本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別涉及呼叫應(yīng)答的應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在醫(yī)院管理中，病人需要呼叫醫(yī)務(wù)人員為其查看狀況。在最開始的醫(yī)院管理中使用的人工照看的方式，但隨著醫(yī)院管理的不斷優(yōu)化出現(xiàn)了醫(yī)用病房呼叫管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)的出現(xiàn)大大提高了醫(yī)護(hù)人員的工作效率，在相同病房規(guī)模的情況下，只需要少數(shù)醫(yī)護(hù)人員就能完成所有的工作。

傳統(tǒng)的醫(yī)用病房呼叫系統(tǒng)是通過有線的方式，將各個病床的呼叫終端連接到醫(yī)護(hù)人員駐守處，即護(hù)士站，當(dāng)病人按下呼叫終端時，在護(hù)士站中的醫(yī)護(hù)人員就能夠看到呼叫信息，就能夠及時的去查看病人的情況。雖然傳統(tǒng)的病房呼叫系統(tǒng)極大的優(yōu)化了醫(yī)院對病人的管理、能夠滿足可靠、及時的要求，但是其仍存在布線復(fù)雜、費用高昂、易出故障、難維護(hù)的問題。

隨著技術(shù)的發(fā)展，近幾年出現(xiàn)了使用無線技術(shù)的呼叫系統(tǒng)。這些無線呼叫系統(tǒng)絕大部分都使用的zigbee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，將其作為本身系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式。當(dāng)然也有部分解決方案選擇使用的是2.4g等無線傳輸技術(shù)。然而在現(xiàn)有的所有種類的無線呼叫系統(tǒng)中，呼叫終端要么需要電源供電，要么需要電池供電的方式。使用電源供電的意味著呼叫終端的布置必須要在擁有電源的地方，極大的限制了呼叫終端的布置，尤其是對于臨時需要設(shè)置呼叫終端的地方；而使用電池供電的呼叫終端，雖然終端布置限制上有了很大的改善，但是使用電池供電有個通?。盒枰鼡Q電池。每年需要投入相當(dāng)多的資金用在呼叫系統(tǒng)更換電池方面，增加了使用成本，并且在系統(tǒng)維護(hù)上也增加了一定的難度，因為維護(hù)人員在維修呼叫終端時需要去查找具體的需要維護(hù)的呼叫終端。

因此，為了解決有線呼叫系統(tǒng)的布線復(fù)雜、費用高昂以及無線呼叫系統(tǒng)中因為電源而引起的一系列問題，本發(fā)明提出了一種基于無線技術(shù)和微能技術(shù)的新型醫(yī)用無源呼叫應(yīng)答系統(tǒng)及其使用方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在至少解決上述缺陷，提供了一種無源呼叫應(yīng)答系統(tǒng)和方法。所述無源呼叫應(yīng)答系統(tǒng)包括：

數(shù)據(jù)管理區(qū)和無線傳感覆蓋網(wǎng)絡(luò)區(qū)；

所述數(shù)據(jù)管理區(qū)進(jìn)一步包括：計算平臺和網(wǎng)關(guān)，所述網(wǎng)關(guān)用于連接數(shù)據(jù)管理區(qū)和無線傳感覆蓋網(wǎng)絡(luò)區(qū)；

所述無線傳感覆蓋網(wǎng)絡(luò)區(qū)進(jìn)一步包括：匯聚節(jié)點和呼叫終端；所述匯聚節(jié)點和呼叫終端通過第一無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信；所述匯聚節(jié)點通過第二無線網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)管理區(qū)的網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信；

當(dāng)所述呼叫終端發(fā)出呼叫信息時，所述匯聚節(jié)點通過第一無線網(wǎng)絡(luò)接收所述呼叫信息，將所述呼叫信息通過第二無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)管理區(qū)中的網(wǎng)關(guān)，所述網(wǎng)關(guān)接收到所述呼叫信息后，通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給所述計算平臺，所述計算平臺接收所述呼叫信息后，通過人機界面將所述呼叫信息進(jìn)行展示。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述呼叫終端包括微控制單元模塊，無線通信傳輸模塊，微能收集模塊和外部電源接口。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述呼叫終端在工作時，由微能收集模塊利用機械能產(chǎn)生的電力為微控制單元模塊和無線傳輸模塊進(jìn)行供電。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，當(dāng)對呼叫終端進(jìn)行初始化時，通過外部電源連接呼叫終端上的外部電源接口為為微控制單元模塊和無線傳輸模塊進(jìn)行供電。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述匯聚節(jié)點和呼叫終端進(jìn)行通信的無線網(wǎng)絡(luò)為2.4g無線網(wǎng)絡(luò)，所述匯聚節(jié)點與數(shù)據(jù)管理區(qū)的網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信的無線網(wǎng)絡(luò)為433m無線網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述微能收集模塊進(jìn)一步包括：機械開關(guān)裝置、永磁體、線圈和電源處理電路。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提供了當(dāng)對呼叫終端進(jìn)行按壓時，所述微能收集模塊的機械開關(guān)裝置帶動綁定的永磁體，永磁體的磁通量發(fā)生變化，從而讓纏繞在永磁體上的線圈產(chǎn)生瞬時電流，所述產(chǎn)生的電流經(jīng)過電源處理電路的處理后為呼叫終端進(jìn)行供電。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述匯聚節(jié)點進(jìn)一步包括：電源、第一無線傳輸模塊、微控制單元模塊、第二無線傳輸模塊和顯示模塊。

本發(fā)明還提供了一種無源呼叫應(yīng)答方法，所述無源呼叫應(yīng)答方法包括：初始化流程和正常工作流程；

所述初始化流程進(jìn)一步包括：

當(dāng)呼叫終端需要進(jìn)行終端初始化工作時，呼叫終端由外部供電模塊供電，其中所述供電時間大于閾值t；

當(dāng)呼叫終端上電后加載芯片flash中保存的通道號和延時變量t，通過所述通道號指示的通道發(fā)送呼叫信息key，并與延時變量t自加，當(dāng)延時變量t>t閾值，則進(jìn)入終端初始化過程；

通過led燈提示進(jìn)入到呼叫終端初始化流程，終端發(fā)送通道匹配信息，發(fā)送后等待匯聚節(jié)點回復(fù)ack數(shù)據(jù)；

判斷接收的ack數(shù)據(jù)長度len是否大于0，如果大于零，則表示接收到匯聚ack數(shù)據(jù)，否則切換通道再次發(fā)送通道匹配信息，一直保持輪詢通道發(fā)送匹配信息，直到接收到滿足條件的ack數(shù)據(jù)；

所述正常工作流程進(jìn)一步包括：

當(dāng)呼叫終端正常工作時，呼叫終端通過微能模塊為終端其它部件供電，終端在上電后對延時變量t賦值，加載芯片flash中保存的通道號，進(jìn)行延時變量t自加，并發(fā)送呼叫信息key；

完成信息key發(fā)送完后，計算延時變量t是否大于閾值t，當(dāng)t小于t閾值則重復(fù)t自加和發(fā)送呼叫信息key的步驟，其中閾值t為大于微能模塊能夠供電的時間值。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，切換通道的判斷條件進(jìn)一步包括，判斷組網(wǎng)回執(zhí)命令ack_ch_on和信號強度，當(dāng)未接收到組網(wǎng)回執(zhí)命令ack_ch_on，或者信號強度小于閾值強度時則切換通道，再次發(fā)送通道匹配信息；

當(dāng)接收的數(shù)據(jù)長度len大于0、接收到組網(wǎng)回執(zhí)命令ack_ch_on以及信號強度大于閾值強度時，則將當(dāng)前通道號保存到芯片flash作為數(shù)據(jù)通信通道號，終端初始化過程結(jié)束，通過led燈提示終端初始化過程結(jié)束，呼叫終端進(jìn)入到正常工作流程。

本發(fā)明的無源呼叫應(yīng)答系統(tǒng)，具有如下效果，1、因為不需要電源，因此使用壽命延長，同時降低了使用成本，2、本發(fā)明的無源呼叫應(yīng)答系統(tǒng)的呼叫終端能自動初始化進(jìn)行了簡化，初始化效率提高，3、本發(fā)明的無源呼叫應(yīng)答系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)無線傳輸，無需布線，擴展了無源呼叫應(yīng)答系統(tǒng)的應(yīng)用場景，4、豐富的組網(wǎng)方式，可以根據(jù)實際情況選擇可靠性高的組網(wǎng)方式，也可以選擇成本低的組網(wǎng)方式，同時實現(xiàn)雙向通信。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明的無源呼叫應(yīng)答系統(tǒng)的示意圖；

圖2是本發(fā)明的呼叫終端示意圖；

圖3是本發(fā)明的微能收集模塊結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明的匯聚節(jié)點示意圖；

圖5是本發(fā)明的無源呼叫應(yīng)答方法工作流程圖；

圖6是本發(fā)明的匯聚節(jié)點工作流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明的無源呼叫應(yīng)答系統(tǒng)，主要包括如下部件：

a)微能供電：呼叫終端通過其自身的微能收集模塊，將使用者按壓呼叫終端時的動能轉(zhuǎn)換成電能，從而實現(xiàn)替代電源為控制、通信模塊等供電的，解決了因電源或是電池供電引起的一系列問題；

b)無線傳感網(wǎng)通道匹配：當(dāng)需要對呼叫終端進(jìn)行通道初始化時，通過為呼叫終端進(jìn)行外部供電，在供電一段時間后呼叫終端自動進(jìn)入到無線傳感網(wǎng)通道匹配流程，一段時間后完成通道自動匹配，在以后的數(shù)據(jù)傳輸中呼叫終端將通過匹配后的通道發(fā)送呼叫信息；

c)通道自動選擇：在呼叫終端進(jìn)行通道初始化時，呼叫終端會輪詢所有的通道，當(dāng)接收到匯聚節(jié)點返回的消息時，通過判斷返回信息是不是匯聚節(jié)點的通道匹配信息、是不是反饋給自己的信息、反饋信息的信號強度是否大于閾值，若這三種情況都滿足，則將當(dāng)前匹配通信通道保存到芯片flash中作為以后數(shù)據(jù)通信通道；

d)低功耗處理：整個呼叫終端都采用的低功耗芯片，使得微能收集模塊產(chǎn)生的能量能夠滿足多次呼叫信息的發(fā)送，進(jìn)而保證了呼叫信息能夠完整的發(fā)送到匯聚節(jié)點，增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕?/p>

e)匯聚節(jié)點數(shù)據(jù)展示：當(dāng)匯聚節(jié)點接收到呼叫終端信息時，不管是通道匹配請求還是呼叫信息都將在匯聚節(jié)點上的led屏上顯示；

f)配套軟件管理：針對該新型醫(yī)用無源呼叫應(yīng)答系統(tǒng)，配套使用一個軟件進(jìn)行床位、呼叫、監(jiān)護(hù)為一體的管理軟件，通過此軟件可在任何地點進(jìn)行呼叫信息的監(jiān)控，提高系統(tǒng)擴展性和可移動性。

圖1是本發(fā)明無源呼叫應(yīng)答系統(tǒng)的示意圖。本發(fā)明的無源呼叫應(yīng)答系統(tǒng)可以應(yīng)用于多個場景，而并不僅限于醫(yī)用場景。但為了更好的描述本系統(tǒng)，本實施例將結(jié)合醫(yī)用環(huán)境進(jìn)行說明。

如圖1所示，本發(fā)明的無源呼叫應(yīng)答系統(tǒng)由數(shù)據(jù)管理區(qū)和無線傳感網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)組成。兩者通過在數(shù)據(jù)管理區(qū)中的網(wǎng)關(guān)機有機的組成一個整體。在數(shù)據(jù)管理區(qū)中由安放在護(hù)士站的計算機和網(wǎng)關(guān)機兩個組成，兩者通過internet網(wǎng)絡(luò)連接起來。在無線傳感網(wǎng)絡(luò)區(qū)中主要由安裝在病房門口與走廊之間的匯聚節(jié)點和安裝在病房中每個病床旁的呼叫終端組成，兩者通過無線網(wǎng)形成一個有機的整體，所述無線組網(wǎng)方式可以是現(xiàn)有的任一無線組合方式，本發(fā)明選用2.4g和433m無線網(wǎng)進(jìn)行說明。每個匯聚都通過433m無線網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)管理區(qū)的網(wǎng)關(guān)進(jìn)行連接。最終呼叫終端、匯聚節(jié)點、網(wǎng)關(guān)三者組成了一個樹狀結(jié)構(gòu)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)。

在整個系統(tǒng)工作時，當(dāng)用戶按下呼叫終端開關(guān)，按壓開關(guān)的動能轉(zhuǎn)換成電能驅(qū)動開關(guān)中的其他模塊工作，從而發(fā)出呼叫信息；呼叫信息通過2.4g匯聚到匯聚節(jié)點，匯聚節(jié)點將收集到的信息進(jìn)行處理將其轉(zhuǎn)換成433m通信數(shù)據(jù)，然后數(shù)據(jù)通過433m上傳到網(wǎng)關(guān)；網(wǎng)關(guān)將無線傳感網(wǎng)絡(luò)區(qū)域上傳的信息轉(zhuǎn)換成能夠在internet網(wǎng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，最終數(shù)據(jù)通過internet網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脚c網(wǎng)關(guān)相連的計算機中，計算機收到呼叫信息后，最終通過彈窗、語音播報等多種人機交互形式通知計算機旁的醫(yī)護(hù)人員。

圖2所示為本發(fā)明的醫(yī)用無源呼叫應(yīng)答系統(tǒng)中的呼叫終端示意圖。如圖2所示，在呼叫終端中有mcu模塊、2.4g無線通信傳輸模塊、微能收集模塊、led燈以及外部電源接口組成。整個系統(tǒng)在正常工作時由微能收集模塊利用機械能產(chǎn)生的電力為mcu模塊、2.4g無線傳輸模塊供電。當(dāng)需要對呼叫終端進(jìn)行初始化時，則通過外部電源連接呼叫終端上的外部電源接口為mcu模塊和2.4g無線傳輸模塊供電。在整個呼叫終端中，mcu模塊除了對數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚硗?，還作為中控芯片控制2.4g無線傳輸模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送與接收，以及控制led燈在不同狀態(tài)下進(jìn)行不同的燈狀態(tài)的展示。

圖3是本發(fā)明的微能收集模塊結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，整個微能收集模塊由機械開關(guān)裝置、永磁體、線圈和電源處理電路組成。發(fā)電的原理是基于電磁感應(yīng)即因磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。當(dāng)用戶需要呼叫時按壓開關(guān)，機械開關(guān)裝置帶動與之綁定的部分永磁體一起發(fā)生運動，使得永磁體中磁通量發(fā)生變化，從而讓纏繞在永磁體上的線圈產(chǎn)生瞬時電流，產(chǎn)生的電流經(jīng)過電源處理電路的處理最終成為能夠被呼叫終端其他模塊利用的電能。

圖4是本發(fā)明的匯聚節(jié)點示意圖。如圖4所示，匯聚節(jié)點包括電源、2.4g無線傳輸模塊、mcu模塊、433m無線傳輸模塊和led顯示模塊。其中電源為其他所有的模塊供電。mcu模塊控制2.4g無線傳輸模塊和433m無線傳輸模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同傳輸協(xié)議間的傳輸。此外mcu模塊還控制led顯示模塊顯示傳輸?shù)木唧w信息。

圖5是本發(fā)明的無源呼叫應(yīng)答方法工作流程圖。在圖5中包含了呼叫終端的兩種工作方式的流程：正常工作流程和終端初始化流程。

在呼叫終端正常工作時，呼叫終端通過微能模塊為終端其他部分供電。終端在上電后則對延時變量t賦值，加載芯片flash中保存的通道號，隨后進(jìn)行延時變量t自加操作和發(fā)送呼叫信息key。在完成信息key發(fā)送完后，盤點t是否大于t閾值，其中延時t閾值為絕對大于微能模塊能夠供電的時間值。當(dāng)t小于t閾值則重復(fù)t自加操作和發(fā)送呼叫信息key的過程。

當(dāng)呼叫終端需要進(jìn)行終端初始化工作時，呼叫終端由外部供電模塊供電。此時呼叫終端能夠獲得相對于微能供電更長的供電時間，時間長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于t閾值。當(dāng)呼叫終端上電后則開始加載芯片flash中保存的通道號和對延時變量t賦值，隨后通過該通道號發(fā)送呼叫信息key和延時變量t自加。在運行一段時間后延時變量t>t閾值，此時進(jìn)入到終端初始化過程。通過led燈長閃爍的方式提示進(jìn)入到呼叫終端初始化流程。此時終端發(fā)送通道匹配信息，發(fā)送后等待一段時間用來等待接收匯聚節(jié)點回復(fù)的ack數(shù)據(jù)，且等待時長大于能夠正常接收數(shù)據(jù)的時間長度。等待一段時間后,判斷接收ack數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)長度變量len是否大于0，小于等于0則表示沒有收到ack數(shù)據(jù)，切換通道再次發(fā)送通道匹配信息，一直輪詢通道發(fā)送匹配信息，直到接收到匯聚ack數(shù)據(jù)。當(dāng)接收ack數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)長度變量len大于0時則解析數(shù)據(jù)，查看ack是否為傳輸給自己的、是否是組網(wǎng)回執(zhí)命令ack_ch_on、信號強度是否大于閾值。當(dāng)三個條件有一個或多個不滿足時則切換通道，再次發(fā)送通道匹配信息，而當(dāng)三個條件都滿足時則將當(dāng)前通道號保存到芯片flash作為之后的數(shù)據(jù)通信通道號，此時終端初始化就完成了，通過led燈長閃爍提示終端初始化過程結(jié)束，隨后呼叫終端進(jìn)入到正常工作流程。

圖6是本發(fā)明匯聚節(jié)點工作流程圖。如圖6所示，匯聚節(jié)點在正常工作后就進(jìn)入一直等待數(shù)據(jù)接收的流程。當(dāng)2.4g模塊接收到數(shù)據(jù)后，mcu解析接收到的數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)中的控制命令是key時，則表示該數(shù)據(jù)為呼叫信息，mcu將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后通過433m模塊發(fā)送到網(wǎng)關(guān)機；當(dāng)控制命令為ack_ch則表示該數(shù)據(jù)為呼叫終端的通道匹配信息，此時匯聚節(jié)點的mcu則通過2.4g模塊發(fā)送包含ack_ch_on和id的回復(fù)ack數(shù)據(jù)。在以上兩種情況進(jìn)行之后，匯聚節(jié)點都會通過mcu控制led屏顯示出具體的信息，然后回到等待數(shù)據(jù)接收的狀態(tài)。而當(dāng)解析的控制命令不是上述兩種情況時，則不做任何處理直接回到等待數(shù)據(jù)接收的狀態(tài)。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

應(yīng)該注意到并理解，在不脫離前述權(quán)利要求所要求的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，能夠?qū)ι鲜鲈敿?xì)描述的本發(fā)明做出各種修改和改進(jìn)。因此，要求保護(hù)的技術(shù)方案的范圍不受所給出的任何特定示范教導(dǎo)的限制。