可穿戴健康监测系统

彭军，李津

(天津工业大学纺织学院，天津 300387)

1 引言

随着社会的快速发展，人口老龄化问题日益严重，环境问题和食品安全问题加重了人们对医疗及健康管理的经济负担。同时，单纯的以医院为中心的医疗诊断模式逐渐转变为以预防为主，以社区、家庭和个人医疗为中心的医疗模式。可穿戴健康监测系统是解决以上问题的关键支撑和核心技术，并成为新的研究应用热点，受到学术界和工业界的强烈关注。其便携性、移动性和社交性的特点能够满足用户对医疗健康产品的低成本、个性化和智能性的急迫需求，以及社会对全民健康状态的进一步保障，深入服务以及全局监管的要求[1]。

2 可穿戴健康监测系统研究背景

可穿戴健康检测系统是无线传感器网络的一种热门的实际应用，因而在可穿戴监测系统数据融合进行研究的时候必须考虑传统无线传感器网络数据融合的相关内容[2]。可穿戴健康监测系统关键技术包括网络拓扑控制、时钟同步、数据融合、网络安全、无线通讯技术、数据管理和嵌入式操作系统。数据融合的占据重要的核心地位，主要体现在以下几个方面：节省能量，延长网络生命期、获取更准确完整的信息、提高数据收集效率、提高识别准确性和智能性。数据融合作不仅是提高通信效率和能量效率的一种有效方式，还是实现其他关键技术的共性基础和重要手段，但它并不是完全独立的，而是与其他技术相结合来解决实际应用问题。经过多年的建设和积累，传感器网络应用系统逐渐增多，这些都为数据融合提供了新的舞台和挑战，因而，可穿戴健康监测系统使用范围更加的广泛，在工业、医疗、军事、日常生活等领域有着重要的用途。

3 可穿戴健康监测系统问题分析

3.1 传感器网络的应用特征

典型的传感器网络有大量具有传感、数据处理和无线通讯功能的小型嵌入式设备组成。这些被称为传感节点的嵌入式设备通过自治组网的方式形成网络系统，以协同工作的方式完成工作任务[3]。传感器网络技术与应用场景密切相关，很多研究成果均来源于真实场景中的实际需求，因此，与传统无线网络相比，传感器网络在应用方面具有如下几个明显的特征：、网络规模大、节点冗余性高、节点资源受限、网络拓扑的动态性强、网络节点无控制中心、以数据为中心的网络、复杂网络化特点日益明显。根据传感器网络应用特征的分析，在面向实际应用的研究工作中，传感器网络的数据融合技术是最适宜的切入点。

3.2 传感器网络数据特点

随着社会的快速发展，民用领域的强烈需求是传感器网络发展的核心驱动，由此产生很多新的特征，如数据的多态性与异购性、数据的海量性、数据的时效性强、存储位子多样性、数据复杂性强及关系性强。无线传感器网络中有各式各样的传感器，而每一类传感器在不同的应用系统中又有不同的的用途。对于复杂的传感器网络数据关系，数据复杂到需要引用历史数据和复杂的模式识别技术才能获得必要的特征信息。数据关系性强还体现在网络节点上数据之间彼此关联交互、缺一不可。数据间关系是数据关联的扩展或复杂的体现，是物联网交互性特点的必要保证。

4 可穿戴健康监测系统存在问题

总体来说，无线传感器网络中数据融合的作用主要体现在节省能量、延长网络生命周期、提高数据收集效率、增强数据准确性以及获取综合性信息。但现有的无线传感器网络数据融合技术存在如下几个缺陷：1.破坏网络的各个协议层的完整性，导致上下层协议不透明。2.为了跨协议层理解数据，需要对数据进行命名，而命名机制导致来自同一个源节点的不同数据类型之间无法进行数据融合。3.依赖于应用的数据融合可以根据应用需求获得最大限度的数据压缩，但可能导致结果数据中过多信息损失，容易引入较大的时间延迟。

5 可穿戴健康监测系统面临的挑战

在无线传感器的快速发展过程中，可穿戴健康监测系统面临着如下挑战：1尚未建立统一的融合理论和有效广义融合模型及算法。2.针对不同应用设计个性化智能的数据融合架构，解决评估影响动态性及不确定问题。3.对数据融合的具体方法的研究尚处于初级阶段。4.融合系统中的容错性还没有很好的解决。5.数据融合系统的设计还存在许多实际问题。

6 结语

可穿戴健康监测系统是一个综合计算机、通信、电子和智能信息处理等多学课交叉的应用，但其所面临的真正挑战不仅仅是硬件技术，而是面向用户数据挖掘分析的软件算法和数据处理技术的严重不足。在未来的发展下，可穿戴健康监护系统具有无创连续检测人体生理信息、数据无线发送和实时处理功能的集成系统,能满足低生理、心理负荷条件下的生理状态监测。