CN114067505B - 一种护理病床用紧急呼叫报警的系统 - Google Patents

一种护理病床用紧急呼叫报警的系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出的一种护理病床用紧急呼叫报警的系统，包括：包括监控平台、监控终端、移动终端、呼叫终端；其中，监控平台设置于护士站，与监控终端、移动终端、呼叫终端互联；监控终端设置于病房内，包括图像采集装置和声音采集装置，用于监控病人的状态；移动终端设置于随时走动的护士身上，移动终端内置定位装置，实时识别护士的位置；呼叫终端设置于病床附近，病人可通过呼叫终端发起紧急呼叫。本系统通过设置移动终端，患者用语音呼叫，护士就看到，不用再跑回护理站，直接去到对应床位，可以减少护士来回跑，也减少路上花费时间，及时挽救患者的生命。

Description

一种护理病床用紧急呼叫报警的系统
技术领域
本发明涉及护理领域，更具体地说，涉及一种护理病床用紧急呼叫报警的系统。
背景技术
现有的病人病情变化时会操作病床呼叫报警系统，护士站内的报警系统终端看到提示后应答，并赶往病人所在病房进行处理。病人病情变化时语音呼叫，只有终端前的护士可以看到。然而因护士是随时走动的，目前患者有事都是按呼叫铃，本来护士就忙，还要回到护理站接铃才行，耽误了赶往病人对应病床的时间。另外，病人有时病情重按不到铃，往往会直接语言呼叫，忘记操作呼叫按钮，也会造成呼叫护士不及时。
发明内容
为解决上述现有技术面临的问题，本发明提供的一种护理病床用紧急呼叫报警的系统。
本发明提出的一种护理病床用紧急呼叫报警的系统，包括：
包括监控平台、监控终端、移动终端、呼叫终端；
其中，监控平台设置于护士站，与监控终端、移动终端、呼叫终端互联；
监控终端设置于病房内，包括图像采集装置和声音采集装置，用于监控病人的状态；
移动终端设置于随时走动的护士身上，移动终端内置定位装置，实时识别护士的位置；
呼叫终端设置于病床附近，病人可通过呼叫终端发起紧急呼叫。
监控终端包括图像采集装置和声音采集装置，通过图像采集装置采集病床呼叫患者的面部表情和身体姿态，以及声音采集装置采集病床呼叫患者的声音，发送至监控平台的处理器模块进行识别判断，在符合需要紧急护理的条件时，触发系统的紧急呼叫功能。
在所述的系统中，使用移动终端的定位装置识别呼叫患者附近的护士，在向监控平台发送呼叫的同时，向相关护士的移动终端发送自动生成的通知。护士接到通知后有两种选择：(a)在前往呼叫患者的途中返回护士站拿取急救设备，或(b)直接前往患者进行处理。
病人通过呼叫终端发起紧急呼叫时，监控平台根据已知的位置一定范围内，向离患者最近的n名护士发送事件通知。一旦护士表示有空，并接受参与对当前呼叫患者的响应，位置将根据移动终端的当前位置进行更新，并将被分配两项任务之一：(a)返回护士站拿取急救设备或(b)直接前往患者。
患者紧急呼叫后派遣护士是动态地将返回护士站拿取急救设备或直接去患者处两项任务中的一项分配给护士，并考虑到未来通知的接收不确定和护士接收任务后的不确定，以最大限度地提高患者的紧急处理效率。假设在发送通知的n名护士中，m名护士将接受任务，j≤m表示第j位护士接受。每个护士有两个可能的任务决策：Aj：护士j应返回护士站拿取急救设备；Dj：护士j应直接前往患者处。对于每个护士，有三种可能的结果：Oj A：护士j返回护士站拿取急救设备；Oj D：护士j直接前往患者处；Oj R：护士j正在进行相关护理无法应答处理呼叫任务。
取决于任务分配，每个结果的概率是有条件的。任务决策Aj中，P(Oj D|Aj)是指护士j在被分配返回护士站拿取急救设备时直接前往患者的概率，P(Oj A|Aj)+P(Oj D|Aj)+P(Oj R|Aj)＝1成立。同理，任务决策Dj分配方式类似。假设所有护士获得特定结果的概率相同,可根据历史数据计算所有概率。
当护士l(l≤m)已调度，可能结果的数量变为3l，即单个结果的所有可能组合。假设每个护士的结果独立于其他护士，并且假设护士独立且彼此不接触，联合结果的概率即联合概率计算为个体概率的乘积，即：
Figure GDA0004045852500000021
使用公式(2)计算患者获得护士护理的概率函数：
Figure GDA0004045852500000022
其中t*是第一次护士直接前往患者到达经历的时间，s*是护士返回护士站拿取急救设备到达病房经历的时间。如果没有护士拿取急救设备，s*将等于smax，为时间s*的上限。tmax是护士直接前往患者到达经历的时间上限。如果携带急救设备的护士是现场的第一批帮助人员，则s*和t*将相同，并等于第一批到达护士的到达时间。因为有人带着急救设备也能进行紧急护理，即t*≤s*。
每个结果也与患者的反应时间有关。将oj作为护士到达患者的时间，其中包括路程花费时间和从通知到护士接受的接受时间，其中：
Figure GDA0004045852500000031
当每个护士j接受通知时，可用信息包括已经接受通知的护士人数(j-1)以及他们被分配的任务。决定是否直接前往患者的护士j或返回护士站拿取急救设备的方法步骤如下：
S1.每一位之前的护士以及护士j的每一个可能的行动都会被考虑，将导致3j可能的结果。在每个可能结果的组合中，护士的到达时间为：
Figure GDA0004045852500000032
用于确定t*和s*。t*和s*的公式如下：
Figure GDA0004045852500000033
Figure GDA0004045852500000034
S2.对于每种可能的结果组合
Figure GDA0004045852500000035
使用计算出的t*和s*以及公式(2)最大概率函数，确定患者的获得紧急护理能力。
S3.计算每个3j结果组合的联合概率。由于护士j的分配需要确定，并且结果概率取决于任务分配，因此需要两组计算决策，即2*3j。一组任务决策Dj中护士j将被指派直接前往患者，另一组任务决策Aj中在前往患者的途中返回护士站拿取急救设备。
S4.对于每个组合，步骤S2中计算的患者获得护士护理的概率乘以步骤S3中计算的每个任务决策Aj或Dj的联合概率。
S5.每个任务决策Aj或Dj的最终概率计算为步骤S4中所有组合的患者获得护士护理的概率之和。
S6.选择最终患者获得护士护理的概率最高的决策作为护士j的任务分配。
具体的，对于第一个护士计算三种可能结果的获得紧急护理能力函数，即(O1 A，O1 D，O1 R)。潜在结果O1 D给出的生存能力为
Figure GDA0004045852500000036
即t*设置为第一个护士直接到达患者所花费的时间，s*设置为smax。因此，第一个护士终止任务的患者获得紧急护理能力的几率为：
Figure GDA0004045852500000041
对于任务决策A1和D1，最终的患者获得紧急护理能力计算为联合概率乘以相关的患者获得紧急护理能力:
Figure GDA0004045852500000042
Figure GDA0004045852500000043
最后选择最终患者获得护士护理的概率最高的决策，即满足maxf(t*,s*|i)，i∈{A1,D1}的决策。
对于第二个护士，患者获得护士护理的概率函数为每个决定计算9(即32)次，因为对于每个护士1和护士2，可能发生三种结果。每个联合结果都来自集合：{{O1 D,O2 D}，{O1 D,O2 A}，{O1 D,O2 R}，{O1 A,O2 D}，{O1 A,O2 A},{O1 A,O2 R},{O1 R,O2 D},{O1 R,O2 A},{O1 R,O2 R}}，包括所有可能的联合结果，给出一个特定的t*和s*。t*值计算为直接或返回护士站拿取急救设备到达患者的所有行程时间的最小值。此外，s*被计算为护士返回护士站拿取急救设备的所有行程时间的最小值。与第一位护士相同，如果没有护士返回护士站拿取急救设备，s*将等于smax。此外，如果没有护士到达患者处，t*将设置为tmax，s*设置为smax。
每个结果的联合概率取决于每个护士的任务。例如，假设护士1、2和3收到任务A1、D2和A3。27种可能的结果中的其中一种结果是O1 R、O2 D、O3 A。假设独立，该结果的联合概率计算如下：
Figure GDA0004045852500000044
其中，公式右侧的概率是根据历史数据推导出来。
因此，对于两个可能的任务决策Aj和Dj，可以计算患者获得紧急护理能力的几率以及3j可能结果的概率，从而得出两个决策的最终患者获得护士护理的概率：
Figure GDA0004045852500000045
Figure GDA0004045852500000046
式中，公式(9)中的fi和Pi A是给定第j个护士的任务决策A，结果i∈{(O1 D,O2 D,...),(O1 D,O2 A,...),...,(O1 R,O2 R,...)}的获得紧急护理能力和联合发生概率。选择最终患者获得护士护理的概率最高的决策。
另外，为避免过度使用紧急护理资源，在第一个前往患者护士为途中返回护士站拿取急救设备的护士到达后，可通过移动装置向监控平台发送该对应紧急呼叫已处理；在第一个前往患者护士为直接前往患者的护士到达后，如无需急救设备即可处理患者病情，也可通过移动装置向监控平台发送该对应紧急呼叫已处理，在急需急救设备方可处理患者病情，向监控平台发送急需急救设备的请求，由监控平台向其他返回护士站拿取急救设备的护士发送通知。
为了保证系统的效率和降低功耗，本系统采用LoRa和RS232协议作为物理层通信协议，然后结合定制的应用层协议，实现监控终端、移动终端、呼叫终端与监控平台之间的数据通信。
首先，当监控终端、移动终端和呼叫终端需要发送数据时，它首先通过应用层协议封装数据，然后使用主微控制单元的直接存储器访问器功能将数据发送到通用异步收发器外围设备，然后，连接到通用异步收发器外设的LoRa模块将数据帧解析为LoRa协议进行发送。
本系统中，应用层协议完成的主要功能包括终端信息识别和数据请求。为了降低监控终端的功耗，本系统的数据计算任务由监控平台承担，监控终端只需上传数据，监控平台返回计算结果。当监控平台需要采集监控终端数据时，向相应监控终端发送数据请求，然后监控终端上传数据，监控平台计算数据，最后将计算结果等控制信息返回监控终端。
为了降低监控终端的功耗，采用多目标粒子群优化算法，通过对柯西变分算法进行了改进，使粒子在迭代过程中跳出局部最优，在迭代后期加速收敛；使用两阶段选择策略，使用外部数据库存储全局最优解来确定。两阶段选择策略基于帕累托控制曲面的收敛性和多样性。
在第一阶段，根据每次迭代时粒子的位置和每个粒子在外部数据库中的位置，通过公式(11-12)计算决策空间中相应的相似距离SD。
Figure GDA0004045852500000051
FDi＝{d(xi，y1，k)，d(xi，y2，2)，...，d(xi，ym，m)}
h(xi，yi)表示外部数据库，x，y表示分别对应于相应分量j，k的参数值，FD表示值的符号。欧几里德公式计算的粒子与外部数据库中粒子之间的距离相似。然后根据公式(13)计算第i个粒子和外部数据库的平均相似距离ASD。h表示对应系数；x表示变量的特定值；y表示变量y的特定值；d表示距离；m表示参数值；P表示概率分布；F表示影响因素。
Figure GDA0004045852500000061
在第二阶段，选择一个最优解作为全局最优解，从第一阶段选择的非支配解集中引导粒子群在目标空间中的飞行。使用两种方法对第一阶段筛选出的非支配解集进行排序，分别从解分布和收敛性能两方面对其进行评估。第一种方法使用膝点概念进行最优解选择，第二种方法基于拥挤距离法进行最优解选择，该方法使用随机策略进行选择。多目标优化算法中的拐点表示为帕累托控制曲面上最凸或最凹点的解，被认为是性能最好的解。
首先，找到并连接目标中具有最小或最大值的帕累托曲面上的点，在两个目标优化的情况下形成一条直线，如果它们大于两个目标，则形成一个超平面。然后，计算帕累托支配曲面上的每个点到极值形成的直线或平面的距离，最后从第一阶段选择的非支配解集中选择距离值最大的点作为全局最优解来引导粒子飞行。选择该解作为全局最优解，以提高粒子群中粒子的搜索能力，从而提高帕累托控制曲面的收敛性能。
Figure GDA0004045852500000062
A、D表示点A和点D的位置，a、b分别表示相应的常数。需要考虑的第一个因素是距离影响，尽管仅通过到目的地节点的距离就可以做出次优选择，但距离影响仍然是需要考虑的必要因素。
Figure GDA0004045852500000063
Figure GDA0004045852500000064
k表示相应的数据。当粒子落入局部极值时，总体中的所有粒子都会在总体极值附近收敛和聚集，并且总体中粒子与局部极值的平均距离非常小，因此使用平均粒子距离D来确定算法是否暂停。
Figure GDA0004045852500000071
T表示相应的试验值，M表示试验次数。混沌粒子群算法能有效解决算法的早熟问题，当种群陷入局部极值时，混沌粒子群算法利用混沌映射生成新一代粒子来代替陷入局部极值的粒子，它可以恢复粒子的多样性，使算法摆脱早熟状态。接收数据消耗的能量与接收数据分组的大小有关。数据分组越大，接收分组消耗的能量越多，因此接收数据消耗的能量为：
Freccive(k)＝Ki×Felec   (18)
发送数据所消耗的能量不仅与发送的数据组的大小有关，还与发送的距离有关，这需要遵循放大器所消耗的能量随传输距离的增大呈指数增长的规律，因此发送数据所消耗的能量是有限的。
Figure GDA0004045852500000072
Figure GDA0004045852500000073
Figure GDA0004045852500000074
F表示相应的试验值，K表示试验次数，GW表示相应的GW值，HU表示偏差值，P表示试验次数。直接存储器访问器控制器可以在不消耗中央处理器资源的情况下，实现外设与存储器之间以及不同存储器之间的高速信息交互，并且可以通过直接存储器访问器高速传输数据。直接存储器访问器中断在数据传输完成时生成，以提醒中央处理器进行相应的处理，从而节省中央处理器响应其他任务的资源。
本发明的一种护理病床用紧急呼叫报警的系统，有益效果如下：
1)本系统通过设置移动终端，患者用语音呼叫，护士就看到，不用再跑回护理站，直接去到对应床位，可以减少护士来回跑，也减少路上花费时间，及时挽救患者的生命。
2)本系统的数据计算任务由监控平台承担，监控终端只需上传数据，监控平台返回计算结果，有效降低监控终端的功耗；直接存储器访问器中断在数据传输完成时生成，以提醒中央处理器进行相应的处理，从而节省中央处理器响应其他任务的资源。
3)向护理病床紧急呼叫的患者派遣护士，可缩短在医生的紧急医疗服务到达之前进行基本的护士急救操作，同时又考虑到护士接受紧急呼叫通知的不确定性。
4)通过图像采集部件采集病床呼叫患者的面部表情和身体姿态，以及声音采集部件采集病床呼叫患者的声音，发送至监控平台的处理器模块进行识别判断，在符合需要紧急护理的条件时，触发系统的紧急呼叫功能，避免病人有时病情重按不到呼叫键。
附图说明
图1是本发明的一种护理病床用紧急呼叫报警的系统的示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明提出的一种护理病床用紧急呼叫报警的系统，包括：
包括监控平台1、监控终端2、移动终端3、呼叫终端4；
其中，监控平台1设置于护士站，与监控终端2、移动终端3、呼叫终端4互联；
监控终端2设置于病房内，包括图像采集装置和声音采集装置，用于监控病人的状态；
移动终端3设置于随时走动的护士身上，移动终端3内置定位装置，实时识别护士的位置；
呼叫终端4设置于病床附近，病人可通过呼叫终端3发起紧急呼叫。
监控终端2包括图像采集装置和声音采集装置，通过图像采集装置采集病床呼叫患者的面部表情和身体姿态，以及声音采集装置采集病床患者呼叫的声音，发送至监控平台1的处理器模块进行识别判断，在符合需要紧急护理的条件时，触发系统的紧急呼叫功能。
在所述的系统中，使用移动终端3的定位装置识别呼叫患者附近的护士，在向监控平台发送呼叫的同时，向相关护士的移动终端发送自动生成的通知。护士接到通知后有两种选择：(a)在前往患者呼叫的途中返回护士站拿取急救设备，或(b)直接前往患者进行处理。
病人通过呼叫终端发起紧急呼叫时，监控平台根据已知一定范围内的位置，向离患者最近的n名护士发送事件通知。一旦护士表示有空，并接受参与对当前呼叫患者的响应，位置将根据移动终端的当前位置进行更新，并将被分配两项任务之一：(a)返回护士站拿取急救设备或(b)直接前往患者。
患者紧急呼叫后派遣护士是动态地将返回护士站拿取急救设备或直接去患者两项任务中的一项分配给护士，并考虑到未来通知的接收不确定和护士接收任务后的不确定，以最大限度地提高患者的紧急处理效率。假设在发送通知的n名护士中，m名护士将接受任务，j≤m表示第j位护士接受。每个护士有两个可能的任务决策：Aj：护士j应返回护士站拿取急救设备；Dj：护士j应直接前往患者处。对于每个护士，有三种可能的结果：Oj A：护士j返回护士站拿取急救设备；Oj D：护士j直接前往患者处；Oj R：护士j正在进行相关护理无法应答处理呼叫任务。
取决于任务分配，每个结果的概率是有条件的。任务决策Aj中，P(Oj D|Aj)是指护士j在被分配返回护士站拿取急救设备时直接前往患者的概率，P(Oj A|Aj)+P(Oj D|Aj)+P(Oj R|Aj)＝1成立。同理，任务决策Dj分配方式类似。假设所有护士获得特定结果的概率相同,可根据历史数据计算所有概率。
当护士l(l≤m)已调度，可能结果的数量变为3l，即单个结果的所有可能组合。假设每个护士的结果独立于其他护士，并且假设护士独立且彼此不接触，联合结果的概率即联合概率计算为个体概率的乘积，即：
Figure GDA0004045852500000091
使用公式(2)计算患者获得护士护理的概率函数：
Figure GDA0004045852500000092
其中t*是第一次护士直接前往患者到达经历的时间，s*是护士返回护士站拿取急救设备到达病房经历的时间。如果没有护士拿取急救设备，s*将等于smax，为时间s*的上限。tmax是护士直接前往患者到达经历的时间上限。如果携带急救设备的护士是现场的第一批帮助人员，则s*和t*将相同，并等于第一批到达护士的到达时间。因为有人带着急救设备也能进行紧急护理，即t*≤s*。
每个结果也与患者的反应时间有关。将oj作为护士到达患者的时间，其中包括路程花费时间和从通知到护士接受的接受时间，其中：
Figure GDA0004045852500000101
当每个护士j接受通知时，可用信息包括已经接受通知的护士人数(j-1)以及他们被分配的任务。决定是否直接前往患者的护士j或返回护士站拿取急救设备的方法步骤如下：
S1.每一位之前的护士以及护士j的每一个可能的行动都会被考虑，将导致3j可能的结果。在每个可能结果的组合中，护士的到达时间为：
Figure GDA0004045852500000102
用于确定t*和s*。t*和s*的公式如下：
Figure GDA0004045852500000103
Figure GDA0004045852500000104
S2.对于每种可能的结果组合
Figure GDA0004045852500000105
使用计算出的t*和s*以及公式(2)最大概率函数，确定患者的获得紧急护理能力。
S3.计算每个3j结果组合的联合概率。由于护士j的分配需要确定，并且结果概率取决于任务分配，因此需要两组计算决策，即2*3j。一组任务决策Dj中护士j将被指派直接前往患者，另一组任务决策Aj中在前往患者的途中返回护士站拿取急救设备。
S4.对于每个组合，步骤S2中计算的患者获得护士护理的概率乘以步骤S3中计算的每个任务决策Aj或Dj的联合概率。
S5.每个任务决策Aj或Dj的最终概率计算为步骤S4中所有组合的患者获得护士护理的概率之和。
S6.选择最终患者获得护士护理的概率最高的决策作为护士j的任务分配。
具体的，对于第一个护士计算了三种可能结果的获得紧急护理能力函数，即(O1 A，O1 D，O1 R)。潜在结果O1 D给出的生存能力为
Figure GDA0004045852500000111
即t*设置为第一个护士直接到达患者所花费的时间，s*设置为smax。因此，第一个护士终止任务的患者获得紧急护理能力的几率为：
Figure GDA0004045852500000112
对于任务决策A1和D1，最终的患者获得紧急护理能力计算为联合概率乘以相关的患者获得紧急护理能力:
Figure GDA0004045852500000113
Figure GDA0004045852500000114
最后选择最终患者获得护士护理的概率最高的决策，即满足maxf(t*,s*|i)，i∈{A1,D1}的决策。
对于第二个护士，患者获得护士护理的概率函数为每个决定计算9(即32)次，因为对于每个护士1和护士2，可能发生三种结果。每个联合结果都来自集合：{{O1 D,O2 D}，{O1 D,O2 A}，{O1 D,O2 R}，{O1 A,O2 D}，{O1 A,O2 A},{O1 A,O2 R},{O1 R,O2 D},{O1 R,O2 A},{O1 R,O2 R}}，包括所有可能的联合结果，给出一个特定的t*和s*。t*值计算为直接或返回护士站拿取急救设备到达患者的所有行程时间的最小值。此外，s*被计算为护士返回护士站拿取急救设备的所有行程时间的最小值。与第一位护士相同，如果没有护士返回护士站拿取急救设备，s*将等于smax。此外，如果没有护士到达患者处，t*将设置为tmax，s*设置为smax。
每个结果的联合概率取决于每个护士的任务。例如，假设护士1、2和3收到任务A1、D2和A3。27种可能的结果中的其中一种结果是O1 R、O2 D、O3 A。假设独立，该结果的联合概率计算如下：
Figure GDA0004045852500000115
其中，公式右侧的概率是根据历史数据推导出来。
因此，对于两个可能的任务决策Aj和Dj，可以计算患者获得紧急护理能力的几率以及3j可能结果的概率，从而得出两个决策的最终患者获得护士护理的概率：
Figure GDA0004045852500000116
Figure GDA0004045852500000117
式中，公式(9)中的fi和Pi A是给定第j个护士的任务决策A，结果i∈{(O1 D,O2 D,...),(O1 D,O2 A,...),...,(O1 R,O2 R,...)}的获得紧急护理能力和联合发生概率。选择最终患者获得护士护理的概率最高的决策。
另外，为避免过度使用紧急护理资源，在第一个前往患者护士为途中返回护士站拿取急救设备的护士到达后，可通过移动装置向监控平台发送该对应紧急呼叫已处理；在第一个前往患者护士为直接前往患者的护士到达后，如无需急救设备即可处理患者病情，也可通过移动装置向监控平台发送该对应紧急呼叫已处理，在急需急救设备方可处理患者病情，向监控平台发送急需急救设备的请求，由监控平台向其他返回护士站拿取急救设备的护士发送通知。
为了保证系统的效率和降低功耗，本系统采用LoRa和RS232协议作为物理层通信协议，然后结合定制的应用层协议，实现监控终端、移动终端、呼叫终端与监控平台之间的数据通信。
首先，当监控终端、移动终端、呼叫终端需要发送数据时，它首先通过应用层协议封装数据，然后使用主微控制单元的直接存储器访问器功能将数据发送到通用异步收发器外围设备，然后，连接到通用异步收发器外设的LoRa模块将数据帧解析为LoRa协议进行发送。
本系统中，应用层协议完成的主要功能包括终端信息识别和数据请求。为了降低监控终端的功耗，本系统的数据计算任务由监控平台承担，监控终端只需上传数据，监控平台返回计算结果。当监控平台需要采集监控终端数据时，向相应监控终端发送数据请求，然后监控终端上传数据，监控平台计算数据，最后将计算结果等控制信息返回监控终端。
为了降低监控终端的功耗，采用多目标粒子群优化算法，通过对柯西变分算法进行了改进，使粒子在迭代过程中跳出局部最优，在迭代后期加速收敛；使用两阶段选择策略，使用外部数据库存储全局最优解来确定。两阶段选择策略基于帕累托控制曲面的收敛性和多样性。
在第一阶段，根据每次迭代时粒子的位置和每个粒子在外部数据库中的位置，通过公式(11-12)计算决策空间中相应的相似距离SD。
Figure GDA0004045852500000121
FDi＝{d(xi，y1，k)，d(xi，y2，2)，...，d(xi，ym，m)}   (12)
h(xi，yi)表示外部数据库，x，y表示分别对应于相应分量j，k的参数值，FD表示值的符号。欧几里德公式计算的粒子与外部数据库中粒子之间的距离相似。然后根据公式(13)计算第i个粒子和外部数据库的平均相似距离ASD。h表示对应系数；x表示变量的特定值；y表示变量y的特定值；d表示距离；m表示参数值；P表示概率分布；F表示影响因素。
Figure GDA0004045852500000131
在第二阶段，选择一个最优解作为全局最优解，从第一阶段选择的非支配解集中引导粒子群在目标空间中的飞行。使用两种方法对第一阶段筛选出的非支配解集进行排序，分别从解分布和收敛性能两方面对其进行评估。第一种方法使用膝点概念进行最优解选择，第二种方法基于拥挤距离法进行最优解选择，该方法使用随机策略进行选择。多目标优化算法中的拐点表示为帕累托控制曲面上最凸或最凹点的解，被认为是性能最好的解。
首先，找到并连接目标中具有最小或最大值的帕累托曲面上的点，在两个目标优化的情况下形成一条直线，如果它们大于两个目标，则形成一个超平面。然后，计算帕累托支配曲面上的每个点到极值形成的直线或平面的距离，最后从第一阶段选择的非支配解集中选择距离值最大的点作为全局最优解来引导粒子飞行。选择该解作为全局最优解，以提高粒子群中粒子的搜索能力，从而提高帕累托控制曲面的收敛性能。
Figure GDA0004045852500000132
A、D表示点A和点D的位置，a、b分别表示相应的常数。需要考虑的第一个因素是距离影响，尽管仅通过到目的地节点的距离就可以做出次优选择，但距离影响仍然是需要考虑的必要因素。
Figure GDA0004045852500000133
Figure GDA0004045852500000141
k表示相应的数据。当粒子落入局部极值时，总体中的所有粒子都会在总体极值附近收敛和聚集，并且总体中粒子与局部极值的平均距离非常小，因此使用平均粒子距离D来确定算法是否暂停。
Figure GDA0004045852500000142
T表示相应的试验值，M表示试验次数。混沌粒子群算法能有效解决算法的早熟问题，当种群陷入局部极值时，混沌粒子群算法利用混沌映射生成新一代粒子来代替陷入局部极值的粒子，它可以恢复粒子的多样性，使算法摆脱早熟状态。接收数据消耗的能量与接收数据分组的大小有关。数据分组越大，接收分组消耗的能量越多，因此接收数据消耗的能量为：
Frecrive(k)＝Ki×Felec   (18)
发送数据所消耗的能量不仅与发送的数据组的大小有关，还与发送的距离有关，这需要遵循放大器所消耗的能量随传输距离的增大呈指数增长的规律，因此发送数据所消耗的能量是有限的。
Figure GDA0004045852500000143
Figure GDA0004045852500000144
Figure GDA0004045852500000145
F表示相应的试验值，K表示试验次数，GW表示相应的GW值，HU表示偏差值，P表示试验次数。直接存储器访问器控制器可以在不消耗中央处理器资源的情况下，实现外设与存储器之间以及不同存储器之间的高速信息交互，并且可以通过直接存储器访问器高速传输数据。直接存储器访问器中断在数据传输完成时生成，以提醒中央处理器进行相应的处理，从而节省中央处理器响应其他任务的资源。
本发明的一种护理病床用紧急呼叫报警的系统，有益效果如下：
1)本系统通过设置移动终端，患者用语音呼叫，护士就看到，不用再跑回护理站，直接去到对应床位，可以减少护士来回跑，也减少路上花费时间，及时挽救患者的生命。
2)本系统的数据计算任务由监控平台承担，监控终端只需上传数据，监控平台返回计算结果，有效降低监控终端的功耗；直接存储器访问器中断在数据传输完成时生成，以提醒中央处理器进行相应的处理，从而节省中央处理器响应其他任务的资源。
3)向护理病床紧急呼叫的患者派遣护士，可缩短在医生的紧急医疗服务到达之前进行基本的护士急救操作，同时又考虑到护士接受紧急呼叫通知的不确定性。
4)通过图像采集部件采集病床呼叫患者的面部表情和身体姿态，以及声音采集部件采集病床呼叫患者的声音，发送至监控平台的处理器模块进行识别判断，在符合需要紧急护理的条件时，触发系统的紧急呼叫功能，避免病人有时病情重按不到呼叫键。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种护理病床用紧急呼叫报警的系统，其特征在于，包括：
包括监控平台(1)、监控终端(2)、移动终端(3)、呼叫终端(4)；
其中，监控平台(1)设置于护士站，与监控终端(2)、移动终端(3)、呼叫终端(4)互联；
监控终端(2)设置于病房内，包括图像采集装置和声音采集装置，用于监控病人的状态；
移动终端(3)设置于随时走动的护士身上，移动终端(3)内置定位装置，实时识别护士的位置；
呼叫终端(4)设置于病床附近，病人可通过呼叫终端(4)发起紧急呼叫；
监控终端(2)包括图像采集装置和声音采集装置，通过图像采集装置采集病床呼叫患者的面部表情和身体姿态，以及声音采集装置采集病床呼叫患者的声音，发送至监控平台(1)的处理器模块进行识别判断，在符合需要紧急护理的条件时，触发系统的紧急呼叫功能；
在所述的系统中，使用移动终端的定位装置识别呼叫患者附近的护士，在向监控平台发送呼叫的同时，向相关护士的移动终端发送自动生成的通知；护士接到通知后有两种选择：(a)在前往呼叫患者的途中返回护士站拿取急救设备，或(b)直接前往患者进行处理；
病人通过呼叫终端发起紧急呼叫时，监控平台根据已知的位置一定范围内，向离患者最近的n名护士发送事件通知；一旦护士表示有空，并接受参与对当前呼叫患者的响应，位置将根据移动终端的当前位置进行更新，并将被分配两项任务之一：(a)返回护士站拿取急救设备或(b)直接前往患者；
在发送通知的n名护士中，m名护士将接受任务，j≤m表示第j位护士接受；每个护士有两个可能的任务决策：Aj：护士j应返回护士站拿取急救设备；Dj：护士j应直接前往患者处；对于每个护士，有三种可能的结果：Oj A：护士j返回护士站拿取急救设备；Oj D：护士j直接前往患者处；Oj R：护士j正在进行相关护理无法应答处理呼叫任务；
取决于任务分配，每个结果的概率是有条件的；任务决策Aj中，P(Oj D|Aj)是指护士j在被分配返回护士站拿取急救设备时直接前往患者的概率，P(Oj A|Aj)+P(Oj D|Aj)+P(Oj R|Aj)＝1成立；同理，任务决策Dj分配方式类似；所有护士获得特定结果的概率相同,可根据历史数据计算所有概率；
当护士l(l≤m)已调度，可能结果的数量变为3l，即单个结果的所有可能组合；每个护士的结果独立于其他护士，并且护士独立且彼此不接触，联合结果的概率即联合概率计算为个体概率的乘积，即：
Figure FDA0004100446330000021
使用公式(2)计算患者获得护士护理的概率函数：
Figure FDA0004100446330000022
其中t*是第一次护士直接前往患者到达经历的时间，s*是护士返回护士站拿取急救设备到达病房经历的时间；如果没有护士拿取急救设备，s*将等于smax，为时间s*的上限；tmax是护士直接前往患者到达经历的时间上限；如果携带急救设备的护士是现场的第一批帮助人员，则s*和t*将相同，并等于第一批到达护士的到达时间；因为有人带着急救设备也能进行紧急护理，即t*≤s*；
每个结果也与患者的反应时间有关；将oj作为护士到达患者的时间，其中包括路程花费时间和从通知到护士接受的接受时间，其中：
Figure FDA0004100446330000023
当每个护士j接受通知时，可用信息包括已经接受通知的护士人数(j-1)以及他们被分配的任务；决定是否直接前往患者的护士j或返回护士站拿取急救设备的方法步骤如下：
S1.每一位之前的护士以及护士j的每一个可能的行动都会被考虑，将导致3j可能的结果；在每个可能结果的组合中，护士的到达时间为：
Figure FDA0004100446330000024
用于确定t*和s*；t*和s*的公式如下：
Figure FDA0004100446330000025
Figure FDA0004100446330000026
S2.对于每种可能的结果组合
Figure FDA0004100446330000027
使用计算出的t*和s*以及公式(2)最大概率函数，确定患者的获得紧急护理能力；
S3.计算每个3j结果组合的联合概率；由于护士j的分配需要确定，并且结果概率取决于任务分配，因此需要两组计算决策，即2*3j；一组任务决策Dj中护士j将被指派直接前往患者，另一组任务决策Aj中在前往患者的途中返回护士站拿取急救设备；
S4.对于每个组合，步骤S2中计算的患者获得护士护理的概率乘以步骤S3中计算的每个任务决策Aj或Dj的联合概率；
S5.每个任务决策Aj或Dj的最终概率计算为步骤S4中所有组合的患者获得护士护理的概率之和；
S6.选择最终患者获得护士护理的概率最高的决策作为护士j的任务分配；
对于第一个护士计算三种可能结果的获得紧急护理能力函数，即(O1 A，O1 D，O1 R)；潜在结果O1 D给出的生存能力为
Figure FDA0004100446330000031
即t*设置为第一个护士直接到达患者所花费的时间，s*设置为smax；因此，第一个护士终止任务的患者获得紧急护理能力的几率为：
Figure FDA0004100446330000032
对于任务决策A1和D1，最终的患者获得紧急护理能力计算为联合概率乘以相关的患者获得紧急护理能力:
Figure FDA0004100446330000033
Figure FDA0004100446330000034
最后选择最终患者获得护士护理的概率最高的决策，即满足maxf(t*,s*|i)，i∈{A1,D1}的决策；
对于第二个护士，患者获得护士护理的概率函数为每个决定计算9(即32)次，因为对于每个护士1和护士2，可能发生三种结果；每个联合结果都来自集合：{{O1 D,O2 D}，{O1 D,O2 A}，{O1 D,O2 R}，{O1 A,O2 D}，{O1 A,O2 A},{O1 A,O2 R},{O1 R,O2 D},{O1 R,O2 A},{O1 R,O2 R}}，包括所有可能的联合结果，给出一个特定的t*和s*；t*值计算为直接或返回护士站拿取急救设备到达患者的所有行程时间的最小值；此外，s*被计算为护士返回护士站拿取急救设备的所有行程时间的最小值；与第一位护士相同，如果没有护士返回护士站拿取急救设备，s*将等于smax；此外，如果没有护士到达患者处，t*将设置为tmax，s*设置为smax；
每个结果的联合概率取决于每个护士的任务；护士1、2和3收到任务A1、D2和A3；27种可能的结果中的其中一种结果是O1 R、O2 D、O3 A；结果独立，该结果的联合概率计算如下：
Figure FDA0004100446330000035
其中，公式右侧的概率是根据历史数据推导出来；
因此，对于两个可能的任务决策Aj和Dj，可以计算患者获得紧急护理能力的几率以及3j可能结果的概率，从而得出两个决策的最终患者获得护士护理的概率：
Figure FDA0004100446330000041
Figure FDA0004100446330000042
式中，公式(9)中的fi和Pi A是给定第j个护士的任务决策A，结果i∈{(O1 D,O2 D,...),(O1 D,O2 A,...),...,(O1 R,O2 R,...)}的获得紧急护理能力和联合发生概率；选择最终患者获得护士护理的概率最高的决策。
2.根据权利要求1所述的一种护理病床用紧急呼叫报警的系统，其特征在于，在第一个前往患者护士为途中返回护士站拿取急救设备的护士到达后，可通过移动装置向监控平台发送对应紧急呼叫已处理；在第一个前往患者护士为直接前往患者的护士到达后，如无需急救设备即可处理患者病情，也可通过移动装置向监控平台发送该对应紧急呼叫已处理，在急需急救设备方可处理患者病情，向监控平台发送急需急救设备的请求，由监控平台向其他返回护士站拿取急救设备的护士发送通知。
3.根据权利要求2所述的一种护理病床用紧急呼叫报警的系统，其特征在于，采用LoRa和RS232协议作为物理层通信协议，然后结合定制的应用层协议，实现监控终端、移动终端、呼叫终端与监控平台之间的数据通信。
4.根据权利要求3所述的一种护理病床用紧急呼叫报警的系统，其特征在于，所述系统的数据计算任务由监控平台承担，监控终端只需上传数据，监控平台返回计算结果；当监控平台需要采集监控终端数据时，向相应监控终端发送数据请求，然后监控终端上传数据，监控平台计算数据，最后将控制信息返回监控终端。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113096358A (zh) * 2021-04-09 2021-07-09 淄博职业学院 基于物联网的患者护理辅助系统

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002352354A (ja) * 2001-05-30 2002-12-06 Denso Corp 遠隔介護方法
CN101218613A (zh) * 2005-06-24 2008-07-09 皇家飞利浦电子股份有限公司 在灾难性个人突发事件中与旁观者通信的方法和装置
US9934427B2 (en) * 2010-09-23 2018-04-03 Stryker Corporation Video monitoring system
WO2019244859A1 (ja) * 2018-06-18 2019-12-26 日本電気株式会社 感染症予兆検知装置、感染症予兆検知方法、記録媒体
CN112843363A (zh) * 2020-12-31 2021-05-28 复旦大学附属华山医院 用于透析患者的流程管理系统
CN113140086A (zh) * 2021-04-29 2021-07-20 河南省中医院（河南中医药大学第二附属医院） 一种病房护士呼叫系统

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113096358A (zh) * 2021-04-09 2021-07-09 淄博职业学院 基于物联网的患者护理辅助系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
唐闻新 ; .医院无线呼救系统.电脑知识与技术.2008,(17),1469-1472. *

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