敬老院環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)化智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計
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隨著我國老齡化程度的逐步加劇，空巢老人問題凸顯，并已成為老齡化問題的新焦點。據(jù)統(tǒng)計，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)濟壓力大，敬老院無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，主動面對未來養(yǎng)老領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。
之前關(guān)于助老助殘技術(shù)的研究多針對一些特定功能的智能化設(shè)備而展開，并未引入全面的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控理念。近年來國內(nèi)外諸多單位開展了將醫(yī)療、助老助殘全面網(wǎng)絡(luò)化的研究。由臺灣大學(xué)電子工程系、臺北科技大學(xué)電子工程系聯(lián)合開發(fā)的“帶有預(yù)警機制的移動護(hù)理系統(tǒng)”中，用于測量老人生理參數(shù)的便攜式設(shè)備通過藍(lán)牙模塊發(fā)射信號，然后接人GSM手機，通過手機短信將信息匯總于監(jiān)護(hù)中心。該方法雖經(jīng)GSM擴大了通信范圍，但信號經(jīng)手機中轉(zhuǎn)使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了成本。此外GSM輻射較大，不宜長時間連續(xù)使用。歐美醫(yī)療機構(gòu)多通過WLAN(IEEE 802.11)設(shè)備接入以太網(wǎng)(IEEE 802.3)，較好地實現(xiàn)了對突發(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)測設(shè)備接入以太網(wǎng)，結(jié)合RFID、視頻監(jiān)視、數(shù)據(jù)庫及人機界面開發(fā)等熱點技術(shù)完成了老人狀況和監(jiān)護(hù)中心的無縫銜接。
1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
當(dāng)前我國大型敬老院、福利院大多住宿條件良好，入住率高達(dá)100％，排隊入住的情況屢見不鮮。但這些機構(gòu)中從事醫(yī)療監(jiān)護(hù)工作的人員較少且助老助殘設(shè)施相對陳舊，技術(shù)水平落后，在很大程度上限制了對老人身體健康狀況的了解。
對老人的生命特征、護(hù)理情況、活動范圍等信息進(jìn)行實時監(jiān)測，不僅可以實時了解老人當(dāng)前的健康狀況，還可預(yù)測老人未來的情況。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。老人通過便攜式無線監(jiān)測設(shè)備(即圖1中老人身邊設(shè)備)不僅能定時獲取血壓、脈搏、體溫等生理參數(shù)，還可通過對有源RFID標(biāo)簽信號進(jìn)行識別確定位置，通過基站接入有線網(wǎng)絡(luò)將信息匯總于監(jiān)護(hù)中心。監(jiān)護(hù)中心可實時了解老人的各項信息并將其存儲，以便將來分析查看。如遇緊急狀況，監(jiān)護(hù)中心可通過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
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
數(shù)據(jù)監(jiān)控網(wǎng)又分為有線網(wǎng)(以太網(wǎng))和無線網(wǎng)(WLAN)兩部分。
(1)有線數(shù)據(jù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)
結(jié)合傳統(tǒng)工業(yè)控制領(lǐng)域中總線型網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)不便、實現(xiàn)成本高等問題，選用組網(wǎng)能力強、可靠性高、速度快、成本低、應(yīng)用范圍廣的以太網(wǎng)作為有線數(shù)據(jù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)部分。該部分除了用于匯總無線網(wǎng)絡(luò)外，主要用于對老人室內(nèi)的中大型、移動性差的終端設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，如公寓中的醫(yī)療護(hù)理床、空調(diào)和活動中心的各類娛樂、康復(fù)設(shè)備。
(2)無線數(shù)據(jù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)
WLAN所采用的CSMA／CA(載波監(jiān)聽多路訪問／沖突避免)型介質(zhì)訪問機制遵守以太網(wǎng)協(xié)議(CSMA／CD，載波監(jiān)聽多路訪問／沖突檢測)并與主流網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)兼容，可通過無線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，更為綠色環(huán)保。此外，WLAN相對其他移動通信技術(shù)(如Bluetooth、Zig Bee)移動性好，擴展性強，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)狀型定向天線作為無線接入點。TWL5401A是戶外遠(yuǎn)距離AP，采用高密封、防腐蝕、抗干擾鋁機殼和IEEE802.3a／PoE以太網(wǎng)電源，覆蓋范圍廣(無障礙2 km)，支持AP、點對多點、中繼和無線客戶端等模式，靈敏度高，配合看門狗和最新無線安全標(biāo)準(zhǔn)WPA2使得無線通信安全可靠。
無線終端集脈搏、血壓、溫度傳感器于一體。首先利用光電傳感器通過測試血液對光強的吸收能力間接測脈搏數(shù)，然后用壓力傳感器測血壓，最后通過溫度傳感器測體溫。老人定位屬精度較低的區(qū)域定位，故根據(jù)RFID信號采用質(zhì)心定位算法便可滿足要求。無線終端可采用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。
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