技术领域
[0001] 本
发明涉及医疗技术领域，具体涉及一种基于物联网的医疗健康关怀系统。
背景技术
[0002] 物联网又称“传感网”，以互联网为代表的
计算机网络技术是二十世纪计算机科学的一项伟大成果，它给我们的生活带来了深刻的变化，然而在目前，网络功能再强大，网络世界再丰富，也终究是虚拟的，它与我们所生活的现实世界还是相隔的，在网络世界中，很难
感知现实世界，很多事情还是不可能的，时代呼唤着新的网络技术。
[0003] 无线传感网络正是在这样的背景下应运而生的全新网络技术，它是由具有感知、处理和无线通信能
力的
传感器节点通过自组织方式形成的网络，它能够使我们延伸至更广阔的交互空间，获得围绕我们周围动态的状态信息，实现对于外围世界更加精确而深邃的认识和控制，因而在军事、环境、健康、家庭、交通、制造业、商业、设施管理、运输、安全、空间探索和灾难拯救等领域有着广阔的应用前景，对人们的生活和工作方式、产业发展和变革产生革命性的影响。
[0004] 相关技术中的医疗监测系统功能相对简单，并不能真正实现实
时移动应用，或多或少会受地域上的限制，系统的智能化程度和开放性也有待提高。
发明内容
[0005] 针对上述问题，本发明提供一种基于物联网的医疗健康关怀系统。
[0006] 本发明的目的采集以下技术方案来实现：
[0007] 提供了一种基于物联网的医疗健康关怀系统，包括医疗监测
无线传感器网络、网关设备和终端设备，医疗监测无线传感器网络用于采集人体病理信息数据，并将人体病理信息数据传输至网关设备，网关设备通过实现无线传感网络与以太网、无线局域网及全球
移动通信网络的无缝切换，将人体病理信息数据通过
基础设施网络传到终端设备上。
[0008] 优选地，所述终端设备包括依次通信连接的通信模
块、信息数据存储模块、信息数据管理模块。
[0009] 优选地，所述的医疗监测无线传感器网络包括设定于医疗监测区域外的基站节点以及部署于设定的医疗监测区域内的多个传感器节点，基站节点与网关设备通信。
[0010] 优选地，所述的传感器节点通过血
氧探头、
脉搏探头、体温探头采集包括血氧、脉搏、体温在内的人体病理信息数据。
[0011] 本发明的有益效果为：可摆脱有线设备的束缚，在医院或者无线网络
覆盖范围之内，都能够便捷的使用相关终端设备监测患者的病理信息。该系统能够实际地应用在人们日常生活和工作中，使医护人员及病患家属可以便捷的无线远程监控病人病理信息。
附图说明
[0012] 利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的
实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
[0014] 图2是本发明一个实施例的终端设备的连接框图。
[0015] 附图标记：
[0016] 医疗监测无线传感器网络1、网关设备2、终端设备3、通信模块10、信息数据存储模块20、信息数据管理模块30。
具体实施方式
[0017] 结合以下实施例对本发明作进一步描述。
[0018] 参见图1，本实施例提供的一种基于物联网的医疗健康关怀系统，包括医疗监测无线传感器网络1、网关设备2和终端设备3，医疗监测无线传感器网络1用于采集人体病理信息数据，并将人体病理信息数据传输至网关设备2，网关设备2通过实现无线传感网络与以太网、无线局域网及全球移动通信网络的无缝切换，将人体病理信息数据通过基础设施网络传到终端设备3上。
[0019] 在一个实施例中，如图2所示，所述终端设备3包括依次通信连接的通信模块10、信息数据存储模块20、信息数据管理模块30。
[0020] 在一个实施例中，所述的医疗监测无线传感器网络1包括设定于医疗监测区域外的基站节点以及部署于设定的医疗监测区域内的多个传感器节点，基站节点与网关设备2通信。
[0021] 在一个实施例中，所述的传感器节点通过血氧探头、脉搏探头、体温探头采集包括血氧、脉搏、体温在内的人体病理信息数据。
[0022] 本发明上述实施例可摆脱有线设备的束缚，在医院或者无线网络覆盖范围之内，都能够便捷的使用相关终端设备监测患者的病理信息。该系统能够实际地应用在人们日常生活和工作中，使医护人员及病患家属可以便捷的无线远程监控病人病理信息。
[0023] 在一个实施例中，进行网络拓扑
构建时，传感器节点通过竞选选出多个骨干节点，基站节点建立各骨干节点到基站节点的路由路径，从而形成骨干网络；其中，剩余的传感器节点将采集的人体病理信息数据发送至距离最近的骨干节点，骨干节点用于收集传感器节点发送的人体病理信息数据，将收集的人体病理信息数据与自身采集的人体病理信息数据进行融合，并将融合后的人体病理信息数据按照建立的路由路径发送至基站节点。
[0024] 在一个实施例中，传感器节点竞选骨干节点时，具体包括：
[0025] (1)初始时，各传感器节点通过信息交互获取其通信范围内的其他传感器节点的信息，创建和更新邻居节点列表，设基站节点为sink，各传感器节点按照下列公式计算随机
阈值：
[0026]
[0027] 式中，Ui表示传感器节点i计算出的随机阈值，Pi为传感器节点i的当前剩余
能量，μ为设定的传感器节点发送一个人体病理信息数据包的能量开销，v为设定的传感器节点接收一个人体病理信息数据包的能量开销，zi表示传感器节点i的邻居节点个数，其中邻居节点为位于传感器节点通信范围内的其他传感器节点，E(i,j)为传感器节点i与其第j个邻居节点之间的距离，E(i,sink)为传感器节点i与基站节点之间的距离，w1、w2为设定的权重因子，且满足0.8>w1,w2>0；
[0028] (2)每个传感器节点应用安全加密随机数产生器生成一个0和1之间的随机数，并判断是否小于计算出的随机阈值，若是，则该传感器节点当选为备选骨干节点；
[0029] (3)每个备选骨干节点通过信息交互确认自身通信范围内是否存在其他备选骨干节点，若存在，进行当前剩余能量以及邻居节点个数比较，若自身的当前剩余能量与邻居节点个数皆小于通信范围内的其他备选骨干节点，则放弃骨干节点竞选，最终，未放弃骨干节点竞选的备选骨干节点成功当选为骨干节点。
[0030] 本实施例通过随机阈值的方式随机选举备选骨干节点，使得每个状态良好的传感器节点都有机会成为骨干节点，有益于建立较广泛、宽范围的骨干网络，提高骨干节点在医疗监测无线传感器网络1部署区域中的均匀度，减少由于骨干节点的集聚带来的网络损耗；选举备选骨干节点后，进一步在相距较近的备选骨干节点中筛除当前剩余能量、节点
密度较小的备选骨干节点，从而减少骨干网络的规模，进一步节省收集人体病理信息数据的通信成本。
[0031] 在一个实施例中，基站节点建立各骨干节点到基站节点的路由路径，具体包括：
[0032] (1)设一个骨干节点为Φ，获取其到基站节点的所有路由路径，每条路由路径由多个骨干节点连接而成，定义除Φ外的其余骨干节点为Φ的中继转发节点，向骨干节点传送人体病理信息数据的传感器节点为该骨干节点的
子节点，按照下列公式计算每条路由路径的选择概率：
[0033]
[0034] 式中， 表示骨干节点Φ到基站节点sink的第ρ条路由路径， 为 上的第 个中继转发节点的当前剩余能量，μ为设定的传感器节点发送一个人体病理信息数据包的能量开销，v为设定的传感器节点接收一个人体病理信息数据包的能量开销， 为上的第 个中继转发节点的子节点个数，Mρ为 上的中继转发节点个数，
为 上的第 个中继转发节点的最大通信半径， 为 的路径总
长度，f1、f2为设定的权重系数，且满足0
[0035] (2)以选择概率最大的路由路径作为最终的骨干节点到基站节点的路由路径。
[0036] 本实施例综合考虑了中继转发节点的能量消耗、通信半径以及路由路径的长短三个因素，从而设计了路由路径的选择概率的计算公式，根据选择概率选择骨干节点至基站节点的路由路径，能够建立较优、生命周期较长的路由路径，并且保证较短的路由距离的前提下均衡各骨干节点的能量以及承担中继转发节点的负载，有助于延长医疗监测无线传感器网络1的生命周期，保障医疗健康关怀系统长期稳定运行。
[0037] 在一个实施例中，若没有任何骨干节点位于传感器节点的通信范围内，该传感器节点则将采集的人体病理信息数据传输至状态值最大的邻居节点，由邻居节点将该人体病理信息数据转发至距离最近的骨干节点；
[0038] 其中，传感器节点获取邻居节点的状态值时，向各邻居节点广播消息，各邻居节点通过下列公式计算自身的状态值并向传感器节点反馈：
[0039]
[0040] 式中，Lαβ表示传感器节点α的第β个邻居节点的状态值，rαβmax为传感器节点α的第β个邻居节点的最大通信半径，E(αβ,γ)为传感器节点α的第β个邻居节点与其距离最近的骨干节点之间的距离，zαβ为传感器节点α的第β个邻居节点具有的邻居节点个数，zα为传感器节点α的邻居节点个数，y1、y2为设定的权重因子，且满足0
[0041] 对于传感器节点的通信范围内不存在骨干节点时的情况，本实施例提出了一种距离骨干节点较远的传感器节点的人体病理信息数据传输机制，其中根据邻居节点与距离最近的骨干节点之间的距离、通信范围及节点密度制定了状态值的计算公式，传感器节点通过获取邻居节点的状态值，从中选取状态值最大的用于辅助转发人体病理信息数据，有利于保障人体病理信息数据转发的可靠性，并进一步节省人体病理信息数据转发传输的能耗；
[0042] 由于该人体病理信息数据传输机制中并没有利用当前剩余能量来衡量传感器节点的状态值，传感器节点只需在拓扑构建的过程中进行一次状态值获取，从而避免了多次确认带来的能量消耗，节省了人体病理信息数据收集方面的通信成本。
[0043] 最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行
修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
