衛(wèi)皓茜, 殷 業(yè), 唐 煒, 彭 也

(上海師范大學(xué) 信息與機電工程學(xué)院,上海 200234)

移動互聯(lián)網(wǎng)的旅客健康監(jiān)測系統(tǒng)建構(gòu)

衛(wèi)皓茜, 殷 業(yè)*, 唐 煒, 彭 也

(上海師范大學(xué) 信息與機電工程學(xué)院,上海 200234)

伴隨著通信技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展,以手機為代表的智能終端和方便快捷的移動互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為人們生活、工作中不可或缺的工具.在移動互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上,利用廣泛使用的智能終端平臺和技術(shù)日漸成熟的可穿戴醫(yī)療設(shè)備,設(shè)計開發(fā)一種針對旅客的健康監(jiān)測系統(tǒng),為患有慢性疾病或?qū)ψ陨斫】禒顩r有擔(dān)憂的旅客提供健康監(jiān)測和輔助服務(wù).系統(tǒng)結(jié)合手機和可穿戴醫(yī)療設(shè)備,通過移動互聯(lián)網(wǎng)將健康體征數(shù)據(jù)上傳到健康監(jiān)測服務(wù)平臺上,工作人員進行統(tǒng)計分析后給出相應(yīng)建議與指導(dǎo),從而實現(xiàn)對外出旅客的遠程醫(yī)療.

旅行; 健康監(jiān)測; 醫(yī)療設(shè)備; 應(yīng)用程序; 數(shù)據(jù)

0 引 言

隨著個人生活水平的提高,人們對旅行等精神生活的需求也在逐年增加.旅行不僅可以帶給人們精神上的享受,也對個人的身心健康有諸多益處.然而,對于一些患有慢性疾病或?qū)ψ陨斫】禒顩r有擔(dān)憂的人而言,他們雖有強烈的出游意愿,但因個人身體狀況等原因出門旅行是十分困難的,有的甚至因未知的健康隱患不得不放棄出行[1].因此,如果能對健康狀況良好且符合出行條件的人群在其旅行過程中進行健康實時監(jiān)測,便可以有效地改善這種情況,使人們在旅行途中更加安全放心,從而提高人們出行的質(zhì)量和遠程醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量.

現(xiàn)在,通信技術(shù)和計算技術(shù)迅猛發(fā)展,以手機為主的移動設(shè)備以及移動互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為人們生活的重要組成部分.與此同時,可穿戴設(shè)備也因其攜帶便利性以及更加成熟的技術(shù)漸漸走入公眾視野,逐步走進人們的日常生活中[2].可以將二者結(jié)合,利用可穿戴醫(yī)療設(shè)備實時采集旅客健康體征數(shù)據(jù),通過手機與可穿戴設(shè)備的連接和數(shù)據(jù)交互,將健康體征數(shù)據(jù)實時或定時上傳到健康監(jiān)測服務(wù)平臺上,并且以移動互聯(lián)網(wǎng)為媒介,以服務(wù)平臺為中心,為旅客提供可靠、高效的醫(yī)療相關(guān)服務(wù),從而實現(xiàn)外出旅客的遠程醫(yī)療.本系統(tǒng)便是以旅客的移動性、健康數(shù)據(jù)的實時性和醫(yī)療輔助的迫切性為出發(fā)點,旨在為旅行過程中的旅客提供健康監(jiān)測和輔助服務(wù).這樣,不僅可以減輕旅客的擔(dān)憂,而且可以提高人們出行的質(zhì)量和遠程醫(yī)療服務(wù)的質(zhì)量.

1 系統(tǒng)概述

移動互聯(lián)網(wǎng)的旅客健康監(jiān)測系統(tǒng)是以便攜性良好、功能強大的可穿戴醫(yī)療設(shè)備作為數(shù)據(jù)采集端,通過無線或有線連接方式實現(xiàn)與旅客手機的連接[3].手機實現(xiàn)對周圍可穿戴醫(yī)療設(shè)備的統(tǒng)一管理和數(shù)據(jù)的錄入與封裝,充分利用當(dāng)前快速發(fā)展并漸趨成熟的快速移動數(shù)據(jù)服務(wù)GPRS、3G、4G等,以移動互聯(lián)網(wǎng)為傳輸媒介將數(shù)據(jù)上傳到遠程健康監(jiān)測服務(wù)平臺.服務(wù)平臺對該旅客的健康數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測,將數(shù)據(jù)存儲、分析并及時進行反饋,為旅客提供必要、及時、可行的遠程醫(yī)療輔助建議或指導(dǎo)措施.遇到緊急情況時,該設(shè)備可指導(dǎo)旅客實現(xiàn)初步自救,爭取急救的寶貴時間,同時幫助旅客聯(lián)系就近的醫(yī)療機構(gòu),也可提供其他與旅客直接相關(guān)附加服務(wù),盡可能為旅客旅行提供方便,為其健康提供充分全程的醫(yī)療陪護[4].整個系統(tǒng)框架如圖1所示.

圖1 系統(tǒng)框架圖

旅客在旅行過程中隨身攜帶一些體積小、性能好、續(xù)航時間長的可穿戴式設(shè)備對其健康進行監(jiān)測,如心率心跳監(jiān)控器、可穿戴式健身追蹤器、可分析人體成分的體重計等.這些設(shè)備將采集的個人體征數(shù)據(jù)連接到旅客手機上,通過手機應(yīng)用程序,綁定當(dāng)前的時間、地點、陪伴人員信息以及旅客的體征數(shù)據(jù)上傳到健康監(jiān)測平臺.健康監(jiān)測平臺將接收到的信息實時或定時(如每個小時上傳一次過去一小時的數(shù)據(jù))傳遞給醫(yī)療機構(gòu)或個人醫(yī)生.醫(yī)療機構(gòu)或醫(yī)生根據(jù)該旅客的疾病史以及提供的體征參數(shù)提出有益的建議,一旦發(fā)現(xiàn)有健康異?；虬l(fā)病跡象,隨即聯(lián)系該旅客并提出可靠的醫(yī)療輔助建議.在已發(fā)生緊急情況下,將由健康監(jiān)測平臺根據(jù)旅客當(dāng)前位置就近選擇醫(yī)療機構(gòu)或110公安報警提供緊急救助服務(wù);在有陪伴人員的情況下,可指導(dǎo)陪伴人員進行一定的緊急救治以爭取救助時間.如果旅客在交通工具上,監(jiān)測平臺可實時定位該旅客的位置和路線.當(dāng)健康指標(biāo)檢測設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)發(fā)生異常時,健康監(jiān)測平臺可就近聯(lián)系車站管理方或車站緊急救助機構(gòu)為旅客提供醫(yī)療救助[5].除此之外,當(dāng)旅客在旅行途中感覺身體不適或遇到其他緊急情況時,手機應(yīng)用軟件可以提供主撥SOS緊急呼叫服務(wù),就近的醫(yī)療機構(gòu)或公安機構(gòu)將根據(jù)旅客的情況提供相應(yīng)的服務(wù)幫助.健康監(jiān)測服務(wù)平臺也可以將旅客的體征數(shù)據(jù)進行匯總,定期(如每天、每周)將健康監(jiān)測報告反饋給旅客,從而幫助旅客更加清晰準(zhǔn)確地了解自己的健康狀態(tài),同時也幫助旅客提前做好防范措施,使得整個旅行過程更加安全可靠.

2 系統(tǒng)設(shè)計與搭建

基于移動互聯(lián)網(wǎng)的旅客健康監(jiān)測系統(tǒng)主要分為4個部分:旅客組、健康監(jiān)測服務(wù)平臺、數(shù)據(jù)服務(wù)器端和后勤服務(wù)組.其中,健康監(jiān)測服務(wù)平臺包含呼叫中心、數(shù)據(jù)處理中心以及服務(wù)人員.

2.1 旅客組

圖2 旅客組

旅客組是整個系統(tǒng)的監(jiān)測對象、服務(wù)對象,同時也是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源.旅客組是由若干需要服務(wù)的旅客及其隨身攜帶的以手機為主的移動設(shè)備和可穿戴便攜式醫(yī)療設(shè)備組成,旅客組的組成及工作方式如圖2所示.

在整個旅行過程中,旅客通過藍牙、Wi-Fi或數(shù)據(jù)線的連接方式將自己的手機與便攜式醫(yī)療設(shè)備相連接,而這些便攜式醫(yī)療設(shè)備包括檢測人體健康的心率計、血糖儀、血氧儀等[6].手機端應(yīng)用程序與醫(yī)療設(shè)備的連接可以實現(xiàn)對旅客旅行過程中個人體征數(shù)據(jù)的獲取與錄入,同時應(yīng)用程序也可以對旅客的當(dāng)前健康狀況完成初步檢測和反饋.在有網(wǎng)絡(luò)可用的情況下,應(yīng)用程序自動將健康體征數(shù)據(jù)上傳到健康監(jiān)測服務(wù)平臺,數(shù)據(jù)將在服務(wù)平臺進行進一步的分析與處理.在數(shù)據(jù)處理完后,手機端會接收來自平臺的直接呼叫、短信通知、應(yīng)用程序信息推送等方式的信息.同時,服務(wù)器也會對該旅客該組數(shù)據(jù)進行備份和存儲,當(dāng)該旅客的個人體征數(shù)據(jù)的收集達到一段時間或一定數(shù)量后,系統(tǒng)會進行匯總分析,并根據(jù)醫(yī)護人員的分析為旅客提供醫(yī)療建議.

圖3 手機應(yīng)用程序功能圖

整個系統(tǒng)中,旅客主要通過使用手機端的應(yīng)用程序來實現(xiàn)與健康服務(wù)平臺之間的通信[7].旅客的手機應(yīng)用程序功能圖如圖3所示.

旅客使用應(yīng)用程序時,上傳的數(shù)據(jù)中不僅包含醫(yī)療設(shè)備的檢測數(shù)據(jù),還包含旅客當(dāng)前的位置信息、上傳時間等.其中,位置信息可在緊急情況下為服務(wù)平臺提供旅客的當(dāng)前位置信息[8].當(dāng)發(fā)生緊急情況時,系統(tǒng)可以迅速、準(zhǔn)確地定位到旅客當(dāng)前所處的位置,并根據(jù)位置信息與周邊情況提供相關(guān)服務(wù).同時,應(yīng)用程序也提供SOS緊急呼叫功能,旅客可在緊急情況下進行呼叫,應(yīng)用程序會根據(jù)當(dāng)前位置信息與就近醫(yī)療機構(gòu)進行聯(lián)系,幫助旅客及時獲得救治.

2.2 健康監(jiān)測服務(wù)平臺

健康監(jiān)測服務(wù)平臺是整個系統(tǒng)的中樞部分,是為旅客提供健康醫(yī)療服務(wù)的實施方,并負責(zé)為旅客旅行中提供全程輔助醫(yī)療服務(wù),讓旅客可以放心旅行.該服務(wù)平臺分為3個子系統(tǒng):呼叫中心、數(shù)據(jù)處理中心和工作人員.

呼叫中心是利用先進的呼叫中心服務(wù)系統(tǒng),采用人工坐席和交互式語音應(yīng)答(IVR)兩種方式和旅客進行應(yīng)答,其架構(gòu)如圖4所示.

呼叫中心提供緊急情況下旅客直接向呼叫中心進行呼叫的服務(wù),并在交互式語音應(yīng)答、人工坐席兩種服務(wù)模式下選擇,若IVR不能解決旅客的問題,再轉(zhuǎn)為人工坐席應(yīng)答,經(jīng)人工坐席組根據(jù)旅客需求提供事件處理或聯(lián)系后勤服務(wù)組[9].

數(shù)據(jù)處理中心是對服務(wù)器中的數(shù)據(jù)通過高效的算法程序進行分析的部分,其處理流程如圖5所示.數(shù)據(jù)處理中心即服務(wù)平臺健康監(jiān)測軟件,服務(wù)器在收到旅客上傳的數(shù)據(jù)后,監(jiān)測軟件對數(shù)據(jù)進行匯總、分析、診斷和統(tǒng)計,并將數(shù)據(jù)與統(tǒng)計結(jié)果進行打印顯示以及向上反饋等.

圖4 呼叫中心架構(gòu)

圖5 健康監(jiān)測平臺數(shù)據(jù)處理流程圖

工作人員包括健康醫(yī)護人員和系統(tǒng)維護人員.健康醫(yī)護人員由有醫(yī)療經(jīng)驗的醫(yī)護人員組成,通過對旅客的個人體征數(shù)據(jù)進行深入分析和專業(yè)診斷,將人工分析的結(jié)果與處理中心的數(shù)據(jù)相結(jié)合生成旅客健康監(jiān)測報告[10].同時,工作人員會以呼叫旅客、短信通知、電子郵件或手機端應(yīng)用程序信息推送等方式將報告及時下發(fā)給旅客.系統(tǒng)維護人員需要定時的對系統(tǒng)進行測試、檢修.當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題時,他們會第一時間對系統(tǒng)進行修復(fù),從而確保系統(tǒng)的正常運行.

2.3 數(shù)據(jù)服務(wù)器端

數(shù)據(jù)服務(wù)器端是所有旅客個人體征數(shù)據(jù)、分析結(jié)果和監(jiān)測情況的數(shù)據(jù)記錄倉庫.服務(wù)器隨時等待來自應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)上傳,并將數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中,對不同旅客建立不同的數(shù)據(jù)表,并對不同日期不同時間段的數(shù)據(jù)進行分類存儲,以便后續(xù)的處理和分析.服務(wù)器采用熱備份的方式,在服務(wù)器工作的情況下進行備份,將現(xiàn)有數(shù)據(jù)全部保存并更新到備份數(shù)據(jù)庫中.

2.4 后勤服務(wù)組

后勤服務(wù)組包括專業(yè)的醫(yī)療機構(gòu)、醫(yī)護人員以及其他服務(wù)機構(gòu),如公安、消防等.旅客、健康監(jiān)測服務(wù)平臺和后勤服務(wù)組的連接方式如圖6所示.

圖6 旅客、健康監(jiān)測服務(wù)平臺和后勤服務(wù)組連接圖

由圖6中可以看出,系統(tǒng)為旅客提供兩種呼叫方式:直接請求呼叫和應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)呼叫.直接請求呼叫是旅客與健康監(jiān)測服務(wù)平臺呼叫中心通話,并請求相關(guān)服務(wù).應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)呼叫是健康監(jiān)測服務(wù)平臺根據(jù)旅客上傳的數(shù)據(jù)分析后發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常情況下,經(jīng)向游客再次確認后向后勤服務(wù)組發(fā)出服務(wù)請求.后勤服務(wù)組是由健康監(jiān)測服務(wù)平臺負責(zé)聯(lián)系接洽,根據(jù)旅客當(dāng)前所處狀況聯(lián)系相應(yīng)的服務(wù)機構(gòu).當(dāng)有特殊情況發(fā)生時,旅客也可直接聯(lián)系后勤服務(wù)組,根據(jù)應(yīng)用程序?qū)崟r更新的當(dāng)前位置聯(lián)系附近相應(yīng)的社會服務(wù)機構(gòu)[11].這種一對一聯(lián)系的優(yōu)勢是省去中間環(huán)節(jié),旅客和后勤服務(wù)組的直接聯(lián)系可以減少溝通時的信息表達錯誤,但是在旅客不能主動聯(lián)系后勤服務(wù)組時,這種方式可能會耽誤更多寶貴的治療時間.

一般情況下,當(dāng)旅客需要系統(tǒng)服務(wù)時,旅客可以通過手機端的應(yīng)用程序向系統(tǒng)發(fā)出服務(wù)請求,如圖7所示,系統(tǒng)可以根據(jù)接受的數(shù)據(jù)以及旅客當(dāng)前狀況對旅客的請求進行處理.

圖7 旅客請求處理流程圖

在旅客旅行過程中,系統(tǒng)會根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)與旅客的請求進行處理.旅客組的健康體征數(shù)據(jù)通過手機端應(yīng)用軟件進行初步收集,應(yīng)用軟件可以根據(jù)健康體征的正常值對采集到的數(shù)據(jù)進行初步分析和反饋,并報告旅客.同時,手機端將旅客體征數(shù)據(jù)、旅客當(dāng)前位置信息和個人信息等一起上傳到健康監(jiān)測服務(wù)平臺,服務(wù)平臺在進行數(shù)據(jù)備份的同時經(jīng)服務(wù)人員進行數(shù)據(jù)分析,如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)生異常,在對旅客進行確認后,將根據(jù)具體情況將信息發(fā)送給后勤服務(wù)組進行進一步處置.若無異常則繼續(xù)接收數(shù)據(jù)和監(jiān)測.處理完畢后,系統(tǒng)會對旅客進行服務(wù)處理質(zhì)量請求,旅客則通過應(yīng)用軟件對此次服務(wù)進行反饋和評價.

3 總 結(jié)

遠程醫(yī)療救助是順應(yīng)當(dāng)前形勢,以一種新型的醫(yī)療方式探索移動應(yīng)用軟件在醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展.系統(tǒng)通過不同模式的旅客與服務(wù)平臺、后勤服務(wù)組的交互,針對旅客旅行中的健康數(shù)據(jù)進行監(jiān)測,從而實現(xiàn)用戶服務(wù)請求的實現(xiàn)、數(shù)據(jù)的上傳和反饋信息的接收.旅客具有移動特性,利用移動互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢可以將旅客的健康體征數(shù)據(jù)甚至旅客的位置信息隨時隨地上傳到數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)對旅客健康狀況實時、準(zhǔn)確的掌握.若遇突發(fā)狀況,根據(jù)旅客的定位信息及當(dāng)前身體狀況立即采取有效措施,確保旅客的出行安全.該系統(tǒng)不僅可以應(yīng)用于外出旅客,也可應(yīng)用于有健康監(jiān)測需求的老年人.利用移動設(shè)備和移動網(wǎng)絡(luò)的特點及優(yōu)勢,對老年人身體健康狀況持續(xù)監(jiān)測避免突發(fā)狀況的發(fā)生,以確保老年人的身體健康.

旅客健康監(jiān)測系統(tǒng)的實時性、移動性和專業(yè)性可以適應(yīng)當(dāng)前部分遠程醫(yī)療服務(wù)的需求,但對于旅客在不同地域時生理指標(biāo)也會有所改變,因此實現(xiàn)旅客外出旅行時自適應(yīng)的根據(jù)當(dāng)前環(huán)境判斷身體狀況也需要進一步完善.除此之外,系統(tǒng)接收到的健康體征大量數(shù)據(jù)的處理、數(shù)據(jù)的隱私安全處理以及系統(tǒng)運作負載仍需進一步研究.

[1] Zhao D L,Zhang Z P,He S,et al.Design and implementation of health monitoring system based Android devices and mobile Internet [J].Microcomputer and its Applications,2014,33(8):10-12.

[2] Hu C,Liao J,Jin P,et al.A portable telemedicine monitoring information system based on mobile internet networks [C].Robotics and Biomimetics (ROBIO),Shenzhen:IEEE,2013.

[3] Wei Y X.Market analysis of ″cloud health″ monitoring and intelligent warning system [J].E-Business Journal,2014(6):11-12.

[4] He Z J.Research and design for mobi1e health service system based on android [D].Hangzhou:Hangzhou Normal University,2013.

[5] Huang J Y.Design and implementation of tourism information management system based on mobile network data [D].Xiamen:Xiamen University,2013.

[6] Dhar S K,Bhunia S S,Mukherjee N.Interference Aware scheduling of sensors in IoT enabled health-care monitoring system [C].Emerging Applications of Information Technology (EAIT),Kolkata:IEEE,2014.

[7] Zhu J D,Jiang W L.The idea of developing general medical service in travel medicine [J].Chinese Frontier Health Quarantine,2008,31(2):128-129.

[8] Cao H J.Common diseases and treatment measures of airport emergency [J].The Medical Journal of Industrial Enterprise,2009,22(2):40-41.

[9] You Z B.Study of mobile health monitoring platform using protocol of WAP2.0 [J].Industrial Control Computer,2011,24:71-72.

[10] Yang Y H,Meng F C.A feasibility research on developing medical tourism in shanghai [J].Industrial Engineering and Management,2008,13(1):78-82.

[11] Xiong S.Research on mobile detecting of health information based on Android system [D].Guangzhou:South China University of Technology,2013.

(責(zé)任編輯：包震宇)

Construction of health monitoring system for travelerbased on the mobile Internet

Wei Haoqian, Yin Ye*, Tang Wei, Peng Ye

(College of Information, Mechanical and Electrical Engineering,Shanghai Normal University,Shanghai 200234,China)

With the development of communication technology and computer technology,intelligent terminals represented by smartphone and mobile Internet have become indispensable tools in people′s life and work.As the intelligent terminal platform is widely used and the wearable medical equipment is gradually mature,this paper based on the Internet designs and develops a health monitoring system for travelers who suffered from chronic diseases or worried about their physical conditions,to provide a whole process of health monitoring and assistant service.The system,combing smartphone and wearable medical devices,uploads the health and physical signs data to the health monitoring platform through the mobile Internet.Then the professionals statistically analyze the data and provide appropriate advice and guidance,so as to achieve the remote medical treatment for travelers.

travel; health monitoring; medical equipment; applications; data

2015-10-28

國家自然科學(xué)基金(60971004)

衛(wèi)皓茜(1991-),女,碩士研究生,主要從事信息技術(shù)、輔助醫(yī)療方面的研究.E-mail:weihaoqian492@163.com

導(dǎo)師簡介: 殷 業(yè)(1961-),男,副教授,主要從事信息理論、聲信號處理、智能控制、粒計算、物理基礎(chǔ)理論方面的研究.E-mail:yinye@188.cn

TP 391.9

A

1000-5137(2017)02-0236-06

*通信作者