-13
Publication date: 2023-04-18
Anticipated expiration: 2040-01-13
Also published as: CN111148087A

Abstract

本发明涉及医疗设备通信技术领域，涉及一种服药依从性监测装置的数据通信方法及系统；所述方法包括上位机接收到服药依从性监测装置发出的广播后，做出广播应答；监测装置对广播应答进行确认，建立所述上位机与所述监测装置一对一的连接关系；对监测装置的数据进行数据帧打包，将打包后的数据加密并传送至通信模块；对数据解密后检验，若检验结果为该通信数据的数据包，则上传至上位机，否则丢弃该数据，并继续对接收到的加密数据进行解密和检验。本发明采用蓝牙模块进行数据传输，能够增强传输效率，由于服药依从性监测装置在进行蓝牙通信时需要建立一对一的连接关系对用户隐私具有较强的保护性。

Description

一种服药依从性监测装置的数据通信方法及系统

技术领域

本发明涉及医疗设备通信技术领域，具体的说，涉及一种服药依从性监测装置的数据通信方法及系统。

背景技术

近年来，随着电子技术的进步以及无线通信技术的迅速发展，服药依从性监测装置在人们的日常生活中得到越来越多的关注，尤其是在医疗设备领域。所谓的服药依从监测装置是指把传感器、无线通信、多媒体等相关技术嵌入到日常生活的药品容器相结合，可以通过手机、电脑等得到药品的服用情况。

目前多数服药依从监测装置功能较为单一，一般都是使用单一传感器，无法满足高集成、多功能化的需求；而且多数装置在进行无线通信进行数据传输时，其抗干扰能力差，无法保证数据传输的准确性和稳定性。也不能对装置使用者的隐私进行很好地保护。

综上所述，现有的服药依从监测装置没有专门的数据格式规范及传输管理方法，很容易造成数据的丢失以及错误的接收，浪费采集到的数据资源，还有可能导致使用者的隐私泄露，对使用者造成不必要的麻烦。

发明内容

基于现有技术所存在的问题，针对该服药依从性监测装置与上位机之间的数据通信规范，便于使用者的隐私保护及数据的校验和接收；本发明提出了一种服药依从性监测装置的数据通信方法及系统。

在本发明的第一方面，一种服药依从性监测装置的数据通信方法，所述方法包括：

上位机接收到服药依从性监测装置发出的广播后，做出广播应答；

监测装置对广播应答进行确认，建立所述上位机与所述监测装置一对一的连接关系；

对监测装置的数据进行数据帧打包，将打包后的数据加密并传送至通信模块；

对数据解密后检验，若检验结果为该通信数据的数据包，则上传至上位机，否则丢弃该数据，并继续对接收到的加密数据进行解密和检验。

进一步的，所述数据包的加密方式为CRC加密。

在本发明的第二方面，一种用于服药依从性监测装置的数据通信系统，所述数据通信系统包括用药检测模块、数据转换模块、锁控模块、MCU模块、数据传输模块、电源模块、上位机；

所述用药检测模块用于检测服药依从性监测装置中药品在药槽的占位数据；

所述数据转换模块用于将检测到的占位数据转换为数字信号；

所述锁控模块用于控制服药依从性监测装置的打开与关闭；

所述MCU模块用于调度处理各个模块的工作内容，并将转换后的占位数据和电池状态数据打包得到数据包；

所述数据传输模块用于传输数据包；

所述上位机用于接收数据传输模块的数据包；

所述电源模块为药品检测模块、数据转换模块、锁控模块、MCU模块、数据传输模块供电。

优选的，本发明的数据传输模块与上位机中的通信模块均为蓝牙模块。

本发明的有益效果：

本发明采用蓝牙模块进行数据传输，能够增强传输效率，由于服药依从性监测装置在进行蓝牙通信时需要建立一对一的连接关系对用户隐私具有较强的保护性，本发明采用累加校验和的方式对数据进行校验，其校验过程方便，而且可以有效保证数据安全完整的传输；具体而言，本发明采用累加校验和的方法获得校验值再用CRC算法对得到的校验值校验，实现对传输数据的校验，可以保证药品数据的安全可靠传输，使得本发明能够更快更有效的实现各部分功能，使得本发明的用户的体验效果更好。

附图说明

图1为本发明的一种服药依从性监测装置的数据通信方法的流程图；

图2为本发明的另一种服药依从性监测装置的数据通信方法的流程图；

图3为本发明中通信数据的校验流程图；

图4为本发明的一种用于服药依从性监测装置的数据通信系统结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，在一个实施例中，本发明的一种服药依从性监测装置的数据通信方法包括：

如图2所示，本实施例结合蓝牙技术进行通信，在另一个实施例中，本发明的一种服药依从性监测装置的数据通信方法包括：

服药依从性监测装置与上位机通过蓝牙建立一对一的连接关系；

MCU模块将监测装置所采集的数据进行数据帧打包，获得数据包；

MCU模块将数据包加密后写入到其蓝牙模块中；

上位机终端中的蓝牙模块获取通信数据；

上位机上的蓝牙模块对通信数据进行解密和校验；

判断通信数据是否为正确的数据包，若是，则将该数据包上传到上位机，否则丢弃该通信数据，MCU模块继续将数据包加密后写入到蓝牙模块中。

在一个实施例中，所述上位机接收到服药依从性监测装置发出的广播后，做出广播应答包括：

服药依从性监测装置被启动后，构建标识符信令；以该标识符信令向附近的终端/设备/装置/上位机发出寻呼广播，上位机接收到寻呼广播后，将该标识符信令加1后，返回广播应答。

其中，该标识符信令具有唯一性，可以是服药依从性监测装置的唯一ID，例如为服药依从性监测装置的MAC地址，也可以为16位二进制数据。

设置标识符信令的目的在于，能够使得合法的上位机与服药依从性监测装置建立连接。

在一个实施例中，所述服药依从性监测装置对广播应答进行确认，建立所述上位机与所述监测装置一对一的连接关系包括：

服药依从性监测装置对接收到的广播应答进行确认，确认发出该广播应答的上位机的标识符信令是否为服药依从性监测装置的标识符信令加1，若确为该标识符信令，则建立一对一的连接关系。

在一个实施例中，所述数据帧包括数据头、数据部分和数据尾；所述数据头包括起始标识和地址标识；所述数据部分包括通信命令、数据长度以及应答数据；所述数据尾包括校验码、第一结束标识以及第二结束标识。

优选的，所述数据头包括1个字节的起始标识、一个字节的地址标识，将起始标识的内容预设为0x3A，将地址标识的内容预设为0x16。

具体的，所述数据帧的字节表现形式参考表1：

表1 数据帧的表现形式

通信命令为各个通讯命令，数据部分为各通信命令对应的数据信息，字节数不固定，最多10个字节，数据长度为数据部分的字节个数+1，发送方如果无数据，则设置为1。

不同的通讯命令对应不同的命令字，数据部分中的应答数据也不同；不同的通信命令有不同的数据部分如表2，其中设备ID为16位二进制数据；

表2 通信命令的数据部分表示

在一个实施例中，各个通讯命令包括：

开锁命令(下行数据)对应的命令字为0x0d，数据长度占3个字节；

开锁应答命令(上行数据)，占1个字节；

数量查询命令(下行)，对应的命令字为0x0e，数据长度占3个字节；

数量应答命令(上行数据)对应的命令字为0x10，数据长度占3个字节；

状态查询命令(下行)对应的命令字0x17，数据长度占2个字节；

状态应答命令(上行)对应的命令字为0x19，数据长度占2个字节。

相应的，所述应答数据包括：

广播内容的数据长度为4个字节，第一个字节：I(ASCII)、第二个字节：D(ASCII)、第三个字节：设备ID号低位以及第四个字节：设备ID号高位1。

广播数据应答的数据长度为4个字节，第一个字节：I(ASCII)第二个字节：D(ASCII)，第三个字节：设备ID号低位解码数据，第四个字节：设备ID号高位解码数据，解码方式为ID号-12345。

应答确认的数据长度为1个字节，该字节为0XA1：如果解码数据错误断开蓝牙连接无需应答。

开锁的数据长度为3个字节，第一个字节：设备ID号低位解码数据，第二个字节：设备ID号高位解码数据，第三个字节：开锁指令0XB。

开锁应答的数据长度为1个字节，该字节为0xB2：开锁成功0xB3开锁失败，0xB4锁未关。

数量查询的数据长度为3个字节，第一个字节：设备ID号低位解码数据，第二个字节：设备ID号高位解码数据，第三个字节：查询命令0xC1。

数量应答的数据长度为3个字节，第一个字节：总数，第二个字节：1-8占位情况，第三个字节：9-16占位情况。

状态查询的下行数据长度为3个字节，第一个字节：设备ID号低位解码数据，第二个字节：设备ID号高位解码数据，第三个字节：查询命令0xC2；

状态查询的上行数据长度为2个字节：第一个字节为8位编码；12345678；第1位编码表示正在充电，第2位编码表示外接电源连接，第3位编码表示锁开报警，第4位编码表示电池电量低报警，第5位-第8位编码预留；第二个字节：电量1-100％。

在一个实施例中，所述校验码包括2个字节的校验数据低字节和校验数据高字节；具体分别为通信数据累加校验和的低字节和高字节，所述通信数据累加校验和包括地址标识、通信命令、数据长度以及应答数据的累加校验和。

另外，优选的，对第一结束标识和第二结束标识分别分配一个字节；第一结束标识预设为0x0D，第二结束标识预设为0x0A。

其中，校验数据低字节与校验数据高字节均为固定字节。

在上述实施例的基础上，在一个优选实施例中，对数据解密后检验，若检验结果为该通信数据的数据包，则上传至上位机，否则丢弃该数据如图3所示，具体可以包括：

步骤1)上位机终端的通信模块接收加密后的数据；

步骤2)上位机终端的数据处理模块对通信模块接收到的通信数据解密；

步骤3)判断解密后的数据头的起始标识是否等于预设的标识，若是，则进入下一步，否则丢弃此次接收的通信数据；

步骤4)从地址标识至应答数据依次进行校验，并将校验值与数据尾的校验码比较，两者一致则进入下一步，否则丢弃此次接收的通信数据；

步骤5)判断第一结束标识是否为等于预设的标识以及第二结束标识是否等于预设的标识，若两者都等于其对应预设的标识，则进入下一步，否则丢弃此次接收的通信数据；

步骤6)将通信数据识别为数据包，通信模块将数据包上传至上位机。

另一种可实现方式中，对数据解密后检验的方式包括依次读取数据头、数据部分以及数据尾的内容，对数据头、数据部分以及数据尾的内容依次进行比对；若三者均比对通过，则表明通过校验，否则若有任一未比对通过，则结束本轮校验，发送指令继续读取解密后的数据，开始新一轮校验。

上位机终端的通信模块成功将数据包上传到上位机后，上位机反馈一个成功接受的响应，上位机终端的通信模块收到该响应后则清空储存的通信数据，否则若未接收到该成功接受的响应，则重新发送响应至上位机，直到上位机回应成功接受的响应。

另外，本发明的一种用于服药依从性监测装置的数据通信系统，如图4所示，所述数据通信系统包括用药检测模块、数据转换模块、锁控模块、MCU模块、蓝牙模块、电源模块、接收终端；

优选所述接收终端为上位机。

所述锁控模块用于控制服药依从性监测装置的打开与关闭；

所述蓝牙模块用于通过蓝牙通信方式传输数据包；

所述上位机用于接收蓝牙模块的数据包；

所述用药检测模块采用光电传感器进行检测，该用药检测模块分为上下盖，下盖中安装发光管，上盖中安装照度传感器，通过药片遮挡的原理进行药片取出与否的检测。

所述数据转换模块是将用药检测模块采集到的模拟信号转换为数字信号，并将转化后的数据发送至MCU模块。

在一个实施例中，所述蓝牙模块可以替换为其他数据传输模块，所述数据传输模块与上位机中的通信模块为具有相同制式的模块。

因此，当数据传输模块为蓝牙模块，所述上位机的通信模块也为蓝牙模块。

在一个优选实施例中，所述MCU模块采用STM32F030C8T6作为核心处理模块的主控芯片，该芯片是基于ARM Cortex-M内核的32位微控制器，专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的，拥有丰富的接口和外设资源，能够满足本发明的要求。MCU模块对收到的药品在药槽的占位数据和电池状态数据进行数据帧打包、校验、加密等处理后发送到蓝牙模块。

优选的，数据传输模块采用DXW800作为通信芯片，该模块支持AT指令、OTA升级，用户可以根据需要更改串口波特率、设备名、配对密码等参数，还具有低功耗体积小等特点。

所述电池模块有外部USB供电和电池供电两种，正常情况下由USB为整个智能硬件供电，当外部电源中断后切换到电池供电。电池采用18650三元锂电池，电池设计容量2000mAh，可保证设备在断电情况下有较长的工作时间。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

以上所举实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所举实施例仅为本发明的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种服药依从性监测装置的数据通信方法，其特征在于，基于蓝牙通信技术，所述方法包括：

上位机接收到服药依从性监测装置发出的广播后，做出广播应答；其中，服药依从性监测装置被启动后，构建标识符信令，所述标识符信令具有唯一性；以该标识符信令向附近的终端/设备/装置/上位机发出寻呼广播，上位机接收到寻呼广播后，将该标识符信令加1后，返回广播应答；

监测装置对广播应答进行确认，确认发出该广播应答的上位机的标识符信令是否为服药依从性监测装置的标识符信令加1，若确为该标识符信令，通过蓝牙建立所述上位机与所述监测装置一对一的连接关系；

所述数据帧包括数据头、数据部分和数据尾；所述数据头包括起始标识和地址标识；所述数据部分包括通信命令、数据长度以及应答数据；所述数据尾包括校验码、第一结束标识以及第二结束标识；

所述通信命令包括多个通讯命令，具体包括广播内容命令、广播数据应答命令、应答确认命令、开锁命令、开锁应答命令、数量查询命令、数据应答命令、状态查询命令以及状态应答命令；

所述应答数据包括广播内容、广播数据应答、应答确认、开锁、开锁应答、数量查询、数量应答、状态查询以及状态应答；

对数据解密后检验，若检验结果为通信数据的数据包，则上传至上位机，否则丢弃该数据，并继续对接收到的加密数据进行解密和检验。

2.根据权利要求1所述的一种服药依从性监测装置的数据通信方法，其特征在于，所述校验码包括校验数据低字节和校验数据高字节；分别为通信数据累加校验和的低字节和高字节，所述通信数据累加校验和包括地址标识、通信命令、数据长度以及应答数据的累加校验和。

3.根据权利要求1所述的一种服药依从性监测装置的数据通信方法，其特征在于，所述若检验结果为该通信数据的数据包，则上传至上位机，否则丢弃该数据包括：

步骤1)上位机终端的通信模块接收加密后的数据；

步骤5)判断第一结束标识是否为等于预设的标识，以及第二结束标识是否等于预设的标识，若两者都等于其对应预设的标识，则进入下一步，否则丢弃此次接收的通信数据；

4.根据权利要求1所述的一种服药依从性监测装置的数据通信方法，其特征在于，上位机终端的通信模块成功将数据包上传到上位机后，上位机反馈一个成功接受的响应，上位机终端的通信模块收到该响应后则清空储存的通信数据，否则若未接收到该成功接受的响应，则重新发送响应至上位机，直到上位机回应成功接受的响应。

5.根据权利要求1所述的一种服药依从性监测装置的数据通信方法，其特征在于，所述数据包的加密方式为CRC加密。

6.一种用于服药依从性监测装置的数据通信系统，其用于实现如权利要求1～5任一所述的一种服药依从性监测装置的数据通信方法，其特征在于，所述数据通信系统包括用药检测模块、数据转换模块、锁控模块、MCU模块、数据传输模块、电源模块、上位机；

所述锁控模块用于控制服药依从性监测装置的打开与关闭；

所述数据传输模块用于传输数据包；

所述上位机用于接收数据传输模块的数据包；

所述电源模块为用药检测模块、数据转换模块、锁控模块、MCU模块、数据传输模块供电。

7.根据权利要求6所述的一种用于服药依从性监测装置的数据通信系统，其特征在于，所述数据传输模块与上位机中的通信模块为具有相同制式的模块。