一种网关的监测系统的制作方法_2

文档序号:8684157阅读:来源:国知局
息,为使用者提供在线诊疗服务,为医院减轻了负担,节省了人力物力成本。
【附图说明】
[0014]图1是根据本实用新型第一实施方式的一种网关的监测系统的结构示意图;
[0015]图2是根据本实用新型第一实施方式的蓝牙网关的结构示意图;
[0016]图3是根据本实用新型第一实施方式的CC2540芯片的结构示意图;
[0017]图4是根据本实用新型的第一实施方式的CC2592芯片与CC2540芯片的连接结构示意图;
[0018]图5是根据本实用新型第一实施方式的AM3352芯片的连接结构示意图;
[0019]图6是根据本实用新型第二实施方式的一种网关的监测系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本实用新型各实施方式中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改,也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
[0021]本实用新型的第一实施方式涉及一种网关的监测系统,具体结构如图1所示。一种网关的监测系统,包含:用于采集生命体征数据的采集终端节点1、蓝牙网络2、蓝牙网关3、以太网4、云服务器5、互联网6和智能终端7 ;采集终端节点I通过蓝牙网络2与蓝牙网关3连接,将采集到的生命体征数据发送给蓝牙网关;蓝牙网关3通过以太网4与云服务器5连接;云服务器5通过互联网6与智能终端7连接;其中,蓝牙网关为支持蓝牙4.0或以上版本或低功耗蓝牙BLE的蓝牙网关。
[0022]其中,蓝牙网关3的具体结构如图2、图3、图4、所示,包含:无线通信装置301、应用处理器302、以太网控制芯片303、Flash闪存存储器304、DDR 305和RJ45接口 306。无线通信装置301包含主控芯片3011、覆盖范围扩展器3012和天线3013,天线3013通过覆盖范围扩展器3012与主控芯片3011相连;主控芯片3011通过UART串口与应用处理器302相连,应用处理器302通过RMII串口与以太网控制芯片303相连,以太网控制芯片303与RJ45接口 304相连;采用上述基于蓝牙网关的监测系统,利用采集终端节点进行相应生命体征数据的采集,并将采集数据通过蓝牙网络2传输给蓝牙网关3,使得蓝牙网关3中的无线通信装置301能够对接收数据进行解析处理,并传送给应用处理器302,应用处理器302用于对解析数据进行协议格式的转换,依照以太网4的传输要求进行打包,并控制以太网包通过以太网控制芯片303,经由与以太网控制芯片相连的RJ45接口发送到云服务器,利用云服务器对接收数据进行存储和分析,并在智能终端上进行显示。利用上述基于蓝牙网关的监测系统,不仅能够实现长时间的动态健康监测,持续跟踪患者情况,为检测者提供便利;还能够提供全面的在线临床诊断服务,提高治疗水平,从而大大减轻医院的压力,节省人力物力成本。
[0023]上述监测系统中使用的蓝牙技术,是工作在免许可的2.4GHz ISM射频频段,能够实现超低功耗短距离无线连接的通信技术,该监测系统中的蓝牙网关为蓝牙4.0网关或以上版本或低功耗蓝牙BLE网关,使得接入的体征信息采集器可以不受协议的限制,只要体征信息采集器支持蓝牙4.0或以上版本和低功耗蓝牙BLE这两种协议中的任一种,都可以接入上述蓝牙网关中,大大提高了该监测系统的兼容性,扩大了适用范围,为实现长时间的动态健康监测提供了可能;另外,相对于传统的蓝牙技术存在的待机功耗略大、无线标准较为复杂等局限性,在该监测系统中采用蓝牙4.0或以上版本或低功耗蓝牙BLE技术能够得到较低的功耗,从而实现长时间的动态健康监测,为使用者提供便利。
[0024]值得注意的是,蓝牙无线通信装置中主控芯片采用的是适用于2.4GHz低功耗蓝牙CC2540芯片或CC2640芯片或Nordic nRF51822芯片,覆盖范围扩展器为CC2592芯片。这里以CC2540为例进行说明,CC2540芯片与CC2592芯片间的连接方式如图4所示,CC2592芯片的ANT接口通过电感Llll与电容Clll与天线连接;CC2540芯片的RF_N接口通过电容C21、电感L42与CC2592芯片的RF_N接口连接;CC2540芯片的RF_P接口通过电容C41、电感L41与CC2592芯片的RF_P接口连接;CC2540芯片的PA_EN的Pl_l接口、LNA_EN的P 1_4接口和HGM_EN的P0_7接口分别与CC2592芯片的PEAN接口、EN接口和HGM接口连接。在本实施方式中,在CC2540芯片与CC2592芯片之间采用上述连接方式进行连接,相对于现有网关中单独采用CC2540芯片作为无线通信装置,具体连接方式如图3所示,有助于提高CC2540芯片中接收机的灵敏度,使得蓝牙网络中每个节点的范围都能得到显著的提高,从而减小距离对网关和采集终端节点的限制,进一步保障了智能终端对采集终端节点的远距离控制。可应用于各种场合的短距离无线通信领域,具有功耗低、体积小、传输距离远、抗干扰能力强等特点。
[0025]在上述蓝牙网关中,CC2540芯片上集成有高性能、低功耗的8051微控制器内核、兼容2.4GHz蓝牙低功耗的射频收发器、8路输入8?14位ADC、高级加密标准(AES)协处理器等。该芯片的具体结构如图3所示,工作电压为2V?3.6V,该芯片上接口 DVDD_USB、DVDD1、AVDD1、AVDD2、AVDD3、AVDD4、AVDD5 和 AVDD6 均与电源相连接,DGND_USB 接口接地,DOOUPL接口通过去耦电容C401接地,RBIAS接口通过内部偏置电阻R301接地,接口 P2_3/X0SC32K_Q2和P2_4/X0SC32K_Q1可外接一个32KHz晶体振荡器,由一个可选的32KHz晶体XTAL2与两个负载电容C321和C331形成,该晶体振荡器可用在电流消耗非常低和睡眠唤醒时间很准确的应用程序中。接口 X0SC_Q1和X0SC_Q2上外接一个32MHz的晶体XTALl及两个负载电容C221和C231形成了一个32MHz的晶体振荡器。RF_N接口和RF_P接口分别为两个差分引脚,上述两个差分引脚与天线之间的连接是通过外围电路实现,包含:电感L251、L252、L253 和 L261 以及电容 C251、C252、C253、C261 和 C262,其中,电感 L251、电容 C262 和C253接地。将上述CC2540芯片应用在2.4GHz频段下,可以利用该芯片上集成的ADC模数转换器进行数据解析,并传送给应用处理器进行相应处理,能够实现功耗低、安全性高的无线数据传输,为实现长时间的健康动态监测,持续跟踪患者情况提供了可能。
[0026]本实施方式相对于现有技术而言,采用的是一种网关监测系统,工作于2.4GHz的频率条件下,由于上述监测系统采用CC2540芯片、范围覆盖扩展器CC2592及天线的组合作为无线通信装置,可将该网关的覆盖范围扩大至少5倍,显著增强了蓝牙网关的无线传输能力;另外,CC2540芯片整合了全集成的高性能的射频收发器和高性能低功耗的8051微控制器,具有优良的无线接收灵敏度和抗干扰性,且其从睡眠模式到工作模式的激活转换时间超短,能保证较长的电池使用时间,适用于搭建功能齐全价格低廉的网络节点;CC2592覆盖范围扩展器是一款针对低功率和低压2.4GHz无线应用的经济高效且高性能、支持少量外部材料清单的高集成解决方案,可降低成本,简化布局;且功耗和成本低、安全性高、抗干扰能力好、系统稳定。
[0027]在本实施方式中,以AM3352应用处理器为例进行说明。上述AM3352应用处理器是基于高性能、低功耗特性的ARM Cortex-A8内核的微处理器,主频最高可达到720MHz,速度较快。该处理器的连接结构如图5所示,包含19个接口,其中,Power接口外接集成电源,Clock接口为时钟接口,I2C0用以实现同步串行数据传输、MMC0、GP10和UARTl外接驱动程序、UARTO串接USB转换线驱动,DDR IF和GPMC接口分别外接256Mbytes DDR3和256Mbytes闪存存储器EMAC(RMII)和MD1接口外接以太网控制芯片DP83848,UART4和GP1串口外接CC2540芯片,利用UART串口进行数据的传输
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