技术领域
[0001] 本
发明涉及通信领域，特别涉及呼叫应答的应用领域。
背景技术
[0002] 在医院管理中，病人需要呼叫医务人员为其查看状况。在最开始的医院管理中使用的人工照看的方式，但随着医院管理的不断优化出现了医用病房呼叫管理系统，该系统的出现大大提高了医护人员的工作效率，在相同病房规模的情况下，只需要少数医护人员就能完成所有的工作。
[0003] 传统的医用病房呼叫系统是通过有线的方式，将各个病床的呼叫终端连接到医护人员驻守处，即护士站，当病人按下呼叫终端时，在护士站中的医护人员就能够看到呼叫信息，就能够及时的去查看病人的情况。虽然传统的病房呼叫系统极大的优化了医院对病人的管理、能够满足可靠、及时的要求，但是其仍存在布线复杂、
费用高昂、易出故障、难维护的问题。
[0004] 随着技术的发展，近几年出现了使用无线技术的呼叫系统。这些无线呼叫系统绝大部分都使用的Zigbee无线传输网络，将其作为本身系统的数据传输方式。当然也有部分解决方案选择使用的是2.4G等无线传输技术。然而在现有的所有种类的无线呼叫系统中，呼叫终端要么需要电源供电，要么需要
电池供电的方式。使用电源供电的意味着呼叫终端的布置必须要在拥有电源的地方，极大的限制了呼叫终端的布置，尤其是对于临时需要设置呼叫终端的地方；而使用电池供电的呼叫终端，虽然终端布置限制上有了很大的改善，但是使用电池供电有个通病：需要更换电池。每年需要投入相当多的资金用在呼叫系统更换电池方面，增加了使用成本，并且在系统维护上也增加了一定的难度，因为维护人员在维修呼叫终端时需要去查找具体的需要维护的呼叫终端。
[0005] 因此，为了解决有线呼叫系统的布线复杂、费用高昂以及无线呼叫系统中因为电源而引起的一系列问题，本发明提出了一种基于无线技术和微能技术的新型医用无源呼叫应答系统及其使用方法。
发明内容
[0006] 本发明的目的旨在至少解决上述
缺陷，提供了一种无源呼叫应答系统和方法。所述无源呼叫应答系统包括：
[0008] 所述数据管理区进一步包括：计算平台和网关，所述网关用于连接数据管理区和无线传感覆盖网络区；
[0009] 所述无线传感覆盖网络区进一步包括：汇聚
节点和呼叫终端；所述汇聚节点和呼叫终端通过第一无线网络进行通信；所述汇聚节点通过第二无线网络与数据管理区的网关进行通信；
[0010] 当所述呼叫终端发出呼叫信息时，所述汇聚节点通过第一无线网络接收所述呼叫信息，将所述呼叫信息通过第二无线网络发送给所述数据管理区中的网关，所述网关接收到所述呼叫信息后，通过通信网络发送给所述计算平台，所述计算平台接收所述呼叫信息后，通过
人机界面将所述呼叫信息进行展示。
[0011] 根据本发明的一
实施例，所述呼叫终端包括微控制单元模
块，无线通信传输模块，微能收集模块和外部电源
接口。
[0012] 根据本发明的一实施例，所述呼叫终端在工作时，由微能收集模块利用机械能产生的电
力为微控制单元模块和无线传输模块进行供电。
[0013] 根据本发明的一实施例，当对呼叫终端进行初始化时，通过外部电源连接呼叫终端上的外部电源接口为为微控制单元模块和无线传输模块进行供电。
[0014] 根据本发明的一实施例，所述汇聚节点和呼叫终端进行通信的无线网络为2.4G无线网络，所述汇聚节点与数据管理区的网关进行通信的无线网络为433M无线网络。
[0015] 根据本发明的一实施例，所述微能收集模块进一步包括：机械
开关装置、
永磁体、线圈和电源处理
电路。
[0016] 根据本发明的一实施例，提供了当对呼叫终端进行按压时，所述微能收集模块的机械开关装置带动绑定的永磁体，永磁体的磁通量发生变化，从而让缠绕在永磁体上的线圈产生瞬时
电流，所述产生的电流经过电源处理电路的处理后为呼叫终端进行供电。
[0017] 根据本发明的一实施例，所述汇聚节点进一步包括：电源、第一无线传输模块、微控制单元模块、第二无线传输模块和显示模块。
[0018] 本发明还提供了一种无源呼叫应答方法，所述无源呼叫应答方法包括：初始化流程和正常工作流程；
[0019] 所述初始化流程进一步包括：
[0020] 当呼叫终端需要进行终端初始化工作时，呼叫终端由外部供电模块供电，其中所述供电时间大于
阈值T；
[0021] 当呼叫终端上电后加载芯片FLASH中保存的通道号和延时变量t，通过所述通道号指示的通道发送呼叫信息KEY，并与延时变量t自加，当延时变量t>T阈值，则进入终端初始化过程；
[0022] 通过
LED灯提示进入到呼叫终端初始化流程，终端发送通道匹配信息，发送后等待汇聚节点回复ACK数据；
[0023] 判断接收的ACK数据长度Len是否大于0，如果大于零，则表示接收到汇聚ACK数据，否则切换通道再次发送通道匹配信息，一直保持轮询通道发送匹配信息，直到接收到满足条件的ACK数据；
[0024] 所述正常工作流程进一步包括：
[0025] 当呼叫终端正常工作时，呼叫终端通过微能模块为终端其它部件供电，终端在上电后对延时变量t赋值，加载芯片FLASH中保存的通道号，进行延时变量t自加，并发送呼叫信息KEY；
[0026] 完成信息KEY发送完后，计算延时变量t是否大于阈值T，当t小于T阈值则重复t自加和发送呼叫信息KEY的步骤，其中阈值T为大于微能模块能够供电的时间值。
[0027] 根据本发明的一实施例，切换通道的判断条件进一步包括，判断组网
回执命令ACK_CH_ON和
信号强度，当未接收到组网回执命令ACK_CH_ON，或者信号强度小于阈值强度时则切换通道，再次发送通道匹配信息；
[0028] 当接收的数据长度Len大于0、接收到组网回执命令ACK_CH_ON以及信号强度大于阈值强度时，则将当前通道号保存到芯片FLASH作为数据通信通道号，终端初始化过程结束，通过LED灯提示终端初始化过程结束，呼叫终端进入到正常工作流程。
[0029] 本发明的无源呼叫应答系统，具有如下效果，1、因为不需要电源，因此使用寿命延长，同时降低了使用成本，2、本发明的无源呼叫应答系统的呼叫终端能自动初始化进行了简化，初始化效率提高，3、本发明的无源呼叫应答系统使用数据无线传输，无需布线，扩展了无源呼叫应答系统的应用场景，4、丰富的组网方式，可以根据实际情况选择可靠性高的组网方式，也可以选择成本低的组网方式，同时实现双向通信。
附图说明
[0030] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本
申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
[0031] 图1是本发明的无源呼叫应答系统的示意图；
[0032] 图2是本发明的呼叫终端示意图；
[0033] 图3是本发明的微能收集模块结构图；
[0034] 图4是本发明的汇聚节点示意图；
[0035] 图5是本发明的无源呼叫应答方法工作
流程图；
[0036] 图6是本发明的汇聚节点工作流程图。
具体实施方式
[0037] 本发明的无源呼叫应答系统，主要包括如下部件：
[0038] a)微能供电：呼叫终端通过其自身的微能收集模块，将使用者按压呼叫终端时的
动能转换成
电能，从而实现替代电源为控制、通信模块等供电的，解决了因电源或是电池供电引起的一系列问题；
[0039] b)无线传感网通道匹配：当需要对呼叫终端进行通道初始化时，通过为呼叫终端进行外部供电，在供电一段时间后呼叫终端自动进入到无线传感网通道匹配流程，一段时间后完成通道自动匹配，在以后的数据传输中呼叫终端将通过匹配后的通道发送呼叫信息；
[0040] c)通道自动选择：在呼叫终端进行通道初始化时，呼叫终端会轮询所有的通道，当接收到汇聚节点返回的消息时，通过判断返回信息是不是汇聚节点的通道匹配信息、是不是反馈给自己的信息、反馈信息的信号强度是否大于阈值，若这三种情况都满足，则将当前匹配通信通道保存到芯片FLASH中作为以后数据通信通道；
[0041] d)低功耗处理：整个呼叫终端都采用的低功耗芯片，使得微能收集模块产生的
能量能够满足多次呼叫信息的发送，进而保证了呼叫信息能够完整的发送到汇聚节点，增加了数据传输的可靠性；
[0042] e)汇聚节点数据展示：当汇聚节点接收到呼叫终端信息时，不管是通道匹配
请求还是呼叫信息都将在汇聚节点上的LED屏上显示；
[0043] f)配套
软件管理：针对该新型医用无源呼叫应答系统，配套使用一个软件进行床位、呼叫、监护为一体的管理软件，通过此软件可在任何地点进行呼叫信息的监控，提高系统扩展性和可移动性。
[0044] 图1是本发明无源呼叫应答系统的示意图。本发明的无源呼叫应答系统可以应用于多个场景，而并不仅限于医用场景。但为了更好的描述本系统，本实施例将结合医用环境进行说明。
[0045] 如图1所示，本发明的无源呼叫应答系统由数据管理区和无线传感网络覆盖区组成。两者通过在数据管理区中的网关机有机的组成一个整体。在数据管理区中由安放在护士站的计算机和网关机两个组成，两者通过internet网络连接起来。在无线传感网络区中主要由安装在病房
门口与走廊之间的汇聚节点和安装在病房中每个病床旁的呼叫终端组成，两者通过无线网形成一个有机的整体，所述无线组网方式可以是现有的任一无线组合方式，本发明选用2.4G和433M无线网进行说明。每个汇聚都通过433M无线网络与数据管理区的网关进行连接。最终呼叫终端、汇聚节点、网关三者组成了一个树状结构的无线传感网络。
[0046] 在整个系统工作时，当用户按下呼叫终端开关，按压开关的动能转换成电能驱动开关中的其他模块工作，从而发出呼叫信息；呼叫信息通过2.4G汇聚到汇聚节点，汇聚节点将收集到的信息进行处理将其转换成433M通信数据，然后数据通过433M上传到网关；网关将无线传感网络区域上传的信息转换成能够在internet网中传输的数据，最终数据通过internet网络传输到与网关相连的计算机中，计算机收到呼叫信息后，最终通过弹窗、语音播报等多种
人机交互形式通知计算机旁的医护人员。
[0047] 图2所示为本发明的医用无源呼叫应答系统中的呼叫终端示意图。如图2所示，在呼叫终端中有MCU模块、2.4G无线通信传输模块、微能收集模块、LED灯以及外部电源接口组成。整个系统在正常工作时由微能收集模块利用机械能产生的电力为MCU模块、2.4G无线传输模块供电。当需要对呼叫终端进行初始化时，则通过外部电源连接呼叫终端上的外部电源接口为MCU模块和2.4G无线传输模块供电。在整个呼叫终端中，MCU模块除了对数据进行适当的处理外，还作为中控芯片控制2.4G无线传输模块的数据发送与接收，以及控制LED灯在不同状态下进行不同的灯状态的展示。
[0048] 图3是本发明的微能收集模块结构图。如图3所示，整个微能收集模块由机械开关装置、永磁体、线圈和电源处理电路组成。发电的原理是基于
电磁感应即因磁通量变化产生感应电动势的现象。当用户需要呼叫时按压开关，机械开关装置带动与之绑定的部分永磁体一起发生运动，使得永磁体中磁通量发生变化，从而让缠绕在永磁体上的线圈产生瞬时电流，产生的电流经过电源处理电路的处理最终成为能够被呼叫终端其他模块利用的电能。
[0049] 图4是本发明的汇聚节点示意图。如图4所示，汇聚节点包括电源、2.4G无线传输模块、MCU模块、433M无线传输模块和LED显示模块。其中电源为其他所有的模块供电。MCU模块控制2.4G无线传输模块和433M无线传输模块实现数据在不同传输协议间的传输。此外MCU模块还控制LED显示模块显示传输的具体信息。
[0050] 图5是本发明的无源呼叫应答方法工作流程图。在图5中包含了呼叫终端的两种工作方式的流程：正常工作流程和终端初始化流程。
[0051] 在呼叫终端正常工作时，呼叫终端通过微能模块为终端其他部分供电。终端在上电后则对延时变量t赋值，加载芯片FLASH中保存的通道号，随后进行延时变量t自加操作和发送呼叫信息KEY。在完成信息KEY发送完后，盘点t是否大于T阈值，其中延时T阈值为绝对大于微能模块能够供电的时间值。当t小于T阈值则重复t自加操作和发送呼叫信息KEY的过程。
[0052] 当呼叫终端需要进行终端初始化工作时，呼叫终端由外部供电模块供电。此时呼叫终端能够获得相对于微能供电更长的供电时间，时间长度远远大于T阈值。当呼叫终端上电后则开始加载芯片FLASH中保存的通道号和对延时变量t赋值，随后通过该通道号发送呼叫信息KEY和延时变量t自加。在运行一段时间后延时变量t>T阈值，此时进入到终端初始化过程。通过LED灯长闪烁的方式提示进入到呼叫终端初始化流程。此时终端发送通道匹配信息，发送后等待一段时间用来等待接收汇聚节点回复的ACK数据，且等待时长大于能够正常接收数据的时间长度。等待一段时间后,判断接收ACK数据的数据长度变量Len是否大于0，小于等于0则表示没有收到ACK数据，切换通道再次发送通道匹配信息，一直轮询通道发送匹配信息，直到接收到汇聚ACK数据。当接收ACK数据的数据长度变量Len大于0时则解析数据，查看ACK是否为传输给自己的、是否是组网回执命令ACK_CH_ON、信号强度是否大于阈值。当三个条件有一个或多个不满足时则切换通道，再次发送通道匹配信息，而当三个条件都满足时则将当前通道号保存到芯片FLASH作为之后的数据通信通道号，此时终端初始化就完成了，通过LED灯长闪烁提示终端初始化过程结束，随后呼叫终端进入到正常工作流程。
[0053] 图6是本发明汇聚节点工作流程图。如图6所示，汇聚节点在正常工作后就进入一直等待数据接收的流程。当2.4G模块接收到数据后，MCU解析接收到的数据，当数据中的控制命令是KEY时，则表示该数据为呼叫信息，MCU将数据转换后通过433M模块发送到网关机；当控制命令为ACK_CH则表示该数据为呼叫终端的通道匹配信息，此时汇聚节点的MCU则通过2.4G模块发送包含ACK_CH_ON和ID的回复ACK数据。在以上两种情况进行之后，汇聚节点都会通过MCU控制LED屏显示出具体的信息，然后回到等待数据接收的状态。而当解析的控制命令不是上述两种情况时，则不做任何处理直接回到等待数据接收的状态。
[0054] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附
权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0055] 应该注意到并理解，在不脱离前述权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种
修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。
