特殊人群穿戴式監(jiān)護系統(tǒng)

張秋鎮(zhèn)　林凡　楊峰　崔苗　張廣馳

摘 要：當(dāng)前，我國在特殊人群管理方面依舊停留在傳統(tǒng)的人員監(jiān)護模式上，由于特殊人群與監(jiān)管人員比例不對稱，導(dǎo)致監(jiān)護工作量大，人員信息在社區(qū)-監(jiān)護機構(gòu)-公安-監(jiān)護人之間無法共享、同步，特殊人群容易出現(xiàn)丟失、肇事等狀況。而智能穿戴設(shè)備的興起及互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展為特殊人群的監(jiān)護提供了更加完善的解決方案，實現(xiàn)了人員的信息化，極大地便利了對特殊人群的監(jiān)護與管理。

關(guān)鍵詞：特殊人群;監(jiān)護系統(tǒng);智能穿戴設(shè)備;定位;通信;生物感應(yīng)

中圖分類號：TP27文獻標(biāo)識碼：A文章編號：2095-1302（2020）07-00-03

0 引 言

特殊人群包括易肇事肇禍精神問題人員、涉毒人員、社矯服刑和刑釋解教人員等需要監(jiān)護的群體。根據(jù)中國疾病預(yù)防控制中心2009年初公布的數(shù)據(jù)顯示，我國各類精神疾病患者人數(shù)在1億人以上。另有研究數(shù)據(jù)顯示，我國重性特殊人群人數(shù)已超過1 600萬[1]。其中僅有20%～30%被精神病?？漆t(yī)院與公安安康醫(yī)院收治。即70%～80%具有肇事肇禍傾向的重性特殊人群可能流落于社會，成為社會治安的一大隱患[2]。

1 特殊人群監(jiān)管的必要性及其解決方案

近年來，我國特殊人群惡性案件頻發(fā)。而在司法實踐中，與特殊人群惡性刑事案件高發(fā)形成鮮明對比的，是對特殊人群進行社會管理和救治的缺失和滯后。特殊人群刑事案件頻發(fā)應(yīng)作為維護社會穩(wěn)定的重點引起社會各界的高度關(guān)注[3]。

目前對于特殊人群的監(jiān)管均是基于人力監(jiān)督，需要耗費大量的社會公共人力及物力，一旦有微小的差錯便會造成不可預(yù)計的后果。由于監(jiān)管缺失，特殊人群的現(xiàn)狀堪憂：受生活條件所限，目前絕大多數(shù)特殊人群處于無人管、無人問的狀況。從掌握的情況來看，90%的特殊人群雖然跟隨家人生活，實際上完全處于無人監(jiān)管，聽之任之的狀況，很少接受正規(guī)監(jiān)護管理或家庭主動參與監(jiān)管[3]。作為特殊人群，對其管理直接關(guān)系到其他公眾的人身安全和社會治安的和諧穩(wěn)定。因此，急需一個功能全面的特殊人群監(jiān)護系統(tǒng)。

信息技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)正迎來前所未有的融合機遇，以智能可穿戴設(shè)備為代表的新興信息產(chǎn)品與技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，推動了傳統(tǒng)領(lǐng)域服務(wù)與功能的全面升級。文獻[4]提出了一種應(yīng)用于老年人的智能手環(huán)，其具備定位、摔倒報警、運動檢測、生命體征檢測等功能;文獻[5]提出了一種兒童可穿戴安全看護系統(tǒng)，可實現(xiàn)心率檢測、體溫檢測、位置監(jiān)控等功能。由此可見，智能穿戴設(shè)備在人員監(jiān)管方面已有應(yīng)用，而本文的智能穿戴設(shè)備主要為特殊人群服務(wù)。本文以移動終端、定位芯片、生物感應(yīng)模擬前端芯片作為媒介，基于大數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)科技手段和云平臺技術(shù)，以更深入的智能化、更全面的互聯(lián)互通、更人性化的感知，實現(xiàn)以特殊人群定位、特殊人群信息及日常管理、監(jiān)護人管理為核心的服務(wù)平臺，實現(xiàn)監(jiān)護中心及各級單位、監(jiān)護人對于特殊人群的快速定位、用藥情況查詢、尋找失聯(lián)人員、用藥提醒下發(fā)、大數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計等功能，構(gòu)建一個全方位的特殊人群管理云服務(wù)平臺。

2 特殊人群監(jiān)管系統(tǒng)

特殊人群監(jiān)管系統(tǒng)由監(jiān)管端及被監(jiān)管端組成。系統(tǒng)組成如圖1所示。

被監(jiān)管端采用特殊人群定位腕表，該腕表是用于監(jiān)護特殊人群的前端硬件設(shè)備，具有定位、人員追蹤、體征檢測、智能提醒、時間顯示等功能。

監(jiān)管端為特殊人群定位管理云平臺。特殊人群綜合管理一體化云平臺主要實現(xiàn)了特殊人群信息管理、定位管理、統(tǒng)計查詢以及系統(tǒng)管理等功能。

2.1 特殊人群定位腕表

運用生物感應(yīng)模擬前端芯片與多模定位技術(shù)開發(fā)具備體征檢測、特殊人群精確定位、深度防水、防拆卸的高可靠特殊人群定位腕表終端。終端硬件模塊構(gòu)成：主CPU（MT250X+MT2511芯片組）、GPRS無線通信模塊、GPS定位模塊、WiFi定位模塊、電源管理、LCD液晶顯示、防拆檢測、天線、按鍵等，如圖2所示。

2.1.1 體征檢測與健康管理

在對特殊人群的監(jiān)護過程中，對人員身體健康狀況的檢測不可忽視，不僅需要實時檢測，更需要長時間記錄，通過對記錄結(jié)果與現(xiàn)實行為狀況進行分析，進而通過分析結(jié)果對人員的病理進行評估及預(yù)計發(fā)病的可能性與時間頻率，以便做好預(yù)防應(yīng)對工作。MT2511是一款高度整合的芯片，可同時采集心電圖（ECG）和光電容積脈搏波（PPG）發(fā)出的生物信號，精準收集脈搏數(shù)據(jù)，支持肌電圖（EMG）、腦電圖（EEG）、脈搏血氧飽和度分析（SpO2）和血壓分析等。MT2511配備聯(lián)發(fā)科技獨家內(nèi)建的心跳間隔技術(shù)和4 KB SRAM以優(yōu)化睡眠狀態(tài)下心臟速率監(jiān)控的整體系統(tǒng)功耗，是一款專為健康、醫(yī)療管理而設(shè)計的芯片。運用高級程度的芯片取代傳統(tǒng)功能單一的模塊組合，最大程度縮小產(chǎn)品電路占據(jù)的空間。同時，MT2511相比傳統(tǒng)的心率檢測模塊、血壓檢測模塊等，能夠更加精確地實現(xiàn)對體征的檢測。

2.1.2 多模定位技術(shù)

定位主要用于尋找處于監(jiān)管狀態(tài)下走失的人員，或?qū)Σ惶幱诠脖O(jiān)管下人員的一種行為監(jiān)管。本佩戴終端采用基于北斗/GPS，LBS，WiFi多重混合定位技術(shù)的嵌入式位置信息服務(wù)終端，以保證定位精度在較為合理的范圍內(nèi)。使用LBS基站定位，通過電信、移動、聯(lián)通等運營商的無線電通信網(wǎng)絡(luò)獲取用戶端所在位置數(shù)據(jù)信息;使用WiFi定位，依據(jù)終端設(shè)備搜索附近范圍內(nèi)WiFi的MAC地址及信號強度值，解析WiFi的IP信息得出用戶位置，根據(jù)信號強度實現(xiàn)室內(nèi)定位;GPS在室外能夠?qū)崿F(xiàn)較為精確的定位。三種定位方式相輔，強化對不同環(huán)境條件下的適應(yīng)能力，有助于提高定位精確度，同時在地理信息系統(tǒng)平臺的支持下，確認用戶位置。GPS定位模塊使用泰斗TD1030 GPS芯片實現(xiàn)GPS/北斗定位，TD1030支持多種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，具備全方位功能，能滿足不同行業(yè)定位的嚴格要求。主要實現(xiàn)終端用戶使用者的精準、實時定位，及數(shù)據(jù)信息采集，具有靈敏度高、尺寸小、成本低等優(yōu)點。

2.1.3 通信模塊與數(shù)據(jù)交互

GSM/GPRS無線通信單元包括基帶處理器、信息存儲器、信息傳輸接口、信號收發(fā)單元等。該系統(tǒng)使用MT250X系列單處理器解決方案，搭配RF外接天線和射頻功放組成一套完整的無線信息傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)穿戴設(shè)備與云平臺的連接和信息交互。為了使數(shù)據(jù)在通信交互過程中更加安全可靠，設(shè)計終端與后臺的數(shù)據(jù)交互通信協(xié)議，對關(guān)鍵消息字段加密。同時制定消息的格式字段內(nèi)容，方便對交互數(shù)據(jù)進行加密及解析。用戶端與平臺的數(shù)據(jù)交互使用Socket方式。Socket協(xié)議報文消息的組成：報文頭部 + 報文實體+ 報文結(jié)束符。

報文頭部：終端型號+IMEI碼+協(xié)議版本號+命令代號+消息長度;

報文體：隨機碼+信息內(nèi)容（可變）;

報文結(jié)尾符：結(jié)尾符號＼r＼n。

2.2 特殊人群管理云平臺

特殊人群管理云平臺基于B/S架構(gòu)構(gòu)建，主要由特殊人群信息管理、監(jiān)護人員管理、定位管理、統(tǒng)計查詢及系統(tǒng)管理等功能模塊組成，如圖3所示。

2.2.1 特殊人群信息管理

社區(qū)民警、監(jiān)護人或相關(guān)部門監(jiān)管人員可通過系統(tǒng)網(wǎng)頁平臺進行特殊人群的檔案信息錄入、更新及核實，保證數(shù)據(jù)的實時性及準確性。其中包括特殊人群檔案信息管理、幫扶信息、學(xué)習(xí)教育記錄等。主要記錄社區(qū)對人員的關(guān)愛幫扶情況、人員參與學(xué)習(xí)并接受教育的情況等。

2.2.2 定位管理

定位管理部分功能如下所示。

（1）即時定位：在特殊人群管理云平臺上可隨時查看特殊人群的實時位置。云平臺基于GIS系統(tǒng)的展現(xiàn)方式，在地圖上直觀顯示人員所處位置及附近的地理信息。

（2）軌跡回放：在定位平臺上，可查詢特殊人群在過去30天內(nèi)的活動軌跡，包括對應(yīng)的時間和地點信息。

（3）定時定位：特殊人群管理平臺可自定義人員在某些特定時間上傳定位信息。

2.2.3 系統(tǒng)管理

（1）系統(tǒng)參數(shù)：對報警提示、定位頻率、定位模式、拆卸報警、腕表振動時長等參數(shù)進行配置。

（2）角色管理：對平臺用戶角色進行配置，如市、區(qū)、街道辦、社區(qū)監(jiān)護人員、派出所民警等。不同的角色對應(yīng)不同的系統(tǒng)應(yīng)用權(quán)限，根據(jù)實際需求進行配置。

（3）系統(tǒng)日志：記錄系統(tǒng)的操作日志，包括時間、操作內(nèi)容及結(jié)果等。

（4）用戶管理：對平臺用戶進行新建、刪除、修改和查詢等操作。對用戶名、密碼、對應(yīng)角色等信息進行配置。

3 原型系統(tǒng)的實現(xiàn)

已開發(fā)出的原型系統(tǒng)含特殊人群定位腕表終端和特殊人群管理云平臺兩部分。

特殊人群定位腕表終端原型系統(tǒng)的參數(shù)見表1所列。

4 結(jié) 語

本文從現(xiàn)階段我國特殊人群的管理現(xiàn)狀出發(fā)，了解現(xiàn)階段在管理方面存在的難題，借助當(dāng)前發(fā)展較為迅速的可穿戴技術(shù)完成了對特殊人群更加人性化的監(jiān)護，同時使得人員數(shù)據(jù)信息化，以便不同部門之間的數(shù)據(jù)交互及共享，降低了當(dāng)前對特殊人群監(jiān)護管理方面的難度及資源開銷。未來，將進一步完善監(jiān)護系統(tǒng)的功能，最大程度將可能涉及的需求囊括其中。

注：本文通訊作者為張秋鎮(zhèn)。

參考文獻

[1]陳慧君，王沁荔.精神病人的社區(qū)治安防控[J].武漢公安干部學(xué)院學(xué)報，2013，27（2）：5-10.

[2]張超.流浪精神病人救助管理模式初探[D].南寧：廣西大學(xué)，2016.

[3]張玲，張旭.論精神病人社會管控[J].云南大學(xué)學(xué)報（法學(xué)版），2012，25（5）：76-80.

[4]曾博，劉光磊，付夢菲，等.智能手環(huán)應(yīng)用于老年群體的探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（6）：74.

[5]李國城，陳斌熙，李偉林，等.可穿戴式安全看護系統(tǒng)[J]. 電子設(shè)計工程， 2016，24（20）：160-162.

[6]陳騫.智能可穿戴設(shè)備在醫(yī)療健康領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 上海信息化，2014（12）：83-85.

[7]李章俊，王成，朱浩，等.基于光電容積脈搏波描記法的無創(chuàng)連續(xù)血壓測量[J].中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報，2012，31（4）：607-614.

[8]羅堪.面向健康監(jiān)護的穿戴式體征信息感知技術(shù)研究[D].南京：東南大學(xué)，2015.

[9]王珊.老年人可穿戴運動健康監(jiān)護產(chǎn)品研究：以智能手環(huán)為例[J].工業(yè)設(shè)計， 2016（9）：65-66.

[10]張冬妮，艾育華，孫瑤，等.構(gòu)建居家老年健康管理系統(tǒng)的可行性研究[J].中國全科醫(yī)學(xué)，2013，16（21）：1887-1889.

[11]鄭月，李小溪，方潔旋，等.智慧健康管理系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用前景

[J].醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志，2014，35（1）：12-16.

[12]曾慶勇.物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在社區(qū)醫(yī)療服務(wù)中心的應(yīng)用分析與設(shè)計[J].微型電腦應(yīng)用，2012，28（1）：23-25.

[13]羅世亮，藍立新，劉漢明，等.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的遠程監(jiān)護管理服務(wù)平臺設(shè)計：社區(qū)心血管疾病患者[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016（8）：196.

[14]潘永友.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的養(yǎng)老院管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].杭州：杭州電子科技大學(xué)，2013.

[15]焦忭忭，侯順超，種靈子.基于ZigBee的精神病人監(jiān)護系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].軟件工程，2016，19（9）：38-40.

作者簡介：張秋鎮(zhèn)（1993—），男，本科，助理工程師，主要研究方向為嵌入式和物聯(lián)網(wǎng)等。

林 凡（1983—），男，碩士，高級工程師，主要研究方向為物聯(lián)網(wǎng)和智能化網(wǎng)絡(luò)等。