基于无线传感网的医护定位及告警方法

专利名称：基于无线传感网的医护定位及告警方法
技术领域：
本发明涉及一种医护定位及告警方法。
背景技术：
目前国内有针对“空巢”老人的意外报警仪器和医院病房无线呼叫系统，前者在使用者出现意外时通过无线信号发送报警消息，并通过GPS对使用者定位；后者使用ZigBee等设备对病房定位。对于前者，GPS不能很好的应对医院楼内复杂的多层环境，而后者只限于对病房的定位，不能为外出患者服务。国外有学者提出基于ZigBee的针对老年人看护系统，而ZigBee由于其有限的速率和带宽，在网络规模和业务扩展上一定的局限性。

发明内容
本发明是为了解决现有的医护定位及告警系统的难以对多层环境进行定位、以及在网络规模和业务扩展的上受限严重的问题，从而提供一种基于无线传感网的医护定位及
告警方法。基于无线传感网的医护定位及告警方法，它由以下步骤实现步骤一、在每个楼层内，均设置一个控制中心和N个锚节点，该控制中心和N个锚节点构成一个簇，其中，控制中心为簇首，N个锚节点为簇成员#为正整数；各楼层之间的簇首能够相互通信，位于不同簇内的簇成员不能相互通信； 步骤二、将每个楼层内的簇中各节点上电,簇首广播Route消息,所述Route消息中包括簇ID、消息序列号和秩，秩的初始值0 ;步骤三、每个锚节点在收到Route消息后,根据Route消息中的簇ID判断其本身是否属于该簇，判断结果为否的所有锚节点丢弃收到的Route消息；判断结果为是的所有锚节点对该Route消息进行处理，每个锚节点对Route消息进行处理的过程为步骤三一、该锚节点根据Route消息中的消息序列号判断是否受到过相同的Route消息，如果判断结果为是，则丢弃收到的Route消息；否则则执行步骤三二 ；步骤三二、该锚节点将收到的Route消息中的秩加1，并设置为该锚节点的秩，记录路由信息后将接收到的Route消息转发至其它锚节点；并执行步骤四；步骤四、当所述Route消息遍历簇首所在簇中的所有锚节点后，则完成该簇首所在楼层的按楼层分簇的树状路由表的建立；步骤五、根据步骤四建立的按楼层分簇的树状路由表布置锚节点，并将每层的锚节点的拓扑结构发至控制中心，各控制中心之间交互每层锚节点的分布图；患者终端定位方法患者终端为一个能够移动的节点，所述患者终端能够与每个控制中心或每个锚节点进行通信；步骤Al、患者终端发出定位要求信息给各控制中心，每个控制中心接收定位要求信息并判断所述定位要求信息是否属于本楼层；如果判断结果为是，则执行步骤All，如果判断结果为否，则执行步骤A12 ；步骤AU、该控制中心判断是否收到过该患者终端发出的漫游通知，如果判断结果为是，则执行步骤Alll ;如果判断结果为否，则执行步骤A112 ；步骤Al 11、向该定位终端所属楼层的控制中心发送协助定位请求Assi st消息,进行协助定位；步骤Al 12、向所有锚节点广播定位请求Request消息，并执行步骤A2 ；步骤A12、该控制中心该定位终端所属楼层的控制中心发送协助定位请求Assist消息，进行协助定位；步骤A2、每个锚节点收到Request消息后,根据所述Request消息中的簇ID判断本机是否属于该簇，如果判断结果为否，则执行步骤A21 ;如果判断结果为是，则执行步骤 A22 ；步骤A21、丢弃接收到的Request消息；步骤A22、该锚节点根据所述Request消息中的序列号判断是否收到过相同请求，如果判断结果为是，则执行步骤A221，如果判断结果为否，则执行步骤A222 ；步骤A221、丢弃接收到的Request消息；步骤A222、将收到的Request消息转发至其它锚节点，直至转发回患者终端，并执行步骤A3 ；步骤A3、患者终端接收Request消息，并根据所述Request消息中的ID判断本机是否为查找对象，如果判断结果为否，则执行步骤A31 ;如果判断结果为是，则执行步骤A32 ；步骤A31、丢弃接收到的Request消息；步骤A32、则广播Position消息,所述Position消息中包括患者目前生命体征数据；并执行步骤A4 ；步骤A4、每个锚节点接收到Position消息后，判断消息中的“相邻锚节点ID”项是否为空，如果判断结果为是，则执行步骤A41 ;如果判断结果为否，则执行步骤A42 ；步骤A41、将该锚节点的ID写入此项目中，并沿步骤四建立的按楼层分簇的树状路由表逐跳转发此消息至该簇的控制中心；并执行步骤A5 ；步骤A42、向其它锚节点转发该Position消息；步骤A5、该簇中的控制中心收到Position消息后，读取其中的患者ID，获得患者目前生命体征数据，并根据“相邻锚节点ID”项完成对患者的定位；患者终端告警方法步骤BI、患者终端广播Alarm消息，所述Alarm消息中包括终端ID、终端簇ID和患者生命体征数据；步骤B2、锚节点收到Alarm消息后，判断所述Alarm消息中的“相邻锚节点ID”项是否为空，如果判断结果为是，则执行步骤B21 ;如果判断结果为否，则执行步骤B22 ；步骤B21、将该锚节点的ID写入此项目中，并沿步骤四建立的按楼层分簇的树状路由表逐跳转发此消息至该簇的控制中心；并执行步骤B3 ；步骤B22、向其它锚节点转发该Alarm消息；步骤B3、控制中心收到Alarm消息后，根据其中的终端簇ID判断该患者终端是否为本簇的患者，如果判断结果为是，则执行步骤B31 ;如果判断结果为否，则执行步骤B32 ；步骤B31、根据“相邻锚节点ID”项对患者进行定位，完成患者终端告警；步骤B32、转发该Alarm消息给患者终端所属的控制中心，并返回执行步骤B3。步骤Alll和步骤A12中所述的协助定位的方法为步骤E1、该患者终端所属楼层的控制中心收到协助定位请求Assist消息后，将该消息转发给该控制中心所在簇的锚节点，并执行步骤E2 ；步骤E2、每个锚节点收到Assist消息后，根据所述Assist消息中的簇ID判断本机是否属于该簇，如果判断结果为否，则执行步骤E21 ;如果判断结果为是，则执行步骤E22 ；
步骤E21、丢弃接收到的Assist消息；步骤E22、该锚节点根据所述Assist消息中的序列号判断是否收到过相同请求，如果判断结果为是，则执行步骤E221，如果判断结果为否，则执行步骤E222 ；步骤E221、丢弃接收到的Assist消息；步骤E222、将收到的Assist消息转发至其它锚节点，直至转发回患者终端，并执行步骤E3 ；步骤E3、患者终端接收Assist消息,并根据所述Assist消息中的ID判断本机是否为查找对象，如果判断结果为否，则执行步骤E31 ;如果判断结果为是，则执行步骤E32 ；步骤E31、丢弃接收到的Assist消息；步骤E32、则广播Position消息,所述Position消息中包括患者目前生命体征数据；并执行步骤E4 ；步骤E4、每个锚节点接收到Position消息后，判断消息中的“相邻锚节点ID”项是否为空，如果判断结果为是，则执行步骤E41 ;如果判断结果为否，则执行步骤E42 ；步骤E41、将该锚节点的ID写入此项目中，并沿步骤四建立的按楼层分簇的树状路由表逐跳转发此消息至该簇的控制中心；并执行步骤E5 ；步骤E42、向其它锚节点转发该Position消息；步骤E5、该簇中的控制中心收到Position消息后，读取其中的患者ID，获得患者目前生命体征数据，并根据“相邻锚节点ID”项完成对患者的辅助定位。它还能够实现患者终端漫游，所述患者终端漫游的方法是步骤Cl、在路由表建立过程中，患者终端同步接收该患者终端所在楼层的锚节点或控制中心广播的Route消息；步骤C2、患者终端根据接收到的Route消息中的簇ID判断本机是否处于该锚节点或控制中心所属的楼层，如果判断结果为是，则重复执行步骤Cl ;如果判断结果为否，则执行步骤C21 ；步骤C21、患者终端广播Roaming消息,并记录接收到的锚节点或控制中心广播的Route消息中的簇ID ;并执行步骤C3 ；步骤C3、患者终端判断一个时间周期下再次接收到的所在楼层的锚节点或控制中心广播的Route消息中的簇ID是否与步骤C21中的簇ID是否相同，如果判断结果为是，则在下一个时间周期重复执行本步骤，如果判断结果为否，则执行步骤C31 ；步骤C31、再次广播Roaming消息，并记录接收到的锚节点或控制中心广播的Route消息中的簇ID ;并返回执行步骤C3 ；在每个时间周期下，各层的控制中心根据所述Roaming消息中的簇ID确定患者终端的对应信息，实现患者终端漫游的记录。各层的控制中心根据所述Roaming消息中的簇ID确定患者终端的对应信息的具体含义为属于本层的患者终端回归，或属于其它层的患者移动到本层。它还能够实现锚节点的低电量告警，所述锚节点的低电量告警的方法是其中一个锚节点的电量低于预设门限时，沿步骤四建立的按楼层分簇的树状路由表逐跳转发低电量Battery消息消息至该簇的控制中心，控制中心根据所述步骤五中该层锚节点的分布图确定该锚节点的位置，实现锚节点的低电量告警。
本发明是医护定位及告警系统的实现了对多层环境的准确定位，并且摆脱了ZigBee的限制，拓宽了网络规模和业务的扩展；本发明所提出的定位/告警系统可用于医 院、疗养院、敬老院等需要人员长时间关注的场合。自动告警系统可解放出一部分人力去处理其他事情，而不必长时间停留观察；定位系统可方便快捷的对患者实时跟踪，即使无人陪护也能迅速的找到患者。本系统实现医院病患监护、管理信息化，减轻医护和陪护人员负担。


图I是本发明中有向无环图路由建立示意；图2是一个控制中心人机界面示意图；图3是本发明中Route消息巾贞结构示意图；图4是本发明中Request消息巾贞结构示意图；图5是本发明中Position消息巾贞结构示意图；图6是本发明中Assist消息巾贞结构示意图；图7是本发明中Alarm消息巾贞结构示意图；图8是本发明中Roaming消息巾贞结构示意图；图9是本发明中Battery消息巾贞结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一、结合图I和图9说明本具体实施方式
，基于无线传感网的医护定位及告警方法，它由以下步骤实现步骤一、在每个楼层内，均设置一个控制中心和N个锚节点，该控制中心和N个锚节点构成一个簇，其中，控制中心为簇首，N个锚节点为簇成员#为正整数；各楼层之间的簇首能够相互通信，位于不同簇内的簇成员不能相互通信；步骤二、将每个楼层内的簇中各节点上电,簇首广播Route消息,所述Route消息中包括簇ID、消息序列号和秩，秩的初始值0 ;步骤三、每个锚节点在收到Route消息后,根据Route消息中的簇ID判断其本身是否属于该簇，判断结果为否的所有锚节点丢弃收到的Route消息；判断结果为是的所有锚节点对该Route消息进行处理，每个锚节点对Route消息进行处理的过程为步骤三一、该锚节点根据Route消息中的消息序列号判断是否受到过相同的Route消息，如果判断结果为是，则丢弃收到的Route消息；否则则执行步骤三二 ；步骤三二、该锚节点将收到的Route消息中的秩加I，并设置为该锚节点的秩，记录路由信息后将接收到的Route消息转发至其它锚节点；并执行步骤四；步骤四、当所述Route消息遍历簇首所在簇中的所有锚节点后，则完成该簇首所在楼层的按楼层分簇的树状路由表的建立；步骤五、根据步骤四建立的按楼层分簇的树状路由表布置锚节点，并将每层的锚节点的拓扑结构发至控制中心，各控制中心之间交互每层锚节点的分布图；患者终端定位方法患者终端为一个能够移动的节点，所述患者终端能够与每个控制中心或每个锚节点进行通信；步骤Al、患者终端发出定位要求信息给各控制中心，每个控制中心接收定位要求信息并判断所述定位要求信息是否属于本楼层；如果判断结果为是，则执行步骤All，如果判断结果为否，则执行步骤A12 ；步骤AU、该控制中心判断是否收到过该患者终端发出的漫游通知，如果判断结果 为是，则执行步骤Alll ;如果判断结果为否，则执行步骤A112 ；步骤Al 11、向该定位终端所属楼层的控制中心发送协助定位请求Assi st消息,进行协助定位；步骤Al 12、向所有锚节点广播定位请求Request消息，并执行步骤A2 ；步骤A12、该控制中心该定位终端所属楼层的控制中心发送协助定位请求Assist消息，进行协助定位；步骤A2、每个锚节点收到Request消息后,根据所述Request消息中的簇ID判断本机是否属于该簇，如果判断结果为否，则执行步骤A21 ;如果判断结果为是，则执行步骤A22 ；步骤A21、丢弃接收到的Request消息；步骤A22、该锚节点根据所述Request消息中的序列号判断是否收到过相同请求，如果判断结果为是，则执行步骤A221，如果判断结果为否，则执行步骤A222 ；步骤A221、丢弃接收到的Request消息；步骤A222、将收到的Request消息转发至其它锚节点，直至转发回患者终端，并执行步骤A3 ；步骤A3、患者终端接收Request消息，并根据所述Request消息中的ID判断本机是否为查找对象，如果判断结果为否，则执行步骤A31 ;如果判断结果为是，则执行步骤A32 ；步骤A31、丢弃接收到的Request消息；步骤A32、则广播Position消息,所述Position消息中包括患者目前生命体征数据；并执行步骤A4 ；步骤A4、每个锚节点接收到Position消息后，判断消息中的“相邻锚节点ID”项是否为空，如果判断结果为是，则执行步骤A41 ;如果判断结果为否，则执行步骤A42 ；步骤A41、将该锚节点的ID写入此项目中，并沿步骤四建立的按楼层分簇的树状路由表逐跳转发此消息至该簇的控制中心；并执行步骤A5 ；步骤A42、向其它锚节点转发该Position消息；步骤A5、该簇中的控制中心收到Position消息后，读取其中的患者ID，获得患者目前生命体征数据，并根据“相邻锚节点ID”项完成对患者的定位；患者终端告警方法
步骤BI、患者终端广播Alarm消息,所述Alarm消息中包括终端ID、终端簇ID和患者生命体征数据；步骤B2、锚节点收到Alarm消息后，判断所述Alarm消息中的“相邻锚节点ID”项是否为空，如果判断结果为是，则执行步骤B21 ;如果判断结果为否，则执行步骤B22 ；步骤B21、将该锚节点的ID写入此项目中，并沿步骤四建立的按楼层分簇的树状路由表逐跳转发此消息至该簇的控制中心；并执行步骤B3 ；步骤B22、向其它锚节点转发该Alarm消息；步骤B3、控制中心收到Alarm消息后，根据其中的终端簇ID判断该患者终端是否为本簇的患者，如果判断结果为是，则执行步骤B31 ;如果判断结果为否，则执行步骤B32 ；步骤B31、根据“相邻锚节点ID”项对患者进行定位，完成患者终端告警； 步骤B32、转发该Alarm消息给患者终端所属的控制中心，并返回执行步骤B3。
具体实施方式
二、本具体实施方式
是对具体实施方式
一所述的基于无线传感网的医护定位及告警方法的进一步限定步骤Alll和步骤A12中所述的协助定位的方法为步骤E1、该患者终端所属楼层的控制中心收到协助定位请求Assist消息后，将该消息转发给该控制中心所在簇的锚节点，并执行步骤E2 ；步骤E2、每个锚节点收到Assist消息后，根据所述Assist消息中的簇ID判断本机是否属于该簇，如果判断结果为否，则执行步骤E21 ;如果判断结果为是，则执行步骤E22 ；步骤E21、丢弃接收到的Assist消息；步骤E22、该锚节点根据所述Assist消息中的序列号判断是否收到过相同请求，如果判断结果为是，则执行步骤E221，如果判断结果为否，则执行步骤E222 ；步骤E221、丢弃接收到的Assist消息；步骤E222、将收到的Assist消息转发至其它锚节点，直至转发回患者终端，并执行步骤E3 ；步骤E3、患者终端接收Assist消息,并根据所述Assist消息中的ID判断本机是否为查找对象，如果判断结果为否，则执行步骤E31 ;如果判断结果为是，则执行步骤E32 ；步骤E31、丢弃接收到的Assist消息；步骤E32、则广播Position消息,所述Position消息中包括患者目前生命体征数据；并执行步骤E4 ；步骤E4、每个锚节点接收到Position消息后，判断消息中的“相邻锚节点ID”项是否为空，如果判断结果为是，则执行步骤E41 ;如果判断结果为否，则执行步骤E42 ；步骤E41、将该锚节点的ID写入此项目中，并沿步骤四建立的按楼层分簇的树状路由表逐跳转发此消息至该簇的控制中心；并执行步骤E5 ；步骤E42、向其它锚节点转发该Position消息；步骤E5、该簇中的控制中心收到Position消息后，读取其中的患者ID，获得患者目前生命体征数据，并根据“相邻锚节点ID”项完成对患者的辅助定位。
具体实施方式
三、本具体实施方式
是对具体实施方式
一所述的基于无线传感网的医护定位及告警方法的进一步限定
它还能够实现患者终端漫游，所述患者终端漫游的方法是步骤Cl、在路由表建立过程中，患者终端同步接收该患者终端所在楼层的锚节点或控制中心广播的Route消息；步骤C2、患者终端根据接收到的Route消息中的簇ID判断本机是否处于该锚节点或控制中心所属的楼层，如果判断结果为是，则重复执行步骤Cl ;如果判断结果为否，则执行步骤C21 ；步骤C21、患者终端广播Roaming消息,并记录接收到的锚节点或控制中心广播的Route消息中的簇ID ;并执行步骤C3 ；步骤C3、患者终端判断一个时间周期下再次接收到的所在楼层的锚节点或控制中心广播的Route消息中的簇ID是否与步骤C21中的簇ID是否相同，如果判断结果为是，则 在下一个时间周期重复执行本步骤，如果判断结果为否，则执行步骤C31 ；步骤C31、再次广播Roaming消息，并记录接收到的锚节点或控制中心广播的Route消息中的簇ID ;并返回执行步骤C3 ；在每个时间周期下，各层的控制中心根据所述Roaming消息中的簇ID确定患者终端的对应信息，实现患者终端漫游的记录。
具体实施方式
四、本具体实施方式
是对具体实施方式
一所述的基于无线传感网的医护定位及告警方法的进一步限定各层的控制中心根据所述Roaming消息中的簇ID确定患者终端的对应信息的具体含义为属于本层的患者终端回归，或属于其它层的患者移动到本层。
具体实施方式
五、本具体实施方式
是对具体实施方式
一所述的基于无线传感网的医护定位及告警方法的进一步限定它还能够实现锚节点的低电量告警，所述锚节点的低电量告警的方法是其中一个锚节点的电量低于预设门限时，沿步骤四建立的按楼层分簇的树状路由表逐跳转发低电量Battery消息消息至该簇的控制中心，控制中心根据所述步骤五中该层锚节点的分布图确定该锚节点的位置，实现锚节点的低电量告警。
具体实施方式
六、本具体实施方式
是对具体实施方式
一所述的基于无线传感网的医护定位及告警方法的进一步限定控制中心、锚节点和患者终端之间采用WiFi方式通f目。
具体实施方式
七、本具体实施方式
是对具体实施方式
一所述的基于无线传感网的医护定位及告警方法的进一步限定各控制中心之间采用有线方式通信。
具体实施方式
八、本具体实施方式
是对具体实施方式
一所述的基于无线传感网的医护定位及告警方法的进一步限定各控制中心能够存储本层的患者终端信息和漫游至本楼层的其他患者终端信息，其中包括终端簇ID、患者类型和病情等级。工作原理结合图I和图9说明本具体实施方式
，图I中圆表示节点，圆内数字为秩，秩0为根节点，即控制中心，其他为锚节点。箭头表示Route消息走向。上行告警消息严格按秩从大到小的顺序转发；图2中“楼层”显示当前观察的楼层号；“地图”显示当前观察楼层的节点分布，包括锚节点和目标患者终端；“用户信息”显示选中的患者的信息；“紧急用户列表”显示所有已告警的患者终端列表；“查询框”可输入欲查询的患者终端；“所有用户列表”显示本楼层所有患者终端，和漫游至本楼层的其他楼层患者终端；图6中“发起控制中心ID”指发出Assist消息的控制中心；“协助控制中心ID”指被请求协助的控制中心，若此项为空，则所有控制中心都参与协助查找。图8中“目前所在簇ID” 当患者漫游至某楼层，该楼层控制中心向患者所属楼层控制中心发送漫游通知时填写。分簇的有向无环图路由建立每个楼层的控制中心和锚节点属于一个簇，控制中心是簇首，只有簇首间可跨簇通信，不同簇的锚节点间不能(直接，或通过其他锚节点或控制中心中继)通信。所有控制中心发起本簇的路由建立过程，簇内锚节点通过转发路由消息，在各楼层形成有向无环图拓扑。路由建立周期性发起，并显示出拓扑发生变化时丢失(失效)的锚节点，以便及时更换。具体为1、每个楼层的控制中心和锚节点构成一个簇(每个节点都知道自己所属簇的ID)，控制中心是簇首，锚节点是簇成员。簇首之间可通信，不同簇的簇成员之间不可通 f目。2、所有节点上电后，所有控制中心发起本簇的路由建立过程。控制中心广播Route消息，其中包含簇ID、消息序列号和秩(初始设为0，即控制中心为根)。3、锚节点收到Route消息后，首先根据簇ID判断本机是否属于该簇，如果不属于(该消息来自其他楼层)，则丢弃该消息；如果属于，则根据消息序列号判断之前是否同一个路由消息，如果收到过，则丢弃此消息，以避免环路；如果没收到过，则将消息中的“秩”力口1，并设定为本机的“秩”，记录路由后将此消息转发。当Route消息遍历全网锚节点，即得到一个按楼层分簇的树状路由表，患者终端告警消息、锚节点低电量告警消息和患者终端漫游消息即沿此路由表(严格按秩从大到小顺序)逐跳上报。4、锚节点布设好后，将位置(坐标)输入本楼层控制中心，锚节点之间的连接关系由上述过程自动建立，并将锚节点构成的拓扑结构(分布图)保存在本楼层控制中心数据库中。所有楼层的节点分布(拓扑)图建立好之后，各控制中心之间交互彼此的节点分布图，并保存在本地数据库中。患者终立而定似:控制中心首先在本簇(楼层)内发起患者查找消息，如果有锚节点发现该患者(终端)在其覆盖范围内，则向控制中心发送回应，患者终端通常会处于多个锚节点的覆盖范围内，则控制中心可根据这些锚节点的公共覆盖区域判断患者所处范围(因本系统用于医院楼内，粗定位后即可以肉眼发现患者)。如果本簇查找失败，控制中心则向其他楼层的控制中心发起协助查找请求，协助查找过程同上，即各控制中心分别在本楼层内查找，某控制中心找到该患者(终端)后，向发起请求的控制中心报告患者所在楼层及所处范围。如果协助查找失败，则认为患者离开本建筑，或终端失效。具体为1、控制中心判断待定位终端是否属于本楼层(根据本机数据库中保存的终端簇ID)，如果是，且之前没有收到该终端的漫游通知，则广播定位请求Request消息；如果不是，或之前收到过该终端的漫游通知，则向该终端所属、或目前所在楼层的控制中心发送协助定位请求Assist消息。2、锚节点收到Request消息后，首先根据消息中的簇ID判断本机是否属于该簇，如果不是，丢弃此消息；如果是，且根据消息序列号判断，之前没有收到过同一次请求，转发此消息；如果之前收到过同一次请求，丢弃此消息。
3、患者终端收到Request消息后，根据消息中的目标ID判断查找对象是不是本机，如果不是，丢弃此消息；如果是，广播Position消息，其中携带患者目前生命体征数据。4、锚节点收到Position消息后，如果消息中“相邻锚节点ID”项为空，则将本节点ID写入此项后，沿事先建立好的有向无环图路由向控制中心(逐跳)转发此消息；如果此项不为空，则直接转发此消息。5、控制中心收到Position消息后，读取其中的患者ID，患者生命体征数据，根据“相邻锚节点ID”判断患者所处大致位置(通常会有多个锚节点邻近患者终端，根据交叉区域判定，视距内无需精确定位)，显示在人机界面上。6、若控制中心收到其他控制中心的Assist消息,则在本簇(楼层)内发起患者终端查找过程，其具体过程同上述步骤广5。
7、若控制中心发出Request消息或Assist消息后的一定时间内，没有收到Position消息,则显示查找失败。患者终端告警患者终端上的生命体征监测仪检测到患者异常时，向邻近锚节点广播告警消息，其中携带患者病情数据。收到此消息的锚节点，将本机ID加入消息中，沿事先建立的有向无环图路由，(通过其他锚节点多跳中继)转发给本簇的控制中心，控制中心根据病情和锚节点ID定位安排急救人员。具体为1、患者终端监测出患者生命体征(如心率、血压等)出现异常时，广播告警Alarm消息，其中携带终端ID，终端簇ID，患者生命体征数据等。2、锚节点收到Alarm消息后，如果消息中“相邻锚节点ID”项为空，则将本节点ID写入此项后，沿事先建立好的有向无环图路由向中心(逐跳)转发此消息；如果此项不为空，则直接转发此消息。3、控制中心收到Alarm消息后，根据“终端簇ID”判断，如果是本簇(楼层)的患者，则根据患者ID判断患者类型，根据患者生命体征数据判断病情，根据“相邻锚节点ID”判断患者所处大致位置(通常会有多个锚节点邻近患者终端，根据交叉区域判定，视距内无需精确定位)，安排急救人员。如果不是本楼层的患者，则按照上述过程安排急救人员的同时，(转发此Alarm消息)通知患者所属楼层的控制中心，准备对患者急救或安置。患者终端漫游当患者移动至其他楼层时，患者终端可根据其邻近锚节点的簇ID(不同楼层锚节点的簇ID不同)的变化得知本机已漫游，向邻近锚节点发送漫游通告，其中携带本终端所属簇ID和患者病历数据。此消息被锚节点沿事先建立的有向无环图路由转发给所在楼层的控制中心，该控制中心再将此消息加入位置信息后，发给患者所属层控制中心。所属层控制中心可根据病历判断是否需要派人监护，并可在下次患者查找时，直接指定其所在层控制中心协助查找，节省查找时间。具体为1、患者终端可以收到路由建立过程中，锚节点或控制中心广播的Route消息，根据其中“簇ID”判断本机是否正处于本机所属楼层。如果终端移动至非所属楼层，则广播漫游Roaming消息。同时记录下当前楼层的簇ID,当来自锚节点的Route消息中的“簇ID”再次发生变化时，再广播Roaming消息。2、锚节点收到Roaming消息时,沿事先建立好的有向无环图路由向控制中心(逐跳)转发此消息。3、控制中心收到Roaming消息时，根据其中的“簇ID”判断，是本楼层的患者回归，还是其他楼层的患者移动至本层。如果是本楼层的患者回归，记录下“患者已回归”即可；如果是其他楼层的患者移动至本层，则向其所属楼层的控制中心转发Roaming消息，其中携带患者终端ID和本楼层的簇ID，以便其发起协助查找时可直接指定楼层，节省查找时间。低电量告警由于路由更新周期较长，为及时发现电量不足即将失效的锚节点，当其电量过低时，向其簇内邻近锚节点广播低电量告警消息，同时低电量指示灯亮起。告警消息沿有向无环图路由上报给本簇控制中心，安排工作人员更换电池。具体为1、锚节点电量低于一定门限时，沿事先建立好的有向无环图路由向控制中心发送(转发)低电量Battery消息，同时硬件指示灯亮起。布网时，锚节点即已固定， 控制中心记录各锚节点位置。当控制中心收到Battery消息时，可在人机界面的“地图”上显示低电量锚节点的位置。2、患者终端电量低时指示灯亮起，电池由患者或家属自行更换。3、控制中心是PC机，不存在低电量问题。参数设置为避免节点跨楼层干扰，无线模块的发射功率设定足够小，不能穿过水泥地板。患者ID根据病情分类，如按心血管科、神经内科等。每个楼层的节点(包括控制中心、锚节点和患者终端)拥有相同的簇ID。每个楼层的控制中心与锚节点、患者终端之间通过WiFi方式通信，各楼层的控制中心之间通过有线方式通信。控制中心建立数据库保存本楼层的患者终端信息和漫游至本楼层的其他患者终端信息，其中包括终端簇ID、患者类型、病情等级
坐寸o
权利要求
1.基于无线传感网的医护定位及告警方法，其特征是它由以下步骤实现 步骤一、在每个楼层内，均设置一个控制中心和N个锚节点，该控制中心和N个锚节点构成一个簇，其中，控制中心为簇首，N个锚节点为簇成员#为正整数； 各楼层之间的簇首能够相互通信，位于不同簇内的簇成员不能相互通信； 步骤二、将每个楼层内的簇中各节点上电,簇首广播Route消息,所述Route消息中包括簇ID、消息序列号和秩，秩的初始值0 ; 步骤三、每个锚节点在收到Route消息后，根据Route消息中的簇ID判断其本身是否属于该簇，判断结果为否的所有锚节点丢弃收到的Route消息；判断结果为是的所有锚节 点对该Route消息进行处理，每个锚节点对Route消息进行处理的过程为 步骤三一、该锚节点根据Route消息中的消息序列号判断是否受到过相同的Route消 息，如果判断结果为是，则丢弃收到的Route消息；否则则执行步骤三二 ； 步骤三二、该锚节点将收到的Route消息中的秩加1，并设置为该锚节点的秩，记录路由信息后将接收到的Route消息转发至其它锚节点；并执行步骤四； 步骤四、当所述Route消息遍历簇首所在簇中的所有锚节点后，则完成该簇首所在楼层的按楼层分簇的树状路由表的建立； 步骤五、根据步骤四建立的按楼层分簇的树状路由表布置锚节点，并将每层的锚节点的拓扑结构发至控制中心，各控制中心之间交互每层锚节点的分布图； 患者终端定位方法 患者终端为一个能够移动的节点，所述患者终端能够与每个控制中心或每个锚节点进行通信； 步骤Al、患者终端发出定位要求信息给各控制中心，每个控制中心接收定位要求信息并判断所述定位要求信息是否属于本楼层；如果判断结果为是，则执行步骤All，如果判断结果为否，则执行步骤A12; 步骤AU、该控制中心判断是否收到过该患者终端发出的漫游通知，如果判断结果为是，则执行步骤Alll ;如果判断结果为否，则执行步骤A112 ； 步骤A111、向该定位终端所属楼层的控制中心发送协助定位请求Assist消息，进行协助定位； 步骤Al 12、向所有锚节点广播定位请求Request消息，并执行步骤A2 ； 步骤A12、该控制中心该定位终端所属楼层的控制中心发送协助定位请求Assist消息，进行协助定位； 步骤A2、每个锚节点收到Request消息后,根据所述Request消息中的簇ID判断本机是否属于该簇，如果判断结果为否，则执行步骤A21 ;如果判断结果为是，则执行步骤A22 ；步骤A21、丢弃接收到的Request消息； 步骤A22、该锚节点根据所述Request消息中的序列号判断是否收到过相同请求，如果判断结果为是，则执行步骤A221，如果判断结果为否，则执行步骤A222 ； 步骤A221、丢弃接收到的Request消息； 步骤A222、将收到的Request消息转发至其它锚节点，直至转发回患者终端，并执行步骤A3 ； 步骤A3、患者终端接收Request消息,并根据所述Request消息中的ID判断本机是否为查找对象，如果判断结果为否，则执行步骤A31 ;如果判断结果为是，则执行步骤A32 ； 步骤A31、丢弃接收到的Request消息； 步骤A32、则广播Position消息,所述Position消息中包括患者目前生命体征数据；并执行步骤A4 ； 步骤A4、每个锚节点接收到Position消息后，判断消息中的“相邻锚节点ID”项是否为空，如果判断结果为是，则执行步骤A41 ;如果判断结果为否，则执行步骤A42 ； 步骤A41、将该锚节点的ID写入此项目中，并沿步骤四建立的按楼层分簇的树状路由表逐跳转发此消息至该簇的控制中心；并执行步骤A5 ； 步骤A42、向其它锚节点转发该Position消息； 步骤A5、该簇中的控制中心收到Position消息后,读取其中的患者ID,获得患者目前生命体征数据,并根据“相邻锚节点ID”项完成对患者的定位； 患者终端告警方法 步骤BI、患者终端广播Alarm消息，所述Alarm消息中包括终端ID、终端簇ID和患者生命体征数据； 步骤B2、锚节点收到Alarm消息后，判断所述Alarm消息中的“相邻锚节点ID”项是否为空，如果判断结果为是，则执行步骤B21 ;如果判断结果为否，则执行步骤B22 ； 步骤B21、将该锚节点的ID写入此项目中，并沿步骤四建立的按楼层分簇的树状路由表逐跳转发此消息至该簇的控制中心；并执行步骤B3 ； 步骤B22、向其它锚节点转发该Alarm消息； 步骤B3、控制中心收到Alarm消息后，根据其中的终端簇ID判断该患者终端是否为本簇的患者，如果判断结果为是，则执行步骤B31 ;如果判断结果为否，则执行步骤B32 ； 步骤B31、根据“相邻锚节点ID”项对患者进行定位，完成患者终端告警； 步骤B32、转发该Alarm消息给患者终端所属的控制中心，并返回执行步骤B3。
2.根据权利要求I所述的基于无线传感网的医护定位及告警方法，其特征在于步骤Alll和步骤A12中所述的协助定位的方法为 步骤E1、该患者终端所属楼层的控制中心收到协助定位请求Assist消息后，将该消息转发给该控制中心所在簇的锚节点，并执行步骤E2 ； 步骤E2、每个锚节点收到Assist消息后,根据所述Assist消息中的簇ID判断本机是否属于该簇，如果判断结果为否，则执行步骤E21 ;如果判断结果为是，则执行步骤E22 ；步骤E21、丢弃接收到的Assist消息； 步骤E22、该锚节点根据所述Assist消息中的序列号判断是否收到过相同请求，如果判断结果为是，则执行步骤E221，如果判断结果为否，则执行步骤E222 ； 步骤E221、丢弃接收到的Assist消息； 步骤E222、将收到的Assist消息转发至其它锚节点，直至转发回患者终端，并执行步骤E3 ； 步骤E3、患者终端接收Assist消息，并根据所述Assist消息中的ID判断本机是否为查找对象，如果判断结果为否，则执行步骤E31 ;如果判断结果为是，则执行步骤E32 ； 步骤E31、丢弃接收到的Assist消息； 步骤E32、则广播Position消息,所述Position消息中包括患者目前生命体征数据；并执行步骤E4 ； 步骤E4、每个锚节点接收到Position消息后，判断消息中的“相邻锚节点ID”项是否为空，如果判断结果为是，则执行步骤E41 ;如果判断结果为否，则执行步骤E42 ； 步骤E41、将该锚节点的ID写入此项目中，并沿步骤四建立的按楼层分簇的树状路由表逐跳转发此消息至该簇的控制中心；并执行步骤E5 ； 步骤E42、向其它锚节点转发该Position消息； 步骤E5、该簇中的控制中心收到Position消息后，读取其中的患者ID，获得患者目前生命体征数据，并根据“相邻锚节点ID”项完成对患者的辅助定位。
3.根据权利要求I所述的基于无线传感网的医护定位及告警方法，其特征在于它还能够实现患者终端漫游，所述患者终端漫游的方法是 步骤Cl、在路由表建立过程中，患者终端同步接收该患者终端所在楼层的锚节点或控制中心广播的Route消息； 步骤C2、患者终端根据接收到的Route消息中的簇ID判断本机是否处于该锚节点或控制中心所属的楼层，如果判断结果为是，则重复执行步骤Cl ;如果判断结果为否，则执行步骤 C21 ； 步骤C21、患者终端广播Roaming消息，并记录接收到的锚节点或控制中心广播的Route消息中的簇ID ;并执行步骤C3 ； 步骤C3、患者终端判断一个时间周期下再次接收到的所在楼层的锚节点或控制中心广播的Route消息中的簇ID是否与步骤C21中的簇ID是否相同，如果判断结果为是，则在下一个时间周期重复执行本步骤，如果判断结果为否，则执行步骤C31 ； 步骤C31、再次广播Roaming消息,并记录接收到的锚节点或控制中心广播的Route消息中的簇ID ;并返回执行步骤C3 ； 在每个时间周期下，各层的控制中心根据所述Roaming消息中的簇ID确定患者终端的对应信息，实现患者终端漫游的记录。
4.根据权利要求3所述的基于无线传感网的医护定位及告警方法，其特征在于各层的控制中心根据所述Roaming消息中的簇ID确定患者终端的对应信息的具体含义为属于本层的患者终端回归，或属于其它层的患者移动到本层。
5.根据权利要求I所述的基于无线传感网的医护定位及告警方法，其特征在于它还能够实现锚节点的低电量告警，所述锚节点的低电量告警的方法是 其中一个锚节点的电量低于预设门限时，沿步骤四建立的按楼层分簇的树状路由表逐跳转发低电量Battery消息消息至该簇的控制中心,控制中心根据所述步骤五中该层锚节点的分布图确定该锚节点的位置，实现锚节点的低电量告警。
6.根据权利要求I所述的基于无线传感网的医护定位及告警方法，其特征在于控制中心、锚节点和患者终端之间采用WiFi方式通信。
7.根据权利要求I所述的基于无线传感网的医护定位及告警方法，其特征在于各控制中心之间采用有线方式通信。
8.根据权利要求I所述的基于无线传感网的医护定位及告警方法，其特征在于各控制中心能够存储本层的患者终端信息和漫游至本楼层的其他患者终端信息，其中包括终端簇ID、患者类型和病情等级。
全文摘要
基于无线传感网的医护定位及告警方法，涉及一种医护定位及告警方法。它是为了解决现有的医护定位及告警系统的难以对多层环境进行定位、以及在网络规模和业务扩展的上受限严重的问题。本系统由控制中心、锚节点、便携式患者终端构成。每个楼层的控制中心、锚节点构成一个簇，控制中心为簇首，周期性发起本簇的有向无环路由建立过程。锚节点之间不能跨楼层通信，控制中心通过有线连接。控制中心通过锚节点对患者终端定位；患者体征出现异常时，通过锚节点多跳向控制中心报警；患者终端漫游至其他楼层时，通过锚节点多跳向所在层控制中心报告，所在层控制中心告知该终端所属层控制中心。本发明适用于医院的病房中。
文档编号H04W64/00GK102970727SQ201210427410
公开日2013年3月13日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者叶亮, 李月, 石硕, 沙学军, 孟维晓, 吴少川, 李卓明 申请人:哈尔滨工业大学