專利名稱：一種人體日常行為信息物聯網采集系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種醫學檢測技術，特別是涉及一種人體日常行為信息物聯網采集系統。
背景技術：
人在65歲以后，身體機能會隨著年齡的增長而下降。80歲老人的肌肉力量大約只有20—30歲青年人的80%，老年人的肌肉力，會給他們生活帶來極大的不便、表現為日常生活能力下降，還會使跌倒等危險性增加，如果救治不及時會出現更為嚴重的后果。預計2020 年60歲以上的老年人口將從增加到2. 4億，占總人口比例將達到16. 6%。從2020年到2050 年，60歲以上的老年人口將從2. 4億上升到4億，占總人口比例將達到26%左右，醫療資源不足等問題突顯。采用目前的康復醫師陪同陪護的方法照看老人會消耗大量的醫療資源， 并且無法實現對患者身體狀態的定量采集，無法對患者身體康復趨勢進行分析。對于無陪護的老人在室內行走時等，發生意外時無法進行實時的監控。現有的人體運動狀態檢測技術可分為兩類基于視頻的人體監護檢測技術，基于穿戴式傳感器的人體監護檢測技術。基于視頻的人體監護檢測技術是在一定區域內安裝攝像頭，通過對人體活動的視頻的圖像處理，監護人體運動狀態，此種方法受環境光線的影響較大。基于穿戴式傳感器的人體運動狀態檢測技術，指穿戴微型課穿戴設備，如衣服、帽了、首飾等，來試試檢測人體的活動，此種方法局限于一定范圍內獨立的個體檢測。現有的人體生命體征檢測傳感器主要有設置于人體表面的心電傳感器、血壓傳感器、脈搏傳感器、體溫傳感器、體位傳感器、血氧含量傳感器等，此種傳感器通常應用于患者靜止時檢測。人體日常行為活動(ADL，Activities of daily living)信息。它指人類在日常生活中一般所從事的各種活動，包括日常起居(如飲食、入浴、穿衣、梳洗等等)、工作、家務、休閑等。同樣，人體的生物醫學信號如體溫、脈搏等也會隨著日常行為活動變化。

發明內容
本發明的目的在于提出一種醫學檢測技術，即一種人體日常行為信息物聯網采集系統。實現對人體日常行為信息的采集與實時監控，并與終端進行信息交互，實現對意外發生時的快速反映，方便醫生人體行為及生物信號變化趨勢的定量分析。本發明的目的是通過以下技術方案實現的
一種人體日常行為信息物聯網采集系統該系統包括基于ZIGBEE無線傳感器網絡的人體日常行為ADL activity of daily living信息檢測節點、用于無線傳感器網絡信息處理的路由節點及人體ADL信息監控服務器及第三方終端；采集過程包括檢測節點將采集到的人體ADL信息處理并發送到路由節點，路由節點處理檢測節點擁堵并將信息轉發到人體ADL信息監控服務器，人體ADL信息監控服務器對接收到的信息進行存儲，分類，顯示并通過INTERNET與第三方終端進行信息交互。
所述的一種人體日常行為信息物聯網采集系統，所述的基于ZIGBEE無線傳感器網絡的人體日常行為信息檢測節點為可穿戴式包括可穿戴式傳感器模塊、微控制器模塊、 無線通信模塊、電源模塊。所述的一種人體日常行為信息物聯網采集系統，其基于ZIGBEE無線傳感器網絡的人體日常行為信息檢測節點
a.每一個檢測節點都有唯一的電子標簽，患者通過佩戴檢測節點的方式自由在檢測區域進行人體ADL信息采集；
b.可穿戴式傳感器模塊包括采用多三軸加速度傳感器檢測人體姿態、脈搏傳感器、體溫信號傳感器、血壓傳感器。其中三軸加速度傳感器選用MMA7260QT芯片，脈搏及血壓傳感器選用PVDF壓電傳感器，體溫信號傳感器選用DS18B20溫度傳感器；
c.微控制器模塊芯片選用CC2530芯片，完成ZIGBEE協議處理，一對多無線傳感器通信處理及人體姿態判斷功能；
d.無線通信模塊ZIGBEE前端處理芯片選用CC2591芯片、一對多無線傳感器通信芯片選用nRFMLOl芯片，nRF24L01控制芯片選用C8051F340芯片；
e.電源模塊由電池供電。所述的一種人體日常行為信息物聯網采集系統，其可穿戴式傳感器模塊用于人體姿態檢測的三軸加速度傳感器分別位于大腿兩側、上臂兩側及胸前，通過無線通信模塊與微控制器模塊芯片CC2530交換數據。脈搏及血壓傳感器分別位于手腕及上臂，通過導線連接到微控制器模塊。所述的一種人體日常行為信息物聯網采集系統，其所述的用于無線傳感器網絡信息處理的路由節點包括ZIGBEE前端處理芯片、ZIGBEE協議處理芯片、微處理器、以太網協議處理芯片。所述的一種人體日常行為信息物聯網采集系統，其用于無線傳感器網絡信息處理的路由節點
a.每一個路由節點都有唯一的電子標簽；
b.ZIGBEE前端處理芯片選用CC2591芯片，ZIGBEE協議處理芯片選用CC2530進行多協議轉換、通信擁堵處理、重癥優先處理功能，并負責將信息通過WIFI發送到無線路由處理節點，以太網協議該芯片DM9161AE將信息傳輸到人體ADL信息監控服務器。所述的一種人體日常行為信息物聯網采集系統，其所述的人體ADL信息監控服務器完成人體信息的集中處理，包括與路由節點信息交換模塊，信息記錄、查詢、顯示模塊，第三方通信模塊。所述的一種人體日常行為信息物聯網采集系統，其所述的人體ADL信息監控服務器根據設置參數及病人的檢測節點電子標簽自動的分別為每一位病人記錄ADL信息及并通過路由節點標簽記錄病人所處環境位置；根據記錄時間自動評估病人活動量，病人的康復程度變化趨勢。所述的一種人體日常行為信息物聯網采集系統，其所述的人體ADL信息監控服務器根據設置參數自動進行患者異常狀態判斷，并提示判斷信息將信息發送到第三方終端。所述的一種人體日常行為信息物聯網采集系統，其所述的第三方終端包括手機、 PDA、個人電腦，通過GPRS或INTERNET與人體ADL信息監控服務器進行信息交互。
本發明的優點與效果是
1，節約醫療資源，減輕醫生負擔。從現有的陪同、陪護式看護到集中、遠程式看護。使醫生全身心投入到治療方案的改進，及探索人體ADL變化規律中。2，有效的采集患者身體狀態信息。有效定量的采集患者每天的日常活動行為，不但可以了解不同患者的身體健康狀況、行為能力的變化趨勢，還可以給醫生對醫療方案的改進提供重要的數據支持。3，加快患者發生意外時的反映速度。及時的救治發生意外的患者有著重要意義， 本發明采用重癥排序算法，重點監護重癥病人，并且可以迅速檢測到不正常人體行為狀態 (如跌倒等)、不正常人體參數變化(如脈搏等)的數據傳輸的集中監控中心或預先設定的手機上。實現對發生意外患者的快速救助。4，可以取得可觀的經濟效益。本發明立足于醫療看護及患者身體數據采集，并且可以移動運營商、網絡運營商相結合帶動相關產業發展。


圖1是基于物聯網構架人體ADL信息采集系統框圖； 圖2為人體ADL傳感器分布示意圖3為人體ADL路由節點原理框圖； 圖4為人體ADL檢測節點原理框圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明進行具體說明
本發明公開了一種人體日常行為信息物聯網采集系統。融合了無線傳感器網絡技術， 物聯網技術，及人體生命體征檢測技術，提出了多傳感器人體姿態分析方法。不僅實現了對人體姿態的準確分析，還可以在患者治療或居住場所，長時間，大范圍的檢測人體日常行為信息，在患者進行日常康復時定量的記錄患者狀態。并與第三方終端進行信息交互實現對意外發生時的快速反映的同時方便醫生人體行為及生物信號變化趨勢的定量分析。本發明采用MEMS器件作為人體姿態采集傳感器，采用微型電信號傳感器采集人體生命體征參數，采用基于ZIGBEE協議的無線傳感器網絡及GPRS協議作為人體姿態及人體生物醫學參數數據傳輸手段，并將無線傳感器基站與hternet連接實現物聯網功能。請參見圖1所示，本發明所述的一種人體日常行為信息物聯網采集系統，包括基于ZIGBEE無線傳感器網絡的人體日常行為(ADL，activity of daily living)信息檢測節點、用于無線傳感器網絡信息處理的路由節點及人體ADL信息監控服務器、第三方終端。 所述的檢測節點將采集到的人體ADL信息處理并發送到路由節點。所述的路由節點處理檢測節點擁堵并將信息轉發到人體ADL信息監控服務器。所述的人體ADL信息監控服務器對接收到的信息進行存儲，分類，顯示并通過INTERNET與第三方終端進行信息交互。本發明的基于ZIGBEE無線傳感器網絡的人體日常行為信息檢測節點為可穿戴式包括可穿戴式傳感器模塊、微控制器模塊、無線通信模塊、電源模塊。人體姿態傳感器及人體生命體征傳感器分布請參見圖2所示。人體姿態檢測部分是完成人體日常行為信息檢測的重要組成部分。本項目選用的MMA7260傳感器由于工藝及工作原理問題，使器件自身處于靜態及動態時會產生大量的噪聲，因此濾波器的設計尤為關鍵。可穿戴式傳感器對體積的限制也有嚴格要求，需要即采集到人體信號，又不妨礙人體的正常日常生活行為。傳感器終端微處理器實現截止頻率可變的巴特沃斯低通濾波器作為人體姿態信號濾波器，即有效的去掉了噪聲干擾，又避免了主計算機處理傳感器數字信號的負擔。圖4所示為CC2530為檢測節點的一對多總匯處理器原理框圖。傳感器信息首先會傳輸到CC2530，然后通過CC2530轉換成ZIGBEE協議信息，通過ZIGBEE無線傳感器網絡傳輸到路由節點。為減輕總服務信息處理負擔，減輕網絡通信負擔。本發明通過對人體四肢軀干的數學模型分析，建立四肢及軀干各角度變化同正常人體姿態的關系。通過MMA7260 的三軸加速度傳感器檢測各點角度，通過人體姿態相似度算法，判斷與正常人體姿態的相似程度，并將計算結果上傳至路由節點。圖3所示為路由節點原理框圖。路由節點的ZIGBEE前端處理芯片選用CC2591芯片，ZIGBEE協議處理芯片選用CC2530進行多協議轉換、通信擁堵處理、重癥優先處理功能， 并負責將信息通過WIFI發送到無線路由處理節點，以太網協議該芯片DM9161AE將信息傳輸到人體ADL信息監控服務器。路由節點被安裝到室內屋頂上，每一個路由節點都有獨立的電子標簽。在檢測節點到當前的路由節點后，路由節點會將自身的標簽與檢測節點檢測到的信息及其標簽打包上傳至無線路由節點處理終端及ADL監控服務器。通過預先繪制的建筑物的地圖及節點位置就能得到檢測節點的位置，從而得到檢測節點的運動軌跡。路由節點需要處理檢測節點擁堵問題。由于同一路由節點數目具有不確定性，在路由節點繁忙時會造成檢測節點與路由節點傳輸的最長時間為T增大。本使用新型提出重癥患者優先監護的方法，對路由節點內的患者狀況進行排序，優先查詢重癥患者，此種方法解決了傳統網絡在路由節點擁擠時對重癥病人監視延時過大問題，減少了系統傳輸延時對病人及時救治有重要意義。人體ADL信息監控服務器，采用VC++為主要編程工具實現PC端的數據接收、采集、數據庫管理、患者監視、意外報警等功能。采用JAVA為主要編程工具實現手機端的數據接收與監視等功能。普通用戶可以通過互聯網對某個患者的ADL行為進行監視，管理員用戶通過網絡對傳感器參數進行設置。第三方終端訪問人體ADL信息監控服務器。用戶通過運行在第三方終端銷售終端軟件與移動或網絡運營商達成購買協議合同，達到享受報警服務，獲得監控特定患者時長的服務。合同內容被記錄于第三方終端，合同信息通過互聯網上傳到人體ADL信息監控服務器。檢測節點具有唯一的電子標簽，用戶在康復中心或老人之家購買監控時長。在用戶在達成銷售合同后，獲得檢測節點。每一個檢測節點對應一個賬號，運行在無線傳感器網絡中與ADL服務器進行信息交互，在合同執行的過程中進行結算。
權利要求
1.一種人體日常行為信息物聯網采集系統，其特征在于，該系統包括基于ZIGBEE無線傳感器網絡的人體日常行為ADL信息檢測節點、用于無線傳感器網絡信息處理的路由節點及人體ADL信息監控服務器及第三方終端；采集過程包括檢測節點將采集到的人體ADL 信息處理并發送到路由節點，路由節點處理檢測節點擁堵并將信息轉發到人體ADL信息監控服務器，人體ADL信息監控服務器對接收到的信息進行存儲，分類，顯示并通過INTERNET 與第三方終端進行信息交互。
2.根據權利要求1所述一種人體日常行為信息物聯網采集系統，其特征在于，所述的基于ZIGBEE無線傳感器網絡的人體日常行為信息檢測節點為可穿戴式包括可穿戴式傳感器模塊、微控制器模塊、無線通信模塊、電源模塊。
3.根據權利要求2所述的一種人體日常行為信息物聯網采集系統，其特征在于，基于 ZIGBEE無線傳感器網絡的人體日常行為信息檢測節點a.每一個檢測節點都有唯一的電子標簽，患者通過佩戴檢測節點的方式自由在檢測區域進行人體ADL信息采集；b.可穿戴式傳感器模塊包括采用多三軸加速度傳感器檢測人體姿態、脈搏傳感器、體溫信號傳感器、血壓傳感器；其中三軸加速度傳感器選用MMA7260QT芯片，脈搏及血壓傳感器選用PVDF壓電傳感器，體溫信號傳感器選用DS18B20溫度傳感器；c.微控制器模塊芯片選用CC2530芯片，完成ZIGBEE協議處理，一對多無線傳感器通信處理及人體姿態判斷功能；d.無線通信模塊ZIGBEE前端處理芯片選用CC2591芯片、一對多無線傳感器通信芯片選用nRFMLOl芯片，nRF24L01控制芯片選用C8051F340芯片；e.電源模塊由電池供電。
4.根據權利要求3所述的一種人體日常行為信息物聯網采集系統，其特征在于，可穿戴式傳感器模塊用于人體姿態檢測的三軸加速度傳感器分別位于大腿兩側、上臂兩側及胸前，通過無線通信模塊與微控制器模塊芯片CC2530交換數據；脈搏及血壓傳感器分別位于手腕及上臂，通過導線連接到微控制器模塊。
5.根據權利要求1所述一種人體日常行為信息物聯網采集系統，其特征在于，所述的用于無線傳感器網絡信息處理的路由節點包括ZIGBEE前端處理芯片、ZIGBEE協議處理芯片、微處理器、以太網協議處理芯片。
6.根據權利要求5所述的一種人體日常行為信息物聯網采集系統，其特征在于，用于無線傳感器網絡信息處理的路由節點a.每一個路由節點都有唯一的電子標簽；b.ZIGBEE前端處理芯片選用CC2591芯片，ZIGBEE協議處理芯片選用CC2530進行多協議轉換、通信擁堵處理、重癥優先處理功能，并負責將信息通過WIFI發送到無線路由處理節點，以太網協議該芯片DM9161AE將信息傳輸到人體ADL信息監控服務器。
7.根據權利要求1所述一種人體日常行為信息物聯網采集系統，其特征在于，所述的人體ADL信息監控服務器完成人體信息的集中處理，包括與路由節點信息交換模塊，信息記錄、查詢、顯示模塊，第三方通信模塊。
8.根據權利要求7所述的所述的一種人體日常行為信息物聯網采集系統，其特征在于，所述的人體ADL信息監控服務器根據設置參數及病人的檢測節點電子標簽自動的分別為每一位病人記錄ADL信息及并通過路由節點標簽記錄病人所處環境位置；根據記錄時間自動評估病人活動量，病人的康復程度變化趨勢。
9.根據權利要求7所述的所述的一種人體日常行為信息物聯網采集系統，其特征在于，所述的人體ADL信息監控服務器根據設置參數自動進行患者異常狀態判斷，并提示判斷信息將信息發送到第三方終端。
10.根據權利要求1所述一種人體日常行為信息物聯網采集系統，其特征在于，所述的第三方終端包括手機、PDA、個人電腦，通過GPRS或INTERNET與人體ADL信息監控服務器進行信息交互。
全文摘要
一種人體日常行為信息物聯網采集系統，涉及一種醫學檢測技術。基于ZIGBEE無線傳感器網絡的人體日常行為ADL,activityofdailyliving信息檢測節點、用于無線傳感器網絡信息處理的路由節點及人體ADL信息監控服務器及第三方終端；檢測節點將采集到的人體ADL信息處理并發送到路由節點，處理檢測節點擁堵并將信息轉發到人體ADL信息監控服務器，人體ADL信息監控服務器對接收到的信息進行存儲，分類，顯示并通過INTERNET與第三方終端進行信息交互。實現對人體日常行為信息的采集與實時監控，對意外發生時的快速反映，方便醫生人體行為及生物信號變化趨勢的定量分析。
文檔編號A61B5/11GK102512146SQ20111035922
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月14日 優先權日2011年11月14日
發明者于靜淼, 劉天惠, 周昕, 孫穎, 汪楠, 董艷妮, 高玉潼 申請人:沈陽大學