基本信息
- 项目名称：
- 基于GPS/GSM及视觉导航技术的老年健康系统——银发关爱
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 老年健康系统是由具有导航功能的控制主机、生理指标采集装置、服务终端、轮椅等构成，具有实时定位、生理信息采集、远程监护、视觉导航等功能，是一种智能化、人性化的产品。系统利用GPS对老人进行定位；利用生理指标采集装置监测老人的身体状况；通过GSM/GPRS技术实现信息的远程传输并构建一个完整的监护网络，实现对老人的身体状况及行踪的监测；利用视觉识别、语音控制技术实现对轮椅的操控，为老人的生活提供方便。
- 详细介绍：
- 随着中国经济的快速发展、人均寿命的普遍延长以及人口政策的有效推行等众多因素使我国的人口类型由成年型转变为老年型，整个社会逐渐步入了老龄化时代。加强老年人服务保障已成为构建和谐社会的重中之重。 近年来我国人口老龄化形势已十分严峻，老年化问题亦日渐突出，发展老年人事业已迫在眉睫。更严重的是：当今，中国的很多家庭都出现了8-4-2-1模式---即一个子女需赡养多位老人，由于子女工作的忙碌而无暇照顾老人。拥有一种能及时了解老年人的身体状况以及为老年人的生活提供便利的产品是每位子女梦寐以求的。因此我们团队开发了基于GPS/GSM及视觉导航技术的老年健康系统。 此系统是由具有导航功能的控制主机、移动通信控制器、生理指标采集装置、服务终端、手机终端、轮椅等构成。具有实时定位、生理信息采集、远程监护、视觉导航等功能，是一种智能化、人性化的高科技产品。系统利用GPS对老年人进行定位；利用生理指标采集装置检测老年人身体状况；通过GSM/GPRS技术实现信息的远程传输并构建一个完整的监护网络，实现对老年人的身体状况及行踪的监测；利用视觉识别、语音控制技术实现对轮椅的操控，从而为老年人的生活提供方便。 具有导航功能的控制主机将各装置、结构有机的联系在一起，其主要具有以下功能： ①生理信息数据的采集与传输 首先，生理指标采集装置采集老年人的生理信息，利用MSP430单片机处理采集到的数据信息并利用蓝牙技术将数据信息传输到控制器，控制器对传输的数据信息进行相应的编码与解码且将处理后的数据信息保存在控制器中。 其次，将保存的数据信息通过GSM/GPRS等移动通信方式传输到医疗健康中心和手机终端。 ②GPS信息的采集与传输 首先，利用GPS模块采集老人的位置信息，并将数据信息通过串口（RS232协议）传输方式传输到控制器，控制器对传输来的数据进行相应的处理并保存。 其次，将保存的数据信息通过GSM/GPRS等移动通信方式传输到医疗健康中心和手机终端。 ③视觉鼠标控制轮椅 控制器上的摄像头采集人眼的数据信息，采集到的数据信息通过boosting等一系列算法将数据信息进行滤波、分析、处理，将处理之后的数据通过串口（RS232协议）向下位机ATmega8单片机发送指令，发送的指令通过控制ATmega8单片机发出特定的数据信息从而控制了轮椅的移动。 ④语音控制轮椅 首先向控制器输入语音，再利用微软的语音识别系统将采集到的数据信息进行滤波、分析、处理，将处理之后的数据通过串口（RS232协议）向下位机ATmega8单片机发送指令，发送的指令通过控制ATmega8单片机发出特定的数据信息从而控制了轮椅的移动。 GSM通信控制器的主要功能是传输采集老年人的生理信息和确定老人室内位置。 GPS定位模块的主要功能是实时采集到老人的位置。 生理信息采集装置可方便、实时的检测老年人的生理信息，通过传输的数据信息可作为判断老年人是否患疾病的依据。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明的目的 随着我国经济的快速发展、人均寿命的普遍延长及人口政策的有效推行等众多因素，整个社会逐渐步入了老龄化时代。提高老人生活质量，加强老人服务保障，是构建和谐社会的重中之重。然而，面对社会压力，工作压力，儿女无暇照顾父母。而现在的老年健康系统存在诸多弊端，例如传统医疗监护设备只 “监”不“护”，远程医疗监护系统通信协议不标准，没能从根本上解决老人生活不方便问题。因此，我们研发了一套全新的老年健康系统 基本思路 ①研究人双目图像特征，完成识别算法，开发视觉系统，识别出双目的运动方向，进而实现对鼠标的控制 ②研究GPS的编码格式NMEA018，制作GPS定位模块，确定老人位置 ③研究人体生理信号的采集方法，开发血氧浓度测量、脉搏波形及心率测量模块 创新点 ①基于camshift跟踪、haar特性实现人眼运动方向识别算法 ②利用面向人体生理参数检测的智能感知技术，克服了传统医疗监护设备只 “监”不“护”的局面 ③采用视觉导航及语音识别相结合的方式，控制轮椅的运动 技术关键 ①人眼的识别及跟踪算法的设计，以及基于OpenCV的实现方法 ②生理信号特征提取，对信号的放大、滤波等处理算法 ③GPS定位准确性的研究，短暂时间内无GPS信号时的位置测算方法的研究 技术指标 在各种环境下可快速、准确的对人眼进行识别、跟踪，人眼区域定位准确率达93%，人眼状态识别检测准确率达95%，跟踪反映时间≤200ms 血氧参数：血氧误差≤2％，血氧范围：0-100
科学性、先进性
- 全新的人机交互方式 视觉控制方式是自鼠标、键盘、触摸屏等输入方式后出现的又一种控制电脑的新型方式。其应用必将普及，成为下一代控制电脑的核心方式。 如影随形的家庭保姆 若老人生理出现异常，系统会立即通知医疗健康中心人员和子女；若老人外出较长时间未归，GPS系统可将老人的位置信息传输给家人和医疗健康中心；生理信息检测器可实时监测老人的血压、脉搏等，并将数据信息传送到中端。 兼顾老人“健康”与“精神需求” 系统在设计时不仅考虑到老人健康护理问题，还兼顾了老人的精神需求。例如，若老年人想放松，老人可通过语音或眼睛选择听音乐、看电影等；若老人想念子女，可利用通信控制器与子女联系，而子女可对老人进行定位，且回放老人一天的活动范围。 参考文献 [1] 布拉德斯基，克勒，于仕琪，刘瑞祯.学习OpenCV[M].北京:清华大学出版社，2009 [2] 孙守军，吴凯，吴晓明，基于蓝牙技术的无线移动监护系统.中国医疗器械杂志 Vol.2, No.7, pp: 349-351, 2008
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 不转让
作品可展示的形式
- 实物、产品，现场演示，图片，录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- ★技术优势和特点 ①全新人机交互方式，实现视觉跟踪及视觉控制 ②非接触式的视线跟踪技术，克服接触式视线跟踪的缺陷 ③GPS（全球定位系统）实时确定老年人的位置 ④传感器技术，实时的检测老人的生理系统 ★适用范围 “空巢”老人、生活无法自理的老人、手脚不方面的残疾人 ★市场分析和效益预测 全国老龄办近日在京发布《2009年度中国老龄事业发展统计公报》显示，2009年，我国80岁以上高龄老年人口达到1889万，今后每年以100万速度增加。到2020年，预计80岁以上的高龄人口将达到3000万作用。老年人的护理需要形成一个巨大的市场需求。按照这样计算，如果每10个80岁以上的高龄老年人购买一套我们开发的老年健康社保，每套设备按1万元计算，到2020年就将产生一个300亿元的巨大市场。
同类课题研究水平概述
- ★国外研究现状 近些年,有许多大学和研究机构在政府和社会的支持下开展对这一课题的研究工作。美国维吉尼亚大学的医疗设备自动化研究中心于2002年的开展了智能居所监护系统的研究 ,该系统采用低成本的感应器获取老人活动,通过数据挖掘技术建立老人的活动规律，能够实现针对不同老人的实时监护。在日本国立长寿研究所老年学部也提出了一种针对老人的无监督的健康监护的实现方法。 ★国内研究现状 目前,国内在独居老人远程监护方面的研究还不多,首都 医科大学生物医学工程系的陈安宇教授在2001年实现了独居老人行动分析及异常报警系统，利用检测到的信号,主动判断老人的状况,对实现独居老人的照顾进行一种尝试。由于系统采用单片机进行计算,只能进行比较简单的算法,系统的智能性较低。上海交通大学图象分析与机器智能实验室提出并实现了家庭远程医疗监护报警和咨询智能系统。该系统运用数据融合,数据挖掘,小波分析,模式识别,人工智能的方法对通过摄像头获取的现场信息进行分析。具有一定的智能性.但由于采用了家庭医疗监护仪,可控万向云台等设备，其成本较高。黑龙江省科学院自动化研究所研制出基于物联网技术的老年人跟踪监护系统。第三军医大学承担了“863”家庭数字化医疗监护系统研究项目，研制了一套基于掌上电脑的多生理参数监护网络系统，设计了心电监测、血压监测、活动监测、老年人活动监测等检测模块以及无线发射接收模块，再利用标准的RS232接口与掌上电脑连接，掌上电脑可对测量仪器发出各种测量控制命令并接收检测数据，利用其内置的调制解调器通过电话线与监护中心建立远程通信。云南省盘龙区于2008年4月与中国电信盘龙分公司合作，在云南省成立首家助老呼叫服务中心，用最为简捷的方式把受助老人与整个社会的服务体系联系起来。将求助信息平台建设为GPS卫星定位救助系统，并配有声讯和后台人工服务支撑体系，形成一整套卫星定位紧急救助与服务帮扶相匹配的GPS助老信息服务平台。随着呼救电话的接通，GPS卫星定位救助系统大屏幕清晰地显示了呼救者所在位置.
