一个先进的健康监测的无线传感器网络

Nitya¹,Pushpam¹,Maninder考尔²

B。科技3 rd年学生,提到过的部门Keshav E,纪念理工学院,印度海德拉巴。
Keshav Asst.Professor, ECE称,纪念理工学院,印度海德拉巴

文摘

在本文中,我们提出一个智能医疗系统架构基于先进的无线传感器网络(WSN)。它专门针对辅助生活的居民和其他人可能受益于持续,远程健康监测,提出了无线传感器网络设计的最佳实践医疗保健应用程序。基于功率效率和安全的最重要的方面引导开发基于无线传感器网络的应用程序

关键字

无线传感器网络、分布式系统、微控制器、信号处理

介绍

随着世界人口老龄化,这些患有疾病的老人将会增加。家庭和疗养院普及网络可以帮助居民和他们的照顾者通过提供持续的医疗监控,记忆力增强,控制家用电器,医疗数据访问和应急通信。研究人员在计算机、网络和医学领域正在努力使智能医疗的广泛的愿景成为可能。无线传感器网络领域的医疗应用程序有三个主要研究方向:功耗优化、安全方法开发医疗数据传输,无线传感器网络的管理。无线生理数据监控系统使用一个广播频道发送实时生命体征数据从生物医学传感器可穿戴设备协调员。病人可以穿无线设备这个意义上的生理条件和实时感知数据发送给医生。无线健康监测系统有几个优点相比有线医疗设备。首先,病人不再浪费等待时间来满足他们的医生。此外,无线医疗系统在医院外的使用有助于保存医疗保健提供者的成本。它还允许许多病人的工作,同时他们还在医生的照顾。第二,这样的系统可以警告任何急诊如果特定的生命体征变化显著。

的主要目标

我们正在开发一个智能医疗网络体系结构,将打开新的机会连续监测辅助和独立居民。同时保留居民舒适和隐私、网络管理一个连续的病史。不引人注目的区域和环境传感器结合可穿戴交互式设备评价空间和居住的人的健康。

多个病人和他们的居民家庭成员以及游客分化为传感tasksand访问特权。

未来医学应用的基本要素(与现有的医疗实践和技术的集成,实时和长期监测、可穿戴传感器和协助慢性病人、老人或残疾人),我们的无线系统将扩展传统的临床医院的医疗护理和养老院设置,启用telecare不改造现有的高昂成本结构。智能医疗网络的优点有很多,因为它提供了以下重要的属性:

•可移植性和unobtrusiveness

•部署和可伸缩性

•实时不间断

•重新配置和自组织

背景:无线传感器网络环境辅助生活的关键技术。

合理的用例的观察是至关重要的参数,如血压、呼吸和运动。使用移动设备(如PDA或手机),参数可以检索和处理。

高水平的系统架构

如下图所示,医疗传感器网络系统集成异构设备,一些对病人可穿戴和放置在生活空间。他们一起通知医疗服务提供者对居民的健康状况。收集数据、聚合、预处理、存储,并使用各种传感器和设备采取行动的架构(压力传感器、射频识别标签)。传统的医疗服务提供者网络可以通过网关连接到系统,或直接向其数据库。网络上的一些元素是可移动的,而另一些则是静止的。一些可以使用线路功率,但其他人依赖电池如果存在任何固定的计算和通讯基础设施可以被使用,但是没有改造的系统可以部署到现有结构。

身体)网络和子系统:这个网络包括微型便携设备配备多种传感器(如心率、心律、温度、牛米,加速度计),并执行生物物理监测、病人识别、位置检测、和其他所需的任务。这些设备是小到可以穿舒适的很长一段时间。

B)侵传感器网络:这个网络包括传感器设备部署在环境(房间、走廊、家具)支持感知和监控,包括:(温度、湿度、运动、音响、摄像头,等)。它还提供了一个空间上下文数据协会和分析。所有设备连接到一个更加足智多谋的骨干。传感器使用种路由和无线通信可以使用有线或电池供电。

C)支柱:骨干网连接传统的系统,如pda、个人电脑、侵位传感器网络和数据库。

D)后端数据库:一个或多个节点连接到骨干是专门为长期归档数据库和数据挖掘。如果不可用,在骨干节点可能作为网络数据库。人类的接口。患者和照顾者与网络接口使用pda,电脑,或可穿戴设备。这些是用于数据管理、查询对象的位置,记忆艾滋病,和配置,根据访问系统和用途。

无线传感器网络的要求

无线医疗传感器应该满足的主要需求如耐磨性、可靠性、安全性和互操作性。

一)耐磨性:实现非侵入性和不引人注目的持续健康监测、无线医疗传感器应该是重量轻和小,尺寸和重量传感器主要是由电池的大小和重量。但是,电池的容量是直接与它的大小成正比。

B)可靠的交流:可靠的通信WWBANs几乎重要依赖WWBANs的医学应用。所需的通信需求不同的医疗传感器随采样率,从不足1到1000赫兹。提高可靠性的一种方法是通过执行传感器,超越遥测信号处理。除了减少重要求的通信通道,降低通信需求节省总能量支出,从而增加电池寿命。

C)安全:另一个重要的问题是整个系统的安全。安全问题出现WWBAN-based的三层。

D)的互操作性:无线医疗传感器应该允许用户方便地组装一个健壮的WWBAN取决于用户的健康状况。标准指定互操作性的无线医疗传感器将促进供应商的竞争,最终导致更多的负担得起的系统。

传感器的软件

传感器板处理生理信号的采集和预处理。例如,国际植检样本三个独立的加速度计轴每200 Hz的速度。原始加速度计数据过滤和预处理。过滤包括移动平均滤波器来消除高频运动工件,和分离的低和高加速度信号的频率成分。传感器方向之间的角度可以计算低频加速度计组件。用户活动估计与基于函数积分之和的交流组件在每个通道。

无线传感器网络的安全

在无线传感器网络中,安全需求必须遵守,

访问控制和消息完整性应该阻止未授权方参与网络。节点应该能够识别信息从未经授权的节点。

B)保密,只有经过授权的传感器节点可以访问的数据网络。这个需求是通过使用加密。几个加密适应无线传感器网络(如RC5或箭鱼。

- C)抵御重放攻击解决了使用单片增加计数器与每条消息并拒绝消息老计数器值。重放攻击的保护不是可伸缩的链路层。因此这是解决在应用程序层使用拓扑信息和交通模式的信息。

优势

•结构健康监测(SHM)有可能大大降低生命周期成本。

•减少劳动力成本与人工检查。

•增加利润减少系统停机时间

•避免不必要的更换组件基于时间的使用

•在灾难性故障检测系统损害。减少需要昂贵的修理,绕过监控结构的彻底失败。

•可能是特定的部署

•可重构

•包括摄像机视觉检查

•避免送人类到危险的环境

•延长结构的安全使用寿命。

•减少保险费用

•减少需要昂贵的修理,绕过监控结构的彻底失败。

应用程序

•民用基础设施

•大坝、堤坝、水力发电厂、管道、运河、隧道、港口、港口、航道、码头等。

•生产设备

•航空航天系统

•机械设备

总结

在引言概述大意之后,提出了无线传感器网络的技术基础。持续的小型化可以建立微型计算机能够观察各种各样的物理现象。结构健康监测(SHM)有可能大大降低生命周期成本,延长结构的安全使用寿命,降低保险成本,减少需要昂贵的修理,绕过监控结构的彻底失败。然而,有线单孔位微吹气扰动系统的成本线本身可以是一个来源的经济担忧:在同轴电线提供一个可靠的通信链路,可以昂贵,劳动密集型的安装和维护。与有线单孔位微吹气扰动系统相关的问题,因此,无线SHM的解决方案产生了巨大的兴趣,他们可以促进低成本部署更多的传感器。然而,当代无线单孔位微吹气扰动技术的采用是有限的部分原因是相关的电源,必须安装在固定位置的结构。通常这些电源(电池)最终会耗尽需要周期性的传感器网络维护。

为了应对这些问题,洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)的工程师们开发了一种基于移动代理的无线传感网络单孔位微吹气扰动。LANL mobile-agent-based技术消除了上述缺点通过集成无线能量传输技术和远程审讯平台支持的无人机获取所需的数据结构系统评估损失。传感器节点的低成本和提高可靠性实现移动代理的安装可能成百上千的无线传感器在一个结构在经济上可行的,它可以大大提高伤害监测系统的检测功能。