一种基于无线网络传输方式的多目标生物电阻抗监测系统

摘要

本发明公开了一种采用无线网络传输方式实现的多目标生物电阻抗监测系统。由主控计算机、无线中继器和多个具有无线收发功能的生物电阻抗测量单元共同构成。采用自主设计的三层结构的无线通讯协议进行组网，在主机中的监测管理程序控制下，无线中继器搜索周围的生物电阻抗测量单元，建立通信联系，控制生物电阻抗测量单元以规定的激励幅度和频率列表进行生物电阻抗多频测量，并将接收阻抗测量数据进行显示与存储。生物电阻抗测量单元实现对生物组织电阻抗的实时动态多频测量，并可根据Cole模型快速计算方法对得到的被测组织多频测量数据进行分析，求解出特征参数。生物电阻抗测量单元还可做为桥联中继与远离无线中继的生物电阻抗测量单元通讯。

主权项

一种基于无线网络传输方式的多目标生物电阻抗监测系统，包括多个生物电阻抗测量单元，其特征在于，还包括有无线中继器和主控计算机，所述的阻抗测量单元和无线中继器上设置有无线通讯模块，采用三层结构通讯协议以无线星型拓扑结构的方式将各个生物电阻抗测量单元和主控计算机建立无线网络，该无线网络同生物电阻抗测量单元的多个测量目标一对一或一对多的通讯，以控制多个生物电阻抗测量单元进行特定区域内的多个目标电阻抗的实时监测；其中，生物电阻抗测量单元的无线通讯模块用以接收主控计算机的指令和上传电阻抗测量结果；主控计算机用于实现无线通讯网络的建立、电阻抗监测参数控制、测量数据的收集、显示与保存；无线中继器通过串行接口Uart、USB或以太网接口方式与主控计算机进行通讯；所述生物电阻抗测量单元采用生物电阻抗Cole模型特征参数提取计算方法，快速提取被测组织的电阻抗频谱特征，不仅可以作为数据终端向主控计算机提供数据，还可以实现桥联中继功能，即可接受其他远离无线中继器的其它生物电阻抗测量单元的数据，并经无线网络上传至主控计算机；所述无线网络分别为硬件层、逻辑层和应用层，其中：硬件层是整个协议的最低层，直接接触硬件，主要负责MCU和射频芯片的I/O定义、中断初始化；逻辑层负责定义无线传输过程中的数据发送方式、通讯过程中错误处理机制，在逻辑层中还为设备定义了唯一的硬件识别码，用作在信息网络中的身份识别；应用层是建立在硬件层和逻辑层基础上，根据实际运用需要，封装的一系列API函数，提供实际无线连接时的常用功能，即请求IP、接受数据、发送数据、唤醒休眠；所述的生物电阻抗测量单元主要由低功耗的无线通讯模块、微处理器、 阻抗测量模块和电池管理模块四部分构成；其中：无线通讯模块负责对无线射频信号调制与解调；阻抗测量模块负责阻抗的实施采集；微处理器负责管理无线通讯、协调阻抗测量和计算电阻抗频谱特性参数；电池管理模块为整个硬件提供电力支持；无线中继器与生物电阻抗测量单元的通讯是采用无线中继器主叫、生物电阻抗测量单元被叫的方式进行；生物电阻抗测量单元的无线模块平时处于休眠状态，在连续阻抗检测模式中，生物电阻抗测量单元持续工作，将所测得的数据存储起来，当无线中继器向生物电阻抗测量单元发送读取数据的请求时，生物电阻抗测量单元激活无线通讯模块，将存储区内的数据上传无线中继器后，清空缓存，为下一次传输做准备；无线中继器通过这种循环往复的遍历通讯队列中注册的所有生物电阻抗测量单元，实现多目标生物电阻抗测量单元监测；主控计算机通过串行总线启动无线中继器，无线中继器初始化工作频段、网络地址各项网络配置；初始化结束后无线中继进入侦听状态，等待阻抗测量单元加入；生物电阻抗测量单元接入网络时，首先会向无线中继器发送连接网络请求，无线中继器得到生物电阻抗测量单元连接申请后，注册该生物电阻抗测量单元并为其自动分配一个“动态连接地址”，完成无线网络建立；当主控计算机需要启动某一生物电阻抗测量单元进行阻抗监测时，就通过串口向无线中继器发出对应的监测配置与启动指令，无线中继器随之唤醒指定的生物电阻抗测量单元，并向其发送相关命令及参数，生物电阻抗测量单元根据指令类型，完成相应的阻抗测量任务并等待进一步的控制指令；此后，主控计算机会周期性地向该生物电阻抗测量单元发出数据读取命令，读取生物电阻抗测量单元所采集到的电阻抗信息，并显示存储；当测量节点距离无线中继器较远而无法连接时，无线通信协议中的数 据桥联模式，经由一个生物电阻抗测量单元间接与无线中继构建连接。