具有设备识别和信息识别功能的无线网关设备及组网方法与流程

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种具有设备识别和信息识别功能的无线网关设备及组网方法。

背景技术：

目前，在智慧医疗及医疗物联网中，以血液透析治疗过程中为例，在血液透析治疗过程中，与血液透析机配套使用的患者生理体征检测设备均采用有线连接方式，一旦附件设备发生故障，需要更换时，不是专业的血透机维修人员，很难使得血液透析机及其相关配套附件在短时间内恢复正常工作，给医护人员和患者带来了使用不便。同时，现有测量生理体征的血氧饱和度、血压等单个小型化无线通信设备，更侧重于家庭式的生理健康指标检测，设备之间多采用蓝牙通信方式，在使用过程中，需要与对应血液透析机之间进行配对设置，在血透治疗中心较大病房环境中，一旦需要某台血液透析机所连患者生理体征检测设备与另一台血液透析机所连附件设备之间进行互换使用，就会要求医护人员进行设备配对的现场操作设定，在使用便捷性上存在不足。

因此，亟需一种透析治疗过程中，具有数据的无线传输、与患者生理体征检测设备配套使用，能完成检测设备的快速更换与用户信息识别，并且建立血液透析机、患者生理体征检测设备、血液透析治疗中心服务器三者数据关联的集成网关设备。在集成网关设备中，增加NFC通信，增强患者生理体征检测设备快速自动入网的便捷性，完成体征检测设备与网关设备的识别和绑定。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种具有设备识别和信息识别功能的无线网关设备及组网方法以解决上述问题。

本发明提供的一种具有设备识别和信息识别功能的无线网关设备，包括

NFC模块，进行用户信息的识别，并将ZigBee模块的网络标识符作为设备识别的参数，完成设备对用户信息的识别与绑定，并对检测设备自动组网，完成设备与设备之间的识别，

ZigBee模块，用于提供ZigBee网络组网的网络标识符、建立ZigBee网络并将数据传递至微控制器，

微控制器，用于对接收的数据进行处理，

以太网模块，用于将处理后的数据传输至远程服务器，与远程服务器进行数据交互，完成设备识别和用户身份识别。

进一步，所述NFC模块包括设置于集成网关设备的NFC模块Ⅰ和设置于检测设备的NFC模块Ⅱ，所述NFC模块Ⅰ将用户身份证明传送至NFC模块Ⅱ，完成对用户信息与设备的绑定。

进一步，所述ZigBee模块包括ZigBee汇聚点和ZigBee终端节点，自定义配置ZigBee汇聚点的网络标识符，并将网络标识符发送至NFC模块Ⅱ，NFC模块Ⅱ将网络标识符增加一个字节组成NFC模块的用户身份证明。

进一步，使所述NFC模块Ⅱ工作在读卡模式，并通过与NFC模块Ⅰ接触，使NFC模块Ⅱ读取NFC模块Ⅰ中的用户身份证明，并获取所述用户身份证明中的网络标识符信息识别用户信息。

进一步，ZigBee终端节点设置于检测设备，NFC模块Ⅱ将获取的网络标识符信息传送至设置于该感知设备的ZigBee终端节点，该感知设备的ZigBee终端节点将接收的网络标识符作为新的网络标识符，拥有相同网络标识符的ZigBee终端节点和集成网关设备中的ZigBee汇聚点建立起ZigBee网络，以完成设备与设备间的识别与绑定。

本发明还提供一种具有设备快速更换功能的集成网关设备组网方法，包括：

a.通过ZigBee汇聚点和ZigBee终端节点，建立ZigBee网络，

b.通过NFC模块，进行用户信息的识别，同时将ZigBee模块的网络标识符作为设备识别的参数，对检测设备进行识别并自动组网，接收ZigBee网络数据，

c.对接收的数据进行处理,并将处理后的数据传输至远程服务器，与远程服务器进行数据交互。

进一步，所述NFC模块包括设置于集成网关设备的NFC模块Ⅰ和设置于感知设备的NFC模块Ⅱ，所述NFC模块Ⅰ将用户身份证明传送至NFC模块Ⅱ。

进一步，自定义配置ZigBee汇聚点的网络标识符，并将网络标识符发送至NFC模块Ⅱ，NFC模块Ⅱ将网络标识符增加一个字节组成NFC模块的用户身份证明，进行用户身份的识别。

进一步，使所述NFC模块Ⅱ工作在读卡模式，并通过与NFC模块Ⅰ接触，使NFC模块Ⅱ读取NFC模块Ⅰ中的用户身份证明，并获取所述用户身份证明中的网络标识符信息，将用户信息与设备绑定。

进一步，所述NFC模块Ⅱ将获取的网络标识符信息传送至设置于该检测设备的ZigBee终端节点，该感知设备的ZigBee终端节点将接收的网络标识符作为新的网络标识符，通过拥有相同网络标识符的ZigBee终端节点和集成网关设备中的ZigBee汇聚点建立起ZigBee网络，完成对设备的识别。

本发明的有益效果：本发明通过近场通信模块完成ZigBee网络的PANID的传递，使得ZigBee终端节点能快速地识别网络并自动加入网络，能够在当患者生理体征检测设备发生故障的时候，非专业维护设备的医护工作者就能快速地完成设备的更换，并识别用户信息，使得整个系统能在较短时间内恢复到正常工作状态，提高工作的效率，本发明具有结构简单、利于操作的优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的原理框图。

图3是本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：图1是本发明的结构示意图，图2是本发明的原理框图，图3是本发明的流程示意图。

本实施例中的具有设备快速更换功能的集成网关设备，包括

NFC模块，进行用户信息的识别，将ZigBee模块的网络标识符作为设备识别的参数，完成设备对用户信息的识别与绑定，并对检测设备自动组网，完成设备与设备之间的识别，

ZigBee模块，用于提供ZigBee网络组网的网络标识符、建立ZigBee网络并将数据传递至微控制器，

微控制器，进行对接收的数据进行处理，

以太网模块，用于将处理后的数据传输至远程服务器，与远程服务器进行数据交互，完成设备识别和用户身份识别。

在本实施例中，NFC(Near Field Communication,近场通信)是一种短距高频的无线电技术，在13.56MHz频率运行于10厘米距离内，其传输速度有106Kbit/秒、212Kbit/秒或者424Kbit/秒三种，由非接触式射频识别(RFID)演变而来，在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。在ZigBee协议使用一个16位的个域网标志符(Personal Area Network ID，简称PAN ID)来标识一个网络，即网络标识符，是针对一个或多个应用的网络，用于区分不同的ZigBee网络，通过NFC模块识别用户信息(User Identification，简称UI D)，同时将ZgBee模块的网络标识符作为设备识别的参数，并对检测设备自动组网，增强了检测设备快速自动入网的便捷性，完成了检测设备的识别和与网关的绑定，避免一旦检测设备发生故障，需要更换时，不是专业的维修人员，很难使得设备在短时间内恢复正常工作，给医护人员和患者带来了使用不便。

在本实施例中，NFC模块包括设置于集成网关设备的NFC模块Ⅰ和设置于检测设备的NFC模块Ⅱ，所述NFC模块Ⅰ将用户身份证明传送至NFC模块Ⅱ。ZigBee模块包括ZigBee汇聚点和ZigBee终端节点，自定义配置ZigBee汇聚点的网络标识符，并将网络标识符发送至NFC模块Ⅱ，NFC模块Ⅱ将网络标识符增加一个字节组成NFC模块的用户身份证明。使所述NFC模块Ⅱ工作在读卡模式，并通过与NFC模块Ⅰ接触，使NFC模块Ⅱ读取NFC模块Ⅰ中的用户身份证明，并获取所述用户身份证明中的网络标识符信息。ZigBee终端节点设置于检测设备，NFC模块Ⅱ将获取的网络标识符信息传送至设置于该感知设备的ZigBee终端节点，该感知设备的ZigBee终端节点将接收的网络标识符作为新的网络标识符，拥有相同网络标识符的ZigBee终端节点和集成网关设备中的ZigBee汇聚点建立起ZigBee网络。

下面列举一个具体实施例做详细说明：

以血液透析治疗为例，在治疗过程中，首先需要与患者生理体征检测设备中ZigBee终端节点通信的ZigBee汇聚点，其次，在更换患者生理体征检测设备时，需要传递ZigBee网络PANI D，再次，需要依据Modbus TCP/IP通信协议栈与血液透析治疗中心服务器进行数据交互的网关，本实施例集成网关设备包含网关模块、ZigBee模块和NFC模块，网关模块是ZigBee协议栈转Modbus TCP/IP通信协议栈的网关，负责将数据处理之后以Modbus TCP/IP通信协议栈与血液透析治疗中心服务器进行数据的交互，主要由微控制器和以太网模块了构成。将集成网关设备中的ZigBee模块作为ZigBee网络中的汇聚点，快速地与ZigBee终端节点建立起ZigBee网络，同时，负责接收来自终端节点发来的数据，并将数据传送给网关模块。集成网关中的NFC模块处于模拟A型卡(ISO14443的A型标准)的工作模式，协同ZigBee模块用于检测设备发生故障时，传输ZigBee网络组网的PANI D给检测设备中的ZigBee模块，完成集成网关设备与检测设备的快速匹配，从而系统能快速恢复工作。

具体地，包括集成网关设备1、患者生理体征检测设备2和血液透析机3，集成网关设备1也至少包括三个模块：NFC模块Ⅰ、ZigBee转Modbus TCP/IP网关和ZigBee模块Ⅰ，患者生理体征检测设备2至少包括了NFC模块Ⅱ、患者生理体征检测模块和ZigBee模块Ⅱ，将ZigBee模块Ⅰ作为ZigBee网络中的汇聚点，ZigBee模块Ⅱ作为ZigBee终端节点，集成网关设备1通过交换机与血液透析治疗中心服务器相连，血液透析机3则通过另外的交换机与中心服务器连接。首先，患者生理体征检测设备2中的NFC模块识别患者身份信息，并将检测设备编号和患者身份信息经ZigBee网络传送给集成网关，再送达中心服务器，完成了检测设备与患者身份之间的匹配。中心服务器中已有血液透析排班系统软件，通过排班系统软件完成血液透析机设备与患者身份的关联，在中心服务器收到检测设备号和患者身份信息之后，检测设备—患者身份—血透机三者再进一步相互关联。然后，患者生理体征检测设备中的生理体征检测模块将采集透析治疗过程中患者的生理特征(以血氧饱和度为例)，实时地将血氧饱和度数据传送给检测设备的ZigBee模块，再由ZigBee网络将数据传送给集成网关设备。最后，数据经过集成网关设备中的微控制器芯片处理后，以Modbus TCP/IP通信协议发送给血液透析治疗中心服务器。

本实施例中，当患者生理体征检测设备发生故障需要更换时，医护人员只需要将检测设备的NFC与集成网关设备的NFC接触，就能完成设备的更换。替代设备可启用新设备，也可选用病房中暂未使用的其他检测设备。首先，在集成网关中，自定义配置ZigBee汇聚点模块的个域网标识符(PANI D)，将PANI D存放在发送给NFC的命令中，NFC收到命令后，取出PANI D，将该PANI D增加一个字节组成NFC的UI D。紧接着，在患者生理体征检测设备中，工作在读卡模式的NFC与集成网关中的NFC接触，读取集成网关NFC的UI D，取出包含在UI D中的ZigBee模块PANI D，随后，NFC将PANI D传送给本机的ZigBee模块，检测设备的ZigBee模块就会将本机的PANI D改作为新接收到的PANI D，最后，拥有相同PANI D的ZigBee终端节点和集成网关设备中的ZigBee汇聚点建立起ZigBee网络。进而完成了ZigBee的自动入网和设备间的自动匹配。

在本实施例中，电源模块4为集成网关设备1中的各个功能模块进行供电，在各个功能模块之间，NFC模块5与ZigBee模块6采用串行接口方式连接，数据以串口通信的方式进行传输，ZigBee模块6发送命令给NFC模块5，NFC模块5接收命令并给于应答。ZigBee模块6通过ZigBee网络与患者生理体征检测设备进行数据传输。微控制器7向下采用串行接口方式与ZigBee模块6连接，接收ZigBee模块6发来的血氧饱和度数值和患者身份信息数据，处理、解包打包数据，向上以RMI I接口方式连接以太网模块8，发送处理之后的数据。以太网模块8负责将数据经Modbus TCP/IP通信协议栈发送给血液透析治疗中心服务器。如图3所示，在集成网关设备使用前，首先进行初始化，初始化的过程中将NFC模块5设置为模拟A型卡，传递UI D，建立好ZigBee网络之后，ZigBee模块6接收上传的数据，然后，发送数据到微控制器模块7中，微控制器7将数据打包封装成Modbus TCP/IP的数据帧格式，接收到血液透析治疗中心服务器发来的数据请求就做出应答响应。在本实施例中，采用医疗行业中的血液透析系统网络为例进行具体介绍，本领域技术人员应该可以知晓，本发明中的集成网关设备可以应用于多种通信场景，并不局限于血液透析系统，而是可以应用在各种涉及ZigBee网络，完成ZigBee终端节点的自动入网、组网的场景中。

相应地，本发明还提供一种具有设备快速更换功能的集成网关设备组网方法，包括：

a.通过ZigBee汇聚点和ZigBee终端节点，建立ZigBee网络，

b.通过NFC模块将ZigBee模块的网络标识符作为设备识别的参数，并对检测设备自动组网，接收ZigBee网络数据，

c.对接收的数据进行处理,并将处理后的数据传输至远程服务器，与远程服务器进行数据交互，完成设备识别和用户身份识别。

步骤b还包括：

所述NFC模块包括设置于集成网关设备的NFC模块Ⅰ和设置于感知设备的NFC模块Ⅱ，所述NFC模块Ⅰ将用户身份证明传送至NFC模块Ⅱ。

自定义配置ZigBee汇聚点的网络标识符，并将网络标识符发送至NFC模块Ⅱ，NFC模块Ⅱ将网络标识符增加一个字节组成NFC模块的用户身份证明。使所述NFC模块Ⅱ工作在读卡模式，并通过与NFC模块Ⅰ接触，使NFC模块Ⅱ读取NFC模块Ⅰ中的用户身份证明，并获取所述用户身份证明中的网络标识符信息。所述NFC模块Ⅱ将获取的网络标识符信息传送至设置于该检测设备的ZigBee终端节点，该感知设备的ZigBee终端节点将接收的网络标识符作为新的网络标识符，通过拥有相同网络标识符的ZigBee终端节点和集成网关设备中的ZigBee汇聚点建立起ZigBee网络。完成了集成网关设备与检测设备的快速匹配，从而系统能快速恢复工作。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。