无线传感器网络监控系统的原理是什么？

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基于无线传感器网络的医学架构

基于无线传感器网络的医疗监控系统主要由医疗传感器节点，医疗监控基站（医疗SINK节点）和社区/医院监控中心组成.

医疗传感器节点和监视基站形成个人/家庭或病房无线传感器网络. 多个这样的网络可以形成社区或整个医院监控网络，甚至更大范围的远程医疗监控系统. 首先，医疗传感器节点收集人体的生理参数并简单地处理收集的参数移动性管理理论与技术，然后通过无线通信跳频将数据直接或间接发送到基站. 监视基站进一步处理数据并将其转发到监视中心. 监控中心分析并处理信息，并及时向患者提供信息反馈. 监视中心还可以使用各种方法（Internet，移动通信网络等）进行远程数据传输，并与其他监视中心共享信息.

医疗传感器节点的设计

医疗传感器节点的基本结构包括处理模块，传感器模块，无线模块和电源模块.

传感器模块用于感测，收集和转换外部传感器信号. 它是一个模块，整个节点实际上都与外部信号量联系在一起. 但是，医疗传感器是作为测量对象的生物. 特别是人体可以说是世界上最复杂的系统. 各种生理变量之间具有高度相关性，并且不容易获得. 因此，医用传感器必须从多种现象中提取出预期的生理量，并获得可靠而有意义的测量数据，同时还要确保被测对象的安全.

由于大多数人体参数是微弱的信号，因此它们通常只有几个mV甚至更低，并且存在多种噪声（测量环境噪声，仪器和人体摩擦噪声以及仪器噪声等）. ，工频干扰（由50 Hz左右的电磁场引起的测量环境）和各种不利因素（例如噪声）. 因此，在特定医疗传感器节点的设计中，添加了模拟电路处理模块. 该模块通常包括以下部分: 放大电路，滤波电路，陷波电路和模数（A / D）转换电路. 在节点设计中，放大电路通常使用多级放大（{*}或四级）. 除了放大功能外，最后一级的放大电路通常还具有电平提升功能. 滤波电路: 应满足简单合理的截止频率，灵活方便地调节高，低通截止频率等要求移动性管理理论与技术，合理过滤信号中的高频和低频干扰；陷波电路: 当前对称的对称双T电阻电容有源陷波器或集成开关电容器器件以及非对称RC网络陷波器等. 简而言之，模拟电路处理模块主要对所收集的信号进行放大，滤波和陷波以消除噪声. 信号中的干扰并提取有用信号.

处理器模块是传感器节点的核心，负责设备控制，任务分配和调度，整个节点的数据集成和传输. 目前，处理器模块中目前使用了Atmel公司的AVR系列微控制器，TI公司的MSP430超低功耗处理器，摩托罗拉和瑞萨公司的处理器以及ARM微控制器作为32位嵌入式处理器. 在节点设计中，必须对处理器模块进行编程，以实现传感器模块的采集和控制，A / D转换的实现以​​及无线通信模块的控制.

无线模块用于节点之间的数据通信. 无线领域中使用的无线模块是Chipcon公司的CCl000，CC2420，CC2430. 常用的无线通信技术有: IEEE 802.1lb，IEEE 802.15.4（ZigBee），蓝牙，UWB，RFID，IrDA（红外）等. 大多数监视系统使用IEEE 802.15.4（ZigBee）和蓝牙来实现节点之间以及节点与基站之间的数据通信.

电源模块为节点提供能量，并且是整个无线传感器节点的基本模块. 但是，受节点数量的限制，传感器节点的能量非常有限. 因此，在整个节点设计中，以低功耗和高精度为主要要求，采取了一系列有效的措施来节约能源. 此外，医疗传感器节点无法频繁更换电池，这会影响人们的正常生活. 因此，设计的医疗节点应具有较长的生命周期.

医疗无线传感器网络监控系统面临的挑战

尽管无线传感器网络在建立医疗监控系统方有独特的优势，但在实际医疗应用中仍然存在以下挑战:

网络中的动态联网和节点移动性管理: 当监视系统扩展到社区，城市甚至全国时，网络规模就很大，并且监视节点和基站具有一定的移动性. 因此，必须设计一种合适的网络拓扑管理结构和节点移动性管理方法.

数据完整性和数据压缩: 节点有时需要监视长达24小时的人工参数. 节点收集的数据量大，节点的存储容量小. 压缩算法通常用于减少存储和传输的数据量. . 但是，传统的数据压缩算法过于昂贵，无法适合传感器节点. 另外，压缩算法不能破坏原始数据，否则会给患者带来错误的诊断.

数据安全性: 无线传感器网络节点是自组织的，容易受到攻击. 此外，患者信息需要保密. 但是，传感器节点的计算能力非常有限，并且传统的安全性和加密技术不适用. 因此，有必要设计一种适合传感器节点的加解密算法.

概述和展望

随着技术的发展，无线医疗传感器节点正朝着多参数，智能化，小型化和低功耗的方向发展. 无线传感器网络也将逐渐应用于医疗领域. 智能病房和社区监控系统的开发和建立是当今医学发展的趋势.

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