基于移动智能代理的远程监护系统及方法

1.一种基于移动智能代理的远程监护系统，其特征在于，所述系统包括：
远程监护网络，包括多个远程监护设备，所述远程监护设备运行移动智能代理管理平台，通过所述移动智能代理管理平台动态组装和加载移动智能代理，并提供平台数据处理单元中的移动智能代理进行远程测试、调试和配置的机制；
远程管理站，用于对移动智能代理管理平台进行远程测试、调试和配置；
代理存储服务器，用于为远程监护设备提供远程动态下载的移动智能代理和代理连接结构图，配合所述远程管理站的远程配置功能，对远程监护设备上移动智能代理及功能进行动态组装；其中，代理连接结构图是用可扩展标记语言的格式描述的针对特定远程监护方案和监护设备的一组信号流状态图，包括各信号流状态图的所有状态节点、状态节点之间的连接关系以及各节点使用的移动智能代理，还包括指向远程移动智能代理存储位置的指针；所述信号流状态图是状态节点按照信号流动的方向连接而成的有向图；
所述移动智能代理管理平台包括：
数据处理单元，包含相互连接及协作的移动智能代理及为不同信号处理过程分配的状态节点；
控制单元，用于维护数据处理单元，创建数据处理单元并保存对数据处理单元内部结构的引用，在数据处理单元中添加、删除、查找移动智能代理，实现相关内存资源的分配和回收，在相关的移动智能代理和状态节点之间建立交互引用，实现对代理工作的调度；
智能代理管理器，用于存取代理存储服务器中的移动智能代理和代理连接结构图，对移动智能代理和代理连接结构图进行解密及实现基于证书或数字签名的认证，对代理连接结构图进行解析，根据代理连接结构图、证书中的对于移动智能代理在功能、安全、互操作性方面的描述以及远程监护设备的本地策略对连接方案进行授权，根据证书中包含的各代理运行时资源的描述概要创建调度计划。
2.根据权利要求1所述的基于移动智能代理的远程监护系统，其特征在于，所述系统还包括：
管理工具，用于管理和加载用于调试、测试和配置的特殊移动智能代理。
3.一种基于移动智能代理的远程监护方法，包括以下步骤：
启动移动智能代理管理平台，具体是：加载代理连接结构图；根据代理连接结构图的证书进行认证，并根据证书中关于各移动智能代理在功能、安全性、互操作性、性能及计算资源方面的证书对代理连接结构图进行授权并指定调度计划；按照授权的代理连接结构图加载移动智能代理，为代理连接结构图中描述的状态节点分配内存资源，并按照代理连接结构图在状态节点之间及状态节点与移动智能代理之间建立交互引用；
通过移动智能代理管理平台提供给远程监护设备要求的代理连接结构图，根据代理连接结构图动态组装和加载移动智能代理，并对移动智能代理进行远程测试、调试和配置；其中，代理连接结构图是用可扩展标记语言的格式描述的针对特定远程监护方案和监护设备的一组信号流状态图，包括各信号流状态图的所有状态节点、状态节点之间的连接关系以及各节点使用的移动智能代理，还包括指向远程移动智能代理存储位置的指针；所述信号流状态图是状态节点按照信号流动的方向连接而成的有向图。

基于移动智能代理的远程监护系统及方法\n【技术领域】\n[0001] 本发明涉及远程监护领域，尤其涉及一种基于移动智能代理的远程监护系统及方法。\n【背景技术】\n[0002] 基于家庭的远程监护可能成为未来重要的医疗模式。在这一模式中，病人在家中通过便携式医疗传感器收集生理数据，传到位于医院的医生工作站上。为了减轻医护人员的工作强度，增加服务人群的数量，数据在到达医生工作站之前需要经过智能设备初步处理和筛选，只将处理后产生的报警信息和/或经过浓缩的异常数据发往医生工作站。这些智能设备包括位于病人家中的嵌入式远程监护设备、位于互联网上的数据处理服务器及位于医生工作站上的数据处理软件，它们可能为不同的病人或传感器信号源所共享。\n[0003] 由于随着病人的不同以及病情的变化，所收集的医学传感器信号及使用的处理分析方法和参数可能不同，并且传感器设备和信号分析处理算法会随着技术的发展而演进，因而远程监护网络上分布的前述智能设备将由不同功能和软件版本的异构系统组成。另一方面，远程监护的建立、配置和管理可能需要医生和工程人员等专业人士的参与，不同开发商和研究人员开发的分析处理算法需要共享远程监护网络并可能需要相互协作。\n[0004] 目前，远程监护系统的功能和系统构成往往在部署时就已经固定下来，并往往要求部署在家中的传感器节点和前述监护网络上的共享智能设备由相同的制造商制造才能实现彼此之间的协作与通讯。因而如果病人使用了新的传感器设备或由于病情需要要求在智能设备上采用新的分析处理方法，可能要求更换智能设备或对智能设备进行重新开发和部署，导致很高的维护成本；另外，这种医生工作站与病人监护节点之间的耦合关系要求参与远程监护的所有设备来自于相同的开发商并具有兼容的版本，这将限制远程监护系统的推广和升级，也会限制远程会诊和远程转诊等应用。此外，不同开发商和研究人员开发的新的分析处理方法和算法难于集成到系统中，使得开发和临床试验周期延长，从而增加研发成本和科研成果转化时间。再有，由于缺乏对远程分布的智能设备进行配置和管理的通用机制，因而目前智能分析功能多分布在医生工作站，这将增加医生工作站的计算负荷和可用性要求，降低系统的可伸缩性，所能支持的病人数量和所能支持的计算复杂度，也不利于为病人提供个性化的数据分析处理服务。\n【发明内容】\n[0005] 基于此，有必要提供一种基于移动智能代理的远程监护系统，其扩展功能更强，且能对异构的远程监护网络进行远程管理和配置。\n[0006] 一种基于移动智能代理的远程监护系统，包括：远程监护网络，包括远程监护设备，所述远程监护设备运行移动智能代理管理平台，通过所述移动智能代理管理平台动态组装和加载移动智能代理，并提供平台数据处理单元中的移动智能代理进行远程测试、调试和配置的机制；远程管理站，用于对移动智能代理管理平台进行远程测试、调试和配置；\n代理存储服务器，用于为远程监护设备提供远程动态下载的智能代理和代理连接结构图，配合所述远程管理站的远程配置功能，对远程监护设备上智能代理及功能进行动态组装。\n[0007] 优选地，所述移动智能代理管理平台包括：数据处理单元，包含相互连接及协作的智能代理及为不同信号处理过程分配的状态节点；控制单元，用于维护数据处理单元，创建数据处理单元并保存对数据处理单元内部结构的引用，在数据处理单元中添加、删除、查找智能代理，实现相关内存资源的分配和回收，在相关的智能代理和状态节点之间建立交互引用，实现对代理工作的调度；智能代理管理器，用于存取代理存储服务器中的智能代理和代理连接结构图，对智能代理和代理连接结构图进行解密及实现基于证书或数字签名的认证，对代理连接结构图进行解析，根据代理连接结构图、证书中的对于智能代理在功能、安全、互操作性方面的描述以及远程监护设备的本地策略对连接方案进行授权，根据证书中包含的各代理运行时资源的描述概要创建调度计划。\n[0008] 优选地，所述代理连接结构图采用可扩展标记语言描述，包括各信号流状态图的所有状态节点、状态节点之间的连接关系以及各节点使用的智能代理。\n[0009] 进一步优选地，所述系统还包括：管理工具，用于管理和加载用于调试、测试和配置的特殊智能代理。\n[0010] 此外，还有必要提供一种基于移动智能代理的远程监护方法，其扩展功能更强，且能对异构的远程监护网络进行远程管理和配置。\n[0011] 一种基于移动智能代理的远程监护方法，包括以下步骤：启动移动智能代理管理平台；通过移动智能代理管理平台提供给远程监护设备要求的代理连接结构图，根据代理连接结构图动态组装和加载移动智能代理，并对移动智能代理进行远程测试、调试和配置。\n[0012] 优选地，所述启动移动智能代理管理平台的步骤具体是：加载代理连接结构图；\n根据代理连接结构图的证书进行认证，并根据证书中关于各智能代理在功能、安全性、互操作性、性能及计算资源方面的证书对代理连接结构图进行授权并指定调度计划；按照授权的代理连接结构图加载智能代理，为代理连接结构图中描述的状态节点分配内存资源，并按照代理连接结构图在状态节点之间及状态节点与智能代理之间建立交互引用。\n[0013] 上述基于移动智能代理的远程监护系统及方法，通过代理连接结构图将多个并行的数据处理过程分解为状态节点、智能代理及它们之间的连接关系，并对状态节点、智能代理及其连接关系的内存数据结构进行管理，通过建立的移动智能代理管理平台，使得家庭远程监护系统的功能模块可以以移动智能代理的形式下载并动态组装到远程监护设备上运行，操作人员可通过单一用户界面对由不同移动智能代理组成的功能各异的远程监护设备进行代理级的远程测试、调试和配置，从而使得远程监护系统具有很好的伸缩性、可扩展性，并可在线进行调试和配置，使得不同开发商开发的软件模块易于集成和协作。\n[0014] 另外，上述基于移动智能代理的远程监护系统及方法，通过测试认证平台对不同移动智能代理的功能、安全性、互操作性、资源需求等进行测试和认证，从而可简化运行系统的设计，满足资源相对紧缺的嵌入式系统的健壮性要求。\n【附图说明】\n[0015] 图1是一个实施例中基于移动智能代理的远程监护系统的结构示意图；\n[0016] 图2是一个实施例中移动智能代理管理平台的示意图；\n[0017] 图3是一个实施例中不需要单步收敛的信号流状态图；\n[0018] 图4是一个实施例中需要单步收敛的信号流状态图；\n[0019] 图5是一个实施例中的包含多个信号处理过程的数据处理单元的工作原理图；\n[0020] 图6是一个实施例中远程监护系统中的测试认证平台的结构示意图；\n[0021] 图7是一个实施例中基于移动智能代理的远程监护方法的流程图；\n[0022] 图8是一个实施例中启动移动智能代理平台的方法流程图；\n[0023] 图9是一个实施例中对移动智能代理进行远程配置的方法流程图；\n[0024] 图10是一个实施例中对智能代理进行测试认证的方法流程图。\n【具体实施方式】\n[0025] 图1示出了一个实施例中的基于移动智能代理的远程监护系统，该系统包括远程监护网络10、远程管理站20和多个分布式的代理存储服务器30。其中：\n[0026] 远程监护网络10为由医生工作站101、家庭中继站102和多个位于病人家中的的传感器节点103等远程监护设备构成的网络。医生工作站101和家庭中继站102上运行移动智能代理管理平台40，通过移动智能代理管理平台40动态组装和加载移动智能代理，并提供对平台数据处理单元中的移动智能代理进行远程测试、调试和配置的机制。远程管理站20用于对移动智能代理管理平台进行远程测试、调试和配置。代理存储服务器30为远程监护设备提供远程动态下载的智能代理和代理连接结构图，配合远程管理站20的远程配置功能，对远程监护设备上智能代理及功能进行动态组装。\n[0027] 图2示出了一个实施例中的移动智能代理管理平台40，包括数据处理单元401、控制单元402、智能代理管理器403和管理工具404。其中：\n[0028] 数据处理单元401是包含多个信号处理过程的数据结构的内存表示，包括相互连接相互协作的智能代理及为不同信号处理过程分配的状态节点。智能代理的异步接口实现为独立运行的线程，彼此之间通过互斥体和条件变量实现同步；智能代理的同步接口实现为可递归调用的函数；智能代理的调试测试配置接口既可包括异步接口，也可包括同步接口，其中，同步接口用于改变特定状态的智能代理参数，异步接口用于为智能代理增加用于调试测试的数据处理过程。\n[0029] 控制单元402用于维护数据处理单元401，包括创建数据处理单元401并保存对数据处理单元内部结构的引用，在数据处理单元中添加、删除、查找智能代理，实现相关内存资源的分配和回收，在相关的智能代理和状态节点之间建立交互引用，实现对代理工作的调度。在数据处理单元的创建和维护过程中，控制单元402通过智能代理管理器403按照代理连接结构图加载智能代理和调度计划(也可能使用系统缺省的调度器)，为不同的信号处理过程的不同状态分配内存空间，启动异步线程。控制单元402还用于负责远程控制指令加载管理工具(用于调试、测试和配置的特殊智能代理)，并分配相应过程所需的资源。\n[0030] 智能代理管理器403用于存取代理存储服务器30中的智能代理和代理连接结构图，必要时对智能代理和代理连接结构图进行解密及实现基于证书或数字签名的认证，对代理连接结构图进行解析，根据代理连接结构图、证书中对于各代理在功能、安全、互操作等方面的描述以及远程监护设备的本地策略对连接方案进行授权，根据证书中包含的各代理运行时资源的描述概要创建调度计划。\n[0031] 管理工具404管理和加载用于调试、测试和配置的特殊智能代理。\n[0032] 代理存储服务器30存储了普通智能代理和管理工具404中的特殊智能代理，同时存储了代理连接结构图。代理连接结构图是用可扩展标记语言(XML)的格式描述的针对特定远程监护方案和监护设备的一组信号流状态图，包括各信号流状态图的所有状态节点、状态节点之间的连接关系以及各节点使用的智能代理，还可包括指向远程智能代理存储位置的指针。\n[0033] 在一个实施方式中，本系统中的信号处理过程可以建模为由多个处理状态节点连接而成的无循环的有向图结构图，信号从源状态节点开始按照有向图的方向流动，在两个状态节点中间经由特定的软件模块(即智能代理)异步进行处理，产生新的数据并传递到下一个状态节点(如图3所示)。对于需要单步收敛的反馈回路，则建模为形成回路的多个状态节点顺序同步处理直到收敛的过程(如图4所示)。其中，每个状态节点维护自己的数据缓冲区、状态信息、指向父状态节点和子状态节点的指针列表、指向负责处理本状态节点数据的智能代理的指针及其处理参数；每个智能代理维护自己所处理的所有状态节点的指针，用于智能代理同步的互斥体和条件变量，以及用于异步数据处理、同步数据处理和用于远程调试和配置的工作线程。\n[0034] 上述状态节点按照信号流动的方向连接而成的有向图(如图3和图4)即为信号流状态图。在同一个信号流状态图中，子状态节点的动态变化过程受父状态节点的影响，子状态节点不会对父状态节点的动态变化逻辑产生影响，状态节点与它的非祖先状态节点之间在功能逻辑上不会互相影响。如果一个远程监护设备上存在多个数据处理过程，则可以看成是多个平行的信号流状态图，处于不同信号流状态图内的状态节点之间在功能逻辑上不会互相影响。\n[0035] 在一个实施例中，智能代理A的输出数据存放到了状态节点B中，则称智能代理A负责处理状态节点B，或称状态节点B的智能代理为A。一个智能代理可以负责处理不同的状态节点，这些共享同一智能代理的状态节点可以在同一个信号流状态图内，也可以处于不同的信号流状态图中。例如，一个有限冲激响应数字滤波模块既可以用作低通滤波器，也可以用作陷波滤波器，只需在相应的状态节点存入不同的滤波器参数。由于不同的智能代理工作于不同的状态节点上，为了确保同一信号流状态图中父子状态节点之间动态逻辑的正确性，需要一种在父子状态节点的智能代理之间协作同步机制。\n[0036] 如图5所示，在一个实施例中，有两个信号流状态图I和II，图中显示了3个智能代理A、B和C，其中智能代理A负责信号流状态图I中的状态节点1，智能代理B负责信号流状态图I中的状态节点2和信号流状态图II中的状态节点5和6，智能代理C负责信号流状态图I中的状态节点3和信号流状态图II中的状态节点4。智能代理A和智能代理B因为状态节点1和状态节点2之间的父子关系而形成协作；智能代理A和智能代理C因状态节点1和状态节点3之间的父子关系而形成协作；智能代理C和智能代理B因状态节点\n4和状态节点5之间的父子关系而形成协作；智能代理B则顺序工作于状态节点5和状态节点6。该实施例中，智能代理A和智能代理B之间的协作过程如下：\n[0037] (1)智能代理A完成状态节点1的工作，此时状态节点1已经收集了状态节点1的子节点状态节点2要求的数据长度；智能代理A置位状态节点2的工作标志，并出发状态节点2的智能代理B的条件变量。此时状态节点1尚未收集到子节点状态节点3要求的数据长度，因而状态节点3的工作标志不被智能代理A置位，它的智能代理的条件变量不被触发。(2)当智能代理B被条件变量唤醒后，遍历自己所负责的所有状态节点，发现状态节点\n2有需要自己处理的工作；智能代理B重置状态节点2的工作标志，从状态节点1的缓冲区中获得数据进行处理，处理结果和处理状态保存到状态节点2中，根据状态节点2的子节点要求的数据长度是否满足确定是否唤醒它们的智能代理。处理结束后，智能代理B在条件变量等待。\n[0038] 采用图5所示的数据结构来管理信号流状态图中的状态节点和智能代理，建立状态节点和智能代理的内部结构，使得父子状态节点之间以及状态节点和智能代理之间能够通过引用互相访问，智能代理也能够通过所负责的状态节点找到其子节点的智能代理，从而实现智能代理之间的同步通讯或通过条件变量的异步通讯。\n[0039] 图6示出了一个实施例中远程监护系统中的测试认证平台50，其负责对单个智能代理或特定智能代理进行测试和认证。该平台包括代理数据库501和测试认证工作站502，其中：代理数据库501存储已经认真的智能代理及其开发商提供的测试概要；测试认证工作站502则运行移动智能代理管理平台40，通过加载特定开发商提供的智能代理和测试概要启动测试过程。测试概要包括测试脚本、代理连接结构图、测试代理、测试数据和测试说明文档。其中：\n[0040] (1)测试脚本描述需要顺序执行的测试步骤，即可包括对代理连接结构图的顺序执行，也包括为取的与代理数据库501中已验证的智能代理互操作的证书而使用该代理提供的测试概要进行互操作测试的步骤。\n[0041] (2)代理连接结构图可以是待测试的代理连接结构图，也可以是测试单个智能代理而推荐的代理连接结构图，后者中的代理可能不一定是具体的代理，而是具有某些功能和/或接口特征的代理，也可能是本代理希望测试连接的智能代理列表。\n[0042] (3)测试代理是一种专门为测试设计的智能代理，包括模拟信号源、运行环境中的单元测试代理或对测试结果进行分析处理及验证的代理模块。测试代理可以是测试平台通用的测试代理(如使用测试数据模拟的信号源)或为特定测试定制的测试代理(如单元测试代理)。在测试脚本中还记录了在特定测试步骤中特定测试代理的输出结果对如何用于被测智能代理的功能、接口、安全及加密机制，以及如何用于系统运行性能和资源要求的定征，从而使得测试平台可以自动化地完成验证和测试功能，并生成系统在功能、安全加密、互操作性、性能及计算资源需求等方面的证书。上述对互操作性的认证包括：1、对接口结构的认证；2、对其它智能和本智能代理可互操作的认证标准(基于测试代理输出的标准)。\n[0043] (4)测试说明文档是供测试人员查看的文字描述的测试用例，它说明了一些需要用户交互的测试步骤及观察方法，作为对上述自动测试过程的补充。测试人员可依据测试说明文档交互式地对系统在功能、安全加密、互操作性、性能及计算资源需求等方面进行测试和认证。\n[0044] 图7示出了一个实施例中的基于移动智能代理的远程监护方法，该方法包括以下步骤：\n[0045] 在步骤S10中，启动移动智能代理管理平台。\n[0046] 如图8所示，在一个实施例中，启动移动智能代理管理平台的方法流程具体过程如下：\n[0047] 在步骤S101中，智能代理管理器403从代理存储服务器30中加载代理连接结构图。\n[0048] 在步骤S102中，根据对代理连接结构图的证书进行认证，并根据证书中关于各个智能代理在功能、安全性、互操作性、性能及计算资源等方面的证书对代理连接结构图进行授权并指定调度计划。\n[0049] 在步骤S103中，控制单元402通过智能代理管理器403按照授权的代理连接结构图加载智能代理，为代理连接结构图中描述的状态节点分配内存资源，并按照代理连接结构图在状态节点之间及状态节点与智能代理之间建立交互引用。\n[0050] 在步骤S104中，控制单元402以线程方式启动有异步处理任务的智能代理的异步接口。\n[0051] 在步骤S20中，通过移动智能代理管理平台40提供给远程监护设备要求的代理连接结构图，根据代理连接结构图动态组装和加载移动智能代理，并对移动智能代理进行远程测试、调试和配置。\n[0052] 图9示出了一个实施例中对移动智能代理进行远程配置的方法流程，具体过程如下：\n[0053] 在下面步骤之前，已运行移动智能代理管理平台40。\n[0054] 在步骤S201中，远程监护设备要求远程调控。\n[0055] 在步骤S202中，移动智能代理管理平台40对远程系统认证授权。\n[0056] 在步骤S203中，远程监护设备要求当前使用的代理连接结构图。\n[0057] 在步骤S204中，移动智能代理管理平台40传回代理连接结构图和/或其远程位置引用。\n[0058] 在步骤S205中，远程监护设备将代理连接结构图加载到可视化编辑界面。\n[0059] 在步骤S206中，用户通过可视化编辑界面配置移动智能代理和状态节点。\n[0060] 在步骤S207中，向移动智能代理管理平台40传回更改后的代理连接结构图。\n[0061] 在步骤S208中，对更改的代理连接结构图进行授权根据该更改后的连接结构图建立新的调度计划。\n[0062] 在步骤S209中，按照更改后的代理连接结构图增删配置数据处理单元401中的智能代理及状态节点。该步骤中，移动智能代理平台40从代理存储服务器30中加载相应的智能代理。\n[0063] 在步骤S210中，更新代理连接结构图中的智能代理和状态节点之间的交互引用。\n[0064] 应当说明的是，对移动智能代理进行远程测试和调试的过程与远程配置和组装的过程类似，其不同点在于新增加的智能代理是专门用于测试和调试的具有远程通讯能力的智能代理。这些专用智能代理可包括模拟信号源和调试数据输出器，根据更改后的代理连接结构图被添加到数据处理单元401的数据结构中，前者接受来自于远程的数据驱动，后者将数据处理单元401中该代理所负责的状态节点的数据、状态和参数等导出到远程系统，从而实现智能代理的远程测试和调试。\n[0065] 图10示出了一个实施例中对智能代理进行测试认证的方法流程，具体过程如下：\n[0066] 在步骤S301中，加载待测试的智能代理和测试概要。\n[0067] 在步骤S302中，根据测试概要中的测试脚本一次执行相应的测试步骤。\n[0068] 在步骤S303中，执行基于待测智能代理的代理连接结构图。\n[0069] 在步骤S304中，根据测试代理的输出自动生成系统在功能、安全加密、互操作性、性能及计算资源需求等方面的证书。\n[0070] 在步骤S305中，执行基于互操作智能代理的测试概要。\n[0071] 在步骤S306中，根据测试概要中的测试脚本一次执行相关的代理连接结构图。\n[0072] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。