无线医疗监测系统的制作方法_3

文档序号:9144277阅读:来源:国知局
网络的方式采用直接请求 连接网络,ZigBee协调器或路由器2上层利用直接请求的方式,将另一个设备同自身网 络连接,这个过程不需要任何传输。网络层管理实体接收到此命令后,将会尝试把参数 DeviceAddress所给定地址的设备连接到邻居表中,而参数Capabilitylnformation设定 了加入网络后设备的运行能力。在执行协议中,alternate PAN coordinator位为0。如果 设备作为ZigBee路由器,那么其device type位为1,如果为终端设备则为0。如果设备在 空闲期间,设备接收器打开,则receiver on when idle位置为1,否则置为0。如果设备具 有安全操作能力,则security capability位置为1,否则为0。
[0069]在ZigBee网络层中,采用的是分布式地址分配机制,即每个父设备拥有有限的网 络地址段,并可以从这些地址段中选择一个或一些地址分配给其子设备。ZigBee网络中的 每个设备都有一个连接深度,定义为该设备到父设备的最小跳数,其中父设备自己的连接 深度为〇,其直接子设备的连接深度为1,其余设备的连接深度大于1,父设备决定网络的最 大深度。
[0070] 当设备上层需要同网络断开连接,或者ZigBee协调器、路由器2准备将终端节点 3同网络断开连接时,生成断开网络连接命令。
[0071] 当终端节点3网络层管理实体接收到退出网络命令,并且DeviceAddress参数为 NULL,RemoveChildren参数为FALSE时,网络层管理实体将自身与网络断开连接。网络层 管理实体清除路由表入口参数,并向MAC层发送断开网络连接请求。如果网络层管理实体 收到请求时状态参数不为SUCCESS时,网络层管理实体会选择重发复位请求。网络层管理 实体也将把相对于父节点的邻居表入口的relationship域设置为0x03,表明没有关系。如 果接收到请求的DeviceAddress参数为NULL,RemoveChildren参数为TRUE,那么网络层 管理实体将移除子节点。
[0072] 当ZigBee协调器或路由器2接收到该指令,且指令的设备地址参数不为NULL,则 网络层管理实体将判断所指定设备是否存在于邻居表中。如果所请求设备不存在于邻居表 中,则网络层管理实体将发送状态值为UNKN0WN_DEVICE命令。如果所请求的设备存在于邻 居表中,网络层管理实体将终端节点3从网络移除。如果RemoveChildren参数为TRUE,将 请求移除该设备的子节点。移除结束,网络层管理实体将发送移除物理地址命令,其参数 DeviceAddress为移除设备的64位IEEE地址。对应于移除设备的邻居表的relationship 域更新。
[0073] 本实用新型对网络协议的设计,无线监测系统面向用户是普通人民群众,一般情 况下对专业医学知识和复杂电路电子知识贫乏,不适合将复杂的操作留给用户进行。考虑 到这一方面,无线监测系统将几乎所有的网络操作,如建立网络、网络地址分配、路由管理、 网络侦测、网络恢复等,交给MCU智能完成,用户只需要将个人信息通过电脑录入到MCU即 可。
[0074] A、网络协调器4设计
[0075] ZigBee网络协调器4通过RS-232与电脑相连,并且可以选择直接由电脑供电,如 果电脑上没有串口,可通过USB-RS232转换。路由节点安装在过道、门口等连接两个空间的 地方。终端节点3则需要按要求安装到人体各部位。
[0076] 三种身份的节点安装完成以后,首先开启ZigBee网络协调器4节点。ZigBee网络 协调器4使用构建网络请求发起一个新的ZigBee网络,并将其自身作为ZigBee网络协调 器4。无论建立网络成功与否,ZigBee网络协调器4会发送网络组建状态命令给智能化健 康管理平台。如果建立网络失败,ZigBee网络协调器4会重新组建网络,直至网络建立成 功或者预先设置的最多次数到达。ZigBee网络协调器4向智能化健康管理平台发送的命令 格式如表一所不。
[0077]
[0078] 表1为一种实施例中网络协调器4命令格式
[0079] 前两个字节是固定格式的数据头,与最后的CRC校验共同保证数据的准确,第三 个字节是指令代码或者状态代码,用于指示相关单元完成特定指令或告知相关状态,第四 个字节是生理参数识别标志,用于指示生理参数类型,第五个字节是用户标识,用于识别不 同用户。
[0080] 网络协调器4是整个ZigBee网络的中心,不仅起上传下达的作用,更是网络的控 制中心。整个网络正常运行之后,会将智能化综合健康管理平台的指令下发到各个路由节 点和终端节点3,并将路由节点和终端节点3的信息反馈到智能化综合管理平台。如当用户 想暂停某个终端节点3功能时,只需在智能化综合健康管理平台操作,智能化健康管理平 台会发送某终端节点3暂停命令给网络协调器4,命令格式如表1网络协调器4命令格式 1,网络协调器4会通过路由节点或直接发送指令到相关终端节点3,命令格式如表2。
[0081]
[0082] 表2网络协调器4另一种实施例中网络协调器4命令格式
[0083] 其中,短地址是16位,物理地址是64位,源地址是64位,有效载荷字节数可调, 信号强度是发送数据或命令的节点与接收节点的信号强度。如果有效载荷是命令,则格式 如表1网络协调器4命令格式1。
[0084]网络协调器4接收到路由节点或终端节点3的状态指令或数据时,会将指令转发 给智能化综合健康管理平台。每个加入网络的不同终端节点3,在没有收到网络协调器4的 暂停或退网指令前,会不停的向网络协调器4发送生理数据,并且间隔时间各不相同。当网 络协调器4在指定时间内没有收到终端节点3生理数据或状态报告时,会主动侦听此终端 节点3状态,如果此终端节点3离开网络,则呼叫指定次数,当最大指定次数到达时,终端节 点3仍没有回应,则向智能化综合健康管理平台报告终端节点3离线状态。网络协调器4 的总流程图如图8所示。
[0085]B、路由节点设计
[0086] 在网络组建成功以后,路由节点会自动搜寻网络,当搜寻到附近有可用网络时,会 自动申请加入此网络。协调器节点验证路由节点密钥,正确则通过验证并将此路由节点加 入网络。路由节点根据信号强度选择父节点是网络协调器4或者其他路由节点。
[0087] 路由节点加入网络成功以后,其他路由节点或者终端节点3能够申请成为此路由 节点子节点。通过路由节点连接的网络可构成巨大的传感网络,理论上可以达到65536。面 向家庭的无效多参数监护系统监护网络简单、可靠,完全能够满足家庭医疗监护的需要。 [0088] 路由节点主要功能是维护路由信息、将网络协调器4下发的指令传给终端节点3、 将终端节点3的状态或生理数据传给网络协调器4等。
[0089] 为了加强网络稳定性,当路由节点长时间未接收到数据时,会主动侦听父节点和 子节点状态,并尝试维护网络。路由节点总流程图如图9所示。
[0090] C、终端节点3设计
[0091] 终端节点3是由具有无线生理数据传输功能的ZigBee近距离通信单元和生理数 据监测电路构成。ZigBee近距离通信单元和生理数据监测电路是相互插在一起的上下两部 分。ZigBee近距离通信单元可以相互替换,替换后无需更改硬件,只需在智能化综合健康 管理平台修改终端节点3信息即可。
[0092] 终端节点3初始化完成以后,首先查看附近网络,并监测各网络信号强度,直接请 求加入信号强度大的网络。加入网络成功后,会主动上传当前终端节点3信息,包括当前终 端节点3身份信息等。如果没有接收到网络协调器4更改身份信息的命令,则会一直以此 身份进行数据采集与传递;否则,将以新身份进行上述工作。终端节点3完成对生理参数的 采样、信号初步处理等工作,采样率由网络协调器4下发指令为准,更改工作也由智能化综 合健康管理平台下发到网络协调器4。
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