智慧生命體征監(jiān)測(cè)床墊系統(tǒng)
1系統(tǒng)概述
智慧生命體征監(jiān)測(cè)床墊是一種通過物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)在人睡眠時(shí)對(duì)其生命體征實(shí)施監(jiān)測(cè)的新型管理系統(tǒng)。系統(tǒng)以防范突發(fā)疾病死亡和偵測(cè)生理、心理異常罪犯為目標(biāo)，通過生命體征數(shù)據(jù)的連續(xù)監(jiān)測(cè)智能識(shí)別罪犯可能存在的多種異常情況。
2需求分析
掌握罪犯生命體征數(shù)據(jù)積極防范罪犯意外死亡是當(dāng)前監(jiān)獄管理中的重要課題。
針對(duì)特護(hù)罪犯需要加強(qiáng)健康監(jiān)測(cè)的需求，本項(xiàng)目擬采用智能生命體征監(jiān)測(cè)床墊來實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。
生命體征監(jiān)測(cè)床區(qū)別于傳統(tǒng)胸牌式生命體征偵測(cè)的不同在于：
1、數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確：通過胸牌監(jiān)測(cè)生命體征需要讓胸牌緊貼手腕的特定位置，因此需要罪犯隨時(shí)給出予主動(dòng)配合，否則無法獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)甚至無法檢測(cè)到數(shù)據(jù)。而監(jiān)測(cè)床則在罪犯就寢時(shí)對(duì)其健康數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，無須罪犯特意配合即可采集。因此數(shù)據(jù)較胸牌式更為準(zhǔn)確。
2、數(shù)據(jù)更客觀：胸牌式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由于只能在罪犯配合的情況下才能采集到較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。而罪犯的活動(dòng)都會(huì)影響到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，因此，數(shù)據(jù)無法反映健康的本質(zhì)情況。而罪犯睡覺后處于無意識(shí)狀態(tài)下，獲取的數(shù)據(jù)更接近罪犯本體情況，更適用于管理。
3、作用更突出：由于白天罪犯成群活動(dòng)且有民警現(xiàn)場(chǎng)管理，因此發(fā)生突發(fā)疾病后能夠得到及時(shí)救治。而在夜間，缺少有效互助和監(jiān)督的情況下突發(fā)疾病更容易導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。而監(jiān)測(cè)床墊在衣間不間斷地監(jiān)測(cè)每名特護(hù)罪犯的身休狀況，當(dāng)生理指數(shù)超過限值后能夠立即發(fā)出報(bào)警從而給夜間防范突發(fā)疾病致死的發(fā)生提供有益的幫助。
3系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)參照指標(biāo)
無線通信頻率433MHz，非此頻段的定位系統(tǒng)需提供省、部級(jí)（含）以上權(quán)威機(jī)構(gòu)出具的檢測(cè)報(bào)告證明空中通訊協(xié)議需采用非Bluetooth/WIFI（802.11a/b/g/n）/3G/4G 的私有通訊協(xié)議
3.2工作原理
系統(tǒng)由前端監(jiān)測(cè)床墊、無線通信設(shè)備以及后端的系統(tǒng)軟件和服務(wù)器組成。其中，無線通信設(shè)備可與人員定位系統(tǒng)共用，避免重復(fù)投資。
床墊中內(nèi)置微振傳感器，可以在免接觸的狀態(tài)下獲取人體傳遞出來的心跳和呼吸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)獲取后能夠以無線方式上傳至服務(wù)器并在服務(wù)器端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后實(shí)現(xiàn)通過客戶端軟件對(duì)異常情況的主動(dòng)報(bào)警和提示。
3.3初步功能設(shè)計(jì)
1、系統(tǒng)基本功能
1)心率偵測(cè)
罪犯躺在智能床上時(shí)，系統(tǒng)可以準(zhǔn)確采集到罪犯的心率數(shù)據(jù)。
2)呼吸偵測(cè)
罪犯的每次呼吸都會(huì)被傳感器識(shí)別并在系統(tǒng)中進(jìn)行記錄，從而形成呼吸數(shù)據(jù)記錄。
2、睡眠狀態(tài)偵測(cè)功能
1)入睡狀態(tài)偵測(cè)
系統(tǒng)能夠依據(jù)罪犯的當(dāng)前心率、呼吸數(shù)據(jù)準(zhǔn)確分析出床上的罪犯是否處于入睡狀態(tài)。
2)翻身狀態(tài)偵測(cè)
罪犯翻身時(shí)會(huì)引起相關(guān)體征數(shù)據(jù)的變化，系統(tǒng)通過分析可以準(zhǔn)確識(shí)別出罪犯翻身。
3)體動(dòng)狀態(tài)偵測(cè)
罪犯睡眠期間身體姿勢(shì)細(xì)微變化時(shí)會(huì)引導(dǎo)體征數(shù)據(jù)的變化，系統(tǒng)通過分析可以準(zhǔn)確識(shí)別出罪犯無意識(shí)地體動(dòng)行為。
4)離床狀態(tài)偵測(cè)
罪犯起身時(shí)會(huì)產(chǎn)生特定的數(shù)據(jù)體現(xiàn)，系統(tǒng)通過分析可以準(zhǔn)確識(shí)別出罪犯離床行為。

3、體征數(shù)據(jù)基本分析
由于每個(gè)人的年齡不同、體質(zhì)不同、生活習(xí)慣不同，因此對(duì)于采集到的體征數(shù)據(jù)需要依據(jù)個(gè)人進(jìn)行單獨(dú)分析才能客觀反映出每個(gè)人的基本生理情況。
目前監(jiān)獄已實(shí)行定床定鋪管理。因此系統(tǒng)可以結(jié)合定床定鋪規(guī)定對(duì)每名罪犯的基本體征數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?？煞治龅捻?xiàng)目有：
1)平均心跳速度
系統(tǒng)依據(jù)特定罪犯在睡眠狀態(tài)下的歷史心率數(shù)據(jù)自動(dòng)分析，計(jì)算出該罪犯的心跳速度范圍。平均心跳速度的分析結(jié)果為一個(gè)區(qū)間值域，代表了該罪犯的正常心率范圍。
2)平均呼吸頻率
系統(tǒng)依據(jù)特定罪犯在睡眠狀態(tài)下的歷史呼吸數(shù)據(jù)自動(dòng)分析，計(jì)算出該罪犯的呼吸頻率范圍。平均呼吸頻率的分析結(jié)果為一個(gè)區(qū)間值域，代表了該罪犯的正常呼吸頻率范圍。
3)平均入睡速率
系統(tǒng)通過對(duì)上床和入睡狀態(tài)的偵測(cè)自動(dòng)記錄特定罪犯的每次入睡速度。再通過對(duì)歷史入睡速度數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析，計(jì)算出該罪犯的平均入睡速率范圍。平均入睡速率的分析結(jié)果為一個(gè)區(qū)間值域，代表了該罪犯正常狀態(tài)下從上床后直至進(jìn)入睡眠狀態(tài)所用的平均時(shí)間。
4)平均睡眠時(shí)間
系統(tǒng)通過入睡狀態(tài)的偵測(cè)可以獲知特定罪犯的入睡時(shí)間和起床時(shí)間，從而得到每次睡眠的時(shí)長(zhǎng)數(shù)據(jù)。再通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析可以計(jì)算出特定罪犯的平均睡眠時(shí)間。平均睡眠時(shí)間的分析結(jié)果為一個(gè)區(qū)間值域，代表了罪犯每天的平均睡眠時(shí)長(zhǎng)。
5)平均體動(dòng)次數(shù)
系統(tǒng)通過對(duì)翻身狀態(tài)的偵測(cè)可以獲知特定罪犯每次睡眠中的翻身記錄。通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析可以計(jì)算出該罪犯的平均體動(dòng)次數(shù)。平均體動(dòng)次數(shù)的分析結(jié)果為一個(gè)區(qū)間值域，代表了該罪犯在睡眠狀態(tài)下的平均翻身次數(shù)。
6)平均起夜次數(shù)
系統(tǒng)通過對(duì)起身狀態(tài)的偵測(cè)可以獲知特定罪犯的正常起夜次數(shù)。通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析可以計(jì)算出該罪犯的平均起夜次數(shù)。平均起夜次數(shù)代表了該罪犯的習(xí)慣性起夜規(guī)律。
4、異常提示、報(bào)警功能
系統(tǒng)自動(dòng)依據(jù)生命體征值的變化監(jiān)測(cè)每名罪犯的活動(dòng)行為。當(dāng)出現(xiàn)重要或異常情況時(shí)系統(tǒng)將異常情況以提示和報(bào)警兩種方式進(jìn)行發(fā)布，使民警能夠快速識(shí)別。
1)夜間離床提示
當(dāng)罪犯夜間離床時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警提示并彈出該監(jiān)室的監(jiān)控視頻供民警查看。夜間離床報(bào)警可以根據(jù)需要設(shè)置為只有重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象離床才報(bào)警或所有罪犯離床時(shí)都進(jìn)行報(bào)警。其中重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象與勤務(wù)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)同步。
2)頻繁離床提示
當(dāng)罪犯在設(shè)定的一段時(shí)間內(nèi)頻繁起身并達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警提示并彈出該監(jiān)室的監(jiān)控視頻供民警查看。時(shí)段長(zhǎng)度和起身次數(shù)閾值可統(tǒng)一設(shè)置。
3)長(zhǎng)時(shí)間未入睡人員提示
當(dāng)罪犯在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)依然未能入睡時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出提示信息。民警點(diǎn)擊提示后系統(tǒng)調(diào)取罪犯所在監(jiān)室的監(jiān)控視頻供民警查看。
4)多人同時(shí)離床提示
當(dāng)兩名以上罪犯同時(shí)或在極短時(shí)間內(nèi)先后離床時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出提示信息。民警點(diǎn)擊提示信息后系統(tǒng)調(diào)取罪犯所在監(jiān)室的監(jiān)控視頻供民警查看。
5)低電提示
由于本項(xiàng)目使用的智能床墊是使用內(nèi)置電池供電的，因此需要對(duì)電量偏低的情況進(jìn)行提示，使民警盡快更換電池。智能床能夠主動(dòng)偵測(cè)電池電量，當(dāng)電量偏低時(shí)，智能床主動(dòng)發(fā)出低電量報(bào)警信息。
6)數(shù)據(jù)連接故障提示
本項(xiàng)目中智能床使用無線方式上傳狀態(tài)數(shù)據(jù)和報(bào)警信息。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)各設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信狀態(tài)，如設(shè)備失聯(lián)系統(tǒng)立即提示。
7)離床超時(shí)報(bào)警
當(dāng)罪犯離開床鋪超過一定時(shí)間未上床休息時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警提示并彈出該監(jiān)室的監(jiān)控視頻供民警查看。離床超時(shí)時(shí)間可以統(tǒng)一設(shè)置。
8)心跳和呼吸突變報(bào)警
當(dāng)罪犯的心跳或呼吸突然變快或變慢且數(shù)據(jù)連續(xù)超過該人員的平均心率和呼吸值域時(shí)。系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警并彈出該監(jiān)室的監(jiān)控視頻供民警查看。
9)設(shè)備盒打開報(bào)警
當(dāng)罪犯打開設(shè)備盒時(shí)，智能床立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)彈出該監(jiān)室的監(jiān)控視頻供民警查看。