龍丹 劉欣 莫永華

摘 要

中國(guó)老齡化人口逐步增多，受限于養(yǎng)老機(jī)構(gòu)的數(shù)量及當(dāng)下中青年夫妻面臨的巨大生活壓力，與老年人的健康與看護(hù)相關(guān)的社會(huì)養(yǎng)老問題矛盾日益突出，本文對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)的老人遠(yuǎn)程智能看護(hù)系統(tǒng)中的智能看護(hù)終端進(jìn)行研究，并給出相應(yīng)的模塊化設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);遠(yuǎn)程看護(hù);智能看護(hù)設(shè)備

中圖分類號(hào)： R197.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.19.055

Abstract

China's aging population is gradually increasing， limited by the number of pension institutions and the huge life pressure of young and middle-aged couples，the contradiction of social pension problems related to the health and care of the elderly is increasingly prominent.This paper studies the intelligent care terminal in the remote intelligent care system for the elderly based on the Internet of things， and gives the corresponding modular design scheme.

Key Words

Internet of things technology;Remote care;Intelligent care equipment

社會(huì)人口的老齡化是一個(gè)非常嚴(yán)峻的問題，目前，中國(guó)老齡化人口達(dá)到2億人，中國(guó)老齡化時(shí)代已然到來(lái)。作為社會(huì)中流砥柱的“80后”，在面對(duì)“4+2+1”的大家庭模式時(shí)，生活壓力之大可想而知。對(duì)于老人看護(hù)這樣一個(gè)社會(huì)問題，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程看護(hù)是一個(gè)有效的解決辦法。

1 遠(yuǎn)程智能看護(hù)系統(tǒng)解決方案

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的老人遠(yuǎn)程智能看護(hù)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)來(lái)判斷老人身體狀況有無(wú)異常，比對(duì)結(jié)果異常及時(shí)向家屬、社區(qū)或相關(guān)機(jī)構(gòu)發(fā)送報(bào)警信息，并提供老人的定位信息。系統(tǒng)從數(shù)據(jù)采集與傳輸、云平臺(tái)和手機(jī)客戶端三個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，其中的智能看護(hù)終端的研究，是系統(tǒng)解決方案的重要組成部分，以下給出該智能看護(hù)終端相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。

2 智能看護(hù)終端的總體設(shè)計(jì)

該智能看護(hù)終端的系統(tǒng)電路采用模塊化設(shè)計(jì)，包括生命體征檢測(cè)模塊、定位模塊、姿態(tài)異常檢測(cè)模塊、緊急求助模塊、報(bào)警模塊、GPRS通信模塊等，相應(yīng)的智能終端硬件框圖見圖1。

3 主要模塊設(shè)計(jì)

因系統(tǒng)主要是對(duì)生命體征信息、位置信息和姿態(tài)信息進(jìn)行采集，故對(duì)該智能終端進(jìn)行了以下幾個(gè)主要模塊的設(shè)計(jì)。

（1）生命體征檢測(cè)模塊

在不影響老人正常生活的前提下，通過(guò)傳感器對(duì)老年人的體溫、脈搏等生命體征信息進(jìn)行采集，并定期傳送到云平臺(tái)。

（2）定位模塊

考慮室外和室內(nèi)的環(huán)境差異，定位模塊又分為室外定位和室內(nèi)定位兩個(gè)子模塊，結(jié)合GPS和RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，為家屬日常了解老人位置，或是遇突發(fā)情況進(jìn)行緊急處理提供可靠數(shù)據(jù)。

（3）姿態(tài)異常檢測(cè)模塊

該模塊利用加速度傳感器，以檢測(cè)老人的肢體動(dòng)作為依據(jù)，可自動(dòng)識(shí)別并及時(shí)發(fā)現(xiàn)老人暈倒、摔倒或發(fā)病等身體異常，并向家屬、平臺(tái)或社區(qū)發(fā)出異常報(bào)警，實(shí)現(xiàn)及時(shí)的救治。

（4）緊急求助模塊

當(dāng)老人出現(xiàn)身體不適時(shí)，可以通過(guò)SOS按鍵主動(dòng)迅速地連通平臺(tái)救助指揮中心，救助指揮系統(tǒng)在向老年人家屬自動(dòng)發(fā)送急救短信的同時(shí)定位老人所處位置，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)聽老年人發(fā)出的聲音狀況，并通過(guò)救助系統(tǒng)迅速連通老年人家屬、社區(qū)和相關(guān)急救機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多方通話，協(xié)調(diào)指揮救助。

（5）報(bào)警模塊

該模塊有效利用各類傳感器，對(duì)老人的生命體征信號(hào)或身體姿態(tài)進(jìn)行對(duì)比，如出現(xiàn)異常，立即自動(dòng)向平臺(tái)求助指揮中心或家屬發(fā)出報(bào)警信息及定位信息，以便及時(shí)進(jìn)行處理。

（6）通信模塊

使用2G、3G或4G網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)傳送至云平臺(tái)。

4 關(guān)鍵問題研究

在整個(gè)硬件系統(tǒng)中，有兩個(gè)關(guān)鍵問題需要處理，一是老人當(dāng)前位置的定位，二是老人姿態(tài)的異常檢測(cè)。

（1）定位問題

室外利用GPS定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精確的位置定位和定位信息的發(fā)送，GPS定位技術(shù)相對(duì)比較成熟。當(dāng)老人迷路、走失或發(fā)生意外時(shí)，可以直接向家屬、平臺(tái)或社區(qū)等發(fā)送緊急求助信號(hào)和定位信息。

在室內(nèi)，受限于遮擋物等原因，使得信號(hào)衰減大，GPS定位無(wú)法發(fā)揮有效定位的作用，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，采用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位。RFID基本系統(tǒng)包括電子標(biāo)簽和讀寫器，讀寫器和電子標(biāo)簽通過(guò)讀寫器天線和標(biāo)簽天線的耦合完成信號(hào)的傳輸。在具體位置數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，需要利用蛛網(wǎng)定位算法，利用RFID標(biāo)簽及RFID 讀寫器進(jìn)行整體數(shù)據(jù)收集處理。

（2）姿態(tài)異常檢測(cè)問題

姿態(tài)異常檢測(cè)主要是對(duì)老人跌到進(jìn)行檢測(cè)，首先定義人體的坐標(biāo)系統(tǒng)，選擇以胸腔部位作為特征部位建立笛卡爾坐標(biāo)系Oxyz，坐標(biāo)系隨人體軀干運(yùn)動(dòng)而動(dòng)，X軸指向軀干前方，Y軸指向左方，Z軸垂直于地面向上，三者成右手直角系。實(shí)際中，在抖動(dòng)、坐下等非摔倒情況中，單個(gè)軸的加速度也會(huì)發(fā)生劇烈規(guī)律性變化，且與摔倒情況的變化類似，所以僅根據(jù)單軸加速度來(lái)判斷摔倒會(huì)發(fā)生較多誤判情況。但是，摔倒過(guò)程中，人體三軸合成加速度|a|變化明顯區(qū)別于人體日?；顒?dòng)。

因此，可以選定日?；顒?dòng)和摔倒過(guò)程之間存在的合成加速度最佳臨界點(diǎn)aT作為閾值點(diǎn)區(qū)分摔倒行為和日常動(dòng)作。采用加速度閾值點(diǎn)算法來(lái)判斷是否摔倒，提取最佳加速度閾值點(diǎn)aT是問題的關(guān)鍵所在。這里，可采用運(yùn)動(dòng)傳感器MPU6050獲取X，Y，Z軸上的包含加速度計(jì)的3個(gè)值和陀螺儀的3個(gè)值（加速度計(jì)可提供三個(gè)軸上的加速度信息;陀螺儀可提供三個(gè)軸上的角速度信息），通過(guò)分析，對(duì)老人是否跌到進(jìn)行檢測(cè)。

5 小結(jié)

本文的研究目標(biāo)是設(shè)計(jì)研究一款能夠在老人遠(yuǎn)程智能看護(hù)系統(tǒng)中對(duì)生命體征、定位信息、姿態(tài)信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的智能終端，以便在一些緊急情況發(fā)生時(shí)進(jìn)行快速分析和判斷提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]趙亦俊，張濤.智能穿戴在健康領(lǐng)域發(fā)展的現(xiàn)況分析[J].中國(guó)衛(wèi)生信息管理雜志，2015，12（4）.

[2]徐利謀，黃長(zhǎng)遠(yuǎn).基于物聯(lián)網(wǎng)的空巢老人居家看護(hù)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2016（13）.

[3]李曉珊，張明.面向高齡用戶的可穿戴產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究[J].裝飾，2015（07）.