專利名稱：用于社區(qū)人員監(jiān)護的穿戴式監(jiān)護系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能監(jiān)測技術(shù)，更具體地說，涉及一種用于社區(qū)人員監(jiān)護的穿戴式監(jiān)
護系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
社區(qū)中的一些人員在活動時需要實時監(jiān)護其健康狀況，比如，患有心腦血管疾病 的老人在病發(fā)時需要立即就醫(yī)，但是此時老人身邊很可能沒有其他人員，因此不能被及時 發(fā)現(xiàn)得到救治。若有一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的穿戴式監(jiān)護系統(tǒng)，老人就可以佩戴這種監(jiān)護系統(tǒng)， 當(dāng)在社區(qū)范圍內(nèi)活動時，社區(qū)監(jiān)護中心及家庭人員可以遠程實時監(jiān)護老人的健康狀況和位 置信息，一旦發(fā)病或者意外跌倒等危險發(fā)生時，監(jiān)護中心及家人可在第一時間得到異常信 息及位置信息，進而進行相應(yīng)處理。做好社區(qū)中老年人的健康狀況監(jiān)護、保健工作，對提高 老年人的生活質(zhì)量具有十分重要的意義。 現(xiàn)有的健康監(jiān)護系統(tǒng)和設(shè)備按照其特點可大致分為兩類。 一類是室內(nèi)人員監(jiān)護系 統(tǒng)或設(shè)備，比如醫(yī)院監(jiān)護病房內(nèi)的監(jiān)護系統(tǒng)，這類系統(tǒng)特點是可監(jiān)護的參數(shù)豐富，成本高， 只能應(yīng)用于室內(nèi)，限制了人員的活動范圍。另外一類是可隨佩戴人員移動的監(jiān)護設(shè)備，比如 微型血糖儀、血壓儀等設(shè)備，將此類設(shè)備佩戴到身上，可以隨時監(jiān)護自身健康狀態(tài)，但是這 類系統(tǒng)或設(shè)備一般功能單一，或者只能在佩戴者本地顯示，難以實現(xiàn)遠程監(jiān)護，限制了使用 范圍。在一些具有單一參數(shù)監(jiān)護功能的設(shè)備中，已見有使用GSM、CDMA或者其他網(wǎng)絡(luò)遠程發(fā) 送手機短信報警的功能，但這些設(shè)備或系統(tǒng)功能尚不完善，或者被監(jiān)護對象單一，或者監(jiān)護 指標單一，或者網(wǎng)絡(luò)不完善擴展能力查，難以滿足實際需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)無法同時實現(xiàn)多對象多參數(shù)的遠程 監(jiān)護以及無法提供便攜式監(jiān)護的缺陷，提供一種用于社區(qū)人員監(jiān)護的穿戴式監(jiān)護系統(tǒng)及方 法。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種用于社區(qū)人員監(jiān)護的穿戴 式監(jiān)護系統(tǒng)，包括由被監(jiān)護對象佩戴的穿戴式監(jiān)護裝置、連接所述穿戴式監(jiān)護裝置與監(jiān) 護中心的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，以及用于對被監(jiān)護對象進行監(jiān)護及管理的監(jiān)護中心；所述穿戴 式監(jiān)護裝置包括用于實時采集被監(jiān)護對象多種健康狀況指標及狀態(tài)的傳感器組模塊、用 于實現(xiàn)穿戴式監(jiān)護裝置與監(jiān)護中心之間雙向通信的無線通信模塊、用于對監(jiān)護所得信息進 行分類處理的數(shù)據(jù)處理模塊、用于實現(xiàn)被監(jiān)護對象與監(jiān)護中心之間信息交互的人機交互模 塊，以及為上述模塊供電的電源模塊。 在本發(fā)明所述的監(jiān)護系統(tǒng)中，所述傳感器組模塊實時監(jiān)測被監(jiān)護對象的體溫、心 率、血壓、血氧濃度、心電、地理位置、是否跌倒。 在本發(fā)明所述的監(jiān)護系統(tǒng)中，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包含固定或移動的多跳自組織 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，具有混合拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且具有自動組網(wǎng)特性以及自適應(yīng)組網(wǎng)特性。
在本發(fā)明所述的監(jiān)護系統(tǒng)中，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用混合拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，適用
于在多用戶多任務(wù)，固定、移動節(jié)點混合存在環(huán)境下，完成組網(wǎng)和通信任務(wù)；還包含局部路
由維護策略，可根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰看鷥r和最大網(wǎng)絡(luò)時延門限確定路由樹重新建立時機。 在本發(fā)明所述的監(jiān)護系統(tǒng)中，所述穿戴式監(jiān)護裝置與監(jiān)護中心通過無線傳感器網(wǎng)
絡(luò)進行通信，并且，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)利用其包含的固定節(jié)點為被監(jiān)護對象在網(wǎng)絡(luò)中的
定位提供位置參考服務(wù)。 在本發(fā)明所述的監(jiān)護系統(tǒng)中，所述監(jiān)護中心包含被監(jiān)護對象的全部數(shù)據(jù)以及客戶
端軟件，其中，所述客戶端軟件包含有社區(qū)及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署地圖。 —種用于社區(qū)人員監(jiān)護的穿戴式監(jiān)護方法，包括如下步驟 (a)被監(jiān)護對象佩戴穿戴式監(jiān)護裝置； (b)對被監(jiān)護對象各項指標和狀態(tài)進行實時監(jiān)測； (c)比較監(jiān)測值與預(yù)先設(shè)定的安全值，判斷是否發(fā)生異常事件，若是，則執(zhí)行步驟 (d)，否則繼續(xù)監(jiān)測; (d)將異常情況通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通知監(jiān)護中心及其他客戶端，并產(chǎn)生報警。
在本發(fā)明所述的監(jiān)護方法中，所述步驟(C)中對異常事件的判斷進一步包括判
斷是否至少一個監(jiān)護指標超過正常標準，或有至少一個異常事件信號產(chǎn)生。
在本發(fā)明所述的監(jiān)護方法中，所述步驟(d)進一步包括根據(jù)監(jiān)測信息的不同需
求決定是否直接對監(jiān)測信息在本地進行處理。 在本發(fā)明所述的監(jiān)護方法中，所述步驟(d)進一步包括利用基于混合拓撲網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)接收信號強度(RSSI)的定位算法來測定被監(jiān)護對象在網(wǎng)絡(luò) 中的具體位置，并將該具體位置上報給監(jiān)護中心。 實施本發(fā)明提供的社區(qū)人員穿戴式監(jiān)護系統(tǒng)及方法，可同時對多個對象的多個參 數(shù)進行動態(tài)實時監(jiān)護；所用的穿戴式監(jiān)護裝置使得被監(jiān)護對象的活動不影響監(jiān)護功能；通 過無線網(wǎng)絡(luò)擴展了監(jiān)護范圍，將多監(jiān)護對象的多種數(shù)據(jù)集中到監(jiān)護中心或者其他客戶端管 理，實現(xiàn)了遠程監(jiān)護。此外，根據(jù)所監(jiān)測信息的不同，本發(fā)明所述的穿戴式監(jiān)護裝置把得到 的一部分監(jiān)測信息經(jīng)網(wǎng)絡(luò)直接發(fā)送至監(jiān)護中心及客戶端，并對其他一部分信息在本地進行 處理，在得出必要的特征信息之后根據(jù)規(guī)則決定是否再傳送至監(jiān)護中心及客戶端。這種處 理方法減小了數(shù)據(jù)通信容量，減輕了網(wǎng)絡(luò)通信負擔(dān)，提高了整個監(jiān)護系統(tǒng)的效率。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中 圖1是本發(fā)明用于社區(qū)人員監(jiān)護的穿戴式監(jiān)護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中穿戴式監(jiān)護裝置功能模塊協(xié)作示意圖； 圖3是本發(fā)明穿戴式監(jiān)護系統(tǒng)傳感器分布示意圖； 圖4是圖1中混合拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖； 圖5為初始路由樹建立時數(shù)據(jù)傳輸路徑圖； 圖6是Sink移動后路由路徑重新建立示意圖； 圖7是本發(fā)明所述用于社區(qū)人員監(jiān)護的穿戴式監(jiān)護方法步驟流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的各實施例涉及用于社區(qū)人員監(jiān)護的穿戴式系統(tǒng)和監(jiān)護方法。本發(fā)明闡 述了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的社區(qū)人員穿戴式監(jiān)護系統(tǒng)及其監(jiān)護方法，通過在社區(qū) 內(nèi)部署低成本的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，被監(jiān)護對象佩戴穿戴式監(jiān)護系統(tǒng)，社區(qū)中設(shè)置監(jiān)護中心， 使得被監(jiān)護對象在社區(qū)范圍內(nèi)活動時，穿戴式監(jiān)護裝置實時監(jiān)測被監(jiān)護對象的體溫、心率、 血壓、血氧濃度、心電、地理位置、是否跌倒等信息，并通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將所監(jiān)測的直接 信息或經(jīng)穿戴式監(jiān)護裝置處理后的信息發(fā)送到社區(qū)監(jiān)護中心或者其他客戶端，進行實時監(jiān) 護。此外，被監(jiān)護對象在社區(qū)范圍內(nèi)可自由活動，監(jiān)護功能不受影響。 圖1是本發(fā)明用于社區(qū)人員監(jiān)護的穿戴式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實 施例中的用于社區(qū)人員監(jiān)護的穿戴式系統(tǒng)包括穿戴式監(jiān)護裝置10a、10b... 10n，無線傳 感器網(wǎng)絡(luò)11，以及監(jiān)護中心12。 其中，所述穿戴式監(jiān)護裝置10a、10b... 10n由被監(jiān)護對象佩戴，用來實時采集被 監(jiān)護對象的多種健康狀況指標及狀態(tài)；該裝置包括傳感器組模塊、無線通信模塊、數(shù)據(jù)處理 模塊、人機交互模塊、以及電源模塊。 在本實施例中，傳感器組模塊用于實時采集被監(jiān)護對象的多種健康狀況指標及狀 態(tài)，比如體溫、心率、血壓、血氧濃度、心電、是否跌倒等，所監(jiān)護的指標和參數(shù)可按照實際需 要隨時擴展；無線通信模塊實現(xiàn)將整個穿戴式監(jiān)護裝置接入預(yù)先部署的社區(qū)無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)中，將采集到各種的信息與社區(qū)監(jiān)護中心及其他客戶端進行雙向交換；數(shù)據(jù)處理模塊根 據(jù)所監(jiān)測信息的不同，穿戴式監(jiān)護裝置把得到的一部分監(jiān)測信息經(jīng)網(wǎng)絡(luò)直接發(fā)送至監(jiān)護中 心及客戶端，把一部分信息在本地進行處理，得出必要的特征信息之后再根據(jù)規(guī)則決定是 否再傳送至監(jiān)護中心及客戶端，這種處理方法減小了數(shù)據(jù)通信容量，減輕了網(wǎng)絡(luò)通信負擔(dān)， 提高了整個監(jiān)護系統(tǒng)的效率；人機交互模塊具有輸入設(shè)備和輸出設(shè)備，提供簡單的交互功 能，微型顯示屏以文字、圖像方式顯示監(jiān)護參數(shù)，微型揚聲器以語音方式進行提醒，被監(jiān)護 對象可通過微型鍵盤、觸摸輸入裝置、麥克風(fēng)及按鈕等發(fā)送信息，與監(jiān)護中心進行通信；電 源模塊為整個穿戴式監(jiān)護裝置統(tǒng)一供電，對于有特殊功耗要求的傳感器可采用獨立電源供 電。 此外，穿戴式監(jiān)護裝置10a、10b. . . 10n還具有以下功能 實時監(jiān)測被監(jiān)護對象的多種指標及狀態(tài)；對部分監(jiān)測信息進行處理；識別和判斷 被監(jiān)護對象的狀態(tài)；通過無線通信接口與監(jiān)護中心及其他客戶端進行雙向通信；向被監(jiān)護 對象提供人機交互界面，以查看信息及進行雙向通信。 穿戴式監(jiān)護裝置10a、10b. . . 10n的形式和結(jié)構(gòu)可按不同被監(jiān)護對象的具體要求 做個性化更改，采用背帶、腕帶、頭戴等多種方式布置各種傳感器。腰部放置跌倒監(jiān)測傳感 器；腋下或耳垂部位放置接觸式體溫監(jiān)測傳感器；手臂部位放置血壓、心率監(jiān)測傳感器；胸 部放置心電監(jiān)測傳感器；手部佩戴輸入輸出設(shè)備供用戶交互；在頭、背、腿、腳等其他部位 也可佩戴不同傳感器。根據(jù)傳感器的性能和要求采用有線或者無線形式與穿戴式監(jiān)護裝置 連接。 穿戴式監(jiān)護裝置10a、10b. . . 10n內(nèi)部各模塊之間的動能協(xié)作關(guān)系如圖2所示，穿 戴式監(jiān)護裝置通過傳感器組模塊采集所需數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)類型和要求判斷是否需要進行本 地數(shù)據(jù)處理，如果需要本地處理，則通過數(shù)據(jù)處理模塊進行處理，再將處理結(jié)果發(fā)送至無線通信模塊進一步發(fā)送到監(jiān)護中心或其他客戶端，如果不需要本地處理，則直接將所采集的 數(shù)據(jù)通過無線通信模塊發(fā)送至監(jiān)護中心或其他客戶端。此外，數(shù)據(jù)處理模塊還可接收從監(jiān) 護中心及客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)，處理本地用戶的輸入輸出請求；并將監(jiān)護數(shù)據(jù)通過本地輸出 設(shè)備顯示出來，通過報警裝置發(fā)出報警信號。本穿戴式監(jiān)護系統(tǒng)傳感器分布如圖3所示，包 括頭部設(shè)備31、背部或腰部設(shè)備32、胸部傳感器33、手部設(shè)備34、輸入輸出和/或控制設(shè) 備35、腰部設(shè)備36、腿部或膝部傳感器37以及腳部傳感器38。 圖4是圖1中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明涉及的社區(qū)人員監(jiān)護系統(tǒng)可 對多個被監(jiān)護對象同時監(jiān)護。圖1中所述穿戴式監(jiān)護裝置10a、10b. . . 10n與社區(qū)監(jiān)護中心 12或其他客戶端通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)ll連接，形成監(jiān)護網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一方面實現(xiàn) 監(jiān)護裝置和監(jiān)護中心或其他客戶端之間的雙向無線數(shù)據(jù)通信，另一方面依靠網(wǎng)絡(luò)自身技術(shù) 特性實現(xiàn)對被監(jiān)控對象的定位。 本發(fā)明提出了一種基于混合拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，是對現(xiàn)有無線傳感 器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一種改進?；旌贤負渚W(wǎng)絡(luò)不同于傳統(tǒng)的靜態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲也不同于移 動自組織網(wǎng)絡(luò)拓撲，混合拓撲網(wǎng)絡(luò)由靜態(tài)(固定)節(jié)點與動態(tài)(移動)節(jié)點共同組成。由 于動態(tài)節(jié)點的存在，其局部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)動態(tài)變化，由于存在靜態(tài)節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)變化范圍 以及速度均小于傳統(tǒng)移動自組織網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和特點特別適用于社區(qū)監(jiān)護應(yīng)用中的 多用戶、多任務(wù)的通信。在社區(qū)監(jiān)護應(yīng)用中，社區(qū)中布置的固定節(jié)點與被監(jiān)護者佩戴的穿戴 式設(shè)備(具有移動性)共同構(gòu)成一個混合拓撲網(wǎng)絡(luò)。 具體來講，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由一系列的多跳自組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點組成，固定節(jié)點按照 保證網(wǎng)絡(luò)有效通信的部署要求被預(yù)先部署于社區(qū)之中，是網(wǎng)絡(luò)中的固定路由，承擔(dān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 發(fā)任務(wù)以及輔助定位任務(wù)(位置參考服務(wù))。穿戴式監(jiān)護裝置是網(wǎng)絡(luò)中移動節(jié)點，由于被監(jiān) 護對象需要在社區(qū)范圍內(nèi)活動，所以穿戴式監(jiān)護裝置在整個監(jiān)護網(wǎng)絡(luò)中具有移動特性，移 動節(jié)點是網(wǎng)絡(luò)中的移動路由，也承擔(dān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)以及定位任務(wù)。 此外，本實施例中的混合拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還具有自動組網(wǎng)特性和自 適應(yīng)組網(wǎng)特性 (1)自動組網(wǎng)特性無線傳感器網(wǎng)絡(luò)根據(jù)保證有效通信的需要，在社區(qū)中預(yù)先部 署好，由多個分布式網(wǎng)絡(luò)節(jié)點構(gòu)成。在各固定節(jié)點放置至指定位置后，固定節(jié)點可自動組 網(wǎng)，形成通信鏈路，新增固定節(jié)點也會自動加入已有的網(wǎng)絡(luò)中，不需要用戶干預(yù)。局部固定 節(jié)點的增加和減少不影響網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)； (2)自適應(yīng)組網(wǎng)特性當(dāng)在目的節(jié)點和源節(jié)點之間可形成通信鏈路中，因一個節(jié) 點發(fā)生故障通信鏈路受破壞時，可自行與其他節(jié)點相連接，形成其他可行的通信鏈路。
如圖4所示，多個被監(jiān)護對象社區(qū)可以同時在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)活動，在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部被監(jiān)護對 象和監(jiān)護中心之間可形成多條不同通信鏈路。被監(jiān)護對象A與社區(qū)監(jiān)護中心之間通過鏈路 l相連接，鏈路l由固定節(jié)點B、C、D、E組成。當(dāng)B發(fā)生故障時，B與C之間的通信鏈路中斷， 鏈路1不能正常形成，此時，網(wǎng)絡(luò)可自適應(yīng)調(diào)整，自動建立由固定節(jié)點G、 F、D、E組成通信鏈 路2。同樣道理，當(dāng)被監(jiān)護對象在區(qū)域中位置改變時，網(wǎng)絡(luò)也可進行自適應(yīng)調(diào)整，建立新的通 信鏈路。 針對在大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境下移動節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中移動產(chǎn)生的路 由變化問題，本發(fā)明提出了混合拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下的局部路由維護策略，并根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰看鷥r和最大網(wǎng)絡(luò)時延門限，確定重新建立路由樹的時機，減少了洪泛消息的次數(shù)，避免 網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，同時延長了網(wǎng)絡(luò)壽命。在樹狀網(wǎng)絡(luò)中由于sink的移動往往導(dǎo)致數(shù)據(jù)在傳輸給 sink的最后一跳丟失，因此在一定時間內(nèi)，我們僅需要重新建立最后一跳的路由關(guān)系，而沒 有必要每次都對整棵樹進行刷新。 局部路由維護策略描述如下如圖5所示，建立好了完整路由樹的情況下，數(shù)據(jù)源 節(jié)點A和B將采集到的數(shù)據(jù)通過路由樹向sink節(jié)點回傳，傳輸路徑為A- > D- > F- > J- > Sink和B- > E- > F- > J- > Sink。當(dāng)sink節(jié)點移動后導(dǎo)致J與sink節(jié)點不能夠 通信，導(dǎo)致數(shù)據(jù)在最后一跳丟失。經(jīng)過一定時間后，如圖6所示，sink節(jié)點廣播出FLOOD TTL 2消息，僅由處于鄰居節(jié)點的H節(jié)點收到該路由維護消息后，建立與sink節(jié)點的路由關(guān)系。 H將消息生存期減1后重新廣播出去，節(jié)點D和F收到H廣播的新路由維護消息，更新自己 的路由關(guān)系。重新建立了新的路由路徑A- > D- > H- > Sink和B- > E- > F- > H- > Sink,從而恢復(fù)了數(shù)據(jù)在最后一跳的路由。 此外，社區(qū)設(shè)有監(jiān)護中心12，負責(zé)監(jiān)護、管理整個社區(qū)內(nèi)的多個被監(jiān)護對象的全部 監(jiān)護數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)庫支持。在異常事件發(fā)生時，實時得到發(fā)生異常的事件類型、地點信息， 并做出相應(yīng)處理，比如通知救護人員進行救治。此外還可以在家庭中部署監(jiān)護客戶端供家 人對被監(jiān)護對象進行監(jiān)護。也可通過Internet網(wǎng)絡(luò)、GSM/CDMA網(wǎng)絡(luò)發(fā)送特定監(jiān)護數(shù)據(jù)到指 定人員的移動終端、固定終端等設(shè)備中。監(jiān)護中心配備基于PC的管理平臺，可以集中顯示 社區(qū)內(nèi)所有被監(jiān)護對象的監(jiān)護指標，顯示社區(qū)地圖和被監(jiān)護對象當(dāng)前的位置，顯示被監(jiān)護 對象的活動軌跡，提供與被監(jiān)護對象通信的渠道。其他客戶端則提供簡要功能，適用于家庭 及移動設(shè)備終端，可供被監(jiān)護者的家人使用。 社區(qū)監(jiān)護中心客戶端軟件提供所在社區(qū)及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署地圖，異常事件發(fā) 生時，在地圖中顯示異常事件發(fā)生的位置、類型及其他信息；提供異常事件存儲服務(wù)；提供 信息管理服務(wù)及與被監(jiān)護對象的雙向通信服務(wù)。 社區(qū)監(jiān)護中心還可根據(jù)需要隨時查看被監(jiān)護對象的各項指標和狀態(tài)，查看被監(jiān)護 對象的位置，并可以與被監(jiān)控對象進行雙向數(shù)據(jù)通信。 圖7是本發(fā)明所述用于社區(qū)人員監(jiān)護的穿戴式監(jiān)護方法步驟流程圖。如圖所示， 當(dāng)被監(jiān)護對象穿上穿戴式監(jiān)護裝置時，流程便在步驟701中開始；在步驟702中，穿戴式 監(jiān)護裝置中的傳感器組模塊實時采集被監(jiān)護對象的多種健康狀況指標及狀態(tài)，比如體溫、 心率、血壓、血氧濃度、心電、是否跌倒等，并且所監(jiān)護的指標和參數(shù)可按照實際需要隨時擴 展；在步驟703中，將監(jiān)測值與預(yù)設(shè)安全值進行比較來判斷是否有異常事件發(fā)生，若是則流 程進入步驟704，否則返回步驟702繼續(xù)監(jiān)護；在步驟704中，進一步根據(jù)數(shù)據(jù)類型和要求 判斷是否需要進行本地數(shù)據(jù)處理，如果需要本地處理，則流程進入步驟705，否則執(zhí)行步驟 706 ;在步驟705中，通過穿戴式監(jiān)護裝置中的數(shù)據(jù)處理模塊進行數(shù)據(jù)處理，再將處理結(jié)果 發(fā)送至無線通信模塊進一步發(fā)送到監(jiān)護中心或其他客戶端；在步驟706中，直接將所采集 的數(shù)據(jù)通過無線通信模塊發(fā)送至監(jiān)護中心或其他客戶端；在步驟707中，監(jiān)護中心根據(jù)接 收到的事件數(shù)據(jù)對被監(jiān)護對象進行建議或報警提示，報警內(nèi)容至少包括被監(jiān)護對象標識， 異常事件發(fā)生地點、時間、類型、異常事件內(nèi)容。 其中，步驟603的判斷包括判斷是否至少一個監(jiān)護指標超過正常標準，或有至少 一個異常事件信號產(chǎn)生；此外，本發(fā)明的監(jiān)護方法還利用所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了對被監(jiān)護對象的定位，以便監(jiān)護中心采取進一步措施。 本發(fā)明利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來測定被監(jiān)護對象在網(wǎng)絡(luò)中相對位置，進而得知被監(jiān) 護對象在監(jiān)護區(qū)域中的絕對位置。 在具體實施方式
中，可采用基于接收信號強度(RSSI)定位算法測定被監(jiān)護對象 在網(wǎng)絡(luò)中位置。基于接收信號強度(RSSI)的測距是一種廉價的測距技術(shù)，已知發(fā)射信號強 度，接收節(jié)點根據(jù)收到的信號強度，計算信號在傳播過程中的損耗，使用理論或經(jīng)驗的信號 傳播模型將傳播損耗轉(zhuǎn)化為距離。 無線信號的接收信號強度和信號傳輸距離的關(guān)系可以用式(1)表示，RSSI是接收 信號強度，d是收發(fā)節(jié)點之間的距離，n是信號傳播因子，其數(shù)值的大小取決于無線信號傳 播的環(huán)境。 PK = PT/dn (1) 接收信號功率轉(zhuǎn)換為dBm值的表達式(2)RSSI(dBm) = _(A+10*nlgd) (2) 其中，常數(shù)A和n的值決定了接收信號強度和信號傳輸距離的關(guān)系。射頻參數(shù)A 和n，用于描述網(wǎng)絡(luò)操作環(huán)境。射頻參數(shù)A被定義為用dBm表示的距發(fā)射器l米時接收到平 均能量的絕對值。從式(2)中解算出收發(fā)節(jié)點之間的距離d。 本發(fā)明中采用了已有的基于接收信號強度(RSSI)的定位法。方法之一是使用臨 近的三個錨點對目標進行定位。在二維空間里對一個目標定位，至少需要3個錨節(jié)點。通 過RSSI值得到目標節(jié)點到3個錨節(jié)點的距離，通過這3個距離值計算出目標節(jié)點的位置。 若已知3個錨節(jié)點的位置P工(Xl， y》、P2(x2， y2) 、P3(x3， y3)，錨節(jié)點到目標節(jié)點的距離分別是 巧、iviv則目標節(jié)點的坐標計算如式(3):
(x-xJ+Cy-乂X (X —x2)2+(y —_y2)2
0-x3)2+0-W =r3
由式(3)可以計算出目標節(jié)點位置(x， y)為
一i
'2
2 2
2
(3)
義
2(x廣X3)20廣少3) 2(x2—x3)2(>2 —
2,22 2,2 +少1 一少3 _5 +5
222 22 2
《—A "2H+r3
(4)

本系統(tǒng)針對室內(nèi)環(huán)境采用了包含環(huán)境衰減因素的無線信號傳播模型，較好的解決 了室內(nèi)環(huán)境對RSSI值的影響。針對錨節(jié)點測量的多組RSSI值，采取了中值策略選取最合 適的RSSI值。 方法之二是距離最近定位法。測量目標定位點鄰近錨點的RSSI值，RSSI值越大， 表明參考節(jié)點與待定位節(jié)點越近，因此可將RSSI值最大的一個錨點的位置作為定位出來 的位置進行粗定位。本方法可以對目標進行粗定位，效率高，定位可靠。
下面以某社區(qū)內(nèi)人員監(jiān)護的實施例來具體說明本發(fā)明涉及的監(jiān)護系統(tǒng)和方法。
現(xiàn)要對某社區(qū)中特定的老年人的身體狀況和活動情況進行24小時監(jiān)護。則需要
式(4)為定位法坐標解算公式,在該社區(qū)中部署無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)護中心。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由在社區(qū)內(nèi)部署的多個通信 節(jié)點構(gòu)成，各個節(jié)點分布在社區(qū)中，按照有效通信距離要求部署，各個節(jié)點可以進行無線數(shù) 據(jù)通信，自適應(yīng)組網(wǎng)，形成監(jiān)護系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)護中心位于社區(qū)的某一固定地點，通過 監(jiān)護中心專門人員可以24小時查看社區(qū)內(nèi)所有被監(jiān)護人員的身體健康狀態(tài)、活動情況，當(dāng) 被監(jiān)護人員發(fā)生異常事件時，監(jiān)護中心可及時得到信息，并根據(jù)情況對事態(tài)發(fā)展做進一步 的控制，監(jiān)護中心通過無線網(wǎng)絡(luò)可以與被監(jiān)護人員進行通信。此外，監(jiān)護中心可以擴展為其 他監(jiān)護客戶端，供被監(jiān)護者的家人使用。 例如張三是一位患有心腦血管疾病的老年人，經(jīng)常在其所在社區(qū)外出活動，家人 擔(dān)心張三在外出時突然發(fā)病，想對其健康狀態(tài)隨時進行監(jiān)護。在張三所在社區(qū)部署監(jiān)護網(wǎng) 絡(luò)和監(jiān)護中心，其家人的手機或者電腦上部署監(jiān)護客戶端，張三佩戴了穿戴式監(jiān)護設(shè)備。當(dāng) 張三在所在社區(qū)范圍內(nèi)活動時，通過監(jiān)護中心和客戶端，監(jiān)護人員及家人可以隨時查看張 三的身體狀況、位置信息和活動情況，當(dāng)監(jiān)護指標超過正常標準或者發(fā)生其他異常時，比如 張三血壓超過正常標準或者發(fā)生跌倒時，監(jiān)護設(shè)備自動向監(jiān)護中心及客戶端發(fā)送血壓超標 或跌倒信息，產(chǎn)生報警，監(jiān)護中心及客戶端可做進一步處理。 上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體 實施方式，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多 形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
一種用于社區(qū)人員監(jiān)護的穿戴式監(jiān)護系統(tǒng)，其特征在于，包括由被監(jiān)護對象佩戴的穿戴式監(jiān)護裝置、連接所述穿戴式監(jiān)護裝置與監(jiān)護中心的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，以及用于對被監(jiān)護對象進行監(jiān)護及管理的監(jiān)護中心；所述穿戴式監(jiān)護裝置包括用于實時采集被監(jiān)護對象多種健康狀況指標及狀態(tài)的傳感器組模塊、用于實現(xiàn)穿戴式監(jiān)護裝置與監(jiān)護中心之間雙向通信的無線通信模塊、用于對監(jiān)護所得信息進行分類處理的數(shù)據(jù)處理模塊、用于實現(xiàn)被監(jiān)護對象與監(jiān)護中心之間信息交互的人機交互模塊，以及為上述模塊供電的電源模塊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)護系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器組模塊實時監(jiān)測被監(jiān)護 對象的體溫、心率、血壓、血氧濃度、心電、地理位置、是否跌倒。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的監(jiān)護系統(tǒng)，其特征在于，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包含固定或移 動的多跳自組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，具有混合拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且具有自動組網(wǎng)特性以及自適應(yīng)組 網(wǎng)特性。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)護系統(tǒng)，其特征在于，利用其包含的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點為被監(jiān)護對 象提供定位服務(wù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述監(jiān)護系統(tǒng)，其特征在于，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包含局部路由維 護策略，并根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰看鷥r和最大網(wǎng)絡(luò)時延門限確定路由樹重新建立的時機。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)護系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)護中心包含被監(jiān)護對象的全 部數(shù)據(jù)以及客戶端軟件，其中，所述客戶端軟件包含有社區(qū)及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署地圖。
7. —種用于社區(qū)人員監(jiān)護的穿戴式監(jiān)護方法，其特征在于，包括以下步驟(a) 被監(jiān)護對象佩戴穿戴式監(jiān)護裝置；(b) 對被監(jiān)護對象各項指標和狀態(tài)進行實時監(jiān)測；(c) 比較監(jiān)測值與預(yù)先設(shè)定的安全值，判斷是否發(fā)生異常事件，若是，則執(zhí)行步驟(d)， 否則繼續(xù)監(jiān)測；(d) 將異常情況通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通知監(jiān)護中心及其他客戶端，并產(chǎn)生報警。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的監(jiān)護方法，其特征在于，所述步驟(c)中對異常事件的判斷進 一步包括判斷是否至少一個監(jiān)護指標超過正常標準，或有至少一個異常事件信號產(chǎn)生。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述監(jiān)護方法，其特征在于，所述步驟(d)進一步包括根據(jù)監(jiān)測信 息的不同需求決定是否直接對監(jiān)測信息在本地進行處理。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7 9中任一項所述監(jiān)護方法，其特征在于，所述步驟(d)進一步包 括利用基于接收信號強度的定位算法測定被監(jiān)護對象在網(wǎng)絡(luò)中的具體位置，并將該具體 位置上報給監(jiān)護中心。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于社區(qū)人員監(jiān)護的穿戴式監(jiān)護系統(tǒng)及方法。監(jiān)護系統(tǒng)包括由被監(jiān)護對象佩戴的穿戴式監(jiān)護裝置、連接所述穿戴式監(jiān)護裝置與監(jiān)護中心的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，以及用于對被監(jiān)護對象進行監(jiān)護、管理和/或定位的監(jiān)護中心。本發(fā)明的監(jiān)護系統(tǒng)及方法可同時對多個對象實施多個參數(shù)的動態(tài)實時監(jiān)護；而且被監(jiān)護者使用穿戴式監(jiān)護裝置時其日?；顒硬皇苡绊?，通過無線網(wǎng)絡(luò)擴展了實施監(jiān)護的地理范圍，將多監(jiān)護對象實時采集的多種數(shù)據(jù)集中到監(jiān)護中心或者其他客戶端管理，實現(xiàn)了多目標的遠程集中監(jiān)護。
文檔編號A61B5/02GK101778335SQ20091010506
公開日2010年7月14日 申請日期2009年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月14日
發(fā)明者張彥東, 張明瀚, 陳勇全 申請人:深圳市先進智能技術(shù)研究所