本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備及數(shù)據(jù)傳輸，更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于無創(chuàng)呼吸機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸管理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著無創(chuàng)呼吸機(jī)在醫(yī)療領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用和技術(shù)進(jìn)步，其功能不斷豐富和升級(jí)，不僅要求監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)的呼吸參數(shù)，還要求監(jiān)測(cè)血氧飽和度、心率、呼氣末二氧化碳濃度等多種生理參數(shù)，導(dǎo)致傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型和體量顯著增多，這些數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)傳輸?shù)街醒氡O(jiān)控系統(tǒng)，以便醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和診療；然而，由于數(shù)據(jù)量和類型的增多，導(dǎo)致傳輸帶寬需求隨之增加，進(jìn)而造成網(wǎng)絡(luò)擁塞和通信質(zhì)量的不穩(wěn)定性提高，會(huì)引起大量數(shù)據(jù)包丟失或出現(xiàn)錯(cuò)誤，從而引發(fā)頻繁的重傳請(qǐng)求；而頻繁地發(fā)起重傳請(qǐng)求不僅會(huì)進(jìn)一步增加了傳輸延遲，還會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源的不必要浪費(fèi)，影響整體傳輸效率；因此，有必要提供一種提高無創(chuàng)呼吸機(jī)傳輸效率的數(shù)據(jù)傳輸管理方法。

2、目前，缺乏針對(duì)無創(chuàng)呼吸機(jī)數(shù)據(jù)體量增加的傳輸管理方法或系統(tǒng)，雖存在一些相關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)，例如授權(quán)公告號(hào)為cm111669406b的專利公開了一種無創(chuàng)呼吸機(jī)數(shù)據(jù)安全傳輸方法及系統(tǒng)，該發(fā)明通過構(gòu)建了安全的數(shù)據(jù)雙向傳輸通道，保障了數(shù)據(jù)的安全無損傳輸；但對(duì)上述方法以及現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行研究和實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，上述方法以及現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下部分缺陷：

3、（1）無法動(dòng)態(tài)調(diào)整mtu（即最大傳輸單元，表示網(wǎng)絡(luò)連接上傳輸數(shù)據(jù)包的最大尺寸（以字節(jié)為單位））大小，無法提高無創(chuàng)呼吸機(jī)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)良好狀態(tài)下的吞吐量和數(shù)據(jù)包的傳輸效率，以及無法降低在網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)狀態(tài)下的丟包率或重傳量，難以有效提高網(wǎng)絡(luò)傳輸穩(wěn)定性；

4、（2）無法在動(dòng)態(tài)調(diào)整mtu大小后，對(duì)不同類型的丟失或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包進(jìn)行優(yōu)先級(jí)系數(shù)計(jì)算，進(jìn)而無法保障無創(chuàng)呼吸機(jī)數(shù)據(jù)中呼吸參數(shù)數(shù)據(jù)的傳輸及時(shí)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種用于無創(chuàng)呼吸機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸管理方法及系統(tǒng)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種用于無創(chuàng)呼吸機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸管理方法，所述方法包括：

4、獲取在q-m至q時(shí)刻內(nèi)的當(dāng)前流量特征數(shù)據(jù)，將當(dāng)前流量特征數(shù)據(jù)輸入用于預(yù)測(cè)未來流量特征數(shù)據(jù)的預(yù)設(shè)第一機(jī)器學(xué)習(xí)模型中，以獲取在未來時(shí)段[q+m,?q+2m]內(nèi)的未來流量特征數(shù)據(jù)，q和m為大于零的整數(shù)；

5、獲取初始mtu大小，將未來流量特征數(shù)據(jù)與初始mtu大小一并輸入至用于預(yù)測(cè)最優(yōu)mtu大小的預(yù)設(shè)第二機(jī)器學(xué)習(xí)模型中，以獲取最優(yōu)mtu大?。?/p>

6、當(dāng)處于未來時(shí)段[q+m,?q+2m]時(shí)，將初始mtu大小調(diào)整至最優(yōu)mtu大小，并根據(jù)最優(yōu)mtu大小傳輸無創(chuàng)呼吸機(jī)所產(chǎn)生數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)報(bào)文分片；

7、在處于未來時(shí)段[q+m,?q+2m]時(shí)，篩選出所產(chǎn)生的u個(gè)丟失或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包以及數(shù)據(jù)包特征數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)包特征數(shù)據(jù)獲取u個(gè)丟失或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)系數(shù)，并根據(jù)優(yōu)先級(jí)系數(shù)對(duì)丟失或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包進(jìn)行重傳，u為大于零的整數(shù)。

8、進(jìn)一步地，所述當(dāng)前流量特征數(shù)據(jù)包括每一時(shí)刻下的初始帶寬利用率、初始延遲、初始丟包率、初始抖動(dòng)、初始數(shù)據(jù)傳輸頻率以及初始網(wǎng)絡(luò)擁塞系數(shù)；

9、其中，所述初始網(wǎng)絡(luò)擁塞系數(shù)的生成邏輯如下：

10、獲取網(wǎng)絡(luò)擁塞表征數(shù)據(jù)，所述網(wǎng)絡(luò)擁塞表征數(shù)據(jù)包括在q-m至q時(shí)刻內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)流量、網(wǎng)絡(luò)帶寬、平均數(shù)據(jù)包到達(dá)率和數(shù)據(jù)包服務(wù)率；

11、將網(wǎng)絡(luò)擁塞表征數(shù)據(jù)輸入預(yù)構(gòu)建的擁塞系數(shù)計(jì)算模型中，得到初始網(wǎng)絡(luò)擁塞系數(shù)；

12、其中，所述預(yù)構(gòu)建的擁塞系數(shù)計(jì)算模型的表達(dá)式如下：

13、；

14、式中：為初始網(wǎng)絡(luò)擁塞系數(shù)；為第i時(shí)刻下的網(wǎng)絡(luò)流量；為網(wǎng)絡(luò)帶寬；為第i時(shí)刻下的平均數(shù)據(jù)包到達(dá)率；為第i時(shí)刻下的數(shù)據(jù)包服務(wù)率；為時(shí)間區(qū)間長(zhǎng)度。

15、進(jìn)一步地，所述預(yù)設(shè)第一機(jī)器學(xué)習(xí)模型的生成邏輯如下：

16、獲取歷史流量特征訓(xùn)練數(shù)據(jù)，將歷史流量特征訓(xùn)練數(shù)據(jù)劃分為流量特征訓(xùn)練集和流量特征測(cè)試集，所述歷史流量特征訓(xùn)練數(shù)據(jù)包括q-m至q時(shí)刻內(nèi)的當(dāng)前流量特征數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)未來時(shí)段[q+m,?q+2m]內(nèi)的未來流量特征數(shù)據(jù)；

17、其中，所述未來流量特征數(shù)據(jù)包括未來時(shí)段[q+m,?q+2m]內(nèi)每一時(shí)刻下的未來帶寬利用率、未來延遲、未來丟包率、未來抖動(dòng)、未來數(shù)據(jù)傳輸頻率以及未來網(wǎng)絡(luò)擁塞系數(shù)；

18、構(gòu)建第一回歸網(wǎng)絡(luò)，將流量特征訓(xùn)練集中的當(dāng)前流量特征數(shù)據(jù)作為第一回歸網(wǎng)絡(luò)輸入數(shù)據(jù)，以及即將流量特征訓(xùn)練集中的未來時(shí)段[q+m,?q+2m]內(nèi)的未來流量特征數(shù)據(jù)作為第一回歸網(wǎng)絡(luò)的輸出數(shù)據(jù)，對(duì)第一回歸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的第一機(jī)器學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)；

19、利用流量特征測(cè)試集對(duì)訓(xùn)練好的第一機(jī)器學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模型驗(yàn)證，輸出小于等于第一預(yù)設(shè)測(cè)試誤差閾值的第一機(jī)器學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)作為預(yù)設(shè)第一機(jī)器學(xué)習(xí)模型。

20、進(jìn)一步地，所述預(yù)設(shè)第二機(jī)器學(xué)習(xí)模型的生成邏輯如下：

21、獲取歷史mtu大小訓(xùn)練數(shù)據(jù)，將歷史mtu大小訓(xùn)練數(shù)據(jù)劃分為mtu大小訓(xùn)練集和mtu大小測(cè)試集，所述歷史mtu大小訓(xùn)練數(shù)據(jù)包括未來流量特征數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的最優(yōu)mtu大??；

22、構(gòu)建第二回歸網(wǎng)絡(luò)，將mtu大小訓(xùn)練集中的未來流量特征數(shù)據(jù)作為第二回歸網(wǎng)絡(luò)的輸入數(shù)據(jù)，以及將mtu大小訓(xùn)練集中的最優(yōu)mtu大小作為第二回歸網(wǎng)絡(luò)的輸出數(shù)據(jù)，對(duì)第二回歸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的第二機(jī)器學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)；

23、利用mtu大小測(cè)試集對(duì)訓(xùn)練好的第二機(jī)器學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模型驗(yàn)證，輸出小于等于預(yù)設(shè)第二測(cè)試誤差閾值的第二機(jī)器學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)作為預(yù)設(shè)第二機(jī)器學(xué)習(xí)模型。

24、進(jìn)一步地，所述最優(yōu)mtu大小利用預(yù)配置遺傳算法尋優(yōu)后獲得；

25、其中，所述預(yù)配置遺傳算法的尋優(yōu)邏輯如下：

26、a1：初始化種群：隨機(jī)產(chǎn)生原始種群，所述原始種群種中包含g個(gè)個(gè)體，每個(gè)個(gè)體代表一個(gè)mtu大小，g為大于零的整數(shù)；

27、a2：適應(yīng)度評(píng)估：在每一個(gè)體下，檢測(cè)傳輸網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)重傳量、丟包率和實(shí)際網(wǎng)絡(luò)擁塞系數(shù)；將數(shù)據(jù)重傳量和丟包率輸入預(yù)構(gòu)建的適應(yīng)度函數(shù)中，計(jì)算得到每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度；

28、a3：選擇：采用輪盤賭法選擇原始種群中兩個(gè)適應(yīng)度高的個(gè)體作為父本和母本；

29、a4：交叉：對(duì)父本和母本進(jìn)行交叉操作，以產(chǎn)生新的個(gè)體；

30、a5：變異：對(duì)新的個(gè)體進(jìn)行變異操作，得到s個(gè)新的個(gè)體，將s個(gè)新的個(gè)體組合為新種群，并將新種群替換掉原始種群，并返回步驟a2；

31、a6：重復(fù)上述步驟a2～a5，直至原始種群或新種群中個(gè)體的適應(yīng)度大于等于預(yù)設(shè)的適應(yīng)度閾值，或迭代次數(shù)大于等于預(yù)設(shè)最大迭代次數(shù)閾值時(shí)，輸出對(duì)應(yīng)個(gè)體代表的mtu大小作為最優(yōu)mtu大小。

32、進(jìn)一步地，所述預(yù)構(gòu)建的適應(yīng)度函數(shù)的計(jì)算公式為：；式中：為適應(yīng)度，為數(shù)據(jù)重傳量，為丟包率。

33、進(jìn)一步地，所述獲取u個(gè)丟失或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)系數(shù)，包括：

34、b1：提取第j個(gè)丟失或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)包特征數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)包特征數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型和重傳次數(shù)；

35、b2：將數(shù)據(jù)類型輸入預(yù)定義的重要性函數(shù)中，以獲取丟失或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包的重要程度值；

36、其中，所述重要性函數(shù)的表達(dá)式如下：

37、;

38、式中：表示數(shù)據(jù)類型；表示數(shù)據(jù)類型為非呼吸參數(shù)數(shù)據(jù)；

39、b3：將重要程度值和重傳次數(shù)輸入預(yù)構(gòu)建的優(yōu)先級(jí)計(jì)算模型，得到第j個(gè)丟失或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)系數(shù)，并令j=j+1，并返回步驟b1，j為大于零的整數(shù)；

40、其中，所述預(yù)構(gòu)建的優(yōu)先級(jí)計(jì)算模型的表達(dá)式如下：

41、；

42、式中：為優(yōu)先級(jí)系數(shù)，為大于零的權(quán)重因子，為指數(shù)函數(shù)，為重傳次數(shù)；

43、b4：重復(fù)上述步驟b1～b3，直至j=u時(shí)，結(jié)束循環(huán)，得到u個(gè)丟失或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)系數(shù)。

44、進(jìn)一步地，所述根據(jù)優(yōu)先級(jí)系數(shù)對(duì)丟失或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包進(jìn)行重傳，包括：

45、提取u個(gè)丟失或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)系數(shù)；

46、按數(shù)值從大到小，對(duì)u個(gè)丟失或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)系數(shù)進(jìn)行排序，得到u個(gè)丟失或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包的重傳次序；

47、根據(jù)重傳次序?qū)G失或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包進(jìn)行重傳。

48、一種用于無創(chuàng)呼吸機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸管理系統(tǒng)，包括：

49、流量預(yù)測(cè)模塊，用于獲取在q-m至q時(shí)刻內(nèi)的當(dāng)前流量特征數(shù)據(jù)，將當(dāng)前流量特征數(shù)據(jù)輸入用于預(yù)測(cè)未來流量特征數(shù)據(jù)的預(yù)設(shè)第一機(jī)器學(xué)習(xí)模型中，以獲取在未來時(shí)段[q+m,?q+2m]內(nèi)的未來流量特征數(shù)據(jù)，q和m為大于零的整數(shù)；

50、mtu尋優(yōu)模塊，用于獲取初始mtu大小，將未來流量特征數(shù)據(jù)與初始mtu大小一并輸入至用于預(yù)測(cè)最優(yōu)mtu大小的預(yù)設(shè)第二機(jī)器學(xué)習(xí)模型中，以獲取最優(yōu)mtu大小；

51、傳輸管理模塊，用于當(dāng)處于未來時(shí)段[q+m,?q+2m]時(shí)，將初始mtu大小調(diào)整至最優(yōu)mtu大小，并根據(jù)最優(yōu)mtu大小傳輸無創(chuàng)呼吸機(jī)所產(chǎn)生數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)報(bào)文分片；

52、重傳處理模塊，用于在處于未來時(shí)段[q+m,?q+2m]時(shí)，篩選出所產(chǎn)生的u個(gè)丟失或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包以及數(shù)據(jù)包特征數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)包特征數(shù)據(jù)獲取u個(gè)丟失或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)系數(shù)，并根據(jù)優(yōu)先級(jí)系數(shù)對(duì)丟失或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包進(jìn)行重傳，u為大于零的整數(shù)。

53、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

54、本技術(shù)公開了一種用于無創(chuàng)呼吸機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸管理方法及系統(tǒng)，包括：將當(dāng)前流量特征數(shù)據(jù)輸入預(yù)設(shè)第一機(jī)器學(xué)習(xí)模型中，以獲取在未來時(shí)段內(nèi)的未來流量特征數(shù)據(jù)；將未來流量特征數(shù)據(jù)與初始mtu大小一并輸入至預(yù)設(shè)第二機(jī)器學(xué)習(xí)模型中，以獲取最優(yōu)mtu大?。划?dāng)處于未來時(shí)段時(shí)，根據(jù)最優(yōu)mtu大小傳輸無創(chuàng)呼吸機(jī)所產(chǎn)生數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)報(bào)文分片；篩選出所產(chǎn)生的u個(gè)丟失或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包以及數(shù)據(jù)包特征數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)包特征數(shù)據(jù)獲取u個(gè)丟失或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)系數(shù)，并根據(jù)優(yōu)先級(jí)系數(shù)對(duì)丟失或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包進(jìn)行重傳；基于上述特征，本發(fā)明能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整mtu大小，從而能夠提高無創(chuàng)呼吸機(jī)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)良好狀態(tài)下的吞吐量和數(shù)據(jù)包的傳輸效率，以及能夠降低在網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)狀態(tài)下的丟包率或重傳量，有利于提高網(wǎng)絡(luò)傳輸穩(wěn)定性；此外，在動(dòng)態(tài)調(diào)整mtu大小后，對(duì)不同類型的丟失或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包進(jìn)行優(yōu)先級(jí)系數(shù)計(jì)算，本發(fā)明有利于保障無創(chuàng)呼吸機(jī)數(shù)據(jù)中呼吸參數(shù)數(shù)據(jù)的傳輸及時(shí)性。