一种基于人员定位技术的养老机构智能预警系统

本发明设计一种养老机构智能预警系统，尤其是一种基于无线人员定位技术的养老机构智能预警系统。

当前，我国人口老龄化问题日趋严重，为应对人口老龄化带来的挑战，我国政府制定了许多事关养老的政策：国务院在《中国老龄事业发展“十二五”规划》中明确指出“推进养老机构的信息化建设”，在《社会养老服务体系建设规划（2011-2015）》中再次强调提高社会养老服务装备水平，鼓励研发养老护理专业设备、辅具，加强养老服务信息化建设，依托现代技术手段，为老年人提供高效便捷的服务促进养老事业健康有序地发展。

目前，国内大部分养老机构主要使用传统的、完全依赖人工的管理和服务模式，缺乏高效的服务装备，在提供服务的过程中出现了各种各样的问题，如突发状况无法及时处理，智障老人走失现象普遍，日常护理不到位，护理人员缺失等等。这些问题不仅使得护理对象的切身利益无法得到保障，也造成了诸多的社会问题。

本发明基于物联网中的无线人员定位技术，并通过无线传感器网络实现信息传输，是面向养老机构的智能预警系统。本发明为养老机构提供基于精确位置的突发事件事前预警，实时报警，主动报警等服务，降低日常生活中的各类风险，保证护理对象良好的生活状态，保障养老机构内护理对象的安全与利益。

本发明是面向养老机构的智能预警系统，系统软件安装于监控中心，系统定位安装于监测区域，定位对象（包括护理对象和护工等）佩戴系统移动定位终端，其主要功能如下：

1.        对定位对象进行实时区域定位，能实时监测特定区域内的定位对象。

2.        进入报警：特定人员在进入特定区域后，系统自动进行声光报警。

3.        滞留报警：特定人员在特定人员滞留时间超过一定长度时，系统自动进行报警，同时将报警信息推送给相应的护工或负责人。

4.        主动报警：护理对象佩戴的定位终端包含主动报警按键，护理对象可以进行主动报警，系统将报警信息推送给护工或负责人。

5.        对历史报警信息进行查询统计，支持数据分析，数据导出等。

图1是本发明的硬件结构图。

图2是本发明的软件系统结构框图。

图3是系统报警工作示意图。

图4是系统定位原理图。

图5是系统移动终端原理图。

图6是系统定位原理图

图7是系统核心定位算法流程图。

图8是系统网络拓扑图。

图9是系统软件框架图。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示，本发明主要包括：安装于监控中心计算机上的系统软件、连接于监控中心计算机上的无线网络中心协调器和SMS信息发送设备、安装于监测区域的无线定位、安装于特定区域的声光报警器、定位对象佩戴的移动定位终端。报警信息通过中心协调器传送给监控中心计算机，再由监控中心的系统软件进行推送。

如图3所示，当系统触发“进入报警”时，监控中心发送指令给相应区域的定位，触发声光报警器进行报警。当系统触发“滞留报警”或发生“主动报警”时，监控中心自动发送指令给特定的护工，触发护工所佩戴移动终端的蜂鸣报警，同时自动发送SMS信息至特定对象（护工、负责人或机构领导）的手机上。其中，该SMS信息包含报警区域、报警对象、报警时间等内容。待护工确认并处理报警情况后，通过“报警解除”按键向系统发送解除报警请求，系统自动记录报警处理人员、报警处理时间等内容。

具体实施例如下。

系统定位设计

如图4所示，系统系

统移动终端设计

如图5所示，系统移动终端

系统定位算法设计

系统为每个和移动终端设置唯一编号，编号对应地理位置信息，移动终端编号对应佩戴者身份信息。移动终端周期性地发送包含时间戳的广播消息，接收到广播消息后，检测该消息的信号强度，并将其对应的终端编号信息、时间戳、信号强度以及自身的编号信息封装，然后通过中心协调器传递给上位机，上位机系统通过提取编号及终端编号，将相关的地理位置信息与人员信息结合。

系统定位过程如图6所示，对于终端a和b，AB分别独自检测到其广播消息，因此系统可判定终端a处于A区域，终端b处于B区域。对于终端c，由于A和B均检测到其广播消息，因此系统需要根据实际情况，采用合适的算法进行位置判定，确定c的实际区域。

在实际应用中，考虑到天气状况、人员移动、信号遮挡等因素，系统设计了时间阈值算法，当且仅当移动终端被同一持续检测的时间超过特定时间阈值的情况下，才接受位置为移动终端的当前位置。该算法的工作流程如图7所示，系统为每一个移动终端                                                维护一个缓存状态，其中存储了的当前状态信息，包含所处位置的编号 和时间戳.系统接收到关于的广播消息时，选取信号强度最大的消息（包含位置和时间戳）进行判定，通过判断被同一检测的时间是否超过阈值，确定是否更新的位置信息。本系统设计的定位算法中，设置不同的时间阈值可以调整系统定位的实时性和准确度。在本系统应用的养老机构中，根据老人的移动速度、运动习惯以及间距等因素，阈值设置为3—5秒。

系统网络拓扑设计

如图8所示，系统网络拓扑采用树状结构。可以直接与协调器通信，也可以作为路由转发报文。接受移动终端的定位信息之后，提取其中的定位信息并在通信模块中封装成为新的消息，继而发送给路由或协调器。

系统通过通信实现多种报警功能。发送的终端定位信息包含时间戳，系统可根据不同的时间戳计算移动终端在同一的滞留时间，触发滞留报警。系统可以预设人员与位置信息的匹配作为进入报警条件，一旦监控中心收到的定位信息中匹配到特定位置及相关人员，便自动触发进入报警。此外，护理对象按下主动报警按键时，终端发送报警消息最近的，接到报警消息后立即转发给协调器，由监控中心系统做出判断并做出相应处理。

系统SMS发送设备及声光报警器

本发明的SMS发送设备及声光报警装置均采用通用类型设备，其中SMS发送设备由监控中心直接控制，支持SMS信息发送。声光报警装置与报警区域的定位直接连接，监控中心发送开关量信号控制，通过灯光和声音进行报警。

系统软件设计框架

如图9示，系统软件包含人员定位子系统、通信子系统、预警子系统、养老机构业务子系统以及数据管理子系统。人员定位子系统主要负责人员定位的实现，通信子系统主要负责定位及报警消息的传输，预警子系统负责自动触发报警并跟进后续工作，养老机构业务子系统完成养老机构日常管理中的信息化管理，如老人入院、出院、配餐等，数据管理子系统负责整个系统数据的生成、管理及记录。