针对多种突发疾病的智能化老年人应急救援系统及方法

本发明涉及智能救援，特别涉及一种针对多种突发疾病的智能化老年人应急救援系统及方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

2、若老年人发生急性心梗、脑卒中、中风、骨折等症状，需要及时抢救治疗，目前针对老年人的应急救援方法及系统主要有两种：

3、(1)使用具备援救功能的老年机系统，该系统的紧急呼叫模块可帮助老年人在遇到危险时向紧急联系人发出求助信号，紧急联系人通过语音交流获取老年人的危急情况，进而展开援助。发明人发现，该系统存在两个缺陷：第一，当老年人发生脑卒中、心梗等疾病发作时，可能会在短时间内失去语言交流的能力，导致紧急联系人无法准确获取老年人所遇到的困境以及确定救援的方案；第二，因紧急联系人有可能距离老年人较远或电话占线，导致救援时间延误。因此，该系统并不适用于应对突发疾病情况下的应急救援。

4、(2)使用结合大数据和物联网技术的老年人智慧看护系统，该系统能够通过多种传感器和智能设备全天候监测老年人的身体健康状况，并根据采集的数据自动监测异常事件；当异常事件发生时，系统会在看护平台上安排救助人员对老年人展开救助。发明人发现，该方法主要适用于养老院等场所，不适合于社区居家养老模式；若在社区中使用，由于目前缺乏规范管理老年人住户钥匙的方案，救助员可能无法进入老年人的住所，从而导致救援时间延误。而且，当老年人独自在外突发疾病需要救助时，该系统也无法实现对老人的准确定位并提供及时有效的救助；而且，在现有的一些智慧看护系统中，采用的是传统的基于信息增益的决策树方法，这种方法可能无法捕捉到非常复杂的非线性关系，从而无法准确判断正确的紧急程度等级。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种针对多种突发疾病的智能化老年人应急救援系统及方法，当老年人独自在家突然发生疾病时，可以迅速检测到老年人发生异常情况，并通过优化算法自动判断老年人病情程度后，按照优先级通知社区中心；同时，自动打开所在社区智能钥匙柜对应的柜箱，社区救护人员取出对应的钥匙后前往老年人的住址进行救援；当老年独自在外突然发生疾病时，可以迅速检测到老年人发生异常，并通过改进的路径规划算法定位距离最近的社区中心，结合优化算法自动判断老年人病情程度后，按照优先级通知社区中心，以使得社区救护人员赶往老年人所在地址展开救援。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种针对多种突发疾病的智能化老年人应急救援系统。

4、一种针对多种突发疾病的智能化老年人应急救援系统，至少包括：智能佩戴终端、社区中心平台、智能钥匙柜、社区健康安全管理终端、nbiot云平台与社区服务器；

5、智能佩戴终端，被配置为：当接收到按键救援信号或者自动检测到佩戴者的健康异常信号时，根据智能佩戴终端的位置信息，判断佩戴者是否居家，将居家判断信息以及求救信息和佩戴者健康数据发送至nbiot云平台；

6、社区中心平台，被配置为：接收来自社区服务器的求救信息，并根据求救信息生成相应的控制指令，发送至社区健康安全管理终端，显示求救信息并报警；若佩戴者居家，社区中心平台额外生成控制指令发送至智能钥匙柜，打开相应的锁柜，以使得工作人员携带入户钥匙进行施救；

7、智能钥匙柜，被配置为：若佩戴者居家求救，智能钥匙柜接收社区中心平台的控制指令打开指定锁柜，并将柜门状态信息发送至社区服务器；在无求救状态下也可通过户主身份识别卡打开锁柜更换钥匙；

8、社区健康安全管理终端，被配置为：接收社区中心平台的求救信息和控制指令，产生报警信号并显示佩戴者的姓名、地理位置和和生理参数等求救信息；若智能钥匙柜柜体状态异常也会进行报警，社区健康安全管理终端分为主终端和移动终端，主终端位于社区中心，移动终端可由社区工作人员随身携带，以便社区工作人员开展救援过程中实时获取求救信息；

9、nbiot云平台，被配置为：接收来自智能佩戴终端的求救信息并储存，社区服务器通过实时订阅nbiot云平台的信息从而获得求救信息；

10、社区服务器，被配置为：当佩戴者居家求救时，结合老年人的既往病史和当时的病情程度数据，确定求救事件的优先级顺位，当满足优先级顺位要求时，向社区中心平台发送求救信息；

11、当佩戴者不居家求救时，根据智能佩戴终端的位置信息，确定距离老年人最近的社区中心，结合老年人的既往病史和当时的病情程度数据，确定求救事件的优先级顺位，当满足优先级顺位要求时，向该社区中心平台发送求救信息。

12、作为本发明第一方面进一步的限定，社区服务器内存储有社区内佩戴者的姓名、年龄、家庭住址、紧急联系人的电话号码和既往病史数据。

13、作为本发明第一方面进一步的限定，智能钥匙柜内放置有各佩戴者的家门钥匙，每户的钥匙对应一个单独上锁的子柜，各子柜支持刷卡开门和远程指令开关门。

14、作为本发明第一方面进一步的限定，智能佩戴终端的救援按钮被按下第一设定时间后，生成救援信号；智能佩戴终端的救援按钮被按下第二设定时间后，生成解除救援信号，其中第二设定时间大于第一设定时间。

15、作为本发明第一方面进一步的限定，根据智能佩戴终端的位置信息，判断佩戴者是否居家，包括：

16、判断智能佩戴终端是否用家用无线信号连接，如已连接，则判断佩戴者居家；如未连接，则根据智能佩戴终端的定位信息，确定佩戴者的位置，如在家庭范围内，则判断佩戴者居家，否则，佩戴者在室外的位置。

17、作为本发明第一方面进一步的限定，向社区健康安全管理终端发送求救信息和救援指令后，社区健康安全管理终端与佩戴者的智能佩戴终端自动完成通信连接，以使得工作人员能够与佩戴者构建语音沟通；

18、在确定距离佩戴者最近的社区中心的算法中，对道路网络进行正向缩减和反向缩减操作，生成正向缩减网络和反向缩减网络，使用启发式函数和分层桶排算法，对缩减网络进行搜索，在预处理阶段提前计算出社区中心位置和其附近每个节点之间的双向最短路径，便于后续快速得到距离老年人最近的社区中心。

19、作为本发明第一方面进一步的限定，智能佩戴终端包括无线通信模块，无线通信模块与nbiot云平台通信连接，nbiot云平台与社区服务器通信，社区服务器通过订阅nbiot云平台的服务获取无线通信模块发送的佩戴者信息。

20、作为本发明第一方面进一步的限定，智能佩戴终端，至少包括：第一嵌入式控制模块以及与第一嵌入式控制模块连接的无线通信模块、健康监测模块、碰撞检测模块、语音模块、按键模块、定位模块和报警模块。

21、第一嵌入式控制模块，包括但不限于一种单片机、fpga、arm等嵌入式控制器以及mos管、光耦隔离器、电容等外围器件；第一嵌入式控制模块承担了多种任务，包括但不限于接收按键模块传来的信号以切换系统状态，控制报警模块的工作，接收定位模块和健康监测模块的数据，以及控制无线通信模块向云平台发送信息；

22、报警模块包括但不限于蜂鸣器和led灯等组成，进入应急救援状态后，蜂鸣器会发出响声，同时led灯发光，可以帮助社区专业人员抵达现场后具体确认老年人的位置；

23、定位模块由wifi模块和gps模块组成，第一嵌入式控制模块通过给wifi模块发送查询指令来判断智能佩戴终端是否连接了家里的wifi，进而判断老年人是否居家；若老年人外出，则gps模块将老年人的具体位置信息发送给嵌入式控制模块，进而确定老年人在外的具体位置，以便于后续安排附近的社区中心展开救援；

24、健康监测模块，包括但不限于心率传感器、血氧传感器等传感器，记录老年人的生理参数并传至嵌入式控制模块；碰撞检测模块，包括但不限于加速度传感器、陀螺仪、磁力计等组成，用于检测碰撞的程度和方向等信息并传至嵌入式控制模块；

25、语音模块包括但不限于麦克风、扬声器等组成，实现和社区中心的语音交流功能；无线通信模块包括但不限于nbiot模块芯片、天线、sim卡等组成，负责接收来自嵌入式控制模块的指令并向nbiot云平台发送信息；

26、智能钥匙柜，至少包括：第二嵌入式控制模块以及与第二嵌入式控制模块连接的通信模块、柜锁驱动模块、柜体模块、电源模块和ic卡读卡器模块；

27、第二嵌入式控制模块的基本构成与智能佩戴终端的嵌入式控制模块基本相同，包含嵌入式控制器和外围器件两部分；第二嵌入式控制模块负责接收并处理来自通信模块的信息，控制和管理ic读卡器模块和柜锁驱动模块的工作，并通过柜体模块监控柜门状态和锁体状态等信息；

28、通信模块包括但不限于nbiot接口、以太网口、wifi、蓝牙等通信接口，负责接收来自社区中心平台的指令并发送至第二嵌入式控制模块，并将柜锁异常状态信息发送至社区服务器；柜锁驱动模块包括但不限于驱动芯片、传感器和过流保护电路等组成，负责接收来自嵌入式控制模块的指令并控制磁铁锁的开关，同时也负责监测磁铁锁的状态；柜体模块包括但不限于金属外壳、传感器和锁舌等组成，构成了智能钥匙柜的主体机械结构；

29、电源模块包括但不限于变压器和整流、滤波等电路，负责将220v交流电转化为智能钥匙柜的控制系统供电电压；ic卡读卡器模块包括但不限于ic卡接口、读卡头等组成，可以读取ic卡中用户的信息，并将其送至嵌入式控制模块进行处理，引入ic卡开锁功能方便用户自行更换或取走钥匙。

30、社区健康安全管理终端，至少包括：第三嵌入式控制模块以及与第三嵌入式控制模块连接的通信模块、显示模块和报警模块。

31、第三嵌入式控制模块包含嵌入式控制器和外围器件两部分，负责接收并处理来自通信模块的指令信息并控制显示模块和报警模块的工作；

32、通信模块包括但不限于以太网、wifi、蓝牙等组成，负责接收来自社区中心平台的指令并传至嵌入式控制模块；

33、显示模块包括但不限于显示器、显示驱动器、显示接口等组成，负责接收来自嵌入式控制模块的指令并在显示器展示相应的信息，方便社区人员对病情程度进行评估并展开救援；

34、报警模块包括但不限于蜂鸣器和led灯等组成，当检测到求救信号或智能钥匙柜的柜门出现异常时报警模块便会开始工作，提醒社区中心的专业人员有异常情况发生。

35、第二方面，本发明提供了一种针对多种突发疾病的智能化老年人应急救援方法。

36、一种针对多种突发疾病的智能化老年人应急救援方法，包括以下过程：

37、获取智能佩戴终端的居家判断信息以及求救信息和佩戴者健康数据；

38、当佩戴者居家时，社区服务器结合老年人的既往病史和当时的病情程度数据，确定求救事件的优先级顺位，当满足优先级顺位要求时，社区服务器向社区中心平台发送求救信息，社区中心平台控制社区健康安全管理终端显示求救信息并产生报警信号，并向智能钥匙柜发送钥匙开柜指令，以使得工作人员携带入户钥匙进行施救；

39、当佩戴者不居家时，根据智能佩戴终端的位置信息，社区服务器确定距离老年人最近的社区中心，结合老年人的既往病史和当时的病情程度数据，确定求救事件的优先级顺位，当满足优先级顺位要求时，最近社区中心平台发送求救信息，社区中心平台控制社区健康安全管理终端显示求救信息并产生报警信号，以使得社区工作人员快速前往求救地点施救。

40、作为本发明第二方面进一步的限定，判断智能佩戴终端是否用家用无线信号连接，如已连接，则判断佩戴者居家；如未连接，则根据智能佩戴终端的定位信息，确定佩戴者的位置，如在家庭范围内，则判断佩戴者居家，否则，佩戴者在室外的位置；

41、向工作人员的移动终端发送救援指令后，社区健康安全管理终端与佩戴者的智能佩戴终端自动完成通信连接，以使得工作人员能够与佩戴者构建语音沟通。

42、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

43、1、本发明提出了一种新型的针对多种突发疾病的智能化老年人应急救援方法及系统，设计了对应的智能佩戴终端和智能钥匙柜，实现了对突发疾病的老年人展开救援的整个过程全自动化，优化了求救信息的采集、传递、处理的技术流程，对保障人民生命安全，具有重要意义。

44、2、本发明设计的智能佩戴终端，可实时检测老年人的心率、血压等生理参数和碰撞数据并将其上传至云平台，便于在治疗过程中对老年人的病情数据进行分析；而且，本发明采用老年人主动呼救和多种传感器采集数据检测的双重策略，能够及时检测判断老年人是否出现突发疾病的异常情况；在多种传感器采集数据检测的过程中，采用了边缘计算的方法，该方法将多种传感器数据处理和分析的任务交给嵌入式控制模块，避免了将数据传输到社区服务器再进行处理的延迟，可以快速检测到碰撞和生理参数异常状况，及时判断系统是否进入应急救援状态；同时，本发明配备定位模块，可以自动判断老年人是否在家并确定老年人所在的地理位置，以确定合适的救援方案；此外，本发明还可以通过语音模块实时反馈老年人的情况给社区中心，有助于进行病情判断，这些措施的实施可以大大提高救援效率，及时发现老年人的身体异常情况，减少突发事件的危害，有效提高救援效率，保障老年人的生命安全。

45、3、本发明设计的智能化应急救援系统，采取物联网云平台、社区服务器和智能钥匙柜结合的形式来规范保存并管理住户的钥匙；在老年人发生求救时，系统可以根据求救信号的来源自动调取老年人的基本信息和存放钥匙的柜箱位置，并控制打开相应的柜箱；本发明一方面便于管理，社区专业人员可以迅速准确找到住户的钥匙并上门展开救援，显著提高救援效率；另一方面，智能钥匙柜为社区规范管理住户钥匙提供了解决方案；与传统的专人或志愿者保管方案相比，本发明只有住户使用ic卡或发生求救时才能打开柜门，确保住户钥匙在保管期间的安全性，安全可靠的老年人住户钥匙管理方案可以保障老年人的人身安全、财产安全等多个安全方面；此外，现在一部分老年人保管应急钥匙的方式是将其放在门垫下方或花盆内等位置，这种方法不仅不安全，也有可能因老年人的健忘等原因导致遗忘了钥匙的存放位置，丢失钥匙；因此，本发明不仅提高了救援效率，为社区护理人员的上门救援争取了宝贵的救援时间，同时本发明也为社区老年人的钥匙管理提供了更加安全、便捷、有效的解决方案，有助于保障老年人的生命财产安全。

46、4、本发明在社区服务器中保存了老年人的既往病史、每次发生多种突发疾病的时间，具体的症状以及突发病情时的心率等生理参数，不仅在优化算法中用于辅助判断老年人病情的紧急程度，也有助于医生在治疗过程中根据病史选择恰当的治疗方案，并评估患者的病情。

47、5、本发明设计的智能化应急救援系统，在判断老年人突发疾病的紧急程度等级的过程中，使用基于决策树的dqn算法来生成决策树；首先，该方法能够从多个数据源中综合学习特征，包括老年人的既往病史、血压、心率等数据以及碰撞检测模块采集的碰撞角度和程度等数据，通过深度神经网络的学习能力，提取关键特征并进行综合分析，从而实现更准确的紧急程度分类。另外，dqn的方法具备较强的非线性建模能力；在复杂的紧急程度分类问题中，传统的基于信息增益的分类决策树可能受限于线性边界的建模能力；而基于dqn的方法通过深度神经网络的结构，可以学习和适应更为复杂的决策边界，使得决策树模型可以更好地拟合实际数据的非线性关系，从而提高分类的准确性。

48、6、本发明设计的智能化应急救援系统，通过采用改进ch算法，在预处理阶段使用启发式函数指导路径搜索并提前计算好不同的社区中心与附近每个节点之间的耗时最短路径，从而在后续最短路径的搜索过程中，可以直接查找预处理阶段中计算得到的表格，快速获得路径信息，而不需要重新计算；通过该方法可以进一步提高附近社区中心到求救者最短路径的计算效率，有助于尽快确定距离求救者最近的社区中心，加快附近社区中心展开救援的速度，从而进一步提高救援效率。

49、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。