CN111968318A - 一种移动式护理***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种移动式护理***，包括基于PLC控制器及其I/O模块的主控单元、基于WinCC组态技术的监控模块以及与所述主控单元、监控模块实时通信的监控主机，所述主控单元内部通过所述PLC控制器以循环扫描的方式读取I/O模块端口呼叫状态，所述PLC控制器的信号端通过无线传感网络连接云计算服务器，所述云计算服务器的信号端通过无线传感网络连接所述监控主机，所述监控主机的信号端通过无线网络实时接收来自所述PLC控制器的现场设备状态变化数据，采用基于无线网络以及RSSI测距定位方法，提高了定位精度，能够有效改变传统护理呼叫***的信息孤岛问题，提供新型的护理服务模式，使人们享受到更加便捷的医疗护理服务。

Description

一种移动式护理***及方法
技术领域
本发明实施例涉及医疗护理***技术领域，具体涉及一种移动式护理***及方法。
背景技术
随着我国医疗事业的飞速发展，人们对健康的需求也日趋升高。医疗行业的信息化建设的不断深入使得医疗工作者和患者对医疗服务的便捷性提了更高的要求，由于医疗行业内的竞争关系和对数据的安全性需求，此行业在信息化建设过程中产生一种信息孤岛现象，护理呼叫***作为医院信息化建设中极为重要的一部分，在智能呼叫的硬件实现以及信号实时通讯方面还存在以下缺陷：
(1)医院内部病房较多，病人比较密集，网络资源有限，导致现有的智能呼叫***对医院病房内病人很难做到实时监护要求，且病人出现问题时，医务人员无法在第一时间内获得救助信息，这也给治疗带来一定困难。
(2)现有的护理呼叫***大多都是内网连接，对外封闭，如果将传统的护理呼叫***直接移植到基层去，将导致医疗资源的巨大浪费，病人呼叫信息实时性较差，导致医生无法第一时间了解病人状况，加长了医护人员巡视病房的时间。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种移动式护理***及方法，以解决现有技术中由于智能护理***网络资源有限、移植性差导致的病人出现问题时，医务人员无法在第一时间内获得救助信息，加重了医护人员巡视病房负担等问题。
为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：
一种移动式护理***，包括基于PLC控制器及其I/O模块的主控单元、基于WinCC组态技术的监控模块以及与所述主控单元、监控模块实时通信的监控主机，所述主控单元内部通过所述PLC控制器以循环扫描的方式读取I/O 模块端口呼叫状态，所述PLC控制器的信号端通过无线传感网络连接云计算服务器，所述云计算服务器的内部设置有数据推送模块，所述云计算服务器的信号端通过无线传感网络连接所述监控主机，所述监控主机的信号端通过无线网络实时接收来自所述PLC控制器的现场设备状态变化数据，并存储在所述云计算服务器内部的数据库中。
所述主控单元的信号端通过无线传感模块连接移动终端，所述主控单元的内部采用RSSI测距算法实时检测所述移动终端位置并通过有限协调算法确定所述移动终端优先级。
所述RSSI测距算法计算结果反馈给所述监控主机并同步至所述云计算服务器，所述云计算服务器的内部采用SQL-Azure存储架构保存相关数据并请求发送至相对应分区服务器。
所述分区服务器的控制端通过无线网络连接各分区所述移动终端。
一种移动式护理***的呼叫方法，包括以下步骤：
S01、将所述PLC控制器读取的呼叫状态信息根据控制单元内部协议栈结构执行处理流程；
S02、根据所述协议栈执行事件响应任务获取移动终端信号强度值；
S03、利用RSSI测距算法通过RSSI移动终端信号强度值求出两点距离；
S04、根据距离数据信号结合有限协调算法判断的优先级执行相关流程。
作为本发明的一种优选方案，所述协议栈结构处理流程如下：
首先，初始化控制单元内部呼叫状态数据信息，并依照Z-Stack协议结构层次从高层到底层传递；
其次，依据呼叫状态数据信息结合PLC控制器的控制指令判断是否有事件发生；
最后，依据事件响应优先级执行相关任务。
作为本发明的一种优选方案，所述事件响应优先级通过限协调算法进行判断，其步骤如下：
首先，依据所述控制单元、监控主机以及云计算服务器监测的数据信息构建无线传感网络；
其次，接收来自不同移动终端的数据包，并提取信号强度值，通过串口通信方式将信号强度值上传到监控主机；
最后，依据监控主机提供的信号强度值通过RSSI测距算法处理数据信息获取距离信息。
作为本发明的一种优选方案，所述RSSI测距算法结合所述监控主机提供的信号强度值对移动终端进行定位，其步骤如下：
首先，依据监控主机通过无线传感网络提供的区域信息计算坐标近似点；
其次，利用坐标近似点通过三边测量法计算最终的盲节点坐标，并在盲节点四周构建三个坐标固定的锚节点，以盲节点与锚节点之间的距离为半径画圆；
最后，判断锚节点圆之间的交点个数，并将交点作为近似点重复上述操作。
作为本发明的一种优选方案，在所述锚节点圆交点之间做过两圆圆心直线的垂直线获得盲节点位置。
作为本发明的一种优选方案，所述盲节点位置的在垂直线上且有垂直线权值确定。
本发明的实施方式具有如下优点：
本发明实质上是基于无线网络以及RSSI测距定位的移动式护理***及方法，通过无线网络节点自组建网络，将移动终端与监控主机的无线呼叫***设置为两个相互独立的部分，通过呼叫端对移动终端发送过来的待定位数据进行坐标计算并存储位置信息，利用监控中心为其匹配地理位置最近的被呼叫端，采用基于RSSI测距的定位方法以及三边测量方法来降低环境因素对RSSI 测距造成的误差，提高定位精度，能够有效改变传统护理呼叫***的信息孤岛问题，提供新型的护理服务模式，使人们享受到更加便捷的医疗护理服务。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施方式中移动式护理***的结构框图；
图2为本发明实施方式中移动式护理***的呼叫方法流程图。
图中：
1-主控单元；2-PLC控制器；3-监控模块；4-监控主机；5-云计算服务器； 6-数据库；7-数据推送模块；8-分区服务器；9-移动终端。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种移动式护理***，采用无线传感网络引入具有移动呼叫与人员定位功能的移动终端，采用信道轮询的方式选接入信号最强的基站来实现定位医护人员位置信息的方法，依托移动终端实现移动呼叫与人员定位管理，实现移动终端之间的灵活通讯，实现了病人的身份识别和医护人员定位，进而实现了对病患和医护人员的管理。
包括基于PLC控制器2及其I/O模块的主控单元1、基于WinCC组态技术的监控模块3以及与所述主控单元1、监控模块3实时通信的监控主机4，所述主控单元1内部通过所述PLC控制器2以循环扫描的方式读取I/O模块端口呼叫状态，所述PLC控制器2的信号端通过无线传感网络连接云计算服务器5，所述云计算服务器5的内部设置有数据推送模块7，所述云计算服务器 5的信号端通过无线传感网络连接所述监控主机4，所述监控主机4的信号端通过无线网络实时接收来自所述PLC控制器2的现场设备状态变化数据，并存储在所述云计算服务器5内部的数据库6中。
本实施例中，采用PLC控制技术和WinCC组态技术的监控***构建了医护病房内部的智能的呼叫体系，以控制可靠、操作方便、监控实时、通信稳定等为主要指标，实现了一种功能丰富，便于使用和安装，并满足现代医疗需求的新***。
本实施例中，所述主控单元1主要基于PLC控制器2及其I/O模块，通过与病房、护士站、专家会诊中心进行电路连接实现病房紧急呼叫的控制要求，监控模块3主要基于WinCC组态技术，通过监控软件编程及界面组态实现不同病区病床呼叫实时动态信息，控制***与检测***通过不同的通信信号与监控主机4相连，进行信息交换。
所述主控单元1的信号端通过无线传感模块连接移动终端9，所述主控单元1的内部采用RSSI测距算法实时检测所述移动终端9位置并通过有限协调算法确定所述移动终端9优先级。
本实施例中，所述主控单元1的PLC控制器2通过I/O模块接收来自***设备的输入信号，刷新输入映像寄存器状态，不仅根据通过网络连接的监控主机编写的程序控制要求，进行控制逻辑运算，同时实时刷新监控主机患者呼叫状态，并将控制结果通过I/O模块的输出接口电路驱动外部设备的相应动作，相应的动作状态在监控主机4上实时显示。
所述RSSI测距算法计算结果反馈给所述监控主机4并同步至所述云计算服务器5，所述云计算服务器5的内部采用SQL-Azure存储架构保存相关数据并请求发送至相对应分区服务器8。
所述分区服务器8的控制端通过无线网络连接各分区所述移动终端9。
本实施例中，所述云计算服务器5通过数据推送模块7将所述SQL-Azure 存储架构内部的数据按照轮转查询的方式传递到分区服务器8。
本实施例中，所述数据推送模块7采用基于SQL-Azure的数据库形式，可以通过URL直接访问生成的报表，当用户需要在本地备份云端数据库时，可采用同步功能进行备份。
如图2所示，一种移动式护理方法，包括以下步骤：
S01、将所述PLC控制器读取的呼叫状态信息根据控制单元内部协议栈结构执行处理流程；
S02、根据所述协议栈执行事件响应任务获取移动终端信号强度值；
S03、利用RSSI测距算法通过RSSI移动终端信号强度值求出两点距离；
S04、根据距离数据信号结合有限协调算法判断的优先级执行相关流程。
本实施例中，采用无线传感网络在多种环境下进行大量数据通信，通过协调器设备与移动终端根据信号强度值判断数据包内部数据，利用有限协调算法判断呼叫事件优先级，并通过移动终端做出相应反馈。
所述协议栈结构处理流程如下：
首先，初始化控制单元内部呼叫状态数据信息，并依照Z-Stack协议结构层次从高层到底层传递；
其次，依据呼叫状态数据信息结合PLC控制器的控制指令判断是否有事件发生；
最后，依据事件响应优先级执行相关任务。
本实施例中，协议栈结构在进入事件轮转查询工作后，将等待来自其他设备的测试数据包，一旦接收到测试数据包，首先对其进行解析，然后从数据包中提取信号强度值，在Z-Stack协议栈中，信号强度值由数据包的结构体 afIncomingMSGPacket_t中的rssi成员定义，将取得的信号强度值传给PC端后，协调器设备便进入到下一个测试数据的等待状态，PC端将收到的来自协调器的信号强度数据保存，以备后续分析使用。
所述事件响应优先级通过限协调算法进行判断，其步骤如下：
首先，依据所述控制单元、监控主机以及云计算服务器监测的数据信息构建无线传感网络；
其次，接收来自不同移动终端的数据包，并提取信号强度值，通过串口通信方式将信号强度值上传到监控主机；
最后，依据监控主机提供的信号强度值通过RSSI测距算法处理数据信息获取距离信息。
所述RSSI测距算法结合所述监控主机提供的信号强度值对移动终端进行定位，其步骤如下：
首先，依据监控主机通过无线传感网络提供的区域信息计算坐标近似点；
其次，利用坐标近似点通过三边测量法计算最终的盲节点坐标，并在盲节点四周构建三个坐标固定的锚节点，以盲节点与锚节点之间的距离为半径画圆；
最后，判断锚节点圆之间的交点个数，并将交点作为近似点重复上述操作。
本实施例中，所述移动终端主要任务是申请加入协调器创建的无线传感网络，然后采用点对点的通信方式定时向协调器发送测试数据。
在所述锚节点圆交点之间做过两圆圆心直线的垂直线获得盲节点位置。
本实施例中，当一个盲节点有三个以锚节点为圆心，锚节点与盲节点距离为半径的作圆时，可以将其两两组合分为三对圆，一对圆的位置关系有：相交与不相交，本发明主要按这两种位置关系来分别计算每对圆的近似点：当两个圆彼此相交时，两个圆的交点有可能一个，或者两个。如果只有一个，则该交点将作为这两个圆的近似点；如果有两个，则这两个交点将利用第三个锚节点的圆心位置来筛选，离第三个锚节点圆心近的点被确定为近似点；当两个圆彼此不相交时，同样分两种特殊情况：两个圆均在对方圆外、一个圆在另一个圆内，首先以两个圆的圆心作一条连接线，该直线与圆将有两对交点，选取两个圆距离更近一侧的一对交点，这对交点将在后续近似点计算过程中使用，根据相似三角关系求出近似点。
所述盲节点位置的在垂直线上且有垂直线权值确定。
本实施例中，三条直线可能交于一点或者两两相交形成三个交点，如果相交于一点，将该点视作盲节点最终坐标；如果存在三个交点，为了确定最终的坐标，我们为每个交点加上一个权值，交点的权值定义方式如下：
首先确定垂直线的权值，每个垂直线由两个圆确定，假设两个圆的半径分别为r_1和r_2，则该垂直线i的权值为：
ω_i＝1/(r_1r_2)
其次，设经过三个近似点的垂直线分别为l_1、l_2和l_3，l_1与l_2的交点为p_1，l_1与l_3的交点为p_2，l_2和l_3的交点为p_3，则p_1的权值为ω_1ω_2，另外两个交点的权值也可同理确定，确定了每个交点的权值后，盲节点的最终坐标即可确定。
本实施例中，采用区域环境权值实时估算的方法来降低环境因素对RSSI 测距造成的误差，选用三边测量法测量盲节点与锚节点之间的距离，能够有效处理所有可能的由测距误差造成的情况，提高了定位精度。
本实施例中，通过无线网络节点自组建网络，节点与节点采用无线方式进行通信，将移动终端与监控主机的无线呼叫***设置为两个相互独立的部分，将呼叫端的位置设置为锚节点，接收端设置为呼叫应答节点，呼叫监控模块对盲节点发送过来的待定位数据进行坐标计算并存储位置信息，盲节点配带在被呼叫端身上，锚节点作为主呼叫端向呼叫监控中心发送呼叫请求信息，监控中心为其匹配地理位置最近的被呼叫端，并将主呼叫信息发送给符合要求的被呼叫端。
该基于无线网络以及RSSI测距定位的移动式护理***及方法，通过无线网络节点自组建网络，将移动终端与监控主机的无线呼叫***设置为两个相互独立的部分，通过呼叫端对移动终端发送过来的待定位数据进行坐标计算并存储位置信息，利用监控中心为其匹配地理位置最近的被呼叫端，采用基于 RSSI测距的定位方法以及三边测量方法来降低环境因素对RSSI测距造成的误差，提高定位精度，能够有效改变传统护理呼叫***的信息孤岛问题，提供新型的护理服务模式，使人们享受到更加便捷的医疗护理服务。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种移动式护理***，其特征在于，包括基于PLC控制器(2)及其I/O模块的主控单元(1)、基于WinCC组态技术的监控模块(3)以及与所述主控单元(1)、监控模块(3)实时通信的监控主机(4)，所述主控单元(1)内部通过所述PLC控制器(2)以循环扫描的方式读取I/O模块端口呼叫状态，所述PLC控制器(2)的信号端通过无线传感网络连接云计算服务器(5)，所述云计算服务器(5)的内部设置有数据推送模块(7)，所述云计算服务器(5)的信号端通过无线传感网络连接所述监控主机(4)，所述监控主机(4)的信号端通过无线网络实时接收来自所述PLC控制器(2)的现场设备状态变化数据，并存储在所述云计算服务器(5)内部的数据库(6)中。
2.根据权利要求1所述的一种移动式护理***，其特征在于，所述主控单元(1)的信号端通过无线传感模块连接移动终端(9)，所述主控单元(1)的内部采用RSSI测距算法实时检测所述移动终端(9)位置并通过有限协调算法确定所述移动终端(9)优先级。
3.根据权利要求2所述的一种移动式护理***，其特征在于，所述RSSI测距算法计算结果反馈给所述监控主机(4)并同步至所述云计算服务器(5)，所述云计算服务器(5)的内部采用SQL-Azure存储架构保存相关数据并请求发送至相对应分区服务器(8)。
4.根据权利要求3所述的一种移动式护理***，其特征在于，所述分区服务器(8)的控制端通过无线网络连接各分区所述移动终端(9)。
5.一种移动式护理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01、将所述PLC控制器读取的呼叫状态信息根据控制单元内部协议栈结构执行处理流程；
S02、根据所述协议栈执行事件响应任务获取移动终端信号强度值；
S03、利用RSSI测距算法通过RSSI移动终端信号强度值求出两点距离；
S04、根据距离数据信号结合有限协调算法判断的优先级执行相关流程。
6.根据权利要求5所述的一种移动式护理方法，其特征在于，所述协议栈结构处理流程如下：
首先，初始化控制单元内部呼叫状态数据信息，并依照Z-Stack协议结构层次从高层到底层传递；
其次，依据呼叫状态数据信息结合PLC控制器的控制指令判断是否有事件发生；
最后，依据事件响应优先级执行相关任务。
7.根据权利要求6所述的一种移动式护理方法，其特征在于，所述事件响应优先级通过限协调算法进行判断，其步骤如下：
首先，依据所述控制单元、监控主机以及云计算服务器监测的数据信息构建无线传感网络；
其次，接收来自不同移动终端的数据包，并提取信号强度值，通过串口通信方式将信号强度值上传到监控主机；
最后，依据监控主机提供的信号强度值通过RSSI测距算法处理数据信息获取距离信息。
8.根据权利要求7所述的一种移动式护理方法，其特征在于，所述RSSI测距算法结合所述监控主机提供的信号强度值对移动终端进行定位，其步骤如下：
首先，依据监控主机通过无线传感网络提供的区域信息计算坐标近似点；
其次，利用坐标近似点通过三边测量法计算最终的盲节点坐标，并在盲节点四周构建三个坐标固定的锚节点，以盲节点与锚节点之间的距离为半径画圆；
最后，判断锚节点圆之间的交点个数，并将交点作为近似点重复上述操作。
9.根据权利要求8所述的一种移动式护理方法，其特征在于，在所述锚节点圆交点之间做过两圆圆心直线的垂直线获得盲节点位置。
10.根据权利要求9所述的一种移动式护理方法，其特征在于，所述盲节点位置的在垂直线上且有垂直线权值确定。
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