敬老院環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)化智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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時(shí)間：2010-03-10
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
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隨著我國(guó)老齡化程度的逐步加劇，空巢老人問(wèn)題凸顯，并已成為老齡化問(wèn)題的新焦點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前在大城市中空巢家庭已接近30％，而京滬津三直轄市則高達(dá)33％以上?？粘怖先松钅芰Σ钜约敖?jīng)濟(jì)壓力大，敬老院無(wú)疑是他們晚年生活的理想選擇。將全面的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控理念引入敬老院，組建網(wǎng)絡(luò)化智能監(jiān)控系統(tǒng)，可以提高助老助殘服務(wù)品質(zhì)，變革傳統(tǒng)養(yǎng)老方式，主動(dòng)面對(duì)未來(lái)養(yǎng)老領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。
之前關(guān)于助老助殘技術(shù)的研究多針對(duì)一些特定功能的智能化設(shè)備而展開(kāi)，并未引入全面的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控理念。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外諸多單位開(kāi)展了將醫(yī)療、助老助殘全面網(wǎng)絡(luò)化的研究。由臺(tái)灣大學(xué)電子工程系、臺(tái)北科技大學(xué)電子工程系聯(lián)合開(kāi)發(fā)的“帶有預(yù)警機(jī)制的移動(dòng)護(hù)理系統(tǒng)”中，用于測(cè)量老人生理參數(shù)的便攜式設(shè)備通過(guò)藍(lán)牙模塊發(fā)射信號(hào)，然后接人GSM手機(jī)，通過(guò)手機(jī)短信將信息匯總于監(jiān)護(hù)中心。該方法雖經(jīng)GSM擴(kuò)大了通信范圍，但信號(hào)經(jīng)手機(jī)中轉(zhuǎn)使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了成本。此外GSM輻射較大，不宜長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用。歐美醫(yī)療機(jī)構(gòu)多通過(guò)WLAN(IEEE 802.11)設(shè)備接入以太網(wǎng)(IEEE 802.3)，較好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)突發(fā)病例和緊急情況的預(yù)警和處理，值得借鑒。
隨著以太網(wǎng)、WLAN技術(shù)的不斷成熟，其傳輸速率、安全性和穩(wěn)定性也不斷提高。本文采用WLAN便攜監(jiān)測(cè)設(shè)備接入以太網(wǎng)，結(jié)合RFID、視頻監(jiān)視、數(shù)據(jù)庫(kù)及人機(jī)界面開(kāi)發(fā)等熱點(diǎn)技術(shù)完成了老人狀況和監(jiān)護(hù)中心的無(wú)縫銜接。
1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
當(dāng)前我國(guó)大型敬老院、福利院大多住宿條件良好，入住率高達(dá)100％，排隊(duì)入住的情況屢見(jiàn)不鮮。但這些機(jī)構(gòu)中從事醫(yī)療監(jiān)護(hù)工作的人員較少且助老助殘?jiān)O(shè)施相對(duì)陳舊，技術(shù)水平落后，在很大程度上限制了對(duì)老人身體健康狀況的了解。
對(duì)老人的生命特征、護(hù)理情況、活動(dòng)范圍等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，不僅可以實(shí)時(shí)了解老人當(dāng)前的健康狀況，還可預(yù)測(cè)老人未來(lái)的情況。敬老院網(wǎng)絡(luò)化智能監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。老人通過(guò)便攜式無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備(即圖1中老人身邊設(shè)備)不僅能定時(shí)獲取血壓、脈搏、體溫等生理參數(shù)，還可通過(guò)對(duì)有源RFID標(biāo)簽信號(hào)進(jìn)行識(shí)別確定位置，通過(guò)基站接入有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)將信息匯總于監(jiān)護(hù)中心。監(jiān)護(hù)中心可實(shí)時(shí)了解老人的各項(xiàng)信息并將其存儲(chǔ)，以便將來(lái)分析查看。如遇緊急狀況，監(jiān)護(hù)中心可通過(guò)定位信息切換視頻監(jiān)視器，結(jié)合生理參數(shù)派出相應(yīng)救護(hù)人員到達(dá)確切事發(fā)地進(jìn)行救治，實(shí)現(xiàn)了有限人力資源的優(yōu)化整合，完成了信息和視頻聯(lián)動(dòng)監(jiān)控、監(jiān)控和救護(hù)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)由數(shù)據(jù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)(灰)和視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)(黑)兩部分組成，如圖1所示。
2.1數(shù)據(jù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)監(jiān)控網(wǎng)又分為有線(xiàn)網(wǎng)(以太網(wǎng))和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)(WLAN)兩部分。
(1)有線(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)
結(jié)合傳統(tǒng)工業(yè)控制領(lǐng)域中總線(xiàn)型網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)不便、實(shí)現(xiàn)成本高等問(wèn)題，選用組網(wǎng)能力強(qiáng)、可靠性高、速度快、成本低、應(yīng)用范圍廣的以太網(wǎng)作為有線(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)部分。該部分除了用于匯總無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)外，主要用于對(duì)老人室內(nèi)的中大型、移動(dòng)性差的終端設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，如公寓中的醫(yī)療護(hù)理床、空調(diào)和活動(dòng)中心的各類(lèi)娛樂(lè)、康復(fù)設(shè)備。
(2)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)
WLAN所采用的CSMA／CA(載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)／沖突避免)型介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)機(jī)制遵守以太網(wǎng)協(xié)議(CSMA／CD，載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)／沖突檢測(cè))并與主流網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)兼容，可通過(guò)無(wú)線(xiàn)AP完好地接入以太網(wǎng)而不需任何修改；WLAN的輻射遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通GSM手機(jī)，更為綠色環(huán)保。此外，WLAN相對(duì)其他移動(dòng)通信技術(shù)(如Bluetooth、Zig Bee)移動(dòng)性好，擴(kuò)展性強(qiáng)，傳輸速率高。
由于涉及WLAN的室外使用，選用TENDA的TWL5401A加裝TENDA 24 dB網(wǎng)狀型定向天線(xiàn)作為無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)。TWL5401A是戶(hù)外遠(yuǎn)距離AP，采用高密封、防腐蝕、抗干擾鋁機(jī)殼和IEEE802.3a／PoE以太網(wǎng)電源，覆蓋范圍廣(無(wú)障礙2 km)，支持AP、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、中繼和無(wú)線(xiàn)客戶(hù)端等模式，靈敏度高，配合看門(mén)狗和最新無(wú)線(xiàn)安全標(biāo)準(zhǔn)WPA2使得無(wú)線(xiàn)通信安全可靠。
無(wú)線(xiàn)終端集脈搏、血壓、溫度傳感器于一體。首先利用光電傳感器通過(guò)測(cè)試血液對(duì)光強(qiáng)的吸收能力間接測(cè)脈搏數(shù)，然后用壓力傳感器測(cè)血壓，最后通過(guò)溫度傳感器測(cè)體溫。老人定位屬精度較低的區(qū)域定位，故根據(jù)RFID信號(hào)采用質(zhì)心定位算法便可滿(mǎn)足要求。無(wú)線(xiàn)終端可采用TI公司的醫(yī)用低功耗芯片，如OPT101光電傳感器和FG47x系列MCU。RFID方面可選擇北京烽火聯(lián)拓或上海秀派公司的有源標(biāo)簽和閱讀器。
評(píng)論