可穿戴健康監測系統

彭軍，李津

(天津工業大學紡織學院，天津 300387)

1 引言

隨著社會的快速發展，人口老齡化問題日益嚴重，環境問題和食品安全問題加重了人們對醫療及健康管理的經濟負擔。同時，單純的以醫院為中心的醫療診斷模式逐漸轉變為以預防為主，以社區、家庭和個人醫療為中心的醫療模式。可穿戴健康監測系統是解決以上問題的關鍵支撐和核心技術，并成為新的研究應用熱點，受到學術界和工業界的強烈關注。其便攜性、移動性和社交性的特點能夠滿足用戶對醫療健康產品的低成本、個性化和智能性的急迫需求，以及社會對全民健康狀態的進一步保障，深入服務以及全局監管的要求[1]。

2 可穿戴健康監測系統研究背景

可穿戴健康檢測系統是無線傳感器網絡的一種熱門的實際應用，因而在可穿戴監測系統數據融合進行研究的時候必須考慮傳統無線傳感器網絡數據融合的相關內容[2]。可穿戴健康監測系統關鍵技術包括網絡拓撲控制、時鐘同步、數據融合、網絡安全、無線通訊技術、數據管理和嵌入式操作系統。數據融合的占據重要的核心地位，主要體現在以下幾個方面：節省能量，延長網絡生命期、獲取更準確完整的信息、提高數據收集效率、提高識別準確性和智能性。數據融合作不僅是提高通信效率和能量效率的一種有效方式，還是實現其他關鍵技術的共性基礎和重要手段，但它并不是完全獨立的，而是與其他技術相結合來解決實際應用問題。經過多年的建設和積累，傳感器網絡應用系統逐漸增多，這些都為數據融合提供了新的舞臺和挑戰，因而，可穿戴健康監測系統使用范圍更加的廣泛，在工業、醫療、軍事、日常生活等領域有著重要的用途。

3 可穿戴健康監測系統問題分析

3.1 傳感器網絡的應用特征

典型的傳感器網絡有大量具有傳感、數據處理和無線通訊功能的小型嵌入式設備組成。這些被稱為傳感節點的嵌入式設備通過自治組網的方式形成網絡系統，以協同工作的方式完成工作任務[3]。傳感器網絡技術與應用場景密切相關，很多研究成果均來源于真實場景中的實際需求，因此，與傳統無線網絡相比，傳感器網絡在應用方面具有如下幾個明顯的特征：、網絡規模大、節點冗余性高、節點資源受限、網絡拓撲的動態性強、網絡節點無控制中心、以數據為中心的網絡、復雜網絡化特點日益明顯。根據傳感器網絡應用特征的分析，在面向實際應用的研究工作中，傳感器網絡的數據融合技術是最適宜的切入點。

3.2 傳感器網絡數據特點

隨著社會的快速發展，民用領域的強烈需求是傳感器網絡發展的核心驅動，由此產生很多新的特征，如數據的多態性與異購性、數據的海量性、數據的時效性強、存儲位子多樣性、數據復雜性強及關系性強。無線傳感器網絡中有各式各樣的傳感器，而每一類傳感器在不同的應用系統中又有不同的的用途。對于復雜的傳感器網絡數據關系，數據復雜到需要引用歷史數據和復雜的模式識別技術才能獲得必要的特征信息。數據關系性強還體現在網絡節點上數據之間彼此關聯交互、缺一不可。數據間關系是數據關聯的擴展或復雜的體現，是物聯網交互性特點的必要保證。

4 可穿戴健康監測系統存在問題

總體來說，無線傳感器網絡中數據融合的作用主要體現在節省能量、延長網絡生命周期、提高數據收集效率、增強數據準確性以及獲取綜合性信息。但現有的無線傳感器網絡數據融合技術存在如下幾個缺陷：1.破壞網絡的各個協議層的完整性，導致上下層協議不透明。2.為了跨協議層理解數據，需要對數據進行命名，而命名機制導致來自同一個源節點的不同數據類型之間無法進行數據融合。3.依賴于應用的數據融合可以根據應用需求獲得最大限度的數據壓縮，但可能導致結果數據中過多信息損失，容易引入較大的時間延遲。

5 可穿戴健康監測系統面臨的挑戰

在無線傳感器的快速發展過程中，可穿戴健康監測系統面臨著如下挑戰：1尚未建立統一的融合理論和有效廣義融合模型及算法。2.針對不同應用設計個性化智能的數據融合架構，解決評估影響動態性及不確定問題。3.對數據融合的具體方法的研究尚處于初級階段。4.融合系統中的容錯性還沒有很好的解決。5.數據融合系統的設計還存在許多實際問題。

6 結語

可穿戴健康監測系統是一個綜合計算機、通信、電子和智能信息處理等多學課交叉的應用，但其所面臨的真正挑戰不僅僅是硬件技術，而是面向用戶數據挖掘分析的軟件算法和數據處理技術的嚴重不足。在未來的發展下，可穿戴健康監護系統具有無創連續檢測人體生理信息、數據無線發送和實時處理功能的集成系統,能滿足低生理、心理負荷條件下的生理狀態監測。