CN108320814A - 一种基于穿戴式智慧衣的老人家庭远程监护系统 - Google Patents
一种基于穿戴式智慧衣的老人家庭远程监护系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108320814A CN108320814A CN201810093485.1A CN201810093485A CN108320814A CN 108320814 A CN108320814 A CN 108320814A CN 201810093485 A CN201810093485 A CN 201810093485A CN 108320814 A CN108320814 A CN 108320814A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- data
- old
- internet
- module
- home gateway
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 230000036541 health Effects 0.000 claims abstract description 82
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 40
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims abstract description 38
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 claims abstract description 35
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 20
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 20
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 8
- 238000013527 convolutional neural network Methods 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 5
- 206010003119 arrhythmia Diseases 0.000 claims description 3
- 230000006793 arrhythmia Effects 0.000 claims description 3
- 230000006855 networking Effects 0.000 claims description 3
- 238000011176 pooling Methods 0.000 claims description 3
- 238000013135 deep learning Methods 0.000 claims description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 claims 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003860 sleep quality Effects 0.000 description 10
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 6
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 6
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 5
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 4
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000004217 heart function Effects 0.000 description 4
- 230000004630 mental health Effects 0.000 description 4
- 230000000474 nursing effect Effects 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- 208000017667 Chronic Disease Diseases 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 3
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 230000004622 sleep time Effects 0.000 description 3
- 206010003658 Atrial Fibrillation Diseases 0.000 description 2
- 208000009729 Ventricular Premature Complexes Diseases 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005189 cardiac health Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 230000008376 long-term health Effects 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 2
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 2
- 210000004243 sweat Anatomy 0.000 description 2
- 206010020751 Hypersensitivity Diseases 0.000 description 1
- 206010020772 Hypertension Diseases 0.000 description 1
- 208000026350 Inborn Genetic disease Diseases 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010062519 Poor quality sleep Diseases 0.000 description 1
- 210000001015 abdomen Anatomy 0.000 description 1
- 208000026935 allergic disease Diseases 0.000 description 1
- 230000007815 allergy Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 208000016361 genetic disease Diseases 0.000 description 1
- 230000003862 health status Effects 0.000 description 1
- 208000019622 heart disease Diseases 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229940127554 medical product Drugs 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000009323 psychological health Effects 0.000 description 1
- 230000000276 sedentary effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002255 vaccination Methods 0.000 description 1
- 230000002618 waking effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/10—Services
- G06Q50/26—Government or public services
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
- G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
- G08B21/04—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to non-activity, e.g. of elderly persons
- G08B21/0438—Sensor means for detecting
- G08B21/0446—Sensor means for detecting worn on the body to detect changes of posture, e.g. a fall, inclination, acceleration, gait
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
- G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
- G08B21/04—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to non-activity, e.g. of elderly persons
- G08B21/0438—Sensor means for detecting
- G08B21/0453—Sensor means for detecting worn on the body to detect health condition by physiological monitoring, e.g. electrocardiogram, temperature, breathing
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
- H04L67/01—Protocols
- H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Gerontology & Geriatric Medicine (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Alarm Systems (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physiology (AREA)
- Economics (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Marketing (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于穿戴式智慧衣的老人家庭远程监护系统，包括穿戴式智慧衣、多功能物联网家庭网关和云端健康监护中心。多功能物联网家庭网关分别和穿戴式智慧衣、云端监护中心通讯连接。穿戴式智慧衣实时采集老人心电生理信号、体温信号和姿态信号；多功能物联网家庭网关通过无线局域网收集穿戴式智慧衣发送来的心电数据、体温数据和姿态数据，实时分析数据判断老人的心律异常和体温异常及跌倒紧急情况，并在异常和紧急情况下报警，通过互联网把数据远程传送到云端健康监护中心；云端监护中心对数据进行云端存储形成档案，对档案数据进行自动智能分析和自动诊断报警，结果通过互联网回传到多功能物联网家庭网关。
Description
技术领域
本发明涉及远程医疗领域，特别是涉及一种基于穿戴式智慧衣的老人家庭远程监护系统。
背景技术
随着我国进入老龄化社会，老年人口所占比例迅速增长，人口老龄化和空巢问题越来越严重。一方面，由于独居老人长期在家无人照料，健康状况难以得知，生病在家也无人知晓。另一方面，老人在家发生意外，也无人可以伸出援手，老年人的家庭健康及居家安全监护已成为急需解决的社会问题。
随着网络技术和通讯技术的发展，宽带互联网现已普及进入家庭。以数字化医疗产品为基础的健康物联网，为老年人进行家庭健康及安全远程监护提供了可能。基于物联网的家庭健康及安全监护系统，使独居老人、尤其是具有糖尿病、心脏病、高血压等慢性病老人，可以足不出户随时监测自己的身体健康状况，接受医院、健康管理中心和社会后勤资源协同提供的综合性服务。建立一套基于物联网和“云计算”平台的居家养老监护、健康服务保障体系，可以极大缓解人口老龄化带来的社会问题。
基于物联网和“云计算”平台的老人健康及安全远程监护系统可以将互联网、健康传感器、无线通讯网和云计算等技术结合起来，不仅可以改变传统的健康监护模式，而且能解决“人口老龄化”和“看病难、看病贵”等社会问题。降低老年人各类慢性病的风险因素，改善老年人和慢性病人群的健康状况，为政府部门和医疗服务机构提供决策支持。因此，研究基于物联网和“云计算”的老人家庭健康及安全远程监护系统具有重要的社会意义和经济价值。
国内外的研究单位在老人家庭远程监护系统方面的研究已取得了一些很有意义的进展，但在基于物联网和云计算平台的老人家庭远程监护系统方面还存在评多尚未解决的问题：(1)基于物联网和云计算平台的老人家庭远程监护系统网络创新体系架构；(2)传感器系统的穿戴式设计；(3)生理参数动态抗干扰及精准测量；(4)基于个人健康档案大数据分析及计算机自动诊断报警。总之，基于物联网和云计算平台的老人家庭远程监护系统还处于发展的初级阶段，未来的发展方向是“穿戴式传感器”和基于“云计算”平台的健康服务。
发明内容
针对上述基于“物联网”和“云计算”平台老人家庭远程监护系统存在的问题，本发明提供一种基于穿戴式智慧衣的老人家庭远程监护系统。
为实现本发明提供的基于穿戴式智慧衣的老人家庭远程监护系统，包括穿戴式智慧衣、多功能物联网家庭网关和云端监护中心。所述多功能物联网家庭网关分别和所述穿戴式智慧衣、所述云端监护中心通讯连接；其中，
所述穿戴式智慧衣，用于实时采集老人的多导心电生理信号、体温生理信号以及姿态信号，同时将心电等多生理数据和姿态数据发送给所述多功能物联网家庭网关；
所述多功能物联网家庭网关，用于把数据存储在本地存储介质上，并把数据实时显示到电视机上；用于对接收的心电和体温生理数据以及姿态数据进行实时分析，判断老人的心律异常和体温异常以及跌倒紧急情况，并在异常和紧急情况下进行报警；用于通过有线互联网(宽带、有线电视网等)、无线移动通讯网(GPRS、3G、4G等)把数据远程传送到所述云端监护中心；还用于把云端监护中心推送的老人的健康状态分析结果和健康异常报警信息显示在电视机上。
所述云端监护中心，对数据进行“云端”存储形成个人健康档案，通过对个人健康档案数据进行自动智能分析和自动诊断报警，结果通过互联网回传到所述多功能物联网家庭网关。
作为优选，所述多功能物联网家庭网关，采用市电供电，用于把24小时全部生理数据和全部姿态数据上传至所述云端监护中心。
作为优选，所述多功能物联网家庭网关，包括：
所述健康分析和报警模块，用于提取和分析多导心电数据的特征，对心律异常进行预测；用于判断老人的体温生理数据是否异常；用于分析姿态数据，判断老人的摔倒紧急情况；还用于在异常和紧急情况下进行报警。
作为优选，所述云端监护中心包括：个人健康档案管理模块，用于将老人的个人基本信息、多生理数据和姿态数据以及云端的智能分析结果存储在云端形成个人健康档案数据库。
作为优选，所述云端监护中心包括：数据智能分析模块，用于对个人健康档案数据进行自动智能分析，建立老人心脏功能及健康状况预警机制。采用人工智能的方法分析多导心电数据判断心律异常分类；分析姿态数据，判断老人的心理是否异常；分析姿态数据判断老人睡眠质量；根据心律异常分析结果、心理健康数据、睡眠质量数据和体温数据，对老人的健康状态进行综合判断。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的益处：
首先，穿戴式智慧衣实时采集老人多导心电生理信号、体温信号和三轴加速度(姿态)数据；多功能物联网家庭网关通过无线局域网收集穿戴式智慧衣发送来的心电数据、体温数据和三轴加速度(姿态)数据，实时分析数据，并在紧急情况下进行报警，同时通过有线互联网、无线移动通讯网把数据远程传送到云端监护中心；云端监护中心对数据进行“云端”存储形成个人健康档案，并对个人健康档案数据进行自动智能分析和自动诊断报警，结果通过互联网回传到多功能物联网家庭网关；最终老人可以查看到分析结果，老人可以根据自身健康情况进行及时的救助和治疗，从而达到对老人进行家庭远程监护的目的。
其次，相比其他的生理信号检测装置只能检测有限的生理参数，数量众多，佩戴复杂。本系统采用穿戴式智慧衣作为生理信号检测装置克服了这些缺点：只需一件智慧衣就可以检测心电、体温多种生理信号以及姿态信号；穿戴式智慧衣像普通衣物一样可以折叠和水洗、轻柔舒适，而且没有复杂的佩戴要求，老人穿戴简单舒适，行动不受限制，只要穿在身上就可以可随时随地检测老人的生理信号，身体一有异常，系统就会通知，适合长期居家健康监护。随着物联网技术的发展，穿戴式智慧衣还可以检测呼吸、血氧、汗液等更多的人体生理信号，使得老人家庭远程监护系统的功能更加完善。
再次，目前很多远程监护系统采用智能手机或者便携式移动传输设备作为数据传输网关，智能手机或者便携式移动传输设备的电池电量有限，不能实现24小时全部生理数据上传，而且很多老人不方便使用智能手机或者便携式移动传输设备，而本系统的多功能物联网家庭网关解决了这些缺点和问题：采用市电供电，可以实现24小时全部生理数据上传。多功能物联网家庭网关不仅具备传统意义上的数据传输功能，还可以用于对心电等生理数据和姿态数据进行实时分析，判断老人的身体健康状况，判断老人是否跌倒，并在紧急情况下进行报警，连同云端监护中心的报警形成双重报警机制，提高了报警的及时性和稳定性。多功能物联网家庭网关采用家庭电视作为显示设备，方便老人查看检测结果。
最后，云端监护中心的数据智能分析模块，进一步对个人健康档案数据的进行更深入的自动智能分析，建立老人心脏功能及健康状况预警机制，为医生提供诊断依据，为患者提供个性化的护理方案，使远程医疗行业运营更高效，从而降低患者的医疗支出。
附图说明
图1为本发明的一具体实施例架构图；
图2为本发明的另一具体实施例示意图；
图3为本发明的又一具体实施例硬件框图；
图4为本发明的又一具体实施例硬件框图；
图5为本发明的又一具体实施例流程图。
图6为本发明的又一具体实施例架构图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明做进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅是用以解释本发明，不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。
如图1所示，作为一具体实施例的老人家庭远程监护系统，包括穿戴式智慧衣110、多功能物联网家庭网关120和云端监护中心130。多功能物联网家庭网关120通过互联网(Internet)和无线网络分别与云端监护中心130、穿戴式智慧衣110通讯连接。
穿戴式智慧衣110，用于实时采集老人的三导心电生理信号、体温生理信号以及姿态信号。并通过无线网络把多生理信号数据和姿态数据发送至多功能物联网家庭网关120。
多功能物联网家庭网关120，用于对接收的心电生理数据和姿态数据进行实时分析，判断老人的心律异常和体温异常以及跌倒紧急情况，并在异常和紧急情况下进行报警。用于通过有线互联网(宽带、有线电视网等)、无线移动通讯网(GPRS、3G、4G等)把数据远程传送到所述云端监护中心；还用于接收和显示云端监护中心推送的老人的健康状态分析结果。
云端监护中心130，对数据进行“云端”存储形成个人健康档案，通过对个人健康档案数据的自动分析和自动诊断报警。采用人工智能的方法分析多导心电数据判断心律异常分类；分析姿态数据，判断老人的心理是否异常；分析姿态数据判断老人睡眠质量；根据心律异常分析结果、心理健康数据、睡眠质量数据和体温数据，对老人的健康状态进行综合判断；还用于把健康状态分析结果推送至老人的多功能物联网家庭网关120。
作为一具体实施例的老人家庭远程监护系统，穿戴式智慧衣110实时采集老人多生理信号和姿态信号；多功能物联网家庭网关120用于对接收的心电生理数据和姿态数据进行实时分析，并在紧急情况下进行报警，把数据远程传送到云端监护中心130；云端监护中心130对数据进行“云端”存储形成个人健康档案，通过对个人健康档案数据的自动智能分析和自动诊断报警，结果通过互联网回传到所述多功能物联网家庭网关120，最终老人可以查看到云端的健康状态分析结果，根据自身健康情况进行及时的救助和治疗。以上功能的实现可以达到对老人进行家庭远程监护的目的。
如图2所示，作为一具体实施例的穿戴式智慧衣110，主要有5个的组成部分：①弹性纺织外衣；②纺织干电极；③屏蔽柔性导电纤维；④体温信号传感器；⑤主控单元(包括微处理器、电池、无线蓝牙和存储装置)。智慧衣的外衣由弹性纺织材料制成，贴合人体以获得高质量的人体生理信号；智慧衣内部嵌入纺织干电极作为心电信号传感器的电信号元件，纺织干电极能够提高穿戴舒适度，而且可以水洗，长期使用不会刺激皮肤，智慧衣内侧的肩背部左右分别嵌入LA、RA二个纺织干电极，腹部左右分别嵌入LL、RL二个纺织干电极；智慧衣的腋下嵌入体温传感器，用来测量人体的温度；纺织干电极和体温传感器都通过屏蔽柔性导电纤维和主控单元建立电气信号连接，屏蔽柔性导电纤维呈之字型沿外衣边沿走线，避免衣服拉伸揉搓损坏导电纤维；主控单元用来采集三导心电信号和体温信号以及姿态信号，存储数据并把数据通过无线蓝牙通信网络发送到多功能物联网家庭网关120，主控单元采用可拆卸结构，通过按扣固定在智慧衣的外侧，可以取下方便智慧衣水洗。
如图3所示，作为一具体实施例的穿戴式智慧衣110的主控单元硬件设计包括8个部分：三导心电采集模块，体温采集模块，三轴加速度(姿态)模块，SD卡模块，意法半导体的STM32F401单片机模块，无线蓝牙模块，可充电锂电池，和电源模块。
穿戴式智慧衣110的主控单元嵌入式软件设计主要包含五个功能：心电信号采集功能；体温信号采集功能；三轴加速度(姿态)数据采集功能；存储功能；无线蓝牙数据传输功能。三导心电信号采集功能是STM32F401单片机按照250Hz的采样频率收集三导心电信号数据；体温信号采集功能是STM32F401单片机按照10Hz的采样频率收集体温信号数据；三轴加速度数据采集功能是STM32F401单片机按照100Hz的采样频率收集三轴加速度数据。存储功能是STM32F401单片机把收集的三导心电信号、体温信号和三轴加速度数据存储到SD卡上；无线蓝牙数据传输功能主要是管理蓝牙和多功能物联网家庭网关120的配对连接以及数据的压缩、封包和发送。
采用上述结构的穿戴式智慧衣110可以采集三导心电、体温多种生理信号以及三轴加速度(姿态)数据。穿戴式智慧衣110像普通衣物一样可以折叠和水洗、轻柔舒适，而且没有复杂的佩戴要求，老人穿戴简单舒适，行动不受限制，只要穿在身上就可以可随时随地检测老人的生理信号，采用了各种低功耗电子元器件和低功耗无线蓝牙传输技术，穿戴式智慧衣110的功耗极低。穿戴式智慧衣适合老人进行长期居家健康监护。
如图4所示，作为一具体实施例的多功能物联网家庭网关120硬件设计包括9个部分：ARM处理器模块、蓝牙模块、WIFI模块、以太网接口模块、4G模块、USB接口模块、存储模块、电源模块和数字电视接口。一个可行的硬件选择方案如下：
a)ARM处理器模块：瑞芯微Rockchip RK3288，四核Cortex-A17，主频最高达1.8GHz；
b)蓝牙模块、WIFI模块：正基AP6335，WiFi蓝牙二合一模块
c)以太网接口模块：瑞昱Realtek RTL8211E，支持10/100/1000Mbps以太网；
d)4G模块：华为ME909S-821 4G全网通(电信/移动/联通)模块；
e)USB接口模块：汤铭FE1.1USB2.0HUB芯片
f)存储模块：MicroSD(TF)卡
g)电源模块：ACT8846PMU芯片和MP1495S芯片以及5V2A电源适配器
h)数字电视接口：高清晰度多媒体接口(HDMI)接口
多功能物联网家庭网关120，采用市电供电，用于把24小时全部生理数据和全部姿态数据上传至云端监护中心130，为云端的数据智能分析提供海量的数据。
多功能物联网家庭网关120，采用Android 5.1操作系统，使用Java语言和AndroidStudio开发工具设计基于Android系统的App软件，App软件主要包括五个功能模块：用户管理模块，数据处理模块，健康分析和报警模块，数据远程传输模块，和推送处理模块。
用户管理模块，用来负责老人用户账号的注册和登录功能，还用于把穿戴式智慧衣和用户账号进行绑定。账号信息和绑定信息都存储在云端数据库中。
数据处理模块，用于接收智慧衣发送的三导心电数据、体温数据和三轴加速度(姿态)数据，用于把这些数据实时显示在数字电视上，还用于把这些数据的存储在本地SD上。
健康分析和报警模块，用于1)提取心电数据的特征，判断老人心律是否异常；2)根据体温数据判断老人的体温是否异常；3)根据三轴加速度(姿态)数据，判断老人是否跌倒紧急情况；4)还用于在异常及紧急情况下通过4G模块给监护人发送报警短信。
数据远程传输模块，用于通过互联网(有线宽带、有线电视或无线移动通信网3G/4G)把多生理信号数据、姿态数据和健康数据分析结果远程传送到云端监护中心130。
推送处理模块，还用于接收云端监护中心130推送的老人的健康状态分析结果和健康状态异常报警信息，进行声音提示和显示在电视机上。
云端监护中心130，构建在“公有云”平台(如阿里云)上，包括数据传输模块、个人健康档案管理模块、数据智能分析模块和健康预警模块。云端监护中心130采用Python语言来实现各个模块。
数据传输模块为云端监护中心130提供数据访问接口，完成数据的接收和发送任务。数据传输模块使用Python语言和Flask框架设计RESTful的web service。多功能物联网家庭网关120通过访问web service来传输数据。
个人健康档案管理模块用于对数据进行“云端”存储形成个人健康档案。根据卫生部制定的《健康档案基本架构与数据标准(试行)》，个人健康档案的基本内容主要由个人基本信息和主要卫生服务记录两部分组成。个人基本信息主要有：(1)人口学信息：如姓名、性别、出生日期、出生地、国籍、民族、身份证件、文化程度、婚姻状况等。(2)社会经济学信息：如户籍性质、联系地址、联系方式、职业类别、工作单位等。(3)亲属信息：如子女数、父母亲姓名等。(4)社会保障信息：如医疗保险类别、医疗保险号码、残疾证号码等。(5)基本健康信息：如血型、过敏史、预防接种史、既往疾病史、家族遗传病史、健康危险因素、残疾情况、亲属健康情况等。(6)建档信息：如建档日期、档案管理机构等。主要卫生服务记录主要是：老年人健康检查记录，包括24小时多生理数据和姿态数据以及数据智能分析模块的自动分析评估结果。根据以上信息的特点，个人健康档案管理模块结合云平台的关系型数据库、表格存储(Table Store)和对象存储服务(OSS)来存储老人的个人健康档案数据。
数据智能分析模块，用于对个人健康档案数据进行自动分析，建立老人心脏功能及健康状况预警机制。数据智能分析模块的分析与判别流程如图5所示，解释如下：(1)数据分析：a)用人工智能的方法对心电信号进行心律异常分析，b)根据三轴加速度(姿态)数据，结合历史姿态数据，判断老人是否长时间保持一个姿势(比如久坐)，进而判断老人的心理是否异常(比如抑郁)，c)根据三轴加速度(姿态)数据，判断老人前一天的多项睡眠参数，包括上床时间、起床时间、起床次数、清醒时间、浅睡时间、深睡时间，进而判断老人的睡眠质量；(2)根据心律异常分析结果、心理健康数据、睡眠质量数据和体温数据，对老人的健康状态进行综合判断：a)如果心律异常，则判断为健康状态异常，否则进行下一步；b)如果心理健康数据异常，则判断为健康状态异常，否则进行下一步；c)人体腋窝的体温范围一般是36～37.5摄氏度，超出这个范围并持续一段时间体温为异常，如果体温数据异常，则判断为健康状态异常，否则进行下一步；d)最后分析睡眠质量数据，根据是否在30分钟入睡，起床次数是否过多，深睡时间是否达标，判断睡眠质量，如果近一个月的睡眠质量数据异常，则判断为健康状态异常，否则判断为健康状态正常。
数据智能分析模块中的用人工智能的方法对心电信号进行心律异常分析，具体的实现方式是采用基于深度学习的方法对心电图进行心律异常分类，如图6所示，构建三通道并行卷积神经网络(CNN)模型，把30秒的三导心电分别作为三通道CNN网络的输入，经过第一层的一维卷积(1D-CNN)运算和池化(pooling)降采样，同理经过若干层的卷积运算后，进入多层感知器(MLP)得到合适的输出，用softmax函数解决多分类。使用海量心电数据对模型进行有监督训练，利用得到的模型对心电信号进行心律异常分类，可以把心电信号分为5类：正常(Sinus)，噪音(Noise)、房颤(Atrial Fibrillation，AF)、室性早搏(Prematureventricular contraction，PVC)和其他心律异常(Other)。
健康预警模块，结合数据智能分析模块的自动分析结果，以短信、智能手机App推送等形式发给老人和护理人进行健康提醒。具体的实现方式是：采用云平台的“移动推送服务”，把自动分析结果和健康状态异常报警信息通过互联网回传到所述多功能物联网家庭网关120，还把老人健康状态异常报警信息发送到监护人手机上。
作为一具体实施例的老人家庭远程监护系统，穿戴式智慧衣实时采集老人多导心电生理信号、体温信号和三轴加速度数据；多功能物联网家庭网关通过无线局域网收集穿戴式智慧衣发送来的心电数据、体温数据和三轴加速度数据，实时分析数据得到老人的身体健康状况、心理健康状况、睡眠质量以及跌倒或者滑倒，并在紧急情况下进行报警，同时通过有线互联网、无线移动通讯网把数据远程传送到云端监护中心；云端监护中心对数据进行“云端”存储形成个人健康档案，并对个人健康档案数据进行自动分析和自动诊断报警，结果通过互联网回传到多功能物联网家庭网关；最终老人可以查看到诊断结果，并根据自身健康情况进行及时的救助和治疗，从而达到对老人进行家庭远程监护的目的。
其次，相比其他的生理信号检测装置只能检测有限的生理参数，数量众多，佩戴复杂。本系统采用穿戴式智慧衣作为生理信号检测装置克服了这些缺点：只需一件智慧衣就可以检测心电、体温多种生理信号以及姿态信号；穿戴式智慧衣像普通衣物一样可以折叠和水洗、轻柔舒适，而且没有复杂的佩戴要求，老人穿戴简单舒适，行动不受限制，只要穿在身上就可以可随时随地检测老人的生理信号，身体一有异常，系统就会通知，适合长期居家健康监护。随着物联网技术的发展，穿戴式智慧衣还可以检测呼吸、血氧、汗液等更多的人体生理信号，使得老人家庭远程监护系统的功能更加完善。
再次，目前很多远程监护系统采用智能手机或者便携式移动传输设备作为数据传输网关，智能手机或者便携式移动传输设备的电池电量有限，不能实现24小时全部生理数据上传，而且很多老人不方便使用智能手机或者便携式移动传输设备，而本系统的多功能物联网家庭网关解决了这些缺点和问题：采用市电供电，可以实现24小时全部生理数据上传。多功能物联网家庭网关不仅具备传统意义上的数据传输功能，还可以用于对心电等生理数据和姿态数据进行实时分析，判断老人的身体健康状况，判断老人是否跌倒，并在紧急情况下进行报警，连同云端监护中心的报警形成双重报警机制，提高了报警的及时性和稳定性。多功能物联网家庭网关采用家庭电视作为显示设备，方便老人查看检测结果。
最后，云端监护中心的数据智能分析模块，进一步对个人健康档案数据的进行更深入的自动智能分析，建立老人心脏功能及健康状况预警机制，为医生提供诊断依据，为患者提供个性化的护理方案，使远程医疗行业运营更高效，从而降低患者的医疗支出。
Claims (4)
1.一种基于穿戴式智慧衣的老人家庭远程监护系统，其特征在于，包括：穿戴式智慧衣、多功能物联网家庭网关和云端监护中心，所述多功能物联网家庭网关分别和所述穿戴式智慧衣、所述云端监护中心通讯连接；其中，
所述穿戴式智慧衣，用于实时采集老人的多导心电生理信号和体温生理信号以及姿态信号；
所述多功能物联网家庭网关，用于把收集的穿戴式智慧衣发送的数据实时显示到电视机上；
所述多功能物联网家庭网关，还用于对姿态数据进行实时分析，判断老人跌倒紧急情况，并在紧急情况下进行报警；
所述云端监护中心，用于对多导心电数据和体温数据以及姿态数据进行自动智能分析。
2.根据权利要求1所述的基于穿戴式智慧衣的老人家庭远程监护系统，其特征在于，所述多功能物联网家庭网关，采用市电供电，用于把24小时全部生理数据和全部姿态数据上传至所述云端监护中心。
3.根据权利要求1所述的基于穿戴式智慧衣的老人家庭远程监护系统，其特征在于，多功能物联网家庭网关，采用Android操作系统，基于Android系统的App软件包括五个功能模块：用户管理模块，数据处理模块，健康分析和报警模块，数据远程传输模块，和推送处理模块；
用户管理模块，用来负责老人用户账号的注册和登录功能，还用于把穿戴式智慧衣和用户账号进行绑定；账号信息和绑定信息都存储在云端数据库中；
数据处理模块，用于接收智慧衣发送的三导心电数据、体温数据和三轴加速度数据，用于把这些数据实时显示在数字电视上，还用于把这些数据的存储在本地SD上；
健康分析和报警模块，用于1)提取心电数据的特征，判断老人心律是否异常；2)根据体温数据判断老人的体温是否异常；3)根据三轴加速度数据，判断老人是否跌倒紧急情况；4)还用于在异常及紧急情况下通过4G模块给监护人发送报警短信；
数据远程传输模块，用于通过互联网把多生理信号数据、姿态数据和健康数据分析结果远程传送到云端监护中心；
推送处理模块，还用于接收云端监护中心推送的老人的分析结果和异常报警信息，进行声音提示和显示在电视机上。
4.根据权利要求1所述的基于穿戴式智慧衣的老人家庭远程监护系统，其特征在于，数据智能分析模块中的对心电信号进行心律异常分析，具体的实现方式是采用基于深度学习的方法对心电图进行心律异常分类，构建三通道并行卷积神经网络CNN模型，把三导心电分别作为三通道CNN网络的输入，经过第一层的一维卷积运算和池化降采样，同理经过若干层的卷积运算后，进入多层感知器得到输出，用softmax函数解决多分类；使用海量心电数据对模型进行有监督训练，利用得到的模型对心电信号进行心律异常分类。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810093485.1A CN108320814A (zh) | 2018-01-31 | 2018-01-31 | 一种基于穿戴式智慧衣的老人家庭远程监护系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810093485.1A CN108320814A (zh) | 2018-01-31 | 2018-01-31 | 一种基于穿戴式智慧衣的老人家庭远程监护系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108320814A true CN108320814A (zh) | 2018-07-24 |
Family
ID=62890263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810093485.1A Pending CN108320814A (zh) | 2018-01-31 | 2018-01-31 | 一种基于穿戴式智慧衣的老人家庭远程监护系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108320814A (zh) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108962395A (zh) * | 2018-09-06 | 2018-12-07 | 南京龙渊微电子科技有限公司 | 一种基于并行分数阶生理信号实时采集和分析方法 |
| CN109067873A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-12-21 | 上海锐岑计算机科技有限公司 | 一种物联网远程监护系统 |
| CN109102881A (zh) * | 2018-10-12 | 2018-12-28 | 河北健康侍卫网络科技有限公司 | 一种智能中医家庭监护报警系统 |
| CN109431489A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-03-08 | 上海优加利健康管理有限公司 | 人工智能心电图动态实时分析系统 |
| CN109431490A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-03-08 | 上海优加利健康管理有限公司 | 用于心电监测的人工智能实时分析方法和系统 |
| CN110211332A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-09-06 | 深圳市品罗创新实业有限公司 | 一种智能可穿戴式通讯设备及其通讯方法 |
| CN110544541A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-12-06 | 首都医科大学 | 一种老年生活及健康状态的监护及评价系统 |
| CN110969534A (zh) * | 2018-09-30 | 2020-04-07 | 上海笛乐护斯健康科技有限公司 | 智能健康管理和生命安全保险系统及其实现方法 |
| CN111584020A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-08-25 | 张建春 | 一种个人健康生活大数据采集与分析系统 |
| CN111768876A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-10-13 | 上海上实龙创智能科技股份有限公司 | 一种智慧家庭健康数据采集系统、方法、设备及存储介质 |
| CN112309581A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-02-02 | 辽宁工程技术大学 | 一种基于机器学习的私人医疗智慧辅助方法 |
| CN113303801A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-27 | 安徽大学 | 基于多源传感信息融合的智能穿戴医疗系统及方法 |
| CN113409903A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-09-17 | 首都医科大学附属北京潞河医院 | 一种基于云计算技术的足底健康管理方法 |
| CN113808695A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-12-17 | 云程科技股份有限公司 | 一种多模态ai模型的失能失智老人居家护理平台 |
| US11469925B2 (en) * | 2018-06-20 | 2022-10-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Cloud gateway device and method for operating a cloud gateway device |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105740621A (zh) * | 2016-01-29 | 2016-07-06 | 江阴中科今朝科技有限公司 | 人体行为数据的移动监测及智能养老健康云平台 |
| CN106100985A (zh) * | 2016-06-21 | 2016-11-09 | 北京工业大学 | 一种家庭健康监护网关装置 |
| CN106606348A (zh) * | 2015-10-22 | 2017-05-03 | 深圳市前海堃元智慧有限公司 | 基于移动通信的监测长者生命安全、健康及生活安全系统 |
| CN206548493U (zh) * | 2016-11-02 | 2017-10-13 | 沈阳大学 | 一种敬老院智能监护系统 |
| CN107334466A (zh) * | 2017-08-08 | 2017-11-10 | 西安交通大学 | 一种可穿戴的慢性病智能监控及预警的装置与方法 |
-
2018
- 2018-01-31 CN CN201810093485.1A patent/CN108320814A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106606348A (zh) * | 2015-10-22 | 2017-05-03 | 深圳市前海堃元智慧有限公司 | 基于移动通信的监测长者生命安全、健康及生活安全系统 |
| CN105740621A (zh) * | 2016-01-29 | 2016-07-06 | 江阴中科今朝科技有限公司 | 人体行为数据的移动监测及智能养老健康云平台 |
| CN106100985A (zh) * | 2016-06-21 | 2016-11-09 | 北京工业大学 | 一种家庭健康监护网关装置 |
| CN206548493U (zh) * | 2016-11-02 | 2017-10-13 | 沈阳大学 | 一种敬老院智能监护系统 |
| CN107334466A (zh) * | 2017-08-08 | 2017-11-10 | 西安交通大学 | 一种可穿戴的慢性病智能监控及预警的装置与方法 |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11469925B2 (en) * | 2018-06-20 | 2022-10-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Cloud gateway device and method for operating a cloud gateway device |
| CN109067873A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-12-21 | 上海锐岑计算机科技有限公司 | 一种物联网远程监护系统 |
| CN108962395A (zh) * | 2018-09-06 | 2018-12-07 | 南京龙渊微电子科技有限公司 | 一种基于并行分数阶生理信号实时采集和分析方法 |
| CN108962395B (zh) * | 2018-09-06 | 2022-06-07 | 南京龙渊微电子科技有限公司 | 一种基于并行分数阶生理信号实时采集和分析方法 |
| CN109431490B (zh) * | 2018-09-28 | 2021-09-07 | 上海乐普云智科技股份有限公司 | 用于心电监测的人工智能实时分析方法和系统 |
| CN109431489A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-03-08 | 上海优加利健康管理有限公司 | 人工智能心电图动态实时分析系统 |
| CN109431490A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-03-08 | 上海优加利健康管理有限公司 | 用于心电监测的人工智能实时分析方法和系统 |
| CN110969534A (zh) * | 2018-09-30 | 2020-04-07 | 上海笛乐护斯健康科技有限公司 | 智能健康管理和生命安全保险系统及其实现方法 |
| CN109102881A (zh) * | 2018-10-12 | 2018-12-28 | 河北健康侍卫网络科技有限公司 | 一种智能中医家庭监护报警系统 |
| CN110211332A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-09-06 | 深圳市品罗创新实业有限公司 | 一种智能可穿戴式通讯设备及其通讯方法 |
| CN110544541A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-12-06 | 首都医科大学 | 一种老年生活及健康状态的监护及评价系统 |
| CN111584020A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-08-25 | 张建春 | 一种个人健康生活大数据采集与分析系统 |
| CN111584020B (zh) * | 2020-04-30 | 2021-05-25 | 蓝天方舟健康物联网(湖北)有限公司 | 一种个人健康生活大数据采集与分析系统 |
| CN111768876A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-10-13 | 上海上实龙创智能科技股份有限公司 | 一种智慧家庭健康数据采集系统、方法、设备及存储介质 |
| CN112309581A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-02-02 | 辽宁工程技术大学 | 一种基于机器学习的私人医疗智慧辅助方法 |
| CN113303801A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-27 | 安徽大学 | 基于多源传感信息融合的智能穿戴医疗系统及方法 |
| CN113409903A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-09-17 | 首都医科大学附属北京潞河医院 | 一种基于云计算技术的足底健康管理方法 |
| CN113808695A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-12-17 | 云程科技股份有限公司 | 一种多模态ai模型的失能失智老人居家护理平台 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108320814A (zh) | 一种基于穿戴式智慧衣的老人家庭远程监护系统 | |
| WO2021008364A1 (zh) | 一种基于云架构的穿戴式心电监护系统及其监护方法 | |
| CN110703626B (zh) | 一种睡眠质量监测系统 | |
| WO2017075856A1 (zh) | 基于小波分析远程心电监护与预警系统及方法 | |
| CN106937808B (zh) | 一种智能床垫的数据采集系统 | |
| CN106993845B (zh) | 一种面向健康的智能鞋垫 | |
| Baig et al. | A comprehensive survey of wearable and wireless ECG monitoring systems for older adults | |
| CN205433651U (zh) | 可穿戴式运动及心电信号实时采集及监护设备 | |
| JP2018149355A (ja) | 監視のための装置および方法 | |
| CN107788976A (zh) | 基于振幅整合脑电图的睡眠监测系统 | |
| CN204192596U (zh) | 智能健康监护仪 | |
| CN106073736A (zh) | 一种可扩展的人体参数监控记录系统 | |
| CN206601705U (zh) | 一种基于远程数据获取与分析的医疗健康系统 | |
| CN106650303A (zh) | 一种老人健康智能监测系统 | |
| CN102525651A (zh) | 一种新生儿重大疾病的便携式医疗监护系统 | |
| CN211674200U (zh) | 用于老年人日常照护的智能健康监测系统 | |
| CN107669262A (zh) | 基于svm与wlt的多导联远程心电诊断与监护系统及方法 | |
| CN215457923U (zh) | 远程儿童睡眠监测设备 | |
| CN114883006A (zh) | 一种基于大数据的健康监测和动态管理系统及应用 | |
| CN106930380A (zh) | 一种智能马桶 | |
| KR20060084916A (ko) | 위치 이동이 가능한 지능형 로봇을 이용한 원격건강관리시스템 및 서비스 | |
| CN205514558U (zh) | 一种健康管理设备及健康监测系统 | |
| CN107898447A (zh) | 一种穿戴式智能体征监控装置及监控系统 | |
| CN107485365B (zh) | 适用于更年期女性的智能健康服及其实现方法 | |
| CN111643061A (zh) | 一种基于人工智能的相貌空间集成系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180724 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |