基本信息
- 项目名称：
- 基于无线传感网的老人监护系统
- 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B类
- 简介：
- 本项目立足于当今日趋严重的人口老龄化现象，设计出一套快速、便捷、高效的老人监护系统，实现对空巢老人和养老院老人身体状况的实时监护。
- 详细介绍：
- 现今，社会老龄化问题越来越严重，而养老资源非常稀缺，对老人的监护得不到很好的保障。针对此问题，本项目设计了基于无线传感网的老人监护系统，利用心电检测仪采集老人身体状况数据，利用无线传感网络将信息传送到指定监护中心，达到远程监护老人的目的，确保救援的及时有效性。 本系统以Atmega128L单片机为核心，设计了心电采集节点，该节点具有可佩戴、体积小、能耗低、测量准确等特点。系统的定位节点采用Crossbow公司的MICAZ节点，该节点是专为基于无线传感器网络测量系统设计的，具有能耗低、处理速度快等特点。通过基于TinyOS平台下位机软件的算法编写及路由协议的制定，可以实现数据的远程传输。在监护基站上开发上位机软件，从串口中读取心电数据及位置信息，进行分析、存储和展示。 利用无线传感器网络的低成本、低能耗和网络自组织等特点，组建一个基于无线传感网的老人监护系统，应用于对养老院老人和空巢老人的监护，给老年人提供一个便捷、舒适的远程健康监护环境。
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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
- 设计目的 本项目立足于当今日趋严重的人口老龄化现象，设计出一套快速、便捷、高效的老人监护系统，实现对空巢老人和养老院老人身体状况的实时监护。 基本思路 1. 通过具有无线收发功能的心电监护节点，实时采集被监护对象的心电信息，并进行健康状况分析。当老人身体状况出现异常时，心电监护模块及时发出警报。 2. 利用基于无线传感网络的定位技术，对被监护对象进行快速定位。并通过无线传感器网络将位置信息和身体状况传回监控平台。 创新点 1.采用无线模块简洁方便，不影响老人的日常生活。 2.将无线传感器网络与心电检测模块结合。 3.将无线传感网络定位技术应用于养老院中。 技术关键 1. 针对心电采集系统中产生的噪声和基线漂移的干扰，设计了50Hz工频滤波器和数字滤波器。 2. 针对采集数据量比较大的问题，本项目利用基于嵌入式零树小波变换的心电压缩算法。 4. 针对采集到的心电信号比较微弱且存在大量干扰的问题，本项目设计了具有高增益、高输入阻抗、高共模抑制比、低温漂等特点的心电信号采集电路。 主要技术指标 1. 对心电数据进行压缩编码，实验所得压缩比CR约为8.5，重构失真率PRD约为0.27%，重构相似度CC(约为99.8%； 2. 在静止状态下，利用QRS波检测，准确度大于96%； 3. 定位精度可达到90%以上；
科学性、先进性
- 本系统设计了基于无线传感网的老人监护系统，结合心电检测技术和无线传感网络定位技术，来监护老人的身体健康状况，且在老人出现意外时能立即报警，确保救治措施及时有效。
获奖情况及鉴定结果
- 1. 2010年浙江省新苗人才计划，项目名称：无线传感网定位下的老年人监护系统(项目编号：2010R403009) 2. 获奖情况：2010年12月该项目在浙江工业大学校运河杯竞赛中获特等奖。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 合作生产或者技术转让
作品可展示的形式
- 图片、现场演示、样品、实物产品
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
- 使用说明 首先，进行无线传感网络的构建；然后，将结合无线传感器的心电检测仪佩戴于需被监护老人的老人身上，开启心电检测模块，就可对老人进行实时监护。当被监护老人有某些紧急需求时也可触动手动开关，呼叫监护人员。 技术特点和优势 1.低成本 2.低能耗 3.系统构建、维护方便 4.心电监测仪便于佩戴 5.可以建立老人的生理数据库 适应范围及推广前景 本系统能很好地监护养老院老人和空巢老人的生命安全，并能给老人留有一定的私人空间，保护了老人的隐私。对养老院来说，大大有利于养老院的管理；对空巢老人来说，该系统的成功实施减轻了他们对自己身体状况和生命安全的担忧。 市场分析和经济效益预测 老龄化日趋严重，对老人监护系统的研究具有非常重大的意义，也具有非常广阔的市场。且相对于其他类似设计，本系统成本较低，布置方便，维护、检修操作简单，检测数据可靠，系统稳定性高，能很好的完成老人监护工作，具有很广的适用范围和很好的适用性。
同类课题研究水平概述
- 国外研究现状 美国哈佛大学医学院的Codeblue项目，利用无线传感器技术开发了一系列的医疗保健设备，如可测心跳速率HR(Heart Rate)、血氧饱和度SpOz和EKG等数据的相关生物医疗设备。 美国麻省理工学院媒体实验室(MIT Media Lab)的MIThril项目，是一个研究情景感知(Context Aware)的穿戴计算平台。 美国维吉尼亚大学的医疗设备自动化研究中心于2002年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，从而监护老人的安全。 新加坡理工学院Sen Gupta等人研究了无线传感器网络对独居老人的选择性活动(SAM)监测，采用传感器单元(US)监测整个房间的用具或者一些电气设备，利用老人日常生活规律总结经验，判断监测的行为是否为安全或正常。用一个中央传感器(CCU)将监测到的数据传回PC。且该系统为可自定制系统，可由监护对象自己选择哪些电气设备可用来做监护节点，且可自定义哪些为不正常行为。 国内研究现状 杭州先控信息科技有限公司设计了一种基于无线传感器网络的远程心电监护系统，管理平台包括数据库系统、显示系统、微型心电采集节点、中转节点以及监护基站设备。 浙江大学计算机学院潘巨龙等人研究利用无线传感网组建一个数字化社区医疗保健监测系统，目的是对于在社区里需要护理的特殊人群（慢性病患者和老人），采用无线新技术，只要把小巧的测试仪器戴在手腕、手指或穿戴在身上，就能检测到相关数据并进行监测。此系统的建立需要以复杂的无线传感网络(WSN)和躯域传感网络(BSN)为载体。 北京理工大学郭世富等人研究了无线传感器网络在远程家庭监护系统中的应用，该研究采用基于Zigbee技术的无线网络实现在室内对生理信号的采集，通过互联网将生理数据传输到远程监护服务器。人体携带可移动生理信号传感器终端，在网络的可覆盖范围内活动，通过网络内的路由节点接入互联网。该系统建立在一个大的无线传感网络的基础上，所需节点较多，且网络分布自适性不强，受环境因素影响大。
