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
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) 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)
工作電壓范圍 85V AC to 230V AC
工作電流 接收電流24 mA
最大發(fā)射電流300 mA
機械特性 材料 ABS 工程塑料
外形 DIN導軌
接口 以太網(wǎng);URAT;zigbee無線;I/O
RS232;RS485;CAN BUS;(有線接口可選項)
指示燈 2個雙色LED指示燈;(可關閉)
防護等級 IP 54