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智能福利院無線看護系統(tǒng)-老人行動定位及生命體征監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

作者：蘇州新導智能科技有限公司

日期：2015-01-29 17:18:03

摘要：智能福利院無線看護系統(tǒng)-老人行動定位及生命體征監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

　　(一) 項目背景

　　xxx老年社區(qū)將按照“全國一流、功能完善、設施齊全、服務優(yōu)質(zhì)”的標準計劃建成一所“環(huán)境園林式、服務賓館式、管理醫(yī)院式”，集“養(yǎng)老居住、醫(yī)療保健、休閑養(yǎng)老、康體娛樂”為一體的老年社區(qū)。為此所以需要有更加高效的管理方式和高品質(zhì)的服務質(zhì)量，通過信息化系統(tǒng)的全面建設，以實現(xiàn)高效的管理模式和提升服務品質(zhì)。

　　(二) 需求分析

　　1. 子系統(tǒng)需求

　　根據(jù)xxx老年社區(qū)的定位，需要打造一個具備先進管理水平和高品質(zhì)服務能力的高級老年活動社區(qū)，本子系統(tǒng)主要作為社區(qū)內(nèi)人員及老人定位、老人生命體征監(jiān)測的相關功能的解決方案，子系統(tǒng)應具備各種數(shù)據(jù)接口功能，可遵循一定的接口規(guī)范與其他子系統(tǒng)和平臺完美融合。

　　2. 角色需求

　　根據(jù)養(yǎng)護中心信息化系統(tǒng)總體角色需求，定義五種角色類別：

　　基礎管理人員：

　　主要負責養(yǎng)護中心日常管理，如客戶日常行為監(jiān)控，如定位、軌跡回放、生命體征監(jiān)測、應急告警及人員調(diào)派等。

　　養(yǎng)護管理醫(yī)師：

　　主要觀察日常行為軌跡數(shù)據(jù)、生命體征數(shù)據(jù)，制定養(yǎng)護方案、監(jiān)測養(yǎng)護方案執(zhí)行效果。

　　系統(tǒng)管理人員：

　　對系統(tǒng)進行管理，如賬戶、權限、組織架構、通訊錄、地理信息數(shù)據(jù)、靜態(tài)值等進行基礎維護。

　　系統(tǒng)維護人員：

　　提供對系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)和功能的維護，定期撥測、修復BUG等。

　　客戶親屬：

　　通過Web遠程登入查看客戶一定時間段內(nèi)行走軌跡及生命體征監(jiān)測數(shù)據(jù)。

　　3. 功能需求

　　3.1、客戶精確管理功能

　　3.1.1、無線人員定位

　　要求在整個養(yǎng)護中心內(nèi)實現(xiàn)無線信號的覆蓋，能對持有集成在腕表上定位求助器的客戶實時準確定位，對異?；顒訝顩r作出判斷并報警，對所有的定位和報警信息要求保存記錄，并且持有腕表***的客戶在緊急情況下可以通過***無線發(fā)出求助報警信號，監(jiān)控人員可以聯(lián)動數(shù)據(jù)庫直接在中心地圖上顯示報警地點和報警人各類資料等數(shù)據(jù)，通過發(fā)送信息給工作人員及時施展救助。

　　主要功能要求：

　　實時定位客戶的位置，并將客戶的位置信息和個人基本信息反映到監(jiān)控部門;

　　軌跡回放功能，實時記錄客戶軌跡，可通過設定條件對客戶日?；顒榆壽E進行查看;

　　危險區(qū)域設定功能，在客戶接近中心劃定的危險區(qū)域時，及時通知監(jiān)控部門，監(jiān)控部門可通過語音及時提醒客戶;

　　具備一鍵式報警功能，在發(fā)生突發(fā)事件時，客戶可以非常方便的發(fā)出報警信號，并在監(jiān)控終端立刻顯示出報警客戶的具體位置和個人信息;

　　設備低電壓提示功能，客戶隨身定位設備低電量時可以將低電量提示信號發(fā)送到監(jiān)控終端通知工作人員及時進行處理;

　　具備通過web網(wǎng)頁遠程訪問功能，客戶的監(jiān)護人可以通過網(wǎng)頁實時觀察到客戶在中心內(nèi)部的行動軌跡。

　　3.1.2、生命體征監(jiān)測

　　主要功能是為了實時監(jiān)控客戶生命體征，采用腕表形式，能夠在客戶長時間處于相對靜止狀態(tài)下能夠及時向急救和監(jiān)控中心發(fā)出報警信號，便于能夠及時發(fā)現(xiàn)窒息、心臟驟停等容易引起客戶死亡的突發(fā)情況。

　　具體功能：

　　生命體征監(jiān)測閥值設定，例如在多長時間下無震動啟動報警，或劇烈運動時告警等;

　　有較高的靈敏度可以感知客戶比較微弱的活動;

　　有完整的管理終端可以單獨設定客戶攜帶設備的靈敏度和發(fā)出報警信號的時間間隔等參數(shù)，實現(xiàn)個性化管理;

　　低電壓告警功能，當腕帶電池電壓過低，腕帶將自動告警;

　　離網(wǎng)告警功能，如腕帶離開監(jiān)控網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域或因故失去信號，系統(tǒng)將自動告警。

　　3.1.3、數(shù)據(jù)接口與共享

　　主要作用是為了遵循一定規(guī)范實現(xiàn)與其他子系統(tǒng)和平臺的無縫融合，其應具備以下數(shù)據(jù)接口：

　　賬戶權限數(shù)據(jù)接口，以實現(xiàn)單點登錄功能;

　　客戶數(shù)據(jù)接口，通過該接口自動與平臺客戶數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)定位數(shù)據(jù)與客戶數(shù)據(jù)相匹配;

　　告警數(shù)據(jù)輸出及日志記錄接口;

　　移動短信接口，用于應急情況下短信自動發(fā)送;

　　標準化的數(shù)據(jù)庫接口;

　　定位系統(tǒng)硬件接口。

　　4. 安全需求

　　4.1、系統(tǒng)安全需求

　　為使系統(tǒng)能持續(xù)穩(wěn)定的運行，防止數(shù)據(jù)被非法修改，系統(tǒng)應具備相應的安全機制：

　　權限體系管理：對系統(tǒng)進行賬戶權限分離，各賬戶登錄人員只能行使各自職權范圍的職責，無法對非權限范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進行查閱及修改等;

　　分權管理：服務器硬件管理和系統(tǒng)管理分權管理，服務器硬件管理人員無權管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)管理人員無權登錄服務器硬件，防止因個人行為導致的安全事件，如刪除某些工作失誤日志記錄等;

　　事件記錄：對系統(tǒng)所有操作進行日志記錄，對重要事件進行流轉(zhuǎn)及審核等;

　　數(shù)據(jù)備份：定期自動對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行全面?zhèn)浞?，防止系統(tǒng)崩潰引發(fā)災難;

　　熱備份及熱切換：應提供服務器群設計，在一***務器崩潰或損壞時，可自動切換到備用服務器，避免服務因此中斷;

　　5. 擴展性需求

　　系統(tǒng)應具備足夠的擴展能力，以方便后期擴容和功能擴充，其主要有以下幾方面的需求：

　　網(wǎng)絡擴容能力：為了后期更好的發(fā)展，應具備足夠的網(wǎng)絡帶寬，并能提供方便的擴容，項目工程設計內(nèi)應考慮足夠的網(wǎng)絡接入能力，如端口、服務器機架等;

　　服務器擴容能力：服務器建設應考慮后期容量的擴展，在不影響系統(tǒng)正常運行的情況下;

　　系統(tǒng)擴展接口能力：系統(tǒng)應提供足夠的數(shù)據(jù)接口，方便后期與各子系統(tǒng)的接口，方便數(shù)據(jù)的共享;

　　后端服務擴展能力：系統(tǒng)應提供標準的接入界面，為后續(xù)后端配套服務引入打下基礎，如各種服務提供商等，方便后期提供更多增值業(yè)務服務;

　　數(shù)據(jù)深度挖掘擴展：可實現(xiàn)后期深度挖掘系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和擴展能力;

　　1、安全性原則

　　由于系統(tǒng)業(yè)務涉及不同權限的部門、不同類型的業(yè)務數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的安全保密性是系統(tǒng)設計的重要原則。系統(tǒng)將采用權限控制和網(wǎng)絡控制兩種方法，保證整個軟件系統(tǒng)不會出現(xiàn)非法訪問和各子功能的非法使用。

　　2、穩(wěn)定性原則

　　系統(tǒng)建成后將成為xxx老年社區(qū)的核心應用系統(tǒng)，這就要求在系統(tǒng)設計、開發(fā)和應用時，應從系統(tǒng)結構、技術措施、軟硬件平臺、技術服務和維護相應能力等方面綜合考慮，確保系統(tǒng)較高的性能和較低的故障率。系統(tǒng)建設將采用先進和高度商品化的軟硬件平臺、網(wǎng)絡設備和二次開發(fā)工具。在進行系統(tǒng)設計、實現(xiàn)和測試時采用科學有效的技術和手段，確保系統(tǒng)交付使用后能持續(xù)穩(wěn)定地運行

　　3、規(guī)范性原則

　　整個系統(tǒng)規(guī)范標準的制訂將完全遵照國家規(guī)范標準和有關行業(yè)規(guī)范標準，根據(jù)系統(tǒng)的總體結構和開發(fā)平臺的基本要求，完成標準化的系統(tǒng)設計。

　　4、實用性原則

　　蘇州新導作為一個應用型系統(tǒng)，實用性是直接影響系統(tǒng)的運行效果和生命力的最重要因素。系統(tǒng)將在深入調(diào)查研究的基礎上設計研發(fā)，使得軟件功能設計合理、全面、實用，能最大限度地滿足xxx老年社區(qū)管理工作需要。具體包括做到界面設計人性化(盡量模擬人的工作習慣，隨時提示);業(yè)務處理的操作功能“傻瓜化”，簡單、易于操作;同時也應提供復雜但功能強大的管理操作功能，供系統(tǒng)維護人員使用。

　　5、先進性原則

　　包括硬件設備、軟件和技術方法的先進性。

　　硬件設備的先進性：硬件設備應選用性能價格比高的設備，并有很高的可靠性和較長的使用壽命;

　　軟件的先進性：軟件采用目前國際上通用并符合發(fā)展趨勢的軟件，為以后的功能擴充打下基礎;

　　技術方法的先進性：采用先進的技術方法和理論，設計實用、可靠、具有先進理論水平的分析模型和應用模型。

　　6、可擴展原則

　　其主要包括三類：

　　業(yè)務擴展：

　　隨著xxx老年社區(qū)管理工作的不斷深入和發(fā)展，各類數(shù)據(jù)庫以及業(yè)務管理模式都可能發(fā)生變化;同時各種業(yè)務流程以及相關表格也可能發(fā)生變化，系統(tǒng)應能夠適應變化，進行動態(tài)更新、修改和擴充。

　　功能擴展：

　　為了滿足用戶今后系統(tǒng)擴容和擴大應用范圍的需求，系統(tǒng)應充分考慮從系統(tǒng)結構、功能設計、管理對象等各方面的功能擴展，針對養(yǎng)護中心信息化系統(tǒng)特有的數(shù)據(jù)挖掘及分析需求可持續(xù)擴展。

　　軟硬件升級：

　　系統(tǒng)應充分考慮軟硬件平臺的可擴展性及軟、硬件的負載均衡機制。具有靈活和平滑的擴展能力。

　　本著節(jié)約投資的原則，在系統(tǒng)設計過程中盡可能利用現(xiàn)有設備和資源。新添置的設備以滿足使用為原則，同時保證系統(tǒng)的平滑擴容。

　　6. 總體設計

　　系統(tǒng)將基于移動物聯(lián)網(wǎng)技術構建，采用統(tǒng)一平臺結構和分布式應用系統(tǒng)構建模式，對使用用戶采用統(tǒng)一的B/S界面，最大限度簡化操作和降低維護成本;

　　7. 系統(tǒng)組成

　　子系統(tǒng)架構

　　老人定位及數(shù)據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)傳輸采用無線方式，數(shù)據(jù)經(jīng)由老人攜帶的腕表，經(jīng)數(shù)據(jù)傳感器無線傳遞到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關通過有線方式傳輸?shù)蕉ㄎ患吧w征監(jiān)測子系統(tǒng)，通過子系統(tǒng)硬件數(shù)據(jù)采集模塊進行數(shù)據(jù)分發(fā)，定位數(shù)據(jù)分別分發(fā)到定位模塊及軌跡模塊，生命體征數(shù)據(jù)分發(fā)到生命體征監(jiān)測模塊，幾大模塊一旦確定數(shù)據(jù)有異常，將會傳輸告警數(shù)據(jù)到告警模塊，由告警模塊統(tǒng)一輸出告警信息。

　　整體模塊將所有數(shù)據(jù)均記錄于數(shù)據(jù)庫，并對系統(tǒng)操作進行日志記錄。

　　8. 數(shù)據(jù)庫設計

　　因采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫接口標準，其數(shù)據(jù)建庫主要有以下分類：

　　人員基本信息標識數(shù)據(jù)庫：

　　與客戶數(shù)據(jù)進行一一對應標識，以將定位及生命體征數(shù)據(jù)進行有效識別;

　　地理空間信息數(shù)據(jù)庫：

　　提供對社區(qū)平面、各樓層二維立體的GIS數(shù)據(jù)存儲，各區(qū)域設定數(shù)據(jù)存儲;

　　人員定位及軌跡數(shù)據(jù)庫：

　　提供基于人員標識的定位及軌跡數(shù)據(jù)的存儲，根據(jù)設定的采集頻率，其數(shù)據(jù)庫更新將會較快;

　　客戶監(jiān)測數(shù)據(jù)庫：

　　提供對客戶生命體征監(jiān)測的數(shù)據(jù)存儲，根據(jù)設定的采集頻率，其數(shù)據(jù)庫的更新將會較快;

　　告警數(shù)據(jù)庫：

　　提供各類告警信息輸出的數(shù)據(jù)存儲;

　　9. 權限設計

　　系統(tǒng)權限設計為系統(tǒng)安全、持續(xù)穩(wěn)定運行的基礎，系統(tǒng)權限設計將采用以下設計方式：

　　系統(tǒng)登錄設計：

　　系統(tǒng)登錄是信息系統(tǒng)最基本的安全，也是賬戶權限控制的基礎，本子系統(tǒng)通過標準化的權限數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)與養(yǎng)護中心信息平臺的統(tǒng)一登錄，所需權限信息全部由信息平臺統(tǒng)一同步提供;

　　功能模塊表設計：

　　通過對功能模塊的列表設計，可使權限控制達到最大靈活，即使同一權限范圍的用戶，也可通過功能模塊表定制，使其實現(xiàn)各種不同模塊的訪問能力，避免權限設計過多導致賬戶分配混亂;

　　賬戶權限體系設計：

　　本子系統(tǒng)賬戶權限設定完全參照社區(qū)信息平臺統(tǒng)一設定，統(tǒng)一鑒權。

　　10. 定位及監(jiān)測系統(tǒng)設計

　　定位及監(jiān)測系統(tǒng)設計主要包含以下功能：

　　人員定位功能：

　　可提供實時定位和周期定位功能，例如實時查詢位置和周期檢測是否在規(guī)定時間到某一特定場所，如房間、治療室等;

　　軌跡記錄及回放功能：

　　提供人員軌跡記錄及按時間段查詢和回放功能;

　　GIS地圖數(shù)據(jù)制作及編輯：

　　提供GIS地圖展示和地圖制作及編輯功能;

　　危險區(qū)域設定：

　　可提供區(qū)域劃定、***出或入等觸發(fā)條件功能;

　　應急呼救：

　　客戶用呼救器進行呼救時，可及時顯示及提供告警，并可聯(lián)動短信或聲光報警等;

　　定位搶救：

　　在接到呼救的時候，可快速定位呼救源位置，并組織搶救;

　　生命體征監(jiān)測：

　　對客戶進行生命體征監(jiān)測，通過先進科技對人員的動態(tài)進行判斷，例如是否活動，是否運動劇烈，根據(jù)設定閥值，如長時間沒有活動或活動過于異常即會自動告警提示;

　　自動報警：

　　提供對所有信號源的自動化告警，對老人跌倒、低電壓等也會聽過告警，系統(tǒng)提示、聲光告警、短信、電話等手段;

　　監(jiān)控中心

　　提供統(tǒng)一的B/S架構的UI，用于對養(yǎng)護中心人員的定位和告警監(jiān)測;

　　11. 安全體系設計

　　系統(tǒng)安全

　　按社區(qū)信息化平臺設計設定基礎權限管理系統(tǒng);

　　數(shù)據(jù)實現(xiàn)定期自動備份;

　　設定系統(tǒng)功能表控制，對同一權限實現(xiàn)不同模塊訪問控制;

　　所有操作將通過日志記錄備案;

　　信息安全

　　系統(tǒng)在設計時將采用先進技術手段，控制頁面數(shù)據(jù)下載和復制;

　　對遠程接入訪問將通過養(yǎng)護中心信息平臺統(tǒng)一身份識別和訪問控制;

　　12. 擴展性設計

　　服務器軟件設計采用分布式系統(tǒng)設計，數(shù)據(jù)庫、應用、WEB接入均采用分離式設計，系統(tǒng)擴容將不會影響系統(tǒng)正常運行;

　　本項目將會開發(fā)及定義各種標準化的數(shù)據(jù)接口，以供后期擴展使用;

　　系統(tǒng)將設計統(tǒng)一的服務接入界面，可直接嵌入社區(qū)信息平臺以及后期其他系統(tǒng);

　　(四) 建設方案(選蘇州新導www,xindoo.com)

　　基礎硬件建設

　　4.1 人員定位子系統(tǒng);

　　人員電子腕帶每隔一定時間(0.5s~1s)向外發(fā)送一次ID信息，附近3~4個讀卡器收到人員電子腕帶信息，并生成無線場強信息RSSI，根據(jù)預先現(xiàn)場測量結果讀卡器將人員電子腕帶信息和距離范圍信息送入由物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關組成的Zigbee無線數(shù)傳子系統(tǒng)，無線數(shù)傳子系統(tǒng)通過以太網(wǎng)將人員信息送入中心數(shù)據(jù)庫定位監(jiān)控系統(tǒng)進行計算，并在監(jiān)控終端電子地圖顯示人員位置信息。

　　編號過程說明

　　1 無線電子腕帶無線電子身份卡定時向外發(fā)送識別卡ID信息

　　2 讀卡器接收處理附近3～4個讀卡器收到識別卡信息，并對各自接收到的場強信息RSSI根據(jù)前期測量進行預處理轉(zhuǎn)換成距離信息，送入附近物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關。

　　3 數(shù)據(jù)MISH傳遞物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關收到信息后通過本地以太網(wǎng)(TCP/IP)送入機房服務器

　　4 中心處理機房服務器接收到信息后，對無線電子腕帶位置信息進行計算，并將計算結果實時顯示在系統(tǒng)監(jiān)控終端。

　　4.2 智能床位監(jiān)測子系統(tǒng)

　　智能床位監(jiān)測子系統(tǒng)采用了國際先進的傳感器和Zigbee無線通訊技術結合并在國內(nèi)多個福利院的成功應用。

　　通過加裝在床位上的無線床位監(jiān)護傳感器，可以實時了解老人床位的壓力數(shù)據(jù)來判斷老人是否臥床。如果在預設好的警戒時間(例如：晚21：00-6：00)老人離開病床一定時間(例：10分鐘客戶可根據(jù)自己需要進行設定)系統(tǒng)報警，提示看護人員查看，避免意外發(fā)生。

　　4.3、相關硬件

　　4.3.1、電子標簽腕帶

　　? 采用高強度防水耐磨ABS塑料;

　　? 主要為重復使用方便設計，也可設計為一次性調(diào)節(jié)封條;

　　? 自動定時回報狀態(tài)信息,通訊距離最大100M;

　　? 電池低壓告警，電池容量低壓時主動上報低壓信息，提示管理人員及時充電;

　　? 腕帶可加裝震動傳感器，對老人日?；顒訝顟B(tài)通過Zigbee網(wǎng)絡采集并傳輸;

　　? 報警按鈕設計，如老人感覺不適可按動報警按鈕提示工作人員前往救護;

　　? 此腕帶具備人員定位、手動報警、跟蹤定位、人員常態(tài)查詢、人員醫(yī)療健康擋案信息、家庭成員信息等功能;

　　? 此腕帶具備門禁、考勤、消費等一卡通卡片的功能。

　　4.3.2、無線定讀卡器—室內(nèi)型

　　產(chǎn)品名稱：無線定讀卡器—室內(nèi)型

　　型號 WT-24-LR01A

　　硬件系統(tǒng) 處理器 CC2530 RF 8051 MCU 雙模組

　　內(nèi)存 8 KB RAM、256 KB flash

　　工作參數(shù) 工作頻率 2394 MHz to 2507MHz

　　輸出功率 -30dBm to 20 dBm

　　接收靈敏度 -85dBm to -97 dBm

　　傳輸距離(空氣可視) 定位覆蓋100M

　　無線傳輸1000M

　　掉電保存期 >10年

　　工作溫度 -40℃ ～ +80℃

　　存儲溫度 -60℃ ～ +85℃

　　抗電磁干擾 10V/m 0.1～1000MHz AM調(diào)幅電磁波

　　震動 10～2000Hz 15g 三個軸

　　自由跌落 2000mm 混凝土地面，每個面各兩次

　　電源參數(shù) 電池(選裝) 可配置內(nèi)置可充電鋰電池備用電源，;

　　工作電壓范圍 85V AC to 230V AC

　　工作電流接收電流24 mA

　　一般發(fā)射電流26 mA

　　最大發(fā)射電流300 mA(與中心基站通訊)

　　休眠電流15μA

　　機械特性材料 ABS 工程塑料

　　外形吸頂圓盤式

　　接口 UART;zigbee無線;I/O

　　RS232;RS485;CAN BUS;

　　指示燈 2個雙色LED指示燈;(可關閉)

　　防護等級 IP 54

　　功能特點身份識別可識別佩戴電子標簽人或物

　　定位跟蹤在信號范圍內(nèi)，實現(xiàn)實時定位跟蹤功能

　　數(shù)據(jù)傳輸在信號范圍內(nèi)，可實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)透明收發(fā)傳輸功能

　　監(jiān)測監(jiān)控外置傳感器，可實現(xiàn)模擬量、開關量監(jiān)測監(jiān)控終端;

　　應用行業(yè)

　　4.3.3、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關

　　產(chǎn)品名稱：物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關

　　硬件系統(tǒng) 處理器 ARM9 CC2530 RF 8051 MCU

　　內(nèi)存 1M RAM 8M flash