CN116170470A - 移液器系统的数据通讯方法及其通讯系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种移液器系统的数据通讯方法，由充电支架作为通讯节点传输移液器数据到云端服务器；多个充电支架则产生多个通讯节点，多个通讯节点之间通过仲裁规则自动确定主通讯节点和从通讯节点。从通讯节点只能传输数据给主通讯节点，由主通讯节点将每个节点信息传输到云端服务器。作为主通讯节点的支架生成SSID释放热点信息，移液器与支架之间自动无感配对，配对后通过主支架节点与云端服务器进行通讯。本发明通过主通讯节点和从通讯节点的分配能够提高移液器与云端服务器传输效率，实现了移液操作的过程数据实时记录、追溯和数据分析，并能够通过仲裁机制自动判定某一个支架作为主通讯节点，避免了繁琐的设置步骤，提高了工作效率。

Description

移液器系统的数据通讯方法及其通讯系统

技术领域

本发明涉及生物医药通讯技术领域，特别涉及一种移液器系统的数据通讯方法及其通讯系统。

背景技术

近年来，随着工业体系升级，数字化移液器也呼之欲出。数字化移液器要有数据记录与分析预测功能，不仅可以记录操作行为和物理状态，而且可以进行过程追溯和行为分析，预测耗材消耗和指导实验设备分配。

目前，移液器操作时产生的数据需要实时传输于云端，主要是通过有线传输或者无线传输两种方式。负责发送数据的装置可以是移液器本身，也可以是辅助装置。由于移液器需要人手操作，因此将运算芯片置于移液器内部会影响到移液器的结构空间，进而造成外部结构臃肿，不符合人体力学而影响操作；而且每支移液器向云端独立传送数据不仅容易造成传输线路拥堵，也容易相互产生干扰。

但是，如果存在多个充电支架，就存在选择那个支架作为通讯节点与云端服务器进行通讯的问题。如果以某一支架为主通讯节点，其它充电支架为从通讯节点，则需要决定哪个是主通讯节点，目前确定设备为主通讯节点的方法一般是通过人工判定。如果移液器通过支架发送数据，则会产生一个移液器与支架通讯的问题。目前，无线设备之间的通讯主要通过无线配对，而配对的过程需要释放热点的设备生成SSID密码，作为响应热点的设备需要回复热点密码，这种响应一般是通过手工方式进行，操作过程比较繁琐且难以避免出现错误。

目前，针对主通讯节点和从通讯节点的自动判定问题，以及通讯节点之间通过无线进行无感配对的问题，尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种移液器系统的数据通讯方法及其通讯系统，其将数据处理芯片置于充电支架，并通过充电支架与云端进行通讯，移液器通过支架连通云端服务器，与云端服务器交互数据，因此支架需要内置4G/5G信号模块，从而实现与云端服务器的通讯；当存在多个支架的情况下，支架之间需要通过仲裁机制确定其中一个支架作为主通讯节点与云端服务器相连，其它作为从通讯节点的支架、移液器和显示屏传递数据给主通讯节点，从而间接实现与云端服务器的通讯。支架之间首先通过磁性串口交换支架信息从而启动仲裁机制，仲裁机制为二轮裁定机制，由支架内置程序依据仲裁规则完成。仲裁完成后，每个支架获得作为主通讯节点的支架的SSID信息，从通讯节点的支架主动连接主通讯节点并与其无感配对,实现支架之间的无线通讯，通过主通讯节点实现与云端服务器的通讯。

具体的，本发明提供一种移液器系统的数据通讯方法，具体包括以下步骤：

S1、将多个支架串行连接为一组支架组，每一组支架组中相邻两个支架之间通过磁性串口通讯连接；当支架组中存在两个或两个以上支架相互连接后对支架组中的多个支架启动仲裁机制；

S2、利用仲裁机制选取支架组内多个支架中的一个支架作为主通讯节点，与该支架通讯连接的支架作为从通讯节点，主通讯节点通过4G/5G信号模块和云端服务器进行通讯，具体包括以下子步骤：

S21、通过磁性串口获得每个支架的设备识别码以及是否连通4G/5G信号；

S22、根据某一个支架是否连通4G/5G信号，进行首轮仲裁的判定，若支架连通4G/5G信号，则将该支架的第一判定因子值输出为1，否则将该支架的第一判定因子值输出为0；

S23、通过首轮仲裁的判定结果，若仅有一个支架的第一判定因子为1，则该支架直接裁定为主通讯节点；若存在两个或两个以上的支架的第一判定因子值为1，则第一判定因子值为1的支架作为候选支架进入第二轮仲裁，执行步骤S24；

S24、根据每个侯选支架的设备识别码的顺序进行第二轮仲裁的判定，将每个侯选支架的设备识别码进行排序，当某个候选支架设备识别码位于第一位时则将该侯选支架的第二判定因子值输出为1，否则将该候选支架的第二判定因子值输出为0，并将第二判定因子值为1的候选支架裁定为主通讯节点；

S3、为裁定为主通讯节点的支架生成SSID并释放热点信息，每个支架的SSID固定且唯一；

S4、作为从通讯节点的支架、移液器和显示屏分别通过SSID连接主通讯节点后，分别通过无线方式与主通讯节点的支架进行通讯，所述主通讯节点与云端服务器通讯连接，所述支架、移液器和显示屏分别借助于主通讯节点与所述云端服务器实现数据通讯；具体包括以下子步骤为：

S41、作为从通讯节点的支架通过磁性串口获得主通讯节点支架的SSID，并根据解密算法，解出作为主通讯节点支架的SSID密码，并自动答复主通讯节点SSID密码，实现支架间的无感配对；

S42、当移液器放置在某一个支架上时，通过I²C接口与支架通讯，从而获得作为主通讯节点的支架的SSID；并根据解密算法，解出作为主通讯节点支架的SSID密码，并自动答复主通讯节点SSID密码，实现移液器与主通讯节点支架间的无线配对；

S43、显示屏与支架通过蓝牙方式获得作为主通讯节点的支架的SSID，并根据解密算法，解出作为主通讯节点支架的SSID密码，并自动答复主通讯节点SSID密码，实现显示屏与主通讯节点支架间的无感配对。

优选地，还包括步骤S5、将两组或两组以上支架组通过相邻支架组两端支架的磁性串口进行连接，并确定多组支架组中的主通讯节点，具体步骤如下：

S51、两组或两组以上支架组的主通讯节点通过磁性串口通讯交换设备识别码；

S52、根据每一组支架组主通讯节点连接的从通讯节点数量进行首轮仲裁，将多组支架组主通讯节点连接从通讯节点数量由多到少进行排序，将连接从通讯节点数量最多的一组或多组支架组的主通讯节点作为多组支架组的候选主通讯节点，当仅有一个候选主通讯节点时则直接裁定该候选主通讯节点为多组支架组的主通讯节点，当存在两个或两个以上候选主通讯节点时则进入步骤S53进行第二轮仲裁；

S53、根据候选主通讯节点所在支架的设备识别码顺序进行第二轮仲裁的判定，将候选主通讯节点的设备识别码顺序进行排序，将支架的设备识别码排序第一的支架作为多组支架组的主通讯节点。

优选地，步骤S1中当某一个支架未与其余支架连接时，支架设备识别码队列个数为1，当该支架通过磁性串口获得其它支架的设备识别码后，则支架设备识别码队列个数大于1，则启动仲裁机制。

优选地，所述主通讯节点的数量只有一个。

优选地，所述设备识别码用IDPS_SN表示，包括类别码、规格型号代码、生产批次码、设备序列号和校验码。

优选地，所述类别码分为移液器A、支架B和显示屏C。

优选地，为实现移液器系统中设备的身份互验和互认，生成基于有效识别规则的设备识别码后，基于设备识别码，生成哈希算法的签名，再根据哈希算法的签名进行MD5序列化，最终生成减位密码。

优选地，所述SSID密码具有48位；

对支架生成的哈希算法签名和MD5序列化密码，进行减位操作后，取256位密码中的48位作为支架SSID的密码。

优选地，本发明另一方面还提供一种应用于移液器系统的数据通讯方法的通讯系统，其包括移液器、支架、显示屏和云端服务器，所述移液器、所述支架和所述显示屏组成数字移液器系统的终端硬件，同时分别构成通讯数据节点，根据仲裁机制确定支架中的某一个支架作为唯一的主通讯节点，与该主通讯节点通讯连接的支架作为从通讯节点，所述从通讯节点、移液器以及显示屏分别与所述主通讯节点进行通讯连接，所述主通讯节点与所述云端服务器进行通讯连接；

所述移液器包括相互通讯连接的移液器CPU、无线通讯模块、蓝牙通讯模块和I²C接口；

所述支架包括相互通讯连接的支架CPU、内存、闪存、4G/5G通讯模块、无线通讯模块、蓝牙通讯模块、UART串口、I²C接口和电池；

所述显示屏包括相互通讯连接的显示屏CPU、无线通讯模块和蓝牙通讯模块。

优选地，所述移液器首先通过I²C接口与支架通讯，获得作为主通讯节点的支架的SSID，解密后通过无感配对方式与主通讯节点通讯；

所述显示屏通过蓝牙与支架通讯，获得作为主通讯节点的支架的SSID，解密后通过无线方式与主通讯节点通讯。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过设置唯一一个主通讯节点及从通讯节点，只有主通讯节点才能与云端服务器进行通讯，作为从通讯节点的支架、移液器及显示屏均不直接与云端连接，而是分别通过主通讯节点与云端服务器进行数据交换，保证云端与移液器终端系统的通讯连接效率，避免了多个节点与云端通讯，占用通讯带宽造成通讯拥堵的问题，从而大幅度提高了通讯效率。

(2)本发明设置有仲裁机制，通过仲裁机制能够自动判定某一个支架作为主通讯节点，并自动判定其余节点为从通讯节点，通过自动判定和配置主通讯节点和从通讯节点，避免了繁琐的设置步骤，提高了工作效率，并且避免了设置出错的可能性，使安装维护更加简单。

(3)本发明在移液器、支架和显示屏之间通过无线通讯实现无感配对，避免了繁琐的连接操作，移液器、支架和显示屏与主通讯节点连接后可以与支架分离，而不局限于必须与支架进行物理接触，使移液器的使用更加方便，智能程度进一步提高。

(4)本发明中支架节点内含4G/5G以及WIFI/蓝牙通讯方式，增加了与云端的通讯选择，保证了主通讯节点能够选择最快速、最稳定的通讯线路，从而保证数据传输的效率，避免因某一种通讯线路故障或拥堵造成的无法及时通讯等问题。

(5)本发明移液器内含WIFI通讯方式保证了移液器内部结构空间，减少内置4G/5G模块，改变了移液器的外观，使得移液器体积变小而符合人体力学更容易握持，从而使移液器使用更加方便。

(6)本发明中的移液器通过无感配对和主通讯节点通讯，可以将采集到的移液过程数据，实时传输到云端并实时同步到支架显示屏，实现对移液操作的过程追溯和实验数据分析。

附图说明

图1为本发明的方法流程示意图；

图2为本发明移液器系统的数据通讯方法中移液器的通讯流程图；

图3为本发明移液器数据通讯的系统中IDPS网络通讯连接图；

图4为本发明移液器系统的数据通讯方法中IDPS_SN号和密码生成图；

图5为本发明移液器系统的数据通讯方法中同一组通讯节点仲裁机制的流程图；

图6为本发明移液器系统的数据通讯方法中不同组通讯节点仲裁机制的流程图；

图7为本发明移液器系统的数据通讯方法中无线配对的流程图；

图8为本发明移液器系统的数据通讯方法中支架与支架连接图；

图9为本发明移液器系统的数据通讯方法中移液器与支架的通讯连接图；

图10为本发明移液器系统的数据通讯方法中显示屏与支架的通讯连接图。

具体实施方式

为详尽本发明之技术内容、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

本发明提供一种移液器系统的数据通讯方法，如图1及图2所示，其包括以下步骤：

S1、将多个支架串行连接为一组支架组，每一组支架组中相邻两个支架之间通过磁性串口通讯连接；当支架组中存在两个或两个以上支架相互连接后对支架组中的多个支架启动仲裁机制。

具体地，当某一个支架未与其余支架连接时，支架设备识别码队列个数为1，当该支架通过磁性串口获得其它支架的设备识别码后，则支架设备识别码队列个数大于1，则启动仲裁机制。

在具体应用中，如果某一个支架组中仅有一个支架，则无需启动仲裁机制，默认该支架即为主通讯节点。

S2、利用仲裁机制判断同一组内多个支架的主通讯节点，并将主通讯节点通过4G/5G信号模块和云端服务器通讯。如图5所示，该步骤具体包括以下子步骤：

S21、通过磁性串口获得每个支架的设备识别码以及是否连通4G/5G信号。

S22、根据某一个支架是否连通4G/5G信号，进行首轮仲裁的判定，若某一个支架连通4G/5G信号，则将该支架的第一判定因子值输出为1，否则将该支架的第一判定因子值输出为0。

S23、通过首轮仲裁的判定结果，若仅有一个支架的第一判定因子为1，则该支架直接裁定为主通讯节点；若存在两个或两个以上的支架的第一判定因子值为1，则将第一判定因子值为1的所有支架作为候选支架进入第二轮仲裁，执行步骤S24。

S24、根据每个侯选支架的设备识别码的顺序进行第二轮仲裁的判定，将每个侯选支架的设备识别码的顺序进行排序，当某个候选支架设备识别码的顺序位于第一位时则将该侯选支架的第二判定因子值输出为1，否则将该候选支架的第二判定因子值输出为0，并将第二判定因子值为1的候选支架裁定为主通讯节点。设备识别码的顺序排序方法具体可以选用按照设备识别码的字母顺序进行排序，字母靠前的设备识别码的排序也靠前。

由于所有支架的设备识别码IDPS_SN都具有唯一性，因此，第二轮仲裁后，有且仅有一个支架的判定因子值为1。

S3、作为主通讯节点的支架生成SSID释放热点信息，其余作为从通讯节点的支架、移液器或显示屏通过无线方式获得主通讯节点的SSID信息后，发起配对申请，并根据解密算法，解出作为主通讯节点支架的SSID密码，自动答复主通讯节点SSID密码。每个支架的SSID固定且唯一。

S4、将作为从通讯节点的支架、移液器和显示屏分别通过无线方式与作为主通过支点的支架通讯连接，主通讯节点与云端服务器通讯连接，其余作为从通讯节点的支架、移液器和显示屏分别借助于主通讯节点与云端服务器实现数据通讯。

从通讯节点的支架、移液器和显示屏根据SSID搜索主通讯节点进行连接，移液器、支架和显示屏在生产时基于同一设备命名规则和密码生成规则，密码生成规则使得各个设备均能够解译作为主通讯节点的支架的SSID密码并与之无感配对，自动连接。

只有主通讯节点的支架作为通讯节点同云端服务器进行通讯，移液器和显示屏与云端服务器均不直接相连，而是通过主通讯节点的支架相连；移液器的操作数据，通过主通讯节点的支架上传到云端服务器保存，并发送到显示屏进行展示。

具体实施例中，步骤S4中从通讯节点、移液器和显示屏利用无线方式和主通讯节点通讯的过程如图7所示，其具体包括以下子步骤：

S41、如图8所示，作为从通讯节点的支架通过无线方式获得作为主通讯节点的支架的设备识别码，并根据本身芯片内置的解密算法，解出作为主通讯节点的支架的SSID密码并自动答复主通讯节点SSID密码，从而实现无感配对。由于通讯节点间无线连接过程属于实时触发，并不需要人工干预，因此能够实现无感配对。

S42、如图9所示，移液器通过I²C通讯方式接收所在支架上的信息，获得作为主通过支点的支架的SSID，并搜寻主通讯节点，根据本身芯片内置的解密算法，解出作为主通讯节点的支架的SSID密码并自动答复主通讯节点SSID密码，完成无线配对，进行无线通讯，无线通讯后移液器即能够与所在支架分离，也不会影响两者之间的通讯。

S43、如图10所示，显示屏通过蓝牙方式接收所在支架上的广播信息，获得作为主通过支点的支架的SSID，并搜寻主通讯节点，根据本身芯片内置的解密算法，解出作为主通讯节点的支架的SSID密码并自动答复主通讯节点SSID密码，完成无线配对，进行无线通讯，无线通讯后显示屏即能够与所在支架分离，也不会影响两者之间的通讯。

移液器、支架和显示屏与主通讯节点连接后可以与支架分离，而不局限于必须与支架进行物理接触，使移液器的使用更加方便，智能程度进一步提高。

具体而言，主通讯节点的数量有且只有一个，具有唯一性。如果存在多个充电支架，需要经过两轮仲裁机制，才能确定那个支架最终成为主通讯节点。如图4所示，云端服务器1与设备生产服务器2之间为设备生成设备识别码和密码规则，设备生产服务器2将设备识别码和密码规则刻制在装置3中。云端服务器1根据统一的命名规则生成各个装置3的设备识别码IDPS_SN，设备识别码规则为：类别码+规格型号代码+生产批次码+设备序列号+校验码，其中类别码分为：移液器A、支架B和显示屏C，设备序列号由小往大排列。

云端服务器根据设备识别码生成具有哈希HAMC算法规则的签名，此签名共256位。取此签名中的96位，进行MD5序列化，然后再取序列化密码的其中48位，生成最终的SSID密码。

在各个设备即移液器、支架和显示屏的生产环节时生成设备识别码，并将系统生成的设备识别码和密码认证验证规则烧制于各设备的芯片CPU内。各个设备的芯片中内含密码解码程序，能够解译基于设备识别码生成规则形成的SSID密码。作为通讯节点的支架如果释放出SSID码，则其它与其通过无线连接的装置，如其它支架、移液器和显示屏，能够解析SSID密码，实现无感配对。

进一步的，当一个支架若被认定为主通讯节点，并与其它组内的移液器和支架进行通讯时，呈现稳定的连接关系。此时，如果有其它组内的支架进入到无线通讯区域，且其它组内的支架的主从通讯节点设置属性为主时，则原有的主通讯节点需要与新来的主通讯节点进行主从通讯节点仲裁认定，直至确认一个唯一存在的主通讯节点，因此此种情况还包括步骤S5、将两组或两组以上支架组通过相邻支架组两端支架的磁性串口进行连接，并确定多组支架组中的主通讯节点，如图6所示，其具体步骤如下：

S51、两组或两组以上支架组的主通讯节点通过磁性串口通讯交换设备识别码。

S52、根据每一组支架组主通讯节点连接的从通讯节点数量进行首轮仲裁，将多组支架组主通讯节点连接从通讯节点数量由多到少进行排序，将连接从通讯节点数量最多的一组或多组支架组的主通讯节点作为多组支架组的候选主通讯节点，当仅有一个候选主通讯节点时则直接裁定该候选主通讯节点为多组支架组的主通讯节点，当存在两个或两个以上候选主通讯节点时则进入步骤S53进行第二轮仲裁。

S53、根据候选主通讯节点所在支架的设备识别码的顺序进行第二轮仲裁的判定，将候选主通讯节点的设备识别码的顺序进行排序，将支架的设备识别码排序最靠前的支架作为多组支架组的主通讯节点。设备识别码的顺序排序方法具体可以选用按照设备识别码的字母顺序进行排序，字母靠前的设备识别码的排序也靠前。

本发明的第二方面，提供一种移液器系统数据通讯的系统，如图3所示，包括移液器、支架、显示屏和云端服务器，移液器、支架和显示屏组成数字移液器系统IDPS的终端硬件，同时每个装置均内置通讯模块，作为通讯数据节点；移液器、支架和显示屏具有统一命名规则和密码生成规则，该命名规则和密码规则由云端服务器负责生成，移液器、支架和显示屏等装置的设备识别码刻制于每个设备的芯片内，根据每个装置的IDPS_SN，可以生成符合哈希密码HAMC码以及MD5码规则的SSID密码，以用于后期装置间的无线配对，IDPS_SN的编码规则，使得各装置在通讯时可以进行优先判定。例如，IDPS_SN编码中的首位是类别码，其中B字头编码的装置能作为通讯节点。

只有支架可以作为通讯节点同云端服务器进行通讯，移液器及显示屏与云端服务器不直接相连，而是通过作为主通讯节点的支架相连。

具体而言，移液器包括相互通讯连接的移液器CPU、无线通讯模块、蓝牙通讯模块和I²C接口。支架包括相互通讯连接的支架CPU、内存、闪存、4G/5G通讯模块、无线通讯模块、蓝牙通讯模块、UART串口、I²C接口和电池。显示屏包括相互通讯连接的显示屏CPU、无线通讯模块和蓝牙通讯模块。

能够给数字化移液器装置中的设备生成基于有效识别规则的设备识别码，并且能够基于设备识别码，生成哈希算法的签名，再根据签名进行MD5序列化，最终生成减位密码，以利于设备之间的身份互验和互认。

为了使各个设备的无感配对更快，对于设备生成的哈希算法签名和MD5序列化密码，进行了减位操作，最终只取了256位密码中的48位。

移液器首先通过I²C方式与支架通讯，从而获得作为主通讯节点的支架的SSID信息，并随后通过无感配对方式与其通讯；移液器的操作数据，能够通过显示屏展示。显示屏与支架能够通过蓝牙方式通讯，从而获得作为主通讯节点的支架的SSID信息，并随后通过无线方式与其通讯；移液器、充电支架和显示屏在生产时基于同一设备命名规则和密码生成规则，密码生成规则使得各个设备能够快速解译作为主通讯节点的支架的SSID热点密码并与之无感配对，自动连接。

移液器、支架、显示屏都可进行无线通讯，但只有充电支架含有4G/5G模块，能与云端服务器进行通讯，因此只有充电支架即设备识别码开头字母为B的支架能够成为主通讯节点。

支架与支架之间通过磁吸方式相连，移液器在上充电更为稳定，不容易倾倒。因此，支架上设置磁性串口，既可以解决支架摆放平衡问题，又可以解决通过串口进行支架之间信息交换，从而启动仲裁机制的问题。

移液器置于支架上时，既要完成充电，又需要获得作为主通讯节点的支架的SSID信息。由于SSID的信息字节较小，因此选用I²C接口进行通讯，可以在移液器充电时，由支架传递主节点SSID信息给移液器。移液器获得作为主通讯节点的支架的SSID信息后，通过密码机制完成配对，之后移液器与作为主通讯节点的支架通过无线方式进行通讯。由于I²C通讯方式是充电时自发进行的，而移液器响应作为主通讯节点的支架的SSID及答复密码也不需要人工介入，因此移液器与支架之间是无感通讯。

由于显示屏上没有设置I²C总线接口和磁性串口，为了实现显示屏与充电支架的短距离通讯，因此采用了蓝牙模式。通过蓝牙通讯，使得显示屏能够获得作为主通讯节点的支架的SSID信息，从而与其能够进行配对，实现无线通讯。

在连接云端服务器前，各个通讯节点首先要需要完成仲裁机制，仲裁机制要匹配仲裁规则，仲裁规则包括评价因子和得分规则，仲裁机制为两轮终裁制。根据仲裁规则，首轮仲裁采用响应得分制，在此轮仲裁程序中，符合评价因子要求的分值为1，不符合要求的分值为0，如果仅出现一个支架得分为1，则这个支架直接判定为主通讯支点，其它得分为0的通讯支点判定为从通讯支点。如果出现两个或两个以上的通讯支点得分为1，则得分为1的通讯支点进行第二轮仲裁确定主通讯支点。在第二轮仲裁中，采用排序制。此轮中，根据评价因子排序，排序最前的判定为主通讯节点，其它的判定为从通讯节点。

在连接云端服务器前，支架与支架之间通过磁性串口相连，从而通过磁性串口发送身份及状态消息，身份及状态信息是两种评价因子。通过磁性串口相连的充电支架遵从TTL即消息+1规则，保证不产生消息泛洪。

仲裁机制的启动规则是，每个充电支架的CPU都有内置程序，程序内有支架设备识别码队列，当这个队列个数增加时，即启动仲裁机制。例如，充电支架未经仲裁时，程序支架设备识别码队列个数为1。此时，如果通过磁性串口获得了其它支架的设备识别码，则支架设备识别码的队列个数大于1，仲裁规则启动。

支架能够作为主通讯节点传输数据，而置于每个支架的移液器，首先通过所在支架获得主通讯节点的信息，然后再与之通讯。移液器在置于支架上时，两者通过触点接口发生I²C通讯，该支架可以是主通讯节点的支架，也可以是从通讯节点的支架，通讯完成后即可物理分离。

显示屏内嵌于支架里，与支架都具有蓝牙模块，从而能够发生蓝牙通讯。支架完成主从通讯节点自动配置后，不管其是否为主通讯节点，都会将主通讯节点和从通讯节点的信息通过蓝牙方式广播给显示屏，显示屏由此获得主通讯节点支架的SSID信息。在无线环境中，显示屏会搜寻主通讯节点支架的热点信息，并基于密码规则自动答复密码，完成无感配对。

在确定作为主通讯节点还是从通讯节点前，支架之间先通过磁性串口进行UART连接，传递设备信息和状态信息，用于裁定主通讯节点和从通讯节点，由于支架串口具有磁吸功能，因此连接比较便捷。

在确定作为主通讯节点还是从通讯节点后，支架之间通过无线连接实现无感配对，并且节点之间保持稳定的通讯状态。

本发明可以实现移液器在主通讯节点和从通讯节点的自动判定和配置，通讯节点之间可以实现无感配对。提高通讯连接可靠性和数据传输的有效性，避免了用户繁琐的连接操作，提高使用安全性。同时，本发明更有助于移液从手动到电动，从电动到数字化的升级，实现了移液操作的过程数据实时记录、追溯和数据分析。

以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种移液器系统的数据通讯方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、将多个支架串行连接为一组支架组，每一组支架组中相邻两个支架之间通过磁性串口通讯连接；当支架组中存在两个或两个以上支架相互连接后对支架组中的多个支架启动仲裁机制；

S2、利用仲裁机制选取支架组内多个支架中的一个支架作为主通讯节点，与该支架通讯连接的支架作为从通讯节点，主通讯节点通过4G/5G信号模块与云端服务器进行通讯，具体包括以下子步骤：

S21、通过磁性串口获得每个支架的设备识别码以及是否连通4G/5G信号；

S22、根据某一个支架是否连通4G/5G信号，进行首轮仲裁的判定，若支架连通4G/5G信号，则将该支架的第一判定因子值输出为1，否则将该支架的第一判定因子值输出为0；

S23、通过首轮仲裁的判定结果，若仅有一个支架的第一判定因子为1，则该支架直接裁定为主通讯节点；若存在两个或两个以上的支架的第一判定因子值为1，则第一判定因子值为1的支架作为候选支架进入第二轮仲裁，执行步骤S24；

S24、根据每个侯选支架的设备识别码的顺序进行第二轮仲裁的判定，将每个侯选支架的设备识别码进行排序，当某个候选支架设备识别码位于第一位时则将该侯选支架的第二判定因子值输出为1，否则将该候选支架的第二判定因子值输出为0，并将第二判定因子值为1的候选支架裁定为主通讯节点；

S3、为裁定为主通讯节点的支架生成SSID并释放热点信息，每个支架的SSID固定且唯一；

S4、作为从通讯节点的支架、移液器和显示屏分别无线连接主通讯节点，主通讯节点与云端服务器通讯连接，所述支架、移液器和显示屏分别借助于主通讯节点与所述云端服务器实现数据通讯；具体包括以下子步骤为：

S41、作为从通讯节点的支架通过磁性串口获得主通讯节点支架的SSID，并根据解密算法，解出作为主通讯节点支架的SSID密码，并自动答复主通讯节点SSID密码，实现支架间的无感配对；

S42、当移液器放置在某一个支架上时，通过I²C接口与支架通讯，从而获得作为主通讯节点的支架的SSID；并根据解密算法，解出作为主通讯节点支架的SSID密码，并自动答复主通讯节点SSID密码，实现移液器与主通讯节点支架间的无线配对；

S43、显示屏与支架通过蓝牙方式获得作为主通讯节点的支架的SSID，并根据解密算法，解出作为主通讯节点支架的SSID密码，并自动答复主通讯节点SSID密码，实现显示屏与主通讯节点支架间的无感配对。

2.根据权利要求1所述的移液器系统的数据通讯方法，其特征在于：还包括步骤S5、将两组或两组以上支架组通过相邻支架组两端支架的磁性串口进行连接，并确定多组支架组中的主通讯节点，具体步骤如下：

S51、两组或两组以上支架组的主通讯节点通过磁性串口通讯交换设备识别码；

S52、根据每一组支架组主通讯节点连接的从通讯节点数量进行首轮仲裁，将多组支架组主通讯节点连接从通讯节点数量由多到少进行排序，将连接从通讯节点数量最多的一组或多组支架组的主通讯节点作为多组支架组的候选主通讯节点，当仅有一个候选主通讯节点时则直接裁定该候选主通讯节点为多组支架组的主通讯节点，当存在两个或两个以上候选主通讯节点时则进入步骤S53进行第二轮仲裁；

S53、根据候选主通讯节点所在支架的设备识别码顺序进行第二轮仲裁的判定，将候选主通讯节点的设备识别码顺序进行排序，将支架的设备识别码排序第一的支架作为多组支架组的主通讯节点。

3.根据权利要求1所述的移液器系统的数据通讯方法，其特征在于：步骤S1中当某一个支架未与其余支架连接时，支架设备识别码队列个数为1，当该支架通过磁性串口获得其它支架的设备识别码后，则支架设备识别码队列个数大于1，则启动仲裁机制。

4.根据权利要求1或者2所述的移液器系统的数据通讯方法，其特征在于：所述主通讯节点的数量只有一个。

5.根据权利要求1或者2所述的移液器系统的数据通讯方法，其特征在于：所述设备识别码用IDPS_SN表示，包括类别码、规格型号代码、生产批次码、设备序列号和校验码。

6.根据权利要求5所述的移液器系统的数据通讯方法，其特征在于：所述类别码分为移液器A、支架B和显示屏C。

7.根据权利要求1或者2所述的移液器系统的数据通讯方法，其特征在于：为实现移液器系统中设备的身份互验和互认，生成基于有效识别规则的设备识别码后，基于设备识别码，生成哈希算法的签名，再根据哈希算法的签名进行MD5序列化，最终生成减位密码。

8.根据权利要求7所述的移液器系统的数据通讯方法，其特征在于：所述SSID密码具有48位；

对支架生成的哈希算法签名和MD5序列化密码，进行减位操作，取256位密码中的48位作为支架SSID的密码。

9.一种应用权利要求1-8之一的移液器系统的数据通讯方法的通讯系统，其特征在于：其包括移液器、支架、显示屏和云端服务器，所述移液器、所述支架和所述显示屏组成数字移液器系统的终端硬件，同时分别构成通讯数据节点，根据仲裁机制确定支架中的某一个支架作为唯一的主通讯节点，与该主通讯节点通讯连接的支架作为从通讯节点，所述从通讯节点、移液器以及显示屏分别与所述主通讯节点进行通讯连接，所述主通讯节点与所述云端服务器进行通讯连接；

所述移液器包括相互通讯连接的移液器CPU、无线通讯模块、蓝牙通讯模块和I²C接口；

所述支架包括相互通讯连接的支架CPU、内存、闪存、4G/5G通讯模块、无线通讯模块、蓝牙通讯模块、UART串口、I²C接口和电池；

所述显示屏包括相互通讯连接的显示屏CPU、无线通讯模块、蓝牙通讯模块。

10.根据权利要求9所述的移液器系统的数据通讯系统，其特征在于：

所述移液器首先通过I²C接口与支架通讯，获得作为主通讯节点的支架的SSID，解密后通过无感配对方式与主通讯节点通讯；

所述显示屏通过蓝牙与支架通讯，获得作为主通讯节点的支架的SSID，解密后通过无线方式与主通讯节点通讯。

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