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物联网是目前广泛应用的技术之一,适用于各种类型的应用场景,同时与人们的生活息息相关。因此,物联网技术一直是科学研究的热点之一。RFID技术属于物联网系统感知层技术,主要用以感知数据。该技术经过长时间应用,已然成熟,能够对大量物品实行唯一标识。因此被广泛应用于物联网信息处理当中。
1 信息融合技术
1.1 物联网信息融合理论
所谓信息融合,指在不违背部分准则的前提下,通过计算机技术将多源信息综合为一体,并对其进行分析,是为了令各类型应用的分类任务得以实现所进行的处理过程。依照信息提取水平的不同,可将物联网内信息融合技术下分为四个层次,具体如下:低等水平融合、中等水平融合、高等水平融合以及多级融合。该分类方法中,多级融合是由低、中以及高等水平融合综合而成。因此,也可将信息融合技术细分为三个层级,即数据级融合、特征级融合以及决策级融合。针对物联网而言,数据级融合存在的主要目的是为了将录入数据中的噪声完全消除。特征级融合以及决策级融合存在的目的则是为了获得同实际应用相关联且具有应用价值的信息。
1.2 物联网信息融合常用算法
第一,数据级融合算法。所谓数据级融合指在原始数据采集完成之后,对数据的融合。其融合特点为所有信息必须保证同质,若信息不同质,则不得于该层级内融合。该阶段融合技术较为常用的融合算法有以下两种。
(1)加权平均法。与其他算法相比,该算法最为简单,无需借助其他步骤,便能对传感器所获取的信息实施线性加权平均,从而预估处于运动状态下的目标运动轨迹某一定点的坐标位置。然而,利用该算法进行融合之后,对比度相对较低,而且不可使用增大权重的方法向用户反映部分信息是否具有突出作用。
(2)特征匹配法。该方法主要是通过两种信息特点之间的匹配关系完成图像之间配准映射转换的建立,最为常用的便是ICP算法。可通过对真集合的方式进行改善,通过对无误差使用危险性最优化的算法直接完成最小化操作。同传统ICP方法相比,该方法具有数据处理速度快,且精确度高,收敛区间扩大等多个优点。
第二,决策级融合算法。决策级融合指预处理不同质数据、可信度分配以及识别与提取特征值时所建立的最佳决策。该级别融合可有效融合传感器所收集的数据,同时对融合之后的结果实施分析以及判定,建立决策与建议。同之前级别的融合相比,该级别融合属于信息融合的最佳层次,具有良好的容错性、适用范围较广。使用较为频繁的识别方法为专家系统。该系统是由推理设备、知识库以及解释设备等共同组成。专家系统分类较多,基于的标准也各不相同,如有以规则为基础建立的专家系统,以框架为基础建立的专家系统等。就目前而言,大部分决策级融合算法所使用的系统为专家系统。
2 云计算物联网数据处理
2.1 常见数据模型及建模思想
RFID数据模型的建立,直接影响了基层RFID原始数据存储以及显示的方式,同时也会对系统整体形成明显的影响。因为RFID相关应用规模相对较大,而且往往容易产生大量数据,且数据呈分布式的存储于各个组织当中。因此需要效率更好的软件,“云”便是选择之一。工作人员在设计模型过程中,需将上述因素均纳入考虑范围之内。较为常见的RFID数据模型有以下两种。
(1)DRER模型。DRER,又称动态管理ER模型,该模式为西门子RFID系统中间部分所使用RFID数据模型。该模式对数据管控可能使用的实体转化为静态,或是呈现动态的实体,具体内容包括Obcejt、Reader、Location以及Transaction,将实体之间的交换转变为以状态为基础形成的动态关系或是以时间为基础的动态关系。DRER不仅能够完成实体与实体之间联系的定义,同时也建立了如何对数据实施筛选的规则引擎,使得系统更为智能化。能够自行对底层系统所获取的数据进行分析、过滤以及处理,从而将所有原始数据转化为系统运行需要的数据,同时也能为上层应用提供追踪以及追溯功能。
(2)RFID-Cuboid模型。该模型的建立是对某一独立在早期运动过程中会成组进行移动的物体的观察,组内任意物品的记录均能组合生成为一条记录。同DRER对比,RFID-Cuboid模型属于成静态的模型,用以挖掘数据。并非属于动态的模型。该模型共分为4个模块,分别为Fact、Measurement、Map以及Stay。其中,Fact模块同DRER模型当中Obcejt与Location表功能基本一致,都记录了关于物品完整的初始数据信息。然而,该系统使用Stay表以及Map表完成对数据的压缩。Stay表是因物品呈成组移动方才存在,可以将组这一概念引入,把从属于同一组内的物品记录统一压缩为一条记录。Map表则可以实现组与组之间物品的映射,借此体现组内物品的细化。该系统最为明显的特点与优势是其支持用户进行统计类或是路径类的查询工作,在引入gid概念以及Map表基础之上,用户能够搜索指定物品当前的路径信息,在Measurement表的支持下,用户可直接利用搜索获取有关类型的统计信息。
通过对上述两种模型进行分析,可知RFID数据模型设计的思想如下:第一,物品同RFID必须保持对应。但是过程同RFID阅读设备之间并不存在特殊关系,可以对其进行动态的改变。但通常情况下,两者关系较为固定。过程可利用RFID阅读设备标记物品流入过程的实际时间以及流出过程的实际时间。第二,该波形不仅有权利获取初始RFID数据,同时也拥有权限取得一定量同上层业务逻辑有关的数据,尤其是有关RFID便签实际流向的订单信息以及物品发放与收取的有关信息。第三,应用RFID系统对数据进行处理,往往某一过程不会将打包装箱以及拆包拆箱的操作一同记录。故而,相同过程仅仅记录某一独立物品的打包操作或是拆包操作。第四,系统组织内往往包含有数个处理过程,组织能选择将部分处理过程对外暴露,或是把该组织的处理压缩为一个过程。凡是组织选择对我暴露的处理过程中都可以视为独立处理的过程,过程标识具有唯一性。第五,“云”的使用。“云”是一种能够完成自我维护或是便于维护人员维护与管理的一种为虚拟状态资源,通常需要集合大量服务器,如计算服务器、宽带资源以及存储服务器等,将其统一存储于某一位置,则该位置便是“数据中心”。同时,用户通过专业的软件可直接对数据中心内的内容进行访问与管理。由于管理软件本身具有一定智能性,加之部分资源能够实现自我维护,所以维护工作大大减轻。
云计算具有以下优点:其一,规模大。“云”集合了大量服务器,使其具有极强的计算能运算能力。其二,高可靠性。“云”可以运用数据多副本容错,或是计算节点同构相互转化等措施,使得云计算所得结果得到保证。其三,虚拟化。无论是企业,还是用户均能于任何位置通过任何终端获取“云”的服务。应用软件在“云”内某一部分运行,但用户无需确认应用运行的实际所在位置,仅需借助笔记本或是PDA等终端,便能通过网络自“云”端获取各类型服务。由于“云”具备上述优点,大部分企业开始通过云计算进行物联网数据处理,以提高数据处理速度,同时保证数据处理的正确性。
2.2 数据模型建立思想
所谓数据视图,指从一个或是多个基础数据库表中按照用户的实际需要而建立的虚拟数据表格,其设计与传统关系数据库基本相同,也可以使用E-R图表用意表示模型。
数据模型图基本如图1所示,其含有如下实体:处理过程、组织以及物品。具体关系如下:第一,多个处理过程从属于相同组织,关系表示为1:n。第二,过程同过程存在关联关系,关系表示为1:n,其中包含有抽象过程同实际过程中的关联以及前向处理工程同后向处理工程之间的区别。第三,物品同物品之间存在包含关系,关系表示为1:n。针对物品打包操作以及拆包操作,均需从时间属内进行抽取。第四,处理过程同物品之间呈观测关系,关系表示为1:n,包含有四个属性:开始时间、结束时间、目的过程以及源过程。用以表示物品流入就出处理过程的时间。
3 物联网中实时数据处理。
物联网主要通过建造实施数据感知以及处理系统模型完成对数据的实时处理,数据获取是否及时取决于能够及时获取有关数据并及时进行处理。RFID技术主要负责获取数据,同时对数据进行处理,并将处理结果及时上传至应用服务端内。RFID是构成RFID数据处理系统的重要部件之一,传感设备获取数据之后,需通过中间件的处理以及分析之后,方能传输至上层供其所用。大部分中间件结构均需利用数据采集接口手机RFID阅读设备读取成功的数据,之后对所得数据进行层次化处理,如数据清洗、融合以及对复杂时间的检测等。若存在不含有任意语义信息的初始RFID数据,可对其进行转化,使其成为上层应用程序能够直接使用的数据,供应用服务端内进行处理。处理数据过程中,在保证系统实时性的同时,还需要保证数据的完整性。具体可通过如下方式保证数据的实时性以及完整性。
3.1 数据完整性的主要类
数据完整性主要类共有以下几种核心类。Integrity Validator类和DateQueueManager类。该核心类主要运用于数据缓冲队列管理当中,针对各个获取的垫带实施数据缓冲。具体类图如图2所示,利用addDate函数将所获取的数据添加于对应的队列当中,而timeCheck函数则负责对各个函数时效性进行检测。getDataQueue函数同addDateQueue函数则负责对队列进行操作。
3.2 数据完整性验证算法
过程在对RFID进行处理过程中,应保证在短时间内完成对过程中所产生数据的完整性进行调整。通过系统内所有约束条件对数据进行检查验证,以此确认过程内物品是否发生了物品异常问题。完整性验证的顺序应按照约束条件所具有的递进关系逻辑,即首先进行QTVconstraint检测,其次实施UNQconstraint检测,最后完成CTMconstraint检测。
因为RFID数据所具有的流特性,所以,数据在验证过程中,RFID所搜集的数据需要缓冲时间。物联网系统运作时,物品流动于各个过程之间。故而,在处理过程之间,物品需按照订单的形式发出,而过程中针对各个接受的订单建立对应的缓冲队列。并于长度固定的时间窗口中处理物品,即把已经获取的RFID数据划归于与之对应的队列当中,并就目前队列内的数据实施完整性检测。数据完整性算法具体如下:
foreach id in idSet do
order getOrder(id, orderList)
queue getQueue(order, queueList)
queue.enQueue(id)
ifqueue.time
if order.num≠queue.size then
handleNumError()
else if order.idSet≠queue.idSet then
handleUnqError()
else
boxList order.getBoxes()
foreach box in boxList do
itemSe getItemSet(box)
if not (box∈queue.idSet and itemSet queue.idSet) then
handleCtmError()
end if
end for
end if
else if queue.time>order.timeWindow and queue.isFull() = False then
notifyOrderTimeOut()
else if queue.time
continueWait()
end if
end for
该算法当中,需输入RFID数据集合idSet,过程获取的订单列表orderList,订单数据所处的缓冲数列为quequeList。系统可输出处理结果,也可能输出关于结果错误及错误类型的报告。
【关键词】高职;物联网;课程建设
0 引言
目前,it业界和学术界一致认为,物联网技术将带来世界信息产业发展的第三次浪潮,国家“十二五”规划也已明确提出将物联网产业作为新兴战略产业。无论是在企业界、工程界还是在学术界,物联网研究和应用都受到了前所未有的重视,面对如此良好的发展契机,作为全国的首批示范性高职,我校对该领域的发展也非常重视,并已开始筹建物联网专业。物联网专业相关的的课程建设,是专业建设的一个重要基础,是培养合格的物联网专业人才的一个必备条件,因此物联网课程的建设就成了一个极其迫切的任务和亟待完成工作。本文以我校物联网专业的核心课程《物联网数据处理技术》为落脚点,探索适用于高职的物联网课程建设方案,对于其他同类的课程的建设也有一定的借鉴意义。
1 课程建设的知识点涵盖与难点
1.1 课程建设涵盖的技术领域
物联网是通过新一代的it技术(如rfid射频识别技术、zigbee技术、云计算技术等)将传感器装备或者嵌入到全球各行各业的物体中,通过相互之间的链接形成“物联网”,然后通过云计算技术和超级计算机对收集到的海量数据进行处理和分析,达到对物体智能化管理和控制的目的。
物联网中的个体通过感应器来感知信息,然后通过中间传输网来传送信息,最后在数据处理中心进行智能处理和控制。随着物联网技术的广泛应用,我们将面对大量异构的、混杂的、不完整的物联网数据。在物联网的万千终端收集到这些数据后,如何对它们进行处理、分析和使用成为物联网应用的关键[1]。
因此,物联网信息数据处理涉及到物联网通信数据结构、zigbee协议算法设计和实现、ipv6技术、中间件技术、后台数据库技术、数据挖掘技术和云计算与海计算技术。而就这些的技术相关的课程有《计算机网络及ipv6技术》、《数据结构》、《数据库》、《算法设计》和《面向对象的编程技术》。其中我系开设的《物联网通信技术》课程就可以解决ipv6技术的问题,在该课教学中不再重复。
1.2 课程建设的难点
考虑到该门课程涉及的技术领域,我们将讲授物联网通信数据结构、zigbee协议算法原理与实现、z-stack原理和实验部分,以及部分物联网中间件技术和云计算技术的相关内容。与四年制普通本科院校相比,要涉及这些内容所开设的课程有《数据结构和算法》、《面向对象的编程技术》、《中间件技术》、《传感器信息融合云与计算技术》,由此可见需要开设的科目多而且内容理论性很高。特别是《中间件技术》、《传感器信息融合与云计算技术》这两门课,均是大量的理论推导计算,通常在本科高年级或者研究生阶段才讲授。由于我们的同学在校学习只有两年,该课程将在大二第二学期开设,很多同学的知识也仅限于模电数电c语言,如果大量的讲授抽象的中间件技术、传感器信息融合与云计算技术,很多同学会很难听懂。同时高职学生的培养特点是加强他们应用和实践的能力,所以大量讲解理论的效果会是事倍功半[2-3]。
2 课程建设的具体实施过程
结合我系对物联网专业学生的培养定位和学时分配,在充分考虑考虑课程技术内容和重难点的基础上,我们课程的重点放在数据结构和算法编程实践上,让学生在实践中学习,在编程中理解一些基本的数据处理方法和物联网数据结构,做到实践中有理论,理论和实践相结合。在pc端的编程,我们采用dev++的编译环境,侧重于常用数据结构的编程与理解,这部分内容是课程学习的基础,占到总课时的35%。在嵌入式和物联网的技术方面,我们的技术落脚点选择在了z-stack上。借助于z-stack物联网实验平台,学生可以学习到物联网技术领域中常用的数据处理技术,同时有了数据结构的基础之后,就可以对z-stack协议栈中的算法实现和数据结构有更深的理解。该部分的内容占到总课时的35%。对于云计算和中间件技术,我们在课程中主要是以概念介绍和学生调研、小组汇报的方式进行学习,该部分的内容占到总课时的10%。最后我们针对课程开发了一个物联网的实训项目,主要以智能家居为切入点,技术内
容涉及到上位机使用、数据存储、物联网节点和协调器的调试和网关的设置,该课程的内容占到总课时的20%。该项目对前面的内容进行总结和具体实现,突出学生在做中学,弱化纯原理性的学习,突出实践性和学生对数据处理内容体验。
3 效果与结语
考虑到高职学生在校学习该课程在国内目前缺少相关的教材,我们在整合和相关技术内容后,完成该课程素材、ppt以及程序实现部分。与此同时,我们引导学生积极查阅图文资料,并借助于互联网络来积累项目素材和问题的解决方案。在教材编写的过程中,我们积极利用现有的实验平台和多媒体技术,同时在课程建设过程中让学生也参与进来,多听取他们的学习感受,在第一轮教学实践中取得了良好的效果。同时我们在课余时间积极鼓励学生多学习、多思考,并带领他们到物联网企业了解实践,把所学的技术直接应用到实际的开发中去,不断加强专业本领,为将来就业打下坚实基础。
【参考文献】
[1]罗剑.高职院校《无线传感网应用与实践》课程建设的探索[j].科技信息,2012(34).
[2]周立功,王祖麟,陈计明,等.arm嵌入式系统基础教程[m].北京:北京航空航天大学出版社,2008.
【关键词】物联网 高校安全管理 安全教育 智慧化
高校安全管理和教育好坏是衡量高校安全环境的重要标准,对于日益多元复杂的高校安全环境来说,发展和应用物联网技术是一个值得深入研究的课题。
一、物联网以及智慧化趋势、物联网的概念
中国物联网校企联盟将物联网的定义为当下几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合,实现物体与物体之间:环境以及状态信息实时的实时共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。广义上说,当下涉及到信息技术的应用,都可以纳入物联网的范畴。通过互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享,以及中心计算机群也能对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施进行实时的管理和控制。通过这样一种技术手段,人类就能以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,从而提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然间的关系。
二、物联网在高校安全管理与教育中应用的前提条件
物联网时代到来,给高校安全管理与教育带来了千载难逢的机遇,物联网可以将各种事物处于其智能状态下,实现智慧互联,本文讨论的就是高校安全管理和教育如何更好的基于物联网技术紧跟时代,实现智慧化管理和教育工作。
客观方面,首先,高校规模的扩大给安全带来新的压力,校区规模不管扩大,贵重器材、财务增多;社会考生及其培训课程的增多;新建校区位置偏远,周边环境复杂。其次,高校内部改革、后勤社会化,校内人员成分复杂,矛盾激增。再次高校学生的心理健康教育缺失,独生子女自我意识比较严重,抗挫能力欠佳;社会负面网络传播给学生的人生观、价值观带来冲击。
主观方面,大学作为年轻人密集的地方,高级知识人才聚集,在高校安全管理和教育中运用物联网技术,能迅速被师生广泛接受和运用。且目前很多高校都拥有多年的校园安全管理和教育网络建设,已拥有校园网及校园无线网络。这些都为物联网在高校安全管理和教育中的运用提供了前提条件。
三、基于物联网的高校安全管理与教育中应用
(一)应用于校园治安管理方面
可以借助物联网技术对高校校园的安全管理实时进行监控,突破时间和空间的限制,实现全天候、全地域智能保卫。在校园安全预防措施方面,引进物联网技术带来了安防方法的改变,通过射频识别、图像识别、GPS、无线传导网络、遥感技术,结合日常视频监控的系统,全面的校园环境感知、人与物的变化,计算机系统将总结这些感觉信息,处理和及时的提示或报警。例如:将分散在整个校园独立的图像收集点网络,实时远程监控,尤其学生安全全方位监管,实现统一的校园安全监控、存储和管理;在一些特殊校园区域,如湖边、楼顶、校园施工工地等或者校园的一些治安防范盲区设RFID阅读器,当学生进入这些特殊地区时对学生身份进行识别并及时自动发出声音警报,并反应在校园监控系统通知安保人员及时处理;在高校的教学区、学生公寓等限制外来人员进出的地区安装多个感应器,当不能识别人员进入时会实时语音报警并通知校园保卫活公寓管理人员及时处理;这将使得高校的安防管理轻松不少,提高校园安全管理水平,加快突发事故的反应和处理速度。
(二)校园交通管理方面
在学校内部的机动车上安装RFID阅读器,在校园的门口进行识别并控制车辆的进出,将停靠时间、准确停靠地点等信息与管理平台及个人手机绑定;可以通过物联网技术实现校区内车位利用率及车位使用状态的动态管理,对进出学校的所有车辆信息进行综合调度管理。整个校园的车辆进出管理系统实行中央电脑集中监控,并采用红外检测器检测车辆的进出,使用无线发射器和接收器识别登记过车辆的进出信号,使停车管理建成方便,安全,高效的控制体系,还可以通过主机实行联网控制多个门口的车辆统一进出管理情况。
(三)应用于消防安全方面
物联网技术能够全面了解使用单位消防系统的运行状况,实时反馈火灾报警信息,它为消防管理、器材监督工作提供了有力的技术保障。高校里大量的教学仪器和设备存在着分布离散、管理难度大、无专人管理和保养等情况。通过给各类设备粘贴RFID标签或安装传感器,分配专人管理,可以进行统一管理和调度,有效防止仪器设备的丢失及使用率低下等问题。当仪器出现高温、断电等问题时,传感器可以自动报警通知专人处理。在学校人员比较集中的区域安装密集的传感器节点,监测自身周围温度和烟雾浓度等参数变化,通过状态感知模块,采集火灾报警系统运行状况、火灾报警信息及建筑消防设施运行状态等,经传输模块,将信号上传至数据中心,数据服务器对所采集的信息进行归类和处理。一旦出现异常,即可启动喷淋系统,并将所处位置的信息和火势等相关参数传送到管理控制中心,实现火灾的实时报警、准确定位和及时控制。
(四)应用在安全教育方面
改变过去被动、灌输形式的安全教育方式,建立一种智能化、宽松、个性化的学习环境,即泛在学习。这种方式与以前的传统授课不同,通过物联网技术可以根据自己的个性需要,根据自己时间、空间的需要,用不同的方式进行学习,学生通过自己手持或者电脑终端设备,在任何时间、空间范围内学习下载安全知识,与高校安全管理人员互动等。
四、结束语
以上是阐述物联网在高校安全管理和教育中的应用,实际上物联网在高校安全的应用还有很多。笔者认为,物联网技术与高校的安全管理和教育的应用场景及需求不谋而合。应用基于物联网技术的集成信息系统,可以帮助高校建立起无线巡防预警体系,实现对校园 “智能、高效、精确、安全”的一体化管理和控制。可以预见,物联网技术将会在高校安全管理和教育中发挥越来越显著的作用。
参考文献:
[1]变电站综合自动化系统运行分析《科技与企业》,2013年 韦一凡
2010年,我国出台《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》,其中明确将物联网产业作为战略新兴产业的重点领域之一。物联网(internet of things, iot),是在计算机互联网的基础上,利用射频识别(rfid)、无线数据通信等技术,通过计算机互联网实现全球物品的自动识别,达到信息的互联与实时共享。物联网将“互联网”用户端延伸和扩展到标签物品,实现物品与物品之间进行信息交换和通信。物体通过装入射频识别装置、红外感应器、全球定位系统或其他方式,按约定的协议,与互联网相连,形成智能网络,物品间可自行进行信息交换和通讯,管理者通过电脑或手机,可实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理[1]。
本研究针对我国疾病管理现状,通过引入物联网相关技术来解决疾病管理中各个主体所要求的一体化系统管理,以实现医疗单位、患者、保险公司、医药公司等多方信息实时共享,进一步优化日益紧张的医疗资源配置,减轻医院的工作负担和患者的经济负担,从而更好地体现疾病管理项目的核心原则:在保障医疗治疗服务质量的前提下,最大限度地节约医疗服务费用的支出。
1 疾病管理研究现状
在中国这一庞大人口基数的国家,面临着严峻的慢性病挑战。根据全国疾病监测系统资料表明,1991-2000年中国慢性病死亡占总死亡的比例呈持续上升趋势,已经由1991年的73.8%上升到2000年的80.9%,死亡数将近600万人。慢性病已成为我国城乡居民死亡的主要原因,城市和农村慢性病死亡的比例高达 85.3% 和79.5%。在世界银行(bank of world, bw)于2011年7月的《创建健康和谐生活:遏制中国慢性病流行》的报告中,估计在未来30年(2010-2040年)内,如果中国每年能将心血管病死亡率降低1%,所产生的总体经济效益就相当于2010年中国实际gdp的68%,超过10.7万亿美元。
1.1 疾病管理
疾病管理(diseases management)兴起于20世纪80年代的美国,旨在控制人口老龄化所带来的日益增长的慢性病疾病负担。
持续护理联盟(care continuum alliance, cca)将疾病管理定义为:疾病管理是一个协调医疗保健干预和与患者沟通的系统,它强调患者自我保健的重要性。疾病管理支撑医患关系和保健计划,强调运用循证医学和增强个人能力的策略来预防疾病的恶化,它以持续性地改善个体或全体健康为基准来评估临床、人文和经济方面的效果。它包括了疾病管理项目的6个核心部分:①目标人群的识别鉴定过程;②基于实证的治疗指南;③包括医生和其他卫生服务提供者的合作实践模式;④患者自我管理教育(包括初级预防、行为矫正、依从及监管等);⑤过程和结果的衡量、评估及管理;⑥日程的报告和信息反馈(包括患者、医生、健康计划和其辅助的提供者等多方之间的沟通)。
疾病管理属于健康管理(health management)下面的一个项目,加强项目的患者、医生、医药公司、保险公司、政府机构等多方之间信息沟通,以全面的方式为患者提供护理服务,而不仅是关注于疾病的治疗效果,相比其他医疗服务项目,它更侧重于对医疗服务的全面控制和评价,以平衡临床效果、社会效用和经济效益。
1.2 国外项目运作模式
疾病管理项目在美国实施20余年以来,由于其在医疗卫生服务费用控制方面取得了不俗的成绩,世界各国政府卫生机构及公司相继将其引入,并制定符合自身情况的疾病管理项目。在此选择两个比较典型的国家作为代表对疾病管理项目的模式进行简单介绍:一是医疗费用基本由个人自理的美国,另一个是实行全民医保的英国[2]。
1)美国
作为最早实施疾病管理项目的国家,美国在疾病管理方面形成了比较成熟的两种模式:一种是保险公司将对商业保险计划员工的疾病管理外包给疾病管理服务机构,从而降低日益增长的健康保险费用;另一种是美国各州将疾病管理委托给第三方疾病管理机构,或者是独立开展项目,或者是将两者结合起来,用以更好地将医疗卫生费用控制在年度的财务目标之内。
转贴于
2)英国
2001年英国卫生部提出了《有经验患者项目:21世纪慢性疾病管理的新途径[expert patient program (epp):a new approach to chronic disease management for the 21st century]》,即有经验患者计划。该计划实施6年,主要针对慢性非传染性疾病的患者并根据计划逐个实施。此项目模式主要依赖于政府部门,根据不同疾病类型再对项目进行细分,体现了英国其固守全民医保的理念。
2 物联网技术在疾病管理中应用探索
物联网技术的实质就是将用户端延伸和扩展到标签物品,实现物品与物品之间进行信息交换和通信,突破信息只在人与人之间交流的限制。而疾病管理项目作为一个具有完整体系的系统,需要一个同样具备完整体系的技术支撑来满足在这个体系中医院、患者、医药公司、保险公司、政府部门等主体对于信息收发和资源共享的要求。因此,这个技术支撑必须包含信息采集、汇总、传输等一系列的功能,互联网满足信息的汇总和传输,但在采集上面还需要依赖人工操作,而崭露头角的物联网技术依靠其具备多种传感器(如红外识别,温度传感器等)的感知层终端很好地解决了信息的自动采集的问题,这就增加了在疾病管理项目中应用物联网技术的必要性。
2.1 物联网技术的应用探索
疾病管理项目包括6个核心部分:①目标人群识别;②治疗指南;③医疗合作;④患者自我教育;⑤评估;⑥报告反馈。
物联网技术在疾病管理中的应用据此6要素展开:
1)目标人群本文由收集整理识别。在疾病项目管理中,目标人群特指慢性病患者,因为慢性病的治疗是一个长期的过程。因此,需要将慢性病患者从普通患者中筛选出来并利用物联网rfid技术进行标记,建立个人电子病历档案用以定期对反应其病情的生理指征进行长期监控,减少不必要的长期住院负担,将其治疗重心放在社区卫生服务中心,释放医院方面的床位。
2)治疗指南。治疗指南指的是医生根据患者病情制定的一个或多个治疗和用药方案。慢性病的治疗是一个长时间的延续行为,而医生的治疗建立在其主观经验和对于治疗的认识判断,不同的医生有不同的标准。得益经过利用物联网rfid技术识别后建立的档案,在患者进行社区和医院之间转换诊治以及遭遇突况而由其他医生治疗时,可由通过物联网医学传感器读取患者rfid标签芯片,从而实现病历快速查询并节省额外的生理体征检查程序。
3)医疗合作。医疗合作主要体现在医院、保险公司、医药公司、社区等相互之间的数据交换和信息共享。医院将治疗方案、用药记录交与保险公司审核,同时为社区参与到患者的日常恢复提供专业的治疗指导;保险公司则通过与医药公司共同使用的数据库,在保障患者治疗和生活质量的情况下,选择最优药物,减轻患者的经济负担;医院、保险公司的实时第一手信息则为医药公司提供足够的样本数据,并丰富其完善药物的设计思路。
4)患者自我教育。慢性病的治疗除了依赖医生以及药物之外,需要患者加强对于自身疾病的认识,特别是慢性病所带来的一些严重并发症。通过物联网计算机终端,患者可以方便地获取来自医院方面的专业信息,来改善自身的行为模式和养成良好的生活习惯。同时,这种医患之间的实时互动沟通,有利于增强患者对医生的依从和医生对患者的监管。
5)评估。评估主要包括3个方面,即临床、人文、经济。因此疾病管理的评估是一个具有完整体系的系统。三者评估的结果可以通过医院计算机终端、医生手持设备、社区卫生服务中心终端、患者rfid标签进行综合汇总。将治疗结果的评估转化为电子版资源,并上传到数据库终端,形成医生共享的病例储备,可以在一定程度上使医生降低对主观的依赖以及误诊率。
6)报告反馈。医生除了根据患者rfid标签定期生成的日常报告用以检查患者的服药记录和恢复程度以外,还可预警患者的并发症以及药物不良反应;医生可以根据患者反馈的信息调整治疗、用药方案;同时可以将药物疗效、患者生理体征反馈给医药公司用以药物改善。
2.2 可行性分析
1)成本分析。一般认为价格在5美元以上的芯片主要为应用于生物科技和医疗方面的有源器件,10美分~1美元左右的常为用于运输、仓储、包装、文件等的无源器件,医药等应用的标签则在5美分以下,标签价格将直接影响rfid的市场规模。现在电子标签的成本越来越低,2006年,每个标签的价格5美分,而在2011年部分已实现巨额生产规模的厂家已将其成本控制在1美分,除此之外,由于标签可以读写、可以重复使用,因此在可预期的未来,标签的成本会进一步降低。
2)标准问题。目前国际上制订rfid技术和应用标准主要是国际标准化组织(iso/iec),我国常用的两个rfid标准为非接触智能卡:iso14443,iso15693,参照iso/iec18000制订国家标准已完成标准草案的工作。
3)隐私安全。每个rfid标签具有一
转贴于
个按照国际统一的电子产品代码编制的全球唯一编码,这个标签在出厂前就已经写在标签内,并且不可更改。芯片内的数据经过加密计算与认证,确保数据安全,防止链路与数据破解,并且可以按照扇区锁定重要信息。
4)政策环境[3]。在卫生部2003年的《卫生信息化发展纲要》中,ic卡和rfid技术被列入卫生部信息化建设总体方案中。卫生部提出要加强ic卡和rfid技术在医疗保健、公共卫生、药品、血液、卫生材料、医疗器械的生产、配送、防伪和追溯等方面的应用,要进一步推进个人大容量智能卡在医疗领域的应用。
3 应用案例
3.1 社区老年人慢病健康监测
这类技术的代表主要为应用于2010年北京市海淀区“wehealth无线健康检测慢病监护试点”。患者在家用“wehealth远程监控终端”测量的血压、心率等数据通过无线传输终端上传到社区医院由全科医生、护士、预防保健人员3人组成的“家庭医生”团队,“家庭医生”分析数据后,通过系统反馈给患者其健康状态信息及相关治疗建议。
3.2 健康吧
北京市海淀区、西城区部分社区卫生服务中心建立起利用物联网技术的“健康吧”,居民持医保卡通过登记后,在“健康吧”里自助使用10多种医疗自测设备(如血糖测量仪、身体成分测量仪、肺功能测量仪、骨密度测量仪和动脉硬化测量仪等)做健康体检,每次测量的数据都会通过终端设备自动上传到个人健康档案里与管理医生形成有效互动,医生通过监测居民生命体特征的细微变化使居民及时获得健康管理指导建议。
3.3 知己健康管理
“知己健康管理”项目由社区卫生服务中心主导开展,患者每天把随身携带的能量监测仪显示的信息和膳食情况输入“知己健康”软件。社区医生通过电脑即时获取信息,分析患者饮食、运动存在的问题,开出个性化“饮食处方”和“运动处方”,实现能量平衡、有效运动。
3.4 案例评述
上述有代表性的案例表明这种涉及物联网的智能健康管理技术由基层的一级医院(如社区卫生服务中心、乡村卫生所等)主导,项目在患者中的应用主要集中在信息的监测和收集,进一步通过医务部门对所收集数据信息的汇总分析,并向患者反馈监测信息所代表的健康状态,并给出相关的治疗和保健建议。可以看出,由于技术应用尚处在初期的探索阶段,物联网技术在对患者疾病管理特别是对于慢性病的患者管理中,更侧重的是患者的筛选和信息的收集。在物联网技术革新进入快速发展阶段后,通过新技术的应用,以实现对患者生命体征的实时监控和定期反馈,根据患者病情发展而定期更新治疗指南,患者对治疗药物的查询及依从性等。
4 物联网疾病管理的发展趋向与展望
除在疾病管理的6个核心要素上应用之外,物联网技术还可以围绕疾病管理有关方面如疾病分类管理、社区卫生服务中心、基本药物的药物分类管理和标识追溯应用等方面应用,从而带动现有诊所-医院诊疗模式转向诊所-社区卫生服务中心-医院的改变,除了为慢性病患者的治疗提供便利之外,还可丰富其他患者求医途径的选择,缓解医院的“看病难”问题。
关键词:物联网;信息化建设;射频识别技术
中图分类号:TP391.44 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 10-0000-02
物联网的英文名称是“The Internet of things”,这是新一代的信息技术中的相当重要的部分。从物联网的英文名称能够给看出,其主要包含两层意思:(1)物联网的核心与基础仍然是互联网,是在互联网的基础上进行延伸与扩展的网络;(2)物联网对用户端进行了延伸和扩展,扩展到了物品与物品之间,并能够有效的进行信息交流。
一、物联网关键技术简介
当前物联网已经成为了IT业的重要新兴领域,对其的研究和探讨都相当的热烈。从不同的视角来分析物联网,其所涉及的关键技术也就不同。但是其主要技术基本涵盖了信息获取、传输、存储、处理直至应用的全过程。在国际电信联盟做出的报告中,指出物联网主要包含了以下四个方面的应用技术:(1)RFID技术;(2)感知事物的传感网络技术;(3)智能技术;(4)用于微缩事物的纳米技术。这主要是侧重于物联网的末梢网络技术。在欧盟的《物联网研究路线图》则将物联网的研究分为了十个层面:(1)感知;(2)宏观架构;(3)通信;(4)组网;(5)软件平台以及中间件;(6)硬件;(7)情报提炼;(8)搜索引擎;(9)能源管理;(10)安全。笔者认为物联网的关键技术主要涉及到以下几种:
(一)信息采集技术
信息采集技术是物联网实现的重要基础,当前信息采集主要是通过电子标签和传感器等各种方式来完成的。
电子标签的物联网信息采集重要方式,主要用于对所采集的信息进行标准化的标识。电子标签的数据采集与设备控制都是通过射频识别读写器以及二维码识读器等来实现的。其中个射频识别技术(RFID)是一种通过利用射频信号通过空间耦合来进行信息传递的非接触式的自动识别技术,属于近近程通信,相关的技术还有蓝牙技术等。这种技术主要通过射频信号来对目标对象进行自动识别,并获取相关数据。
传感器则主要是用来感知各种热、力、光、电、声、位移等信号,为物联网提供最基本的原始信息。随着电子技术的发展,传感器也变得更加的微型、智能。
(二)网络通信技术
在物联网的信息传输中,有多种通信技术可以进行选择,主要分为有线和无线这两类。有线则主要是指的DSL、PON 等技术,无线中则主要是指的CDMA、GPRS、IEEE 802.11a/b/g WLAN等技术。这些技术都较为成熟,但是在物联网的实现过程中,更加重视的是无线传感网技术。
(三)数据融合与智能技术
物联网是由数量庞大的传感网节点所构成的,因此在信息的获取和传输过程中,每一个节点单独传输到汇聚节点是难以实现的,因为在网络中会存在大量的冗余信息,会占用大量的通信贷款与宝贵的能量资源,因此,需要通过数据融合与智能技术对信息进行处理。主要使用的有分布式数据融合、云计算等技术。
二、物联网在信息化建设中的应用
在信息化建设中,物联网技术的主要应用有环境的感知、智能控制、精确保障等等。物联网的具体应用主要有以下的几个方面:
(一)实现了对环境态势感知的实时化
通过物联网技术能够有效的建立起一套自动感知、信息传输、分析决策、动作输出的全套信息链。物联网感知层是获取外部环境信息的重要手段,所选用的传感器具备精确感知热、力、光、电、声、位移等多种信号的能力,能够为网络系统的处理、传输、分析以及反馈提供最原始的信息。在物联网的应用层中,能够有效的对各种海量的信息进行处理,并进行大规模的应用。物联网的感知层每时每刻都会为物联网中传输大量的数据,这个过程中就需要拥有超级计算能力的系统对其进行处理,同时还必须要辅以科学合理的科学模型,能够有效的发现海量数据中的有用的决策数据,并进行智能地处理。在这个过程中,信息获取、传输以及对信息的处理无疑都为信息化建设提供了重要的支撑。同时在物联网中还会采用云计算的技术对各种信息进行处理,这无疑就信息化建设中的数据处理提供了良好的条件。通过这样的过程,能够促使信息化建设中的信息搜集、传输与处理的进一步改善,为决策提供了重要依据。
(二)利用物联网实现智能电网建设
利用物联网技术能够构建起具有一定的智能判断与自适应能力的智能化电网管理系统。在智能电网的构建过程中,物联网在安全监控、继电保护、用户信息采集、计量计费等方面都有着十分重要的作用。通过物联网技术,能够实时感知外界气象条件下各种运行部件的受力情况,并及时反馈信息防止各种事故的发生。通过物联网技术能够实时的对电网用户的用电信息进行实时监控,并将监控所获取的信息传输给终端用户,终端用户能够根据所获取的信息来对电能的使用实现最优配置,让电网的运行能够更加安全可靠,并有效的提高能源的利用效率。通过物联网技术的应用,对智能电网的构建有着十分重要的作用,同时对其他行业应用物联网产生出强大的推动力。
(三)利用物联网技术实现物资管理的智能化控制
通过物联网技术,能建立起物资的存储、运输以及使用状态的自动感知和自动控制系统,通过在各种物资上嵌入统一的电子信息标签,然后利用读写器的自动识别和定位功能,就能够实现快速的物资收发作业,并能够实现物资流通过程中的全程动态监控。而在物流习系统中使用射频识别和卫星定位技术,则能够对重要物质实现准确的定位、寻找以及管理。
(四)利用物联网技术能有效的突破信息化建设的壁垒
信息化建设对于国家的发展有着十分重要的意义,因此其应用也十分的广泛。但是在信息化建设的过程必定会碰到标准、技术、产业链、法律法规和安全等来自于各方面的问题需要解决,特别是协议统一与IP地址的缺乏问题以及设备之间的兼容问题。这些都成为了我国信息化建设的壁垒。而物联网技术的发展,则能够在一定程度上对这些问题带来的壁垒进行突破。
三、结语
无可否认,物联网技术的发展能够有效的推动信息化建设,但是在物联网的建设过程中,也必然会遇到这样、那样的问题,而这些我问题的产生都会影响到信息化建设的进度。因此,当在利用物联网技术来推动信息化建设时,必须要对各种问题进行综合的考虑,要防止其带来新的问题。与此同时还必须要加强对信息化建设其他的相关方面的发展,因为物联网技术只能够从技术层面上来对信息化建设产生深远的影响。我们需要注意到的是,我国对物联网的实际运用尚处于起步阶段,在很多地方都还存在不足,特别是各种标准的构建以及瓶颈的突破。只有做好了这些方面的建设,才能够让物联网技术更好的为信息化建设服务。
参考文献:
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