[發明專利]一種智能靜脈輸液電子安全警報系統

在審

• 申請號: 201810040835.8
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108245738A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 左滿花;唐俊
• 申請（專利權）人: 湖北民族學院
• 主分類號: A61M5/168
• 分類號: A61M5/168
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 趙紅霞

1.一種智能靜脈輸液電子安全警報系統，其特征在于，所述智能靜脈輸液電子安全警報系統設置有：

壓力傳感模塊；

所述壓力傳感模塊與流速感應模塊安裝在滴管內，所述壓力傳感模塊與流速感應器模塊通過局域網連接數據傳輸模塊，所述數據傳輸模塊通過導線連接停留器模塊與警報器模塊；

所述局域網中多網關終端快速漫游方法包括一個新的對應表和三個數據包劫持機制；

對應表，即終端mac地址和DNS服務器地址的對應表；mac地址是STA的mac地址，DNS服務器地址是STA的DNS服務器地址，即STA所選MPP節點的IP地址；

三個數據包劫持機制包括：普通數據包的劫持轉發機制、ARP請求包的劫持與應答機制和DNS查詢應答包的劫持轉發機制；

普通數據包的劫持轉發機制，Mesh節點收到STA的普通數據包后，截獲該數據包，提取數據包源mac地址，根據源mac地址判斷是否是接入本Mesh節點的STA，只對接入本Mesh節點的STA的數據包進行劫持處理，然后判斷數據包是發往外網還是內網，只對發往外網的數據包進行劫持處理；數據包是接入本Mesh節點的STA的且發往外網，則將數據包目的mac地址修改為Mesh網絡中一個通信條件最佳的MPP節點的mac地址；

ARP請求包的劫持與應答機制，L2P協議是分布式ARP表機制，該機制的核心是存儲網絡中傳播的所有ARP響應內容在一些特定的節點組中，給定一個IP地址，客戶端發起一個ARP請求，Mesh節點收到ARP請求包后，截獲并直接將它轉發到存儲有響應條目的節點組中的節點，請求被作為單播分組發送，對于使用DAT機制仍無法獲得響應條目的ARP請求，協議將按普通ARP請求包廣播出去；

當STA的默認網關MPP1無法正常工作時，由于STA發往外網的數據包是使用默認網關mac地址作為數據包目的mac地址，會發起ARP請求去獲取默認網關的mac地址，在STA接入的Mesh節點處截獲STA對默認網關的ARP請求包，查找本地DAT表中是否有響應條目，有，則直接生成一個ARP應答包進行應答；否則使用一個通信條件最佳MPP節點的mac地址進行響應，STA收到ARP應答后，就將發往外網的數據包發出；

DNS查詢應答包的劫持轉發機制，STA會先發送一個DNS查詢包給DNS服務器，查找該域名對應的IP地址，得到應答之后才能訪問該網址，STA的DNS服務器地址和IP地址是自動獲取的，通常STA的DNS服務器地址即是默認網關的IP地址，STA的默認網關無法正常工作，STA的DNS服務器故障了，無法給STA提供域名解析服務，無法通過訪問域名的方式上網，在STA接入的Mesh節點將STA的DNS查詢包進行劫持并將DNS查詢包中的目的IP地址由STA的默認網關IP地址修改為一個公網DNS服務器地址，然后將DNS查詢包轉發到通信條件最佳MPP節點，由該MPP節點發送出去，對于DNS應答包，將數據包中源IP地址由公網服務器地址修改回STA的默認網關的IP地址；

所述局域網的網絡模型，無線傳感器網絡部署在一個正方形區域內，區域最左端最底部的頂點坐標為(o_x,o_y)，此外還需要：

sink節點和所有節點都是時間同步和固定的，sink節點位于(sink_x,sink_y)，并且是在部署區域之外的；

節點間的交流時雙向的并且每個節點根據到接收點的距離來調整它的傳輸功率；

sink節點和部署區域內的所有節點都是位置感知的；

能量消耗模型，傳感器節點能耗分為發射數據能耗、接收數據能耗和聚合數據能耗，節點到接收點的距離小于閾值d₀，則采用自由空間模型，否則，采用多路徑衰減模型，從而發射比特數據到距離為的接收點的能量消耗如下：

其中E_elec為發射電路能量消耗，ε_fs為自由空間模型下功率放大電路所需能量，ε_mp為多路徑衰減模型下功率放大電路所需能量，接收比特數據能耗：

E_Rx(l)＝l×E_elec；

聚合比特數據的能量消耗：

E_A＝l×E_DA；

其中E_DA表示聚合1比特數據的能量消耗，網絡模型，無線傳感器網絡部署在一個正方形區域內，區域最左端最底部的頂點坐標為(o_x,o_y)，此外還需要：

sink節點和所有節點都是時間同步和固定的，sink節點位于(sink_x,sink_y)，并且是在部署區域之外的；

節點間的交流時雙向的并且每個節點根據到接收點的距離來調整它的傳輸功率；

sink節點和部署區域內的所有節點都是位置感知的；

所述局域網能量消耗模型，傳感器節點能耗分為發射數據能耗、接收數據能耗和聚合數據能耗，節點到接收點的距離小于閾值d₀，則采用自由空間模型，否則，采用多路徑衰減模型，從而發射比特數據到距離為的接收點的能量消耗如下：

其中E_elec為發射電路能量消耗，ε_fs為自由空間模型下功率放大電路所需能量，ε_mp為多路徑衰減模型下功率放大電路所需能量，接收比特數據能耗：

E_Rx(l)＝l×E_elec；

聚合比特數據的能量消耗：

E_A＝l×E_DA；

其中E_DA表示聚合1比特數據的能量消耗；

所述局域網的數據傳輸方法基于睡眠調度和覆蓋補償的覆蓋保持方法包括以下步驟：

步驟一，確定鄰居節點數：節點廣播HELLO消息給周圍節點，節點記錄接受到的不同的HELLO消息的數目從而得到本身的鄰居節點數N；

步驟二，估計節點冗余度：利用鄰居節點數N得到節點冗余度的期望值為：當E(η_N)≥α時認為是絕對冗余節點，當1-α＜E(η_N)＞α時為相對冗余節點，0≤E(η_N)≤1-α時為非冗余節點，其中，α為預先設定的閾值；

步驟三，估計節點經過信息交換階段之后的剩余能量：發送機每傳1bit信息消耗能量：E_elec-te，接收機每接收1bit信息消耗能量：E_elec-re，且有E_elec-te＝E_elec-re；每傳輸1bit信息通過單位距離發送端放大器需消耗的能量:E_amp，發送端發送kbits信息到距離d的接收端需消耗的能量為E_elec-te*k+E_amp*k*d²，接收端接收kbits信息消耗能量為：E_elec-re*k；具有m個鄰居節點的節點需要在信息交換過程中消耗的能量為：

(E_elec-te*k+E_amp*k*d²)*m+(E_elec-re*k)*m

在信息交換過程之后具有m個鄰居節點的節點的剩余能量為：

E_est1＝E1-(E_elec-te*k+E_amp*k*d²)*m-(E_elec-re*k)*m，其中，E1為信息交換前的節點的實時能量；

步驟四，發現潛在的死亡節點：如果節點能量滿足：則為潛在的死亡節點，其中，為一個時間段內消耗的平均能量；

步驟五，節點信息交換：每個節點將包含本身的冗余度信息和是否為潛在的死亡節點的信息廣播給所有的鄰居節點；

步驟六，非潛在死亡節點估計是否可以移動到潛在的死亡節點的位置；

估計信息交換消耗的能量：所有可移動節點移動前要進行信息交換，此過程消耗能量為：

(E_elec-te*k+E_amp*k*d²)*zl+(E_elec-re*k)*L，L為進行信息交換的節點的數目，k為信息的bit，d為信息傳送的距離；

若節點移動，估計節點在移動后的剩余能量：

E_est2＝E2-(E_elec-te*k+E_amp*k*d²)*L-(E_elec-re*k)*L-E_move*h，其中，h為移動到目標位置的距離，E2為移動前的節點的實時能量；

判斷節點是否具有移動的能量：要求移動節點到底新位置后至少工作x個時間段，若節點能量滿足：則此節點具有移動到目標位置的能量，否則，不具有此能力，其中，x為預先設定的閾值；

步驟七，決定移動節點：

根據如下規則在所有可移動的節點中選擇最佳節點：

若在可移動節點中存在絕對冗余節點，根據目標距離判斷，移動目標距離最小的絕對冗余節點；若存在多個絕對冗余節點的目標距離相等且均為最小，則再根據剩余能量E_est2的大小判斷，選擇剩余能量最大的節點；

若在可移動節點中只有相對冗余節點，則根據相對冗余節點的移動距離進行選擇，相對冗余節點移動的距離為相對冗余節點的最大可移動距離，最大可移動距離是指在不影響覆蓋區域的條件下節點可移動的最大距離，根據最大可移動距離確定相對冗余節點移動的目標位置；比較相對冗余節點的最大可移動距離，移動最大可移動距離最小的相對冗余節點，若存在多個相對冗余節點的最大可移動距離相等且均為最小，則再根據剩余能量E_est2的大小判斷，選擇剩余能量最大的節點，

步驟八，對剩余絕對冗余節點采用睡眠調度機制：在節點移動到目標位置后，將絕對冗余節點狀態改變為睡眠。