一种居家养老监护预警方案的设计与研究

王飞飞 胡海峰

摘要：针对日益突出的老年人居家养老问题，在对具体需求进行分析的基础上，提出了一种居家养老监护预警方案，该方案中通过随身携带设备进行体征信息的采集，然后通过传输模块将数据发送至移动终端进行显示存储，并定时发送至远程监护中心，如数据异常较明显则即时发送至监护中心，系统每日对接收到的数据进行分析比对给出建议与反馈，从而形成长期有效的身体状态监控。

关键词：监护预警;数据分析;居家养老

中图分类号：TP311      文献标识码：A      文章编号：1009-3044（2018）34-0034-01

1 引言

随着社会的发展，老年人的居家养老问题日益突出，目前的居家养老监护大多功能单一，不具备常规生理指标数据的采集与处理功能，传统的视频监控设备只能有限地进行外在体征观察，而能够获取有效数据的有线监护设施因连接设备较多、使用烦琐专业化、价格较高等并不适合老年人的家庭使用环境，没有得到很好的普及，因此智能化、人性化、使用简单的监护预警方案是目前研究的重点问题[1-3]。本文在对信息采集、数据传输技术进行分析研究的基础上，提出了一种新的方案，首先通过传感器节点对老人体征信息进行采集，然后通过无线传感器网络将采集的信息传送至移动终端，最终定时将信息通过网络传输至医疗单位。

2 相关技术

2.1通信模型

传感器节点在具体工作时采用文献[4]中的通信模型，该模型中节点发送kbit数据所消耗的能量为：

式（1）中，参数β的取值与信息传输的距离相关，其值直接影响了节点的发送能耗，当传输距离d小于d0（d0=86.2）时，采用自由空间信道模型，β值为2;当传输距离d大于d0时，采用多径衰减信道模型，β值为4，所以当数据传输距离大于某个临界值时，节点消耗能量变化较大。

2.2定位算法

由于监护对象老人是不断移动的，当出现突发问题时其位置信息在监护过程中尤为重要，因此对老人位置的确定在整个系统中是非常重要的。在已有的定位技术中，本系统采用的是基于RSSI的定位方法，在该方法中，如果已知发射节点的信号强度，接收节点可以通过接收到的信号强度计算出传播中的信号损耗，最后根据理论、经验模型与已有算法计算出节点之间的位置。在实际需要定位前，首先要确定监测点，并记录各点收到的信号强度，根据数据建立各监测点位置和信号强度关系的数据库（x，y，ss1，ss2，ss3）[5]。当老人出现问题需要进行实际定位以获取最快的医疗救助时，系统根据即时信号强度和已有的信号强度进行比较，信号强度均方差最小的点位置即为要寻找的老人的坐标点，为了提高数据的精确度，可以进行多次定位，最终取其平均值。

3 系统方案分析与设计

3.1 功能分析

该系统主要应用于居家养老，通过佩戴设备的形式采集老人的相关生理体征信息，并将采集到的信息通过网络传输给终端，具备的基本功能如下：

（1）在不影响老人正常生活的前提下对老年人的血压、脉搏等信息进行采集。

（2）当体征信息出现异常时给出预警，提醒老人与远程监护中心的注意。

（3）实现采集信息的正常传输，当老人体征信息正常时每天定时将信息由移动终端传输至远程监护中心。

（4）实现用户的居家定位，在意外发生时能准确地获取老人的位置信息。

（5）移动终端软件简单明了易用，方便用户的日常使用。

3.2 系统方案设计

该预警监护系统中，随身设备是最基础的设施，由传感器信息采集模块与通信模块组成，通过信息采集模块对血压、脉搏等生理体征参数进行采集后，经由通信模块将数据发送到协调器中，网络协调器对数据进行汇总融合后转发到移动终端，正常情况下每日定时进行数据的传输，如果出现信息异常，则发出预警信号并即时传输。

移动终端是整个系统中最直观的部分，对传感器节点采集传送的数据进行存储并常规显示，让用户能够对自己的信息进行查看，并接收远程监护中心的反馈信息与健康建议。移动终端的软件根据需要分为基于Web的页面和基于Android的App，基于Web的软件可以在家用电脑上使用，而App可以在手机上操作，无论哪种方式，都要做到界面简单，功能简洁适当，包括常规的系统登录、体征信息显示与反馈信息查看功能。系统登录采取身份证验证方式，以便与医院对接时快捷地核实用户的身份信息;体征信息显示界面主要对常规采集的数据以直观的方式进行展现，反馈信息查看页面则是远程监护中心根据收到的数据进行分析而形成的日常身体报告。

远程监护中心是整个系统的核心所在，每天定时接收各项测量数据，并将数据存储到SQL Server数据库中，根据各项医用指标对数据进行分析后得出日常身体报告返回给用户，并根据分析结果对可能出现的问题进行预防，如遇突发状况，则需要准确确认用户的身份与所处位置，并与医疗机构联系，形成及时救助。同时需要每隔一段时期对用户的身体报告进行连续性分析，形成对日常身体状况的有效监控。

具体工作流程如图1所示：

4 结束语

该居家养老监护预警方案可以实现信息的采集，并将采集到的信息传输至移动终端和远程监护中心，在出现异常突发状况时能够发出警报提示信号，远程监护系统根据对收到的信息进行分析，实现对老人身体状况的监护，同时能够根据数据的日常变化对老人的身体状况做出有效预警。

参考文献：

[1] 潘永友. 基于物联网技术的养老院管理系统设计与实现[D]. 杭州电子科技大学， 2013：7-8.

[2] 杨蕾， 杨路明， 满君丰， 等. 空巢老人智能监护系统中异常情况检测的研究[J]. 计算机工程与应用， 2009， 45（16）： 242-245.

[3] 张赟， 宋红波. 居家老人的安全预警系统设计与实现[J]. 西安邮电大学学报， 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，陈 渝， 等.无线传感器网络[M]. 清华大学出版社， 2005（5）：146-148.

【通联编辑：光文玲】