引言

    隨著我國老齡化程度的逐步加劇，空巢老人問題凸顯，并已成為老齡化問題的新焦點。據(jù)統(tǒng)計，目前在大城市中空巢家庭已接近30％，而京滬津三直轄市則高達33％以上?？粘怖先松钅芰Σ钜约敖?jīng)濟壓力大，敬老院無疑是他們晚年生活的理想選擇。將全面的網(wǎng)絡化監(jiān)控理念引入敬老院，組建網(wǎng)絡化智能監(jiān)控系統(tǒng)，可以提高助老助殘服務品質(zhì)，變革傳統(tǒng)養(yǎng)老方式，主動面對未來養(yǎng)老領域的挑戰(zhàn)。
    以太網(wǎng)、WLAN技術日趨成熟，其傳輸速率、安全性和穩(wěn)定性也不斷提高。本文采用WLAN便攜監(jiān)測設備接入以太網(wǎng)，結合RFID、視頻監(jiān)視、數(shù)據(jù)庫及人機界面開發(fā)等熱點技術完成了老人狀況和監(jiān)護中心的無縫銜接。未來監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的整體方向是：數(shù)字化、智能化、自動化、網(wǎng)絡化。網(wǎng)絡化是監(jiān)控系統(tǒng)的主流趨勢，它大大地簡化和提高了信息傳遞的方式和速度。隨著網(wǎng)絡技術和計算機技術的不斷發(fā)展以及市場應用環(huán)境的逐步成熟，網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展方向。對于有線網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)，需要考慮到線纜布局的合理性，比如特殊地理環(huán)境、工作內(nèi)容、開闊地等環(huán)境，鋪設線纜將耗費大量人力與物資或者無法布線等。無線網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)不需布線，組網(wǎng)方式靈活，具備遠距離監(jiān)控，良好的擴充性，可管理性，易于與其它系統(tǒng)集成等優(yōu)勢。
1系統(tǒng)總體結構
    目前我國大型敬老院、福利院大多住宿條件良好，入住率高達100％，排隊入住的情況屢見不鮮。但這些機構中從事醫(yī)療監(jiān)護工作的人員較少且助老助殘設施相對陳舊，技術水平落后，在很大程度上限制了對老人身體健康狀況的了解。
    對老人的生命特征、護理情況、活動范圍等信息進行實時監(jiān)測，不僅可以實時了解老人當前的健康狀況，還可預測老人未來的情況。敬老院網(wǎng)絡化智能監(jiān)控系統(tǒng)的總體結構如圖1所示。老人通過便攜式無線監(jiān)測設備不僅能定時獲取血壓、脈搏、體溫等生理參數(shù)，還可通過對有源RFID標簽信號進行識別確定位置，通過基站接入有線網(wǎng)絡將信息匯總于監(jiān)護中心。監(jiān)護中心可實時了解老人的各項信息并將其存儲，以便將來分析查看。如遇緊急狀況，監(jiān)護中心可通過定位信息切換視頻監(jiān)視器，結合生理參數(shù)派出相應救護人員到達確切事發(fā)地進行救治，實現(xiàn)了有限人力資源的優(yōu)化整合，完成了信息和視頻聯(lián)動監(jiān)控、監(jiān)控和救護的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
2網(wǎng)絡結構設計

    監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡由數(shù)據(jù)監(jiān)控網(wǎng)絡(灰)和視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(黑)兩部分組成

2.1數(shù)據(jù)監(jiān)控網(wǎng)絡結構設計

    數(shù)據(jù)監(jiān)控網(wǎng)又分為有線網(wǎng)(以太網(wǎng))和無線網(wǎng)(WLAN)兩部分。
(1)無線數(shù)據(jù)監(jiān)控網(wǎng)絡
    WLAN所采用的CSMA／CA(載波監(jiān)聽多路訪問／沖突避免)型介質(zhì)訪問機制遵守以太網(wǎng)協(xié)議(CSMA／CD，載波監(jiān)聽多路訪問／沖突檢測)并與主流網(wǎng)絡操作系統(tǒng)兼容，可通過無線AP完好地接入以太網(wǎng)而不需任何修改；WLAN的輻射遠遠低于普通GSM手機，更為綠色環(huán)保。此外，WLAN相對其他移動通信技術(如Bluetooth、Zig Bee)移動性好，擴展性強，傳輸速率高。
     由于涉及WLAN的室外使用，選用TENDA的TWL5401A加裝TENDA 24 dB網(wǎng)狀型定向天線作為無線接入點。TWL5401A是戶外遠距離AP，采用高密封、防腐蝕、抗干擾鋁機殼和IEEE802.3a／PoE以太網(wǎng)電源，覆蓋范圍廣(無障礙2 km)，支持AP、點對多點、中繼和無線客戶端等模式，靈敏度高，配合看門狗和無線安全標準WPA2使得無線通信安全可靠。
     無線終端集脈搏、血壓、溫度傳感器于一體。首先利用光電傳感器通過測試血液對光強的吸收能力間接測脈搏數(shù)，然后用壓力傳感器測血壓，通過溫度傳感器測體溫。老人定位屬較低的區(qū)域定位，故根據(jù)RFID信號采用質(zhì)心定位算法便可滿足要求。無線終端可采用TI公司的醫(yī)用低功耗芯片，如OPT101光電傳感器和FG47x系列MCU。RFID方面可選擇北京烽火聯(lián)拓或上海秀派公司的有源標簽和閱讀器。

無線監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢：

   1、綜合成本低，性能更穩(wěn)定。只需性投資，無須挖溝埋管，特別適合室外距離較遠及已裝修好的場合;

   2、組網(wǎng)靈活，可擴展性好，即插即用。根據(jù)用戶實際情況采取點對點或點對多點模式組網(wǎng)，限度地使用鏈路帶寬，管理人員可以迅速將新的無線監(jiān)控點投入到現(xiàn)有網(wǎng)絡中，不需要為新建的傳輸鏈路鋪設網(wǎng)絡、增加設備，輕而易舉地實現(xiàn)遠程無線監(jiān)控;

   3、維護費用低。無線設備管理方式以及安裝非常便利，前端設備是即插即用、免維護系統(tǒng);

   4、無線監(jiān)控系統(tǒng)是監(jiān)控和無線傳輸技術的結合，它可以將不同地點的現(xiàn)場信息實時通過無線通訊手段傳送到無線監(jiān)控中心，并且自動形成視頻數(shù)據(jù)庫便于日后的檢索;

   5、監(jiān)控中心的交換機必須具備組播轉(zhuǎn)發(fā)控制功能，防止廣播風暴發(fā)生。通過無線設備特性管理，組播方式傳輸碼流緩解鏈路帶寬壓力。

2.2視頻監(jiān)控網(wǎng)絡結構設計結構
    視頻監(jiān)控網(wǎng)絡由各類監(jiān)控攝像機(全景型、低照度型等)、監(jiān)護中心大屏幕和視頻傳輸線路組成，該系統(tǒng)協(xié)同數(shù)據(jù)監(jiān)控網(wǎng)絡實現(xiàn)影像定位的聯(lián)動監(jiān)護，如圖1所示。在需要晝夜監(jiān)視的區(qū)域可選SONY SSC-DC59xx系列攝像機，確保達到低照度監(jiān)視要求。
3網(wǎng)絡通信協(xié)議的分析與應用

    Ethernet／IP在以太網(wǎng)的基礎上引入了TCP／IP，故通過使用Socket可簡化監(jiān)控軟件的制作。此外，其抽象監(jiān)控節(jié)點為對象模型，提供了一套完整的數(shù)據(jù)訪問規(guī)程，促進了產(chǎn)品的標準化。，通過商用以太網(wǎng)硬件便可支撐Ethernet／IP底層通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)方便，性價比高。
3.1通信協(xié)議結構和數(shù)據(jù)封裝

    Ethernet／IP的協(xié)議層次結構如圖2所示。其在TCP／IP之上定義了數(shù)據(jù)封裝、應用和傳輸層以及用戶層。應用和傳輸層中定義了數(shù)據(jù)訪問規(guī)程(顯式、I／O信息)，用戶層可自定義應用對象及其對應設備行規(guī)。
                                 
    Ethernet／IP數(shù)據(jù)封裝在協(xié)議總體數(shù)據(jù)封裝(以太網(wǎng)幀)中的位置如下所示，有關Ethernet／IP的具體封裝格式請參看協(xié)議卷。
                             
3.2無線終端通信模塊
    以無線終端的通信模塊為例，將其節(jié)點內(nèi)部路徑化，建立對象模型如圖3所示。
                                
    數(shù)據(jù)訪問規(guī)程：Ethernet／IP的數(shù)據(jù)訪問基于應用連接，確保了數(shù)據(jù)的安全和可靠。若尚未建立顯式或I／O連接，需通過未連接報文管理器(UCMM)將報文送至報文路由器派發(fā)。通過UCMM信息經(jīng)連接管理對象可建立顯式或I／O連接。顯式連接用于不定期數(shù)據(jù)訪問(如血壓值)，采用TCP問答的形式；I／O連接則通過UDP傳遞現(xiàn)場實時信息(如實時位置)。
    應用對象及其設備行規(guī)：建立電子血壓儀、體溫計以及實時定位模塊的應用對象如圖4所示。集合對象對后兩者的測量值綁定形成設備行規(guī)2。設備行規(guī)定義了現(xiàn)場所測數(shù)據(jù)的通信組織形式，行規(guī)1、2如圖4所示。
                                
以上述設備行規(guī)形式組織的數(shù)據(jù)首先被Ethernet／IP封裝在其命令相關數(shù)據(jù)域中，之后依次加上IP、TCP頭放人以太網(wǎng)幀中，從現(xiàn)場上傳到監(jiān)護中心。
4結語

    將全面的網(wǎng)絡化監(jiān)控理念運用到敬老院環(huán)境中，通過對以太網(wǎng)、WLAN、RFID和視頻監(jiān)視等技術的綜合應用完成了系統(tǒng)組網(wǎng)，在真正意義上實現(xiàn)了對老人全方位、全天候的聯(lián)動監(jiān)護。此外，在將Ethernet／IP協(xié)議引人助老助殘網(wǎng)絡的同時，給出了監(jiān)控軟件開發(fā)流程，實踐結果表明，用以太網(wǎng)實現(xiàn)的網(wǎng)絡化智能監(jiān)控系統(tǒng)，具有成本低，性能穩(wěn)定、經(jīng)濟價值高等優(yōu)點。