一种基于物联网运用的康复训练设备管理系统

摘要

本发明涉及一种基于物联网运用的康复训练设备管理系统，包括训练设备端、网页管理端、移动端；训练设备端根据各功能定义形成的Topic命令，上传数据至物联网平台，再通过数据流转将物联网平台的消息命令流转至云端服务器或网络数据库，云端服务器用于处理和分析数据信息，网页管理端通过网页查看设备的记录情况；移动端通过应用程序与训练设备端建立连接，采用MQTT同步通讯的RRPC与训练设备端实时通讯。本发明的训练设备既能共享本地的用户数据，也能被远程锁定，且在网页管理端显示训练情况，实现最大化的便捷，并节约人员管理的成本；本发明改变原有训练设备的交互方式，提供共享数据、管理训练设备、验证耗材、设备版本远程升级等功能。

说明书

技术领域

本发明涉及互联网设备管理技术领域，尤其涉及一种基于物联网运用的康复训练设备管理系统。

背景技术

神经肌肉电刺激功能训练可有效防止肌肉萎缩，促进肌力增强，缓解肌肉痉挛，促进血液循环等，使肌肉维持正常的代谢，避免神经网络重建过程中的肌肉萎缩。大大提高神经损伤及其他原因导致的运动功能障碍的康复效果，提高患者的本体感觉，重塑神经通路。

当患者努力尝试做一动作，就会发出自己的表面肌电信号(SEMG)，当信号达到或超过所设定的阈值时，设备就会发出电刺激帮助患者完成这个动作。经过反复的训练，促使病人加大肌肉收缩意识，以引发进一步的肌肉刺激，向中枢神经系统提供了大量的输入冲动，使大脑中枢逐渐恢复对瘫痪肌肉的控制。

肌电触发电刺激是以生物反馈、认知学习理论、运动再学习疗法为理论基础，通过反复的治疗帮助患者重新建立新的大脑指挥功能，帮助患者增强肌肉力量，提高其生活质量。肌电触发电刺激是一种主被动相结合的治疗模式，将医师的目标与患者的主动参与意识完美结合。

此训练设备为独立非医疗电刺激设备，只可单机使用，具备电刺激训练、生物反馈评估、用户信息本地管理。当前的训练设备，不能远程控制，对于异常渠道的设备无法进行远程锁定和控制。设备中的用户数据管理无法做到共享，当一台设备拥有用户信息，同一用户在使用另一台设备时必须重新新建注册，增加了不必要的工作量。设备使用的电极耗材只能本地验证，验证后的电极依然可以在其它设备使用，增加了电极管理的难度。设备的训练数据无有效便携的展示和管理，设备的训练数据只能在本地查看，针对多台设备的使用，必须每台设备单独打开查看训练数据，非常不便，且不利于分析工作量。设备的升级不便，不能支持远程更新升级。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网运用的康复训练设备管理系统，本训练设备既能共享本地的用户数据，也能被远程锁定，且在网页管理端显示训练情况，实现最大化的便捷，并节约人员管理的成本；本发明改变原有训练设备的交互方式，提供共享数据、管理训练设备、验证耗材、设备版本远程升级等功能，以解决上述背景技术中遇到的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于物联网运用的康复训练设备管理系统，包括训练设备端、物联网平台以及部署在云端服务器上用于实行后端服务的网页管理端、移动端；

训练设备端根据各功能定义形成的Topic命令，上传数据至物联网平台，再通过数据流将物联网平台的消息命令流转至云端服务器或网络数据库，云端服务器用于处理和分析数据信息，网页管理端通过网页查看设备的记录情况；

移动端通过应用程序与训练设备端建立连接，采用MQTT同步通讯的RRPC与训练设备端实时通讯，实现各训练设备的实时交互操作。

进一步地，所述训练设备端包括MCU主控制器、4G物联网模块、数据存储模块、电源模块；MCU主控制器通过RS485串口协议与4G物联网模块通讯，解析命令后在训练设备端的应用程序中显示；4G物联网模块集成Link SDK，与物联网平台进行通讯。

进一步地，所述物联网平台根据训练设备的各产品功能定义形成Topic类，由Topic类映射到各训练设备中，生成各训练设备用于消息通信的Topic命令。

进一步地，当训练设备端基于Topic命令与物联网平台通信时，通过物联网平台的规则引擎的数据流转至相对应的具体的网络数据库中，再通过网页管理端或者移动端应用展现此数据，实现云端服务器上部署的后端服务与训练设备的间接的通信。

进一步地，所述移动端通过应用程序与训练设备端实时交互的具体步骤为：

物联网平台收到来自云端服务器上部署的后端服务发起的RRPC调用，下发一条RRPC请求消息给训练设备，消息体为云端服务器上部署的后端服务接收到网页管理端或者移动端应用程序传入的数据；

训练设备收到下行消息后，按照指定Topic命令回复一条RRPC响应消息给云端服务器，Topic命令中含有唯一的RRPC消息ID，云端服务器提取出Topic命令中的消息ID，与云端服务器发起的RRPC请求消息匹配，然后回复给云端服务器；

调用时，若训练设备不在线，云端服务器会给移动端返回训练设备离线错误；

若训练设备没有在设定时间内回复RRPC响应消息，云端服务器会给移动端返回训练设备超时错误。

进一步地，训练时，用户基于移动端实时通讯推送至训练设备端，在训练设备端界面显示可选择训练方案，在选择需要电极耗材的方案时，训练设备端提示请用移动端应用程序扫码电极，此时移动端扫描电极码，电极验证通过后开始训练。

进一步地，所述电极耗材验证采用对称加密方式，在生产电极时加密其信息，训练设备使用时，通过移动端进行扫码并基于RRPC模式发送到云端服务器进行电极验证和次数记录。

进一步地，所述训练设备端的版本升级采用物联网平台中监控运维的固件升级，当训练设备端的固件无更改时，则更新应用程序；当训练设备收到物联网平台的升级推送，采用4G网络下载升级包通过RS485进行文件传输到训练设备本地磁盘，本地升级替换原运行文件。

进一步地，所述网页管理端包括用户角色管理、生产仓储管理、训练设备管理、版本管理以及日志管理；

所述用户角色管理，用于设置分配各管理角色，每个角色的服务内容以及各角色的权限；

所述生产仓储管理，用于核对销售订单后对训练设备进行归属管理；

所述训练设备管理，包括各训练设备的序列号、类型、出厂日期、录入日期以及所属代理商及门店情况；

所述版本管理，用于管理各训练设备的所有版本以及远程升级版本管理；

所述日志管理，用于记录训练设备相关操作行为，形成日志并转化为Topic命令实现消息通信。

进一步地，所述用户角色管理包括生产仓储角色，所述生产仓储校对销售订单进行训练设备的归属，包括导入训练设备、烧录训练设备的物理网信息，训练设备生产结束。

进一步地，所述用户角色管理包括代理商以及门店角色；

所述代理商，在生产仓储根据销售订单归属关系后，代理商即可查询当前归属在自己名下的所有训练设备，代理商可远程锁定训练设备，被锁定的训练设备需线下解锁；

所述门店，使用代理商创建的账户登录，在所述网页管理端查看归属在本门店的训练设备，包括训练设备的使用情况、电极耗材使用情况。

进一步地，所述用户角色管理包括超级管理员，所述超级管理员具有所有训练设备的版本管理权限，可查看发行的所有版本，并可上传新的训练设备版本信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

移动端通过微信小程序控制在线训练设备，实现与训练设备实时交互，集中查看设备的使用数据，方便运营管理；

通过网页管理端控制在线训练设备，并实时查看各训练设备的使用情况；对训练设备的使用进行联网管控，并可对训练设备远程锁定；对电极的使用进行联网管控，防止用户使用劣质、无品牌的电极影响设备使用效果；

训练设备采用4G网络下载物联网平台升级包通过RS485进行文件传输到设备本地磁盘，进行在线应用升级，省去工程人员上门维护的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。其中：

图1是本发明实施例基于物联网运用的设备管理系统的结构示意图；

图2是本发明实施例移动端与训练设备端通讯的流程图；

图3是本发明实施例基于物联网运用的训练设备管理系统的场景应用图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明实施例一种基于物联网运用的康复训练设备管理系统的结构示意图，包括训练设备端、物联网平台以及部署在云端服务器上用于实行后端服务的网页管理端、移动端；

训练设备端根据各功能定义形成的Topic命令，上传数据至物联网平台，再通过数据流将物联网平台的消息命令流转至云端服务器或具体的网络数据库中，云端服务器用于处理和分析数据信息，网页管理端通过网页查看设备的记录情况；移动端通过应用程序与训练设备端建立连接，采用MQTT同步通讯的RRPC与训练设备端实时通讯。

网页管理端和移动端的涉及到交互的功能通过云端服务器上部署的后端服务与物联网平台通过物联网协议进行通讯。如，在网页管理端设置设备锁定功能，当用户点击此功能时，网页管理管请求云端服务器上的后端服务接口，通过发送RRPC消息至物联网平台，物联网平台根据消息中的具体训练设备编号，向具体训练设备发送RRPC锁定消息，训练设备收到锁定消息后启动锁定，弹出提示。

具体的，物联网平台根据训练设备的各产品功能定义形成Topic类，包括评估、治疗、定位、异常、开关机等，各产品功能的Topic类映射到各训练设备中，生成各训练设备用于消息通信的Topic命令。

训练设备端包括MCU主控制器、4G物联网模块、数据存储模块、电源模块，MCU主控制器通过RS485串口协议与4G物联网模块通讯，MCU主控制器用于解析各Topic命令后在训练设备端的应用程序中显示；4G物联网模块集成Link SDK，与互联网平台进行通讯。

各训练设备链接物联网平台采用一机一密认证方法，即预先为每个训练设备烧录其唯一的设备证书。当训练设备与物联网平台建立连接时，物联网平台对其携带的设备证书信息进行认证。认证通过，物联网平台激活训练设备，此时训练设备与物联网平台间才可传输数据。

每台训练设备的注册使用流程包括创建产品，颁发产品证书，查看Productkey；添加训练设备，添加设备DeviceName，获得训练设备证书；产线烧录，产线上为每台训练设备烧录；训练设备联网，训练设备上电联网，获得产品证书和设备证书，请求登录云端服务器；云端激活，云端服务器根据产品证书和设备证书对训练设备进行认证，通过后则激活本台训练设备，否则拒绝本台训练设备接入。

当训练设备端基于Topic命令与物联网平台通信时，通过物联网平台的规则引擎的数据流转至相对应的具体的网络数据库中，再通过网页管理端或者移动端应用展现此数据，实现云端服务器上部署的后端服务与训练设备的间接的通信。移动端采用微信或APP小程序与训练设备建立通信。

在训练设备开机后显示二维码，使用微信小程序扫码激活训练设备，其中微信小程序与训练设备端进行实时通讯，实时通讯采用MQTT同步通讯的RRPC。

图2示出了本发明实施例移动端与训练设备端的具体通讯流程，如下：

物联网平台收到来自云端服务器上部署的后端服务发起的RRPC消息，下发一条RRPC请求消息给训练设备，消息体为云端服务器上部署的后端服务传入的数据，包括网页管理端或移动端应用程序传入的数据，Topic命令为物联网平台定义的Topic命令，其中含有唯一的RRPC消息ID；

训练设备收到下行消息后，按照指定Topic命令回复一条RRPC响应消息给云端服务器，Topic命令中含有唯一的RRPC消息ID，云端服务器提取出Topic命令中的消息ID，与云端服务器发起的RRPC请求消息匹配，然后回复给云端服务器；

调用时，若训练设备不在线，云端服务器会给移动端返回训练设备离线错误；

若训练设备没有在设定时间内回复RRPC响应消息，云端服务器会给移动端返回训练设备超时错误。

移动端可按用户手机号搜索用户，当输入手机号无法搜索用用户，直接跳转至用户注册界面。注册过的用户，通过实时通讯推送到训练设备端，在训练设备端界面显示可选择训练方案，在选择需要电极耗材的方案时，训练设备端给出扫码电极，此时移动端扫描电极码，电极验证通过后开始训练。

其中，电极耗材验证采用对称加密，在生产电极时加密其信息，训练设备使用时，通过移动端进行扫码并基于RRPC模式发送到云端服务器进行电极验证和次数记录。

作为本发明的一实施例，网页管理端包括用户账户管理、生产仓储管理、设备管理、版本管理以及日志管理等模块；用户账户管理，用于设置分配各管理角色，每个角色的服务内容以及各角色的权限；生产仓储管理，用于核对销售订单后对训练设备进行归属管理；训练设备管理，包括各训练设备的序列号、类型、出厂日期、录入日期以及所属代理商及门店情况；版本管理，用于管理各训练设备的所有版本以及远程升级版本管理；日志管理，用于记录训练设备相关操作行为，形成日志并转化为Topic命令实现消息通信。

具体的，用户账号管理包括生产仓储角色，代理商角色、门店角色以及超级管理员角色等角色，可以根据不同角色创建账户。

生产仓储管理包括生产训练设备的导入、训练设备的物理网信息烧录，生产结束，在网页管理端直接操作转入到生产仓储，生产仓储校对销售订单进行训练设备的归属。

设备管理，代理商在生产仓储根据销售订单归属关系后，代理商即可查询当前归属在自己名下的所有训练设备。代理商先对门店进行管理，可创建、修改、删除门店，且在自己名下的设备可以指派到具体门店。代理商可以针对门店划分查看门店下具体设备的使用情况，包括设备做的训练记录，门店累计耗材数量，且可以将这些记录导出到文档中。代理商还可针对训练设备进行远程锁定，当训练设备被运程锁定后，只能与代理商联系线下解锁。门店角色，在收到代理商创建的账户后，可使用当前账户登录，在互联网平台查看归属在本门店的训练设备，包括训练设备的使用情况，电极耗材使用情况，也可对代理商分配的账户进行名称、密码、绑定手机号的修改。

版本管理，超级管理员具有版本管理权限，可查看发行的所有版本，可上传新的版本信息，针对训练设备端的版本升级采用物联网平台中监控运维的固件升级，在训练设备端的固件不改变的情况下，只针对应用程序更新；当训练设备收到物联网平台的升级推送，采用4G网络下载升级包通过RS485进行文件传输到设备本地磁盘，本地升级替换原运行文件。

日志管理，超级管理员可查看所有代理商名下所有门店，每个门店下的所有训练设备的序列号、类型、出厂日期、录入日期、代理商、所属门店，并可查询训练设备的使用记录。

图3示出本发明实施例一种基于物联网运用的训练设备管理系统，由训练设备、移动端、网页管理端三部分构成；网页管理端和物联网平台部署在阿里云，其中网页管理端部署在阿里的ECS，采用Ubuntu 16.04系统，使用Nginx、Tomcat、Redis、Mysql进行部署。在阿里物联网平台创建具体的训练设备，根据训练设备的功能，创建自定义功能和Topic命令，包括自定义RRPC交互命令。移动端发布与腾讯微信小程序平台，通过微信访问。

手机端微信APP通过微信搜索小程序或扫描小程序二维码，授权登录后，可以直接扫码训练设备二维码解锁设备，解锁成功后，可在小程序端注册搜索用户，进行用户训练，在需要电极校验的方案时，训练设备提示使用微信小程序进行扫码验证。

设备训练结束，通过物联网平台将数据上传至阿里云关系数据库Mysql中，网页管理端通过网页查看训练设备的具体训练记录。

用户可通过手机端预约治疗室上门治疗，产康师收到预约后上报门店，领取治疗设备；产康师上门后注册或登录用户信息，扫码开启治疗；产康师登录后手机扫电极码，浏览治疗记录；

用户亦可手机端预约门店治疗，门店注册或登录用户信息后扫码开启治疗，由门店的产康师与训练设备绑定；

物联网平台无论是上门治疗或门店治疗均搜集训练设备信息，如训练设备应用软件的版本号，训练设备状态、定位、使用记录、运行日志和运程升级情况等，并上传至阿里云关系数据库Mysql中。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。