一種居家養老監護預警方案的設計與研究

王飛飛 胡海峰

摘要：針對日益突出的老年人居家養老問題，在對具體需求進行分析的基礎上，提出了一種居家養老監護預警方案，該方案中通過隨身攜帶設備進行體征信息的采集，然后通過傳輸模塊將數據發送至移動終端進行顯示存儲，并定時發送至遠程監護中心，如數據異常較明顯則即時發送至監護中心，系統每日對接收到的數據進行分析比對給出建議與反饋，從而形成長期有效的身體狀態監控。

關鍵詞：監護預警;數據分析;居家養老

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1009-3044（2018）34-0034-01

1 引言

隨著社會的發展，老年人的居家養老問題日益突出，目前的居家養老監護大多功能單一，不具備常規生理指標數據的采集與處理功能，傳統的視頻監控設備只能有限地進行外在體征觀察，而能夠獲取有效數據的有線監護設施因連接設備較多、使用煩瑣專業化、價格較高等并不適合老年人的家庭使用環境，沒有得到很好的普及，因此智能化、人性化、使用簡單的監護預警方案是目前研究的重點問題[1-3]。本文在對信息采集、數據傳輸技術進行分析研究的基礎上，提出了一種新的方案，首先通過傳感器節點對老人體征信息進行采集，然后通過無線傳感器網絡將采集的信息傳送至移動終端，最終定時將信息通過網絡傳輸至醫療單位。

2 相關技術

2.1通信模型

傳感器節點在具體工作時采用文獻[4]中的通信模型，該模型中節點發送kbit數據所消耗的能量為：

式（1）中，參數β的取值與信息傳輸的距離相關，其值直接影響了節點的發送能耗，當傳輸距離d小于d0（d0=86.2）時，采用自由空間信道模型，β值為2;當傳輸距離d大于d0時，采用多徑衰減信道模型，β值為4，所以當數據傳輸距離大于某個臨界值時，節點消耗能量變化較大。

2.2定位算法

由于監護對象老人是不斷移動的，當出現突發問題時其位置信息在監護過程中尤為重要，因此對老人位置的確定在整個系統中是非常重要的。在已有的定位技術中，本系統采用的是基于RSSI的定位方法，在該方法中，如果已知發射節點的信號強度，接收節點可以通過接收到的信號強度計算出傳播中的信號損耗，最后根據理論、經驗模型與已有算法計算出節點之間的位置。在實際需要定位前，首先要確定監測點，并記錄各點收到的信號強度，根據數據建立各監測點位置和信號強度關系的數據庫（x，y，ss1，ss2，ss3）[5]。當老人出現問題需要進行實際定位以獲取最快的醫療救助時，系統根據即時信號強度和已有的信號強度進行比較，信號強度均方差最小的點位置即為要尋找的老人的坐標點，為了提高數據的精確度，可以進行多次定位，最終取其平均值。

3 系統方案分析與設計

3.1 功能分析

該系統主要應用于居家養老，通過佩戴設備的形式采集老人的相關生理體征信息，并將采集到的信息通過網絡傳輸給終端，具備的基本功能如下：

（1）在不影響老人正常生活的前提下對老年人的血壓、脈搏等信息進行采集。

（2）當體征信息出現異常時給出預警，提醒老人與遠程監護中心的注意。

（3）實現采集信息的正常傳輸，當老人體征信息正常時每天定時將信息由移動終端傳輸至遠程監護中心。

（4）實現用戶的居家定位，在意外發生時能準確地獲取老人的位置信息。

（5）移動終端軟件簡單明了易用，方便用戶的日常使用。

3.2 系統方案設計

該預警監護系統中，隨身設備是最基礎的設施，由傳感器信息采集模塊與通信模塊組成，通過信息采集模塊對血壓、脈搏等生理體征參數進行采集后，經由通信模塊將數據發送到協調器中，網絡協調器對數據進行匯總融合后轉發到移動終端，正常情況下每日定時進行數據的傳輸，如果出現信息異常，則發出預警信號并即時傳輸。

移動終端是整個系統中最直觀的部分，對傳感器節點采集傳送的數據進行存儲并常規顯示，讓用戶能夠對自己的信息進行查看，并接收遠程監護中心的反饋信息與健康建議。移動終端的軟件根據需要分為基于Web的頁面和基于Android的App，基于Web的軟件可以在家用電腦上使用，而App可以在手機上操作，無論哪種方式，都要做到界面簡單，功能簡潔適當，包括常規的系統登錄、體征信息顯示與反饋信息查看功能。系統登錄采取身份證驗證方式，以便與醫院對接時快捷地核實用戶的身份信息;體征信息顯示界面主要對常規采集的數據以直觀的方式進行展現，反饋信息查看頁面則是遠程監護中心根據收到的數據進行分析而形成的日常身體報告。

遠程監護中心是整個系統的核心所在，每天定時接收各項測量數據，并將數據存儲到SQL Server數據庫中，根據各項醫用指標對數據進行分析后得出日常身體報告返回給用戶，并根據分析結果對可能出現的問題進行預防，如遇突發狀況，則需要準確確認用戶的身份與所處位置，并與醫療機構聯系，形成及時救助。同時需要每隔一段時期對用戶的身體報告進行連續性分析，形成對日常身體狀況的有效監控。

具體工作流程如圖1所示：

4 結束語

該居家養老監護預警方案可以實現信息的采集，并將采集到的信息傳輸至移動終端和遠程監護中心，在出現異常突發狀況時能夠發出警報提示信號，遠程監護系統根據對收到的信息進行分析，實現對老人身體狀況的監護，同時能夠根據數據的日常變化對老人的身體狀況做出有效預警。

參考文獻：

[1] 潘永友. 基于物聯網技術的養老院管理系統設計與實現[D]. 杭州電子科技大學， 2013：7-8.

[2] 楊蕾， 楊路明， 滿君豐， 等. 空巢老人智能監護系統中異常情況檢測的研究[J]. 計算機工程與應用， 2009， 45（16）： 242-245.

[3] 張赟， 宋紅波. 居家老人的安全預警系統設計與實現[J]. 西安郵電大學學報， 2013， 18（1）： 104-108.

[4] Heinzelman W， Chandrakasan A， Balakrishnan H. An Application Specific Protocol Architecture for Wireless Microsensor Networks [J]. IEEE Transactions on Wireless Communications， 2002， 1 （4）： 660-670.

[5] 孫利民，李建中，陳 渝， 等.無線傳感器網絡[M]. 清華大學出版社， 2005（5）：146-148.

【通聯編輯：光文玲】