[发明专利]一种基于LoRaWAN物联网协议的医疗手卫生监督系统

说明书

技术领域

本发明涉及医疗物联网领域，尤其涉及一种基于LoRaWAN物联网协议的医疗手卫生监督系统。

背景技术

随着物联网技术和相关电子技术的发展，手卫生依从性管理方案也在随之不断地得到优化和发展，已有的手卫生依从性管理方案通常具有以下弊端：只能以科室为最小统计单元而无法定位和统计到医护人员个人手卫生依从率；或者需要医护人员在洗手时主动打卡记录，从而改变了医务人员的原有操作习惯。本发明方案既能统计到医护人员个人的手卫生依从率，又不影响医护人员原有的操作习惯，同时优化了系统硬件功耗，并通过使用LoRaWAN物联网协议和服务器端的核心算法满足了系统灵活性和并发性需求。

发明内容

本发明为克服上述的不足之处，目的在于提供一种基于LoRaWAN物联网协议的医疗手卫生监督系统，本发明通过红外电子围栏解决主控板硬件功耗问题，通过靠近液瓶的激励器信号强度判断解决了个人手卫生依从率统计问题，通过应用服务器的算法和逻辑解决了手卫生逻辑判断的灵活性问题，通过LoRaWAN物联网协议解决了人员卡功耗问题和系统并发性问题。

本发明是通过以下技术方案达到上述目的：一种基于LoRaWAN物联网协议的医疗手卫生监督系统，包括：红外电子围栏、主控板、液瓶识别器、员工卡、LoRaWAN基站、应用服务器；所述员工卡设在医务人员身上，医务人员接近污染区时自动触发红外电子围栏；所述的红外电子围栏唤醒主控板，主控板连续发送125K激励器信号将员工卡激活；员工卡通过LoRaWAN基站将激励器ID信息发送至应用服务器，应用服务器收到后向员工卡反馈应答数据；应用服务器根据激励器ID信息判断是否需要进行洗手，医务人员洗手时触发液瓶识别器，液瓶识别器将洗手信息反馈至主控板，主控板将洗手信息调制到激励器ID信息中，由员工卡反馈至应用服务器。

作为优选，采用红外电子围栏的方式来解决手卫生主控板的功耗问题，所谓红外电子围栏为人体红外检测设备，设定一定的检测空间范围，当有人进入该范围的时候，红外设备唤醒主控板，主控板便从睡眠模式进入了正常工作模式。在一些特殊的环境下，为了保证其灵活性，手卫生设备不能通过电源线直接供电，例如ICU病床，因为病床可能随时需要被移动位置，这种情况下手卫生系统就需要使用锂电池供电，这就存在一个如何节省功耗的问题，红外电子围栏就是为了解决功耗问题提出的方案，在感染区附近没有人靠近的时候，主控板处于一种睡眠状态，当有人靠近污染源附近的时候，红外模块唤醒主控板，主控板进入一种正常工作模式，当红外信号消失后，主控板又再次进入睡眠模式。

作为优选，所述污染区的范围由主控器发出的125K激励器信号广播范围决定，范围关系式如下所示：

ΦIR-ΦEX>20cm

ΦEX-ΦBED>10cm

其中，ΦIR为红外直径作用范围，ΦEX为激励器信号直径作用范围，ΦBED为ICU病床宽度范围。

作为优选，所述的主控板具有激活状态和待机状态，默认状态为待机状态，主控板与应用服务器连接通信；主控板包括MCU处理器、红外电子围栏识别器、LoRa协处理器、激励器射频发射模块、液瓶智能识别模块；MCU处理器分别与红外电子围栏识别器、LoRa协处理器、激励器射频发射模块、液瓶智能识别模块相连。

作为优选，所述的MCU处理器优选采用NORDIC公司的nRF52832芯片；所述的LoRa协处理器优选采用SEMTECH公司的SX1278芯片；所述的红外电子围栏识别器优选采用BISS0001芯片。

作为优选，所述的员工卡内嵌有LoRa协处理器模块和激励器信号接收模块，LoRa协处理器模块优选采用SX1278芯片，激励器信号接收模块优选采用AS3933芯片。

作为优选，所述的主控板采用LoRaWAN CLASS A物联网协议，主控板上的算法和逻辑包括红外状态判断、液瓶洗手状态智能识别，其中，红外状态判断分为红外被激活前，激活中，以及红外信号消失三个状态阶段，液瓶洗手状态智能识别为液瓶洗手按键状态识别与按键滤波处理，具体如下：

(i)红外未被激活状态：在红外电子围栏未被触发时主控板处于待机状态，此状态下主控板每间隔30秒通过LoRaWAN物联网协议向应用服务器发送心跳包，心跳包包括激励器的ID和电池电量信息；

(ii)红外激活状态：主控板被红外激活后，主控板通过激励器射频模块连续广播激励器ID号，广播的频率为每秒钟2次；