CN203775421U - 一种采集人体数据的体域网系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的是一种采集人体数据的体域网系统，包括测量人体生理信号的传感器，测量人体姿态的传感器，测量人周围环境的传感器，sink节点，智能终端，服务器和健康监护中心；所述测量人体生理信号的传感器，测量人体姿态的传感器，测量人周围环境的传感器分成复数个组，每组内有一个簇头传感器，其余为非簇头传感器，所述每组内的非簇头传感器均只与组内簇头传感器通信，所述每组的簇头传感器与sink节点通信，所述sink节点与智能终端、服务器依次通信，所述服务器最终与健康监护中心进行通信。本实用新型传感器间采用多跳方式连接，降低节点发射功率，同时增强体域网的鲁棒性，适应了拓扑经常变化的环境。

Description

一种采集人体数据的体域网系统

技术领域

本实用新型涉及数据采集系统技术领域，特别是涉及一种基于体域网的多传感器人体数据采集系统。

背景技术

随着计算机技术、嵌入式技术、通信技术的发展，可穿戴技术应运而生。可穿戴健康设备是可穿戴设备发展而逐渐衍生出来的可穿戴设备的又一分支，基于智能服装无线体域网是在可穿戴健康设备的基础上对布局在人身体上的传感器通过无线通信技术组成的网络，包括sink节点（中心节点）、传感器节点，传感器节点把采集数据发送给sink节点，sink节点将数据传送到附近的基站，如智能终端，再借助现有的网络把数据传送到监护中心。该技术是一种可长期监视和记录人体健康信号的基本技术，主要应用于人体健康医疗监护等。现有的基于智能服装的体域网应用技术主要存在一下的问题：1、传感器节点和sink节点之间采用单跳通信，节点需要增大发射功率来增大发射距离，这样不利于节点的节能，而且这样单跳的网络无法应对人体频繁运动而产生的复杂网络拓扑变化；2、现有的基于体域网的应用都是针对于某一具体的应用环境，采集人体部分生理数数据，不够全面，因此需要设计一种能够全面采集人体生理信号的体域网技术平台，同时实现对病人的实时监护。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中存在的问题而设计的一种采集人体数据的体域网系统，这种系统将传感器采用多跳的方式进行信号传输：多个传感器分成若干组，每组传感器有一个簇头传感器和若干个非簇头传感器，每组内的非簇头传感器均与簇头传感器信号连接；簇头传感器与sink节点连接；sink节点将采集的数据传输到智能终端；再分别通过Internet网络和移动通信网络将数据传输到健康监护中心和亲人。对人体状况进行稳定的、实时的监护，可以大大降低一些突发疾病给人体带来的危险。

本实用新型所要求解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

一种采集人体数据的体域网系统，包括测量人体生理信号的传感器，测量人体姿态的传感器，测量人周围环境的传感器，sink节点，智能终端，服务器和健康监护中心；所述测量人体生理信号的传感器，测量人体姿态的传感器，测量人周围环境的传感器分成复数个组，每组内有一个簇头传感器，其余为非簇头传感器，所述每组内的非簇头传感器均只与组内簇头传感器信号连接，所述每组的簇头传感器与sink节点信号连接，所述sink节点与智能终端、服务器依次信号连接，所述服务器最终与健康监护中心连接。

所述服务器最终与健康监护中心和家用监护装置信号连接。

所述测量人体生理信号的传感器包括呼吸速率传感器，心电传感器，体温传感器，汗液传感器，SPO2传感器，心率传感器，血糖传感器，温度测量仪，胃电传感器，脑电传感器，肺活量传感器，血压传感器，胰岛素泵，药丸摄像机。

所述心率传感器为指环式心率传感器，所述温度测量仪为吸入式，所述药丸传感器为吸入式。

所述测量人体姿态的传感器包括速度传感器，姿态传感器，GPS定位，动作传感器，加速度传感器。

所述测量人周围环境的传感器包括视觉传感器，活动传感器。

所述活动传感器为耳戴式活动传感器。

这种系统可以对人体状况进行实时监护，对病人或老人等易发突发性疾病的人非常重要，各部分间采用无线通信方式连接，人体不会产生不舒服的感觉。

由于采用了如上技术方案，本实用新型具有如下特点：

传感器节点间采用多跳方式连接，降低节点发射功率，同时增强体域网的鲁棒性，适应拓扑经常变化的环境。

附图说明

图1为本实用新型传感器在人体分布和连接示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

如图1所示，本实用新型中的传感器包括三类：（1）、采集人体生理信号的传感器（在图1中用“○”表示），包括：呼吸速率传感器2，心电传感器3，体温传感器4，汗液传感器5，SPO2传感器6，指环式心率传感器7，血糖传感器8，温度测量仪9，胃电传感器10，脑电传感器12，肺活量传感器15，血压传感器18，胰岛素泵19，吸入式药丸摄像机20。（2）、采集人体姿态信号的传感器（在图1中用“△”表示），包括：速度传感器11，姿态传感器14，GPS定位16，动作传感器17，加速度传感器21。（3）用于识别人体所处周围环境的传感器（在图1中用“□”表示），包括：视觉传感器1，耳戴式活动识别传感器13。

上述三类传感器分成若干组，图中多个传感器箭头指向一个传感器，这多个传感器和该一个传感器组成一组。图中显示上述传感器共分成五组。其中，被箭头指向的传感器是簇头传感器，其余为非簇头传感器。组内非簇头传感器与簇头传感器信号连接，各簇头传感器与sink节点信号连接，sink节点与智能终端信号连接，智能终端与服务器信号连接，服务器最终连接健康监护中心和家用监护装置。非簇头传感器将感知的信号传递给簇头，簇头融合信号数据后传输给sink节点，sink节点将信号数据传输到智能终端，由智能终端传输到附近的服务器，服务器对接收的信号进行分析处理，如果发现信号存在异常，发出预警信号，分别通过Internet网络和移动通信网络将信号通知到健康监护中心和家用监护装置，实现对人体稳定的、实时的监护。

簇头传感器的产生通过簇头选举算法产生：数据采集体域网系统中每一个传感器节点要维护一个阈值，阈值通过下面的公式（1）确定，传感器节i点随机在0-1之间选择一个值，如果选定的值小于阈值T(r,i)，则该节点成为簇头节点，通过广播的形式通知簇头节点的信息，其他节点根据接收到的广播信息，选择接收信号功率最强的节点作为簇头传感器节点，并保存簇头传感器的节点信息。

$T(r,i)=\frac{P(r,i)}{1-P(r,i)*(r*\mathrm{mod}\left(\frac{1}{P(r,i)}\right))}---\left(1\right)$

其中P(r,i)根据第r轮中节点的能量的差异性算出的最佳选择概率。

本实用新型传感器间采用多跳方式连接，降低节点发射功率，同时增强体域网的鲁棒性，适应拓扑经常变化的环境。

在表1中给出了采集人体生理信号的传感器，可以获取人体的生理信息。

表1：测量人体生理信号的传感器

表2中给出了采集人体姿势信号的传感器，可以获取人体的运动信息。

表2：采集人体姿势信号的传感器

表3中给出了测量人周围环境的传感器，用于识别人体所处周围环境。

表3：测量人周围环境的传感器

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种采集人体数据的体域网系统，其特征在于，包括测量人体生理信号的传感器，测量人体姿态的传感器，测量人周围环境的传感器，sink节点，智能终端，服务器和健康监护中心；所述测量人体生理信号的传感器，测量人体姿态的传感器，测量人周围环境的传感器分成复数个组，每组内有一个簇头传感器，其余为非簇头传感器，所述每组内的非簇头传感器均只与组内簇头传感器通信，所述每组的簇头传感器与sink节点通信，所述sink节点与智能终端、服务器依次通信，所述服务器最终与健康监护中心通信。

2.如权利要求1所述的一种采集人体数据的体域网系统，其特征在于，所述服务器最终与健康监护中心和家用监护装置通信。

3.如权利要求1或2所述的一种采集人体数据的体域网系统，其特征在于，所述测量人体生理信号的传感器包括呼吸速率传感器，心电传感器，体温传感器，汗液传感器，SPO2传感器，心率传感器，血糖传感器，温度测量仪，胃电传感器，脑电传感器，肺活量传感器，血压传感器，胰岛素泵，药丸摄像机。

4.如权利要求3所述的一种采集人体数据的体域网系统，其特征在于，所述心率传感器为指环式心率传感器，所述温度测量仪为吸入式，所述药丸传感器为吸入式。

5.如权利要求1或2所述的一种采集人体数据的体域网系统，其特征在于，所述测量人体姿态的传感器包括速度传感器，姿态传感器，GPS定位，动作传感器，加速度传感器。

6.如权利要求1或2所述的一种采集人体数据的体域网系统，其特征在于，所述测量人周围环境的传感器包括视觉传感器，活动传感器。

7.如权利要求6所述的一种采集人体数据的体域网系统，其特征在于，所述活动传感器为耳戴式活动传感器。