老人心率监护定位系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及定位手环领域，尤其设及一种老人屯、率监护定位手环。
【背景技术】
[0002] 截至目前，中国60岁W上老年人数量已超过2个亿，占总人口的14.9%，中国有100 万W上失独家庭，每年新增失独家庭7.6万个，且专家预计，到2030年我国老龄人口将近3 亿，而空巢老人家庭比例或将达到90%，运意味着届时将有超过两亿的空巢老人，在2011城 乡普查结果表明，60岁W上人口中，VD患病率为324/10万人口，而AD患病率为238/10万人 口，总数在920万左右，关注我国老年人的健康刻不容缓，他们需要运动健康管理，来更好的 调整身体机能和精神健康，而目前没有一款手环可W较好的实时监控老人健康状况，防止 老年人意外摔倒。
[0003] 在现有技术中，采用可穿戴设备，例如智能手环实现老人的身体状态监控及定位 功能，已有不少产品面世，但是，该类型产品依然存在较大的缺陷。在例如申请号为 CN201520445139.7的专利申请中，其仅仅实现了对老人的屯、率、体溫监控W及与远程终端 的信息互通，但并未增加其他的例如摔倒监测、自动警示、血压监控等功能，并且也没有加 入在实际生活中佩戴手环时造成的体征参数误读现象的解决设计及方案，远远不能满足当 今社会对老年人安全及健康监控的需求;又例如在申请号为CN102410459649.X的专利申请 中，仅是将常规的屯、率监控与行为状态监控(姿态监控)进行了整合，同样未考虑结合其他 体征数据实现对老人状态的提前警示提醒作用，也没有提出解决数据误读的问题。
[0004] 又例如，在公开号为CN201510039875.7、CN201420696695.7的专利申请中，其中大 量引入了各类传感器，W实现对老人多项体征指标的监控及报警，甚至加入了可实现除颤 功能的放电模块，但是，上述专利申请中同样存在如下的问题:一、没有考虑到各项体征指 标间的关联关系，存在由于某一体征的误读而造成的误报警;二、没有很好地在设计上解决 佩戴中因外界环境因素而造成的体征指标的误读问题，提高准确率。
[0005] 鉴于上述社会需求及现有技术中存在的问题，设计出一种佩戴舒适，且能够很好 地满足日常监护功能、提高报警准确率的监控手环，成为市场当前的急切需求。
【发明内容】
[0006] 为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种老人屯、率监护定位系 统及方法。具体而言，本发明提供了 W下技术方案：
[0007] 首先，本发明提供了一种老人屯、率监护定位系统，该系统包括手环、服务器;所述 手环包含屯、率传感器、血压传感器、体溫传感器、呼吸频率传感器、血氧探头、巧螺仪传感 器、无线收发模块、处理器模块、定位模块;所述手环通过所述无线收发模块与所述服务器 建立通信连接;所述无线收发模块至少包含远程无线通信模块、近场无线通信模块。当检测 到特定的近场无线网络时，手环中的近场无线通信模块则自动建立起手环与近场无线网络 中的控制终端的无线连接，运样，当老人在例如家中、敬老院、指定的医疗机构等地时，可W 方便地将老人的手环与该些地方的无线网络建立连接，从而将老人的信息及身体状况数据 等与该些网络中的终端建立传输，方便医疗机构、敬老院等工作人员对老人状态的实时关 注该近场无线连接包括RFID、WIFI等方式;此外，手环还可W通过移动通信网络等建立远程 的无线连接，例如2G、3G、4G等，W方便出口在外，或者与家人随时保持联系，方便医生、家人 对老人的状态进行实时了解。
[0008] 优选地，所述手环中还包括存储器及电源模块，电源模块可W是充电式电池，也可 W是普通电池，或者太阳能电池、手摇电池等形式，也可W是上述多种电池的组合方式，W 避免因为电量不足而给使用造成不便。此外，手环中还设置有电源报警，当电量不足时，会 提醒用户充电。此外，手环显示屏可W当做普通手表显示屏使用，显示正常的时间、日期等 信息，当手环待机时或者用户通过操作切换时，可W显示为手表界面，也可W根据用户操作 或者人体状态监控有不健康状态时，切换为人体状态监控界面，也可W设置为周期性地在 手表界面与身体状态界面间进行切换，本发明仅作为举例，并不W此为限定。
[0009] 优选地，所述近场无线通信模块包含RFID模块、ZIG邸E模块、蓝牙模块中的一种或 其组合;所述远程无线通信模块包含2G、3G、4G中的一种或其组合;所述定位模块包含北斗、 GPS和GLONASS中的一种或其组合。
[0010] 优选地，为提高手环的佩戴舒适度，并且也要保证手环对身体信号采集的功能不 受严重影响，所述手环包括：智能表头（1)，所述智能表头（1)上设有第一连接带（2)和第二 连接带（10)，第一连接带(2)上设有两行排列的通孔，第二连接带（10)上设有与通孔相适配 的连接扣，所述智能表头（1)的一侧设有智能按键(3)、SIM卡座(9)和开关键(5)，所述智能 表头（1)的另一侧设有出声孔(6)和紧急通话键(7 )，所述智能表头（1)的底部设有USB座子， 所述智能表头（1)的上端设有显示单元(8)和语音采集孔(4)，所述智能表头（1)内包含语音 播报单元和语音采集单元。
[0011] 优选地，所述智能表头（1)、第一连接带(2)和第二连接带（10)为一体成型，且所述 智能表头（1)、第一连接带(2)和第二连接带（10)的制作材料均为环保热塑性聚氨醋弹性体 橡胶。
[0012] 优选地，所述SIM卡座(9)为推拉结构，所述SIM卡座(9)支持热插拔。当然本领域技 术人员应当明了，该SIM卡座的设计也可W采用其他的可W有通信功能的卡结构代替，该类 代替方式均应视为落入本申请的保护范围之内。
[0013] 优选地，所述处理器模块进一步包含人体状态评估模块，所述人体状态评估模块 基于所述屯、率传感器、血压传感器、体溫传感器、呼吸频率传感器、血氧探头捜集的数据，进 行人体状态评估。
[0014] 优选地，所述巧螺仪传感器同时进行人体姿态检测，并在检测结果为摔倒时，向处 理器模块发出信息，并触发报警。
[0015] 优选地，所述人体状态评估模块将屯、率传感器、血压传感器、呼吸频率传感器捜集 的数据作为一组分析数据，将体溫传感器、呼吸频率传感器、血氧探头捜集的数据作为另一 组分析数据，并依据上述两组分析数据获得人体状态评估值。运一设计方式，可W充分利用 手环中的多个传感器采集的数据，多数据判断，并进行适当融合，避免单一数据的误判，有 效提高了判断结论的准确性。
[0016] 在对数据进行归一化处理时，可W采用本领域中常规的归一化方法，本发明优选 地，提供了 W下一种归一化处理方法:所述人体状态评估模块将屯、率传感器、血压传感器、 呼吸频率传感器、体溫传感器、血氧探头采集的信号转换为数字信号，并进行归一化处理， 上述各传感器采样频率相同；
[0017]上述各传感器在同一采样时间点采集的信号依次为（x(l)、x(2)、x(3)、x(4)、x (5))，所述归一化按照下式进行：
[0019]其中，x(i)为归一化前的值，X(i)为归一化后的值，i = l，2,…，5;设每组传感器在 一个采样周期中的采样次数为k，则采样并归一化处理后后形成的两组分析数据为：
[0021 ]优选地，所述人体状态评估模块预存储两状态判断函数:函数1、函数2;
[0022] 所述函数IW屯、率传感器、血压传感器、呼吸频率传感器采集的数据作为输入，所 述函数2W呼吸频率传感器、体溫传感器、血氧探头采集的数据作为输入;所述函数1、函数2 的输出均分为健康、亚健康、报警=个级别；
[0023] 所述函数1、函数2均通过BP神经网络训练实现。当然，此处对判断函数的获取，也 可W采用本领域中的其他常规方式，例如近邻法、遗传算法等，本发明的方法并不W该些具 体算法为限定，上述BP网络训练方法仅作为一个可选的优化方式。而对于函数的数量，则是 本领域技术人员可W进行调整的，例如当数据类型较多时，可W训练3个或更多的函数，也 即设置更多的分类器，进行融合判断，W提高判断结果的精确性，本申请W2个函数为一种 优化方式，并不W此为范围限定。
[0024] 进一步优选地，所述BP神经网络训练过程如下：
[0025] (1)设置初始系数及阔值;所述阔值依据临床医疗经验数据获取;获取训练样本， 所述训练样本由临床医疗经验数据；
[0026] (2)计算各隐含层及输出层的输出值:隐含层第i个单元的输出为： 巧
[0027] 婷=/(X 皆 + C J J=I
[002引输出层单元的输出为： 打'
[0029] 二 /运'1',. X";+C ) 1=\
[0030] 其中，i = l,2,…，n;j = l,2,…，m;p=l,2,…，N;m为输入节点数，n为隐含层节点 数，N为训练样本数，WU为第j输入对隐含层第i个神经元的系数，Wi为第i隐含层单元对输入 的加权系数，Cl为隐含层第i个神经元的阔值，为输入样本，fO为传递函数，C为输出层单 元阔值；
[0031] (3)计算各层误差，并进行系数及阔值修正：
[0032] 输出层误差为：
[0033] AP = bP(l-bP)(dP-bP)，其中Cf为针对样本P的各传感器参数，该传感器参数为本领 域公知的经验值；<