專利名稱：一種便攜式無線監(jiān)測終端低功耗實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該發(fā)明涉及無線監(jiān)測(測量)系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及對便攜式無線測試終端低功耗 的實現(xiàn)方法，該方法有效實現(xiàn)了無線監(jiān)測系統(tǒng)智能化降低便攜式無線監(jiān)測終端的功耗。
背景技術(shù)：
隨著電子通訊技術(shù)的發(fā)展，便攜式無線監(jiān)測(測試)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害 監(jiān)測、醫(yī)療器械、天文氣象、日常生活等領(lǐng)域。由于便攜式無線監(jiān)測系統(tǒng)的便攜式終端一般 采用可更換電池或者可充電電池，因此對于功耗有著很高的要求。而對于中央處理設(shè)備，一 般有著穩(wěn)定的電源供電，對于功耗的要求可以適當放寬。目前許多的便攜式無線監(jiān)測系統(tǒng) 還存在著功耗過高、操作繁瑣、智能化程度低等缺陷。這樣就造成了實際應(yīng)用中無線測試終 端需要經(jīng)常更換電池或者充電、需要認為操控來合理改變系統(tǒng)工作狀態(tài)、影響了系統(tǒng)的便 攜性和操作簡單性。在實際應(yīng)用中，被監(jiān)測對象多數(shù)情況下是處于正常狀態(tài)，并且測試數(shù)據(jù)也很穩(wěn)定， 這種情況下就沒有必要進行M小時不間斷的測試。此外，如果能夠把更多的數(shù)據(jù)處理放在 中央處理器，也可以在一定程度上降低測試終端的功耗。但是由于便攜式無線監(jiān)測系統(tǒng)采 用的是無線連接，這就面臨著測試終端停止工作(或者進入休眠狀態(tài))導(dǎo)致連接中斷和采 用中央處理器來智能化控制無線測試終端的矛盾。倘若不采用中央處理器的控制，無線監(jiān) 測終端自行周期性間斷工作，又會面臨在被監(jiān)測對象出現(xiàn)異常時由于工作中斷而無法及時 發(fā)現(xiàn)危險的矛盾。本專利就是為了解決這些矛盾提出了方案，使得無線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)的主 要運算處理和系統(tǒng)控制由中央處理器完成，能夠智能化地在監(jiān)測對象在正常情況下(信息 量較低)自動間歇性地監(jiān)測以降低功耗；在監(jiān)測對象有異?；驖撛诋惓?信息量較高)時 自動地增加監(jiān)測強度，和不間斷地監(jiān)測。達到了智能化、降低功耗和有效監(jiān)測的目的。

發(fā)明內(nèi)容
一種便攜式無線監(jiān)測系統(tǒng)低功耗實現(xiàn)方法，采用數(shù)據(jù)采集部分與數(shù)據(jù)處理、結(jié)果 顯示部分分離的設(shè)計方法，以無線連接為紐帶，巧妙運用數(shù)據(jù)采集部分——無線監(jiān)測終端 模塊具有復(fù)位功能，將復(fù)位輸出信號轉(zhuǎn)化為模塊控制部分的驅(qū)動信號，從而控制該終端模 塊的運行狀態(tài)?？刂颇K部分以一個計時器電路為核心，在無復(fù)位信號驅(qū)動情況下周期性 輸出低(tl時間)電平、高(t2時間)電平，控制無線監(jiān)測終端可以在工作狀態(tài)和休眠狀態(tài) 做周期性轉(zhuǎn)換，達到降低功耗的目的。中央處理器可以在無線接通狀態(tài)下隨時通過發(fā)送命 令的方式復(fù)位無線監(jiān)測終端，如果在tl時間內(nèi)發(fā)送復(fù)位命令到無線監(jiān)測終端，就可以使得 無線監(jiān)測終端的計時器控制部分復(fù)位，從而使得終端保持在tl時間內(nèi)的工作狀態(tài)，而不會 進入休眠狀態(tài)。中央處理器也可以通過發(fā)送命令的方式加強和減弱無線監(jiān)測終端的數(shù)據(jù)采 集、傳輸強度，如采樣頻率，傳輸碼率等。無線監(jiān)測終端具備數(shù)據(jù)采集模塊、無線傳輸模塊和計時器控制模塊。計時器控制 模塊的復(fù)位驅(qū)動來自于數(shù)據(jù)采集模塊的復(fù)位輸出，數(shù)據(jù)采集模塊的復(fù)位動作由中央處理器在一定條件下自動通過無線連接途徑發(fā)送復(fù)位命令經(jīng)由無線傳輸模塊來完成。當復(fù)位命令 從無線傳輸模塊到數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊執(zhí)行復(fù)位。在數(shù)據(jù)采集模塊執(zhí)行復(fù)位時， 數(shù)據(jù)采集模塊的周期抽樣信號會短暫中斷，這個周期抽樣信號被引出到一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電 路，適當設(shè)置單穩(wěn)態(tài)時間(t>ts，t表示單穩(wěn)態(tài)時間，ts表示采樣周期)就可以在周期采樣 信號正常時輸出穩(wěn)定電平，在周期采樣信號終端時得到一個脈沖信號輸出作為計時器電路 部分的復(fù)位驅(qū)動。中央處理器執(zhí)行數(shù)據(jù)的接受、運算處理、結(jié)果顯示，根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果判定，當無 線終端模塊信號正常(信息量少)時，中央處理器發(fā)送命令減弱無線監(jiān)測終端模塊的數(shù)據(jù) 采集、傳輸強度，等到無線監(jiān)測終端經(jīng)過tl時間工作進入t2時間的休眠狀態(tài)，無線連接斷 開，中央處理器也進入t2時間的休眠，之后中央處理器主動重復(fù)請求與無線監(jiān)測終端連接 直至連接成功，隨后發(fā)送一個復(fù)位命令到無線監(jiān)測終端使其復(fù)位，以達到無線監(jiān)測終端與 中央處理器狀態(tài)輪換的同步；當無線終端信號異常(信息量大)時，中央處理器發(fā)送命令到 無線測試終端增強數(shù)據(jù)采集、傳輸強度，并且在小于tl時間段內(nèi)發(fā)送復(fù)位命令使得無線監(jiān) 測終端復(fù)位，不會進入t2時間的休眠狀態(tài)，達到系統(tǒng)不間斷監(jiān)測。作為一種非限定性范例，我們根據(jù)以上設(shè)計思路設(shè)計了一款便攜式低功耗無線脈 搏監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)以手機作為中央處理器，無線監(jiān)測終端由血氧模塊、藍牙模塊、計時器 控制模塊組成，手機與測試終端采用藍牙連接方式。并以該系統(tǒng)作為專利的具體設(shè)計實例。


圖1為無線監(jiān)測系統(tǒng)拓撲2為單穩(wěn)態(tài)電路實現(xiàn)周期采樣信號轉(zhuǎn)化3為無線監(jiān)測系統(tǒng)低功耗功能運行流程4為中央處理器智能化功耗控制流程5為低功耗無線脈搏監(jiān)測系統(tǒng)拓撲6為低功耗無線脈搏監(jiān)測系統(tǒng)運行流程圖
具體實施例方式如圖1所示，無線監(jiān)測系統(tǒng)包括了一個中央處理器，和無線監(jiān)測終端。無線監(jiān)測終 端主要包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和控制模塊，無線監(jiān)測終端通過無線連接的方式 與中央處理器進行數(shù)據(jù)傳輸。如圖3和圖4所示，無線監(jiān)測系統(tǒng)的低功耗實現(xiàn)具體工作流程是初始化工作，首 先進行Tl時間的數(shù)據(jù)采集和處理，中央處理器根據(jù)運算結(jié)果判斷信息的正確與否。如果被 監(jiān)測對象信息正常，無線監(jiān)測終端進入T2時間的休眠狀態(tài)，中央處理器也進入大約T2時間 的休眠狀態(tài)，重新進入工作狀態(tài)后，中央處理器主動要求與無線監(jiān)測終端進行無線連接直 到連接成功，隨后發(fā)送一個減弱無線監(jiān)測終端數(shù)據(jù)采集和傳輸強度的命令來降低功耗，并 發(fā)送復(fù)位命令使無線監(jiān)測終端復(fù)位，達到與中央處理器的狀態(tài)同步，如此循環(huán)；如果中央處 理器判斷被監(jiān)測對象數(shù)據(jù)異常，執(zhí)行報警功能，發(fā)送復(fù)位命令到無線監(jiān)測終端使其復(fù)位，繼 續(xù)執(zhí)行新的Tl時間的工作，并發(fā)送增強無線監(jiān)測終端數(shù)據(jù)采集、傳輸強度的命令，提高監(jiān) 測有效性。這樣的方法，既可以使得無線監(jiān)測系統(tǒng)在正常情況其間歇性監(jiān)測，適當減弱數(shù)據(jù)采集、傳輸強度來降低功耗，又能夠在出現(xiàn)異常是不間斷高強度監(jiān)測，有效監(jiān)測出可能出現(xiàn) 的危險。根據(jù)圖2，中央處理器發(fā)送一個復(fù)位命令到無線監(jiān)測終端，經(jīng)由傳輸模塊傳輸?shù)綌?shù) 據(jù)采集模塊執(zhí)行復(fù)位，此時周期采樣信號在執(zhí)行復(fù)位時，會短暫停止采樣。周期采樣信號輸 入到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路，正常周期采樣時，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出穩(wěn)定的高電平信號，當復(fù)位時 周期采樣信號短暫停，使得單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出一個低平脈沖，這個脈沖信號作為計時器的 復(fù)位信號，使得計時器控制電路得到復(fù)位。根據(jù)以上設(shè)計思路，我們設(shè)計了一個低功耗無線脈搏監(jiān)測系統(tǒng)，如圖5所示。該系 統(tǒng)以一臺手機作為中央處理器，終端監(jiān)測模塊包括血氧模塊、藍牙模塊和計時器控制模塊， 與中央處理器由藍牙方式無線連接。結(jié)合圖6，系統(tǒng)初始進行工作，首先由手機上的軟件開 始搜索目標藍牙設(shè)備，然后選定并進行連接，此時手機發(fā)送一個復(fù)位命令到終端監(jiān)測模塊， 執(zhí)行復(fù)位以達到兩個模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)換同步，隨后無線監(jiān)測終端進行數(shù)據(jù)采樣、處理和傳輸， 由藍牙連接方式發(fā)送測試數(shù)據(jù)到手機平臺，手機進行算法運算和結(jié)果顯示，該過程持續(xù)Tl 時間，手機平臺上的軟件對運算結(jié)果進行判斷被監(jiān)測者生理參數(shù)是否正常。若被監(jiān)測者生 理參數(shù)正常，手機上的軟件發(fā)送命令使得終端監(jiān)測模塊降低采樣頻率到75Hz，進入休眠狀 態(tài)，終端模塊也進入休眠狀態(tài)，持續(xù)時間大約為T2，然后復(fù)蘇手機上的軟件主動請求與終端 連接，直到藍牙連接成功，隨后又發(fā)送一個復(fù)位命令，實現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換同步，進入下一輪測試， 如此循環(huán)，以一種低功耗模式運行；若被監(jiān)測者的生理參數(shù)異常，手機平臺上的軟件發(fā)送 命令增強采樣頻率到300Hz，執(zhí)行報警，并發(fā)送一個復(fù)位信號到終端模塊，使得終端模塊復(fù) 位與手機平臺狀態(tài)轉(zhuǎn)換同步，這樣就可以實現(xiàn)對潛在異常監(jiān)測對象進行不間斷實時高效監(jiān) 測，及時發(fā)現(xiàn)危險情況。
權(quán)利要求
1.一種便攜式無線監(jiān)測終端低功耗實現(xiàn)方法，其特征是基于終端模塊內(nèi)部具有復(fù)位 功能，利用復(fù)位信號初始化一個計時器模塊，由計時器模塊控制整個便攜式無線終端，在信 息量很低時實現(xiàn)休眠狀態(tài)間斷性地進行監(jiān)測；也可以利用短時間內(nèi)的復(fù)位驅(qū)動，使得無線 終端能夠在進入休眠狀態(tài)之前，初始化計時器，以達到無線終端在信息異常情況下跳過休 眠狀態(tài)進行不間斷監(jiān)測；這樣就可以實現(xiàn)在沒有固定休眠狀態(tài)的無線終端在特定條件下降 低功耗；
2.權(quán)利要求1的方法，還包含了前述的休眠狀態(tài)模式與其他一種或多種降低功耗模式 的結(jié)合(比如通過改變采樣頻率)，從而根據(jù)信息率需求進一步優(yōu)化系統(tǒng)功耗；
3.一種便攜式無線監(jiān)測終端智能化低功耗實現(xiàn)方法，通過無線方式與一個中央處理設(shè) 備連接，根據(jù)中央處理設(shè)備完成數(shù)據(jù)的處理和顯示結(jié)果設(shè)置系統(tǒng)工作狀態(tài)，以中央處理器 發(fā)送命令的方式?jīng)Q定無線終端的復(fù)位、采樣頻率、鏈接狀態(tài)等，結(jié)合權(quán)利要求1和權(quán)利要求 2，系統(tǒng)便能實現(xiàn)無線終端的智能化自動控制，同時實現(xiàn)了無線監(jiān)測終端的低功耗；
4.基于權(quán)利要求3，設(shè)計一個無線脈搏監(jiān)測系統(tǒng)，以手機為中央處理設(shè)備，手機平臺上 的軟件能夠在搜尋到目標終端的無線(如藍牙或WiFi)模塊后，記錄無線信息，在運行中可 以自動實現(xiàn)與目標無線終端的接通、斷開和命令發(fā)送；
5.基于權(quán)利要求4，利用血氧傳感器模塊的采樣信號，實現(xiàn)一個智能化低功耗便攜式 無線心脈監(jiān)測系統(tǒng)，在手機上集成軟件，對心脈數(shù)據(jù)進行有效分析，并且在必要時，發(fā)出實 時報警信息，使用戶得到及時救助。
全文摘要
一種便攜式無線監(jiān)測系統(tǒng)低功耗實現(xiàn)方法巧妙地運用了數(shù)據(jù)采集模塊的復(fù)位功能，由中央處理器根據(jù)監(jiān)測結(jié)果發(fā)送復(fù)位命令經(jīng)過無線連接傳送到采集模塊，再適當轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)采集模塊的周期采樣信號在復(fù)位時的變化，驅(qū)動一個可復(fù)位的計時器控制電路。這種命令復(fù)位的方法，適當配合中央處理器的運算、處理就可以實現(xiàn)無線連接兩端的狀態(tài)轉(zhuǎn)換(工作狀態(tài)與休眠狀態(tài)的轉(zhuǎn)換)同步，或者狀態(tài)轉(zhuǎn)換的阻止。此外，中央處理器還可以通過發(fā)送命令的方式改變無線監(jiān)測終端的工作強度。該發(fā)明方案，在不影響監(jiān)測有效性的前提下，智能化地實現(xiàn)了系統(tǒng)，尤其是便攜式無線監(jiān)測終端功耗降低，延長了工作時長、提高了便攜性和可操作性。
文檔編號A61B5/0205GK102137476SQ201010019549
公開日2011年7月27日 申請日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者王文修, 繆偉豪 申請人:廣州市香港科大霍英東研究院