Статья опубликована в №34 (июнь) 2016
Разделы: Информационные технологии
Размещена 25.06.2016. Последняя правка: 24.06.2016.
Просмотров - 2355

К вопросу о важности задачи разработки беспроводных систем контроля и мониторинга для организаций системы здравоохранения

Маслов Владимир Алексеевич

к.т.н.

Пензенский государственный университет

доцент

УДК 621.396.9

ВВЕДЕНИЕ

Беспроводные технологии получили сегодня очень широкое распространение. Они примеятся в различных сферах, предоставляя широкие возможности. Они позволяют передавать телеметрию и другие данные без дорогостоящей (а иногда и невозможной) прокладки сетей передачи данных, а также они позволяют работать в сетях мобильным абонентам. Беспроводные сети могут использоваться на транспорте и объектах жилищно-коммунального хозяйства [1]  для предоставления данных об объекте наблюдения, в музеях и других публичных местах для предоставления субъекту информации об объектах в зависимости от местоположения абонентов [2], на складах, в архивах, для построения единых информационных пространств [3] и т.д. Беспроводные технологии используются для наблюдения за детьми и контроля за лицами, отбывающими ограничение свободы [4].

Здравоохранение - одна из самых важных сфер целовеческой деятельности. В системе здравоохранения особенно остро встает вопрос наблюдения за объектом, которым в данном случае является человек, а также коммуникации с ним. С одной стороны, речь идет о пациентах лечебных учреждений. С другой - это может быть востребовано и для сотрудников. Данная задача имеет несколько аспектов: мониторинг состояния пациентов (температура, пульс, давление), мониторинг их местоположения, возможность экстренной коммуникации и т.д. И если для тяжелых больных или больных, подвижность которых сильно ограничена, такие задачи давно решаются, то в случае с широким кругом пациентов, которым разрешено передвигаться в пределах территории лечебного учреждения, возникает множество нюансов. Одной из наиболее острых проблем является нарушение режима пациентами стационара вплоть до самовольного покидания территории учреждения, что может крайне негативно сказываться на их лечении [5], в том числе и при тажелых сердечно-сосудистых заболеваниях [6], которые в настоящее являются частой причиной смерти пациентов.

Таким образом, наблюдение за пациентами, отслеживание их местоположения и состояния, а также организация экстренной коммуникации с ними является актуальной задачей.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ И ПУТИ РЕШЕНИЯ

Промлема наблюдения за местоположением человека может решаться различными способами. Если необходимо его отслеживание на достаточно большой территории и особенно за ее пределами, то наиболее часто для решения этой задачи используются системы глобального позиционирования или позиционирования в сетях сотовой связи с передачей данных посредством этих сетей. Подобные устройства использует Федеральная служба исполнения наказаний для контроля за лицами, отбывающими ограничение свободы [7]. Однако, ввиду своей специфики цена на такие устройства достаточно высока: в них присутствует сложная защита от снятия и другие особенности, необязательные при применении в системе здравоохранения для наблюдения за пациентами.

Также на рынке широко представлены решения для контроля за местоположением детей и для людей с когнитивными расстройствами. Существуют даже устройства для отслеживания передвижения домашних животных [8].

Однако перечисленные устройства не учитывают всей специфики рассматриваемой задачи. Как следует из рассмотренных выше условий, система должна решать следующие задачи:

1. Отслеживание местоположения пациентов и персонала;

2. Дистанционный мониторинг состояния пациентов (температура, пульс);

3. Обеспечение возможности коммуникации для пациентов;

4. Подача тревожных сигналов в случаях, если местоположение или отслеживаемы параметры выходят за пределы заданных границ.
       
Для решения задачи определения местоположения персонала и пациентов внутри помещений (где сигналы систем глобального позиционирования зачастую недоступны) может использоваться позиционирование в локальных беспроводных сетях. Для этого могут быть использованы различные методы. Например, методы, основанные на анализе силы сигнала RSS (Received Signal Strength), которые являются предметом многих исследований [9] и  получили очень широкое распространение.

У данных методик есть очевидные достоинства. Не в последнюю очередь - возможность использования в большинстве беспроводных сетей. Например, в сетях стандарта GSM  мобильное устройство измеряет уровень сигнала обслуживающей и соседних базовых станций в интересах поддержания качества обслуживания. Во многих аппаратных средствах изначально единственная доступная информация о радиосигнале – его уровень в точке приема, характеризуемый параметром RxLevel. Для сетей стандарта IEEE 802.11 в литературе широко применяется термин RSSI (RSS Indicator), метод измерения которого определяется производителем оборудования. Аналогичные параметры присутствуют в стандартах IEEE 802.15, который используется в сетях, построенных с применением технологий Bluetooth и ZigBee.

Но, безусловно, у RSS-based методов также присутствуют и недостатки. Один из самых важных - невысокая точность позиционирования, если за основу определения местоположения принимаются эмпирические модели затухания сигнала. Поэтому необходимы дальнейшие исследования в обласли подобных методик и алгоритмов.

Решение задачи дистанционного мониторинга возможно с применением любых из вышеперечисленных технологий. Однако, с точки зрения энергоэффективности для дистанционного мониторинга предпочтительно применение технологий ZigBee и Bluetooth LE, которые имеют гораздо более низкое энергопотребление. 

В то же время для решения задачи коммуникации более целесообразно использовать другие технологии, поскольку невысокая пропускная способность сетей ZigBee и Btuetooth LE может затруднять голосовую коммуникацию и создавать серьезные сложности для видеосвязи. 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом можно сделать вывод, рассмотренная задача имеет определенную значимость, однако, для ее решения с учетом особенности лечебных учреждений необходима разработка нового устройства на базе существующих беспроводных технологий, которое сочетало бы в себе необходимые для решения обозначенных задач характеристики. Это возможно при одновременном использовании технологий локальных беспроводных сетей, которые позволят обеспечить связь и позиционирование внутри помещений, а также систем глобального позиционирования и систем сотовой связи, которые способны обеспечить педедачу данных и определение местоположение объекта вне зоны покрытия локальной беспроводной сети.

1. Финогеев А.Г., Дильман В.Б., Маслов В.А., Финогеев А.А. "Оперативный дистанционный мониторинг в системе городского теплоснабжения на основе беспроводных сенсорных сетей." // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2010. № 3. С. 27-36.
2. Alexey. G. Finogeev, Vladimir A. Maslov, Anton A. Finogeev, Kirill A. Bukin Interactive system for information support museum visitors on base Bluetooth technologies // EVA 2008 Florence; Cappellini,Vito; Hemsley, James (2008) (Eds.): (Electronic Imaging & the Visual Arts. Proceedings of the EVA 2008 conference, April 16 - 18, Florence,( Italy: Le Officine Grafiche Technoprint, Bologna, 2008, ISBN 88-371-1725-6. –pp. 194-200.
3. Финогеев А.Г, Маслов В.А. “Построение информационного пространства с использованием технологий беспроводной связи” // Труды IX международной научно-технической конференции “Новые иноформационные технологии и системы” / Пенза: издательство ПГУ, 2010. ч.1 С.115-121
4. Пенин О. В. "Использование ГЛОНАСС в уголовно-исполнительной системе Российской Федерации" // "Уголовно-исполнительная система: право, экономика, управление", 2010, № 5 С. 11-12.
5. Ирина САМОРОДСКАЯ "Непослушные пациенты" // "Медицинский вестник", 2015, №1-2 (686-687)
6. Лукина Ю.В., Гинзбург М.Л., Смирнов В.П., Марцевич С.Ю., Кутишенко Н.П., Фокина А.В., Даниэльс Е.В. ИЗУЧЕНИЕ ФАКТОРОВ, ФОРМИРУЮЩИХ ОТНОШЕНИЕ ПАЦИЕНТА К ЛЕЧЕНИЮ, ПРЕДШЕСТВОВАВШЕМУ ГОСПИТАЛИЗАЦИИ ПО ПОВОДУ ОСТРОГО КОРОНАРНОГО СИНДРОМА (ДАННЫЕ АНКЕТИРОВАНИЯ В РАМКАХ РЕГИСТРА ЛИС). Рациональная Фармакотерапия в Кардиологии. 2013;9(5):472-481. DOI:10.20996/1819-6446-2013-9-5-472-481
7. Душкин А. В. «ИСТОРИЧЕСКИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОННОГО МОНИТОРИНГА ПОДКОНТРОЛЬНЫХ ЛИЦ В РОССИИ» // «Вестник Воронежского института ФСИН России», 2012, № 2, июль–декабрь. С. 124-128

8. Ефремов Н. В., Семенов Р. А., Потапов Е. В. [и др.] МОНИТОРИНГ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ТАБУНА ЧЕРЕЗ GPS-ТРЕКЕР // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. XIV междунар. науч.-практ. Конф. № 14. С. 23-25.
9. Маслов В.А, Финогеев А.Г., Бершадский А.М., Валько А.Ф. Сравнительный анализ методов локализации в беспроводных сетях // Сборник трудов III международной научно-практической конференции “Информационные технологии в образовании, науке и производстве” / Серпухов: типография в/ч 86712, 2009. Ч. 2. С. 195-197.

Рецензии:

25.06.2016, 20:30 Эрштейн Леонид Борисович
Рецензия: У этой хорошей статьи есть один существенный недостаток. Автор слишком мало написал о возможных путях решения этой безусловно актуальной проблемы. Кроме того, очень мало освещены технические требования к подобным устройствам. Например, дальность их действия. Все же на мой взгляд, статью можно публиковать с учетом доработки. Ибо пока это просто введение в безусловно важную и актуальную проблему. Но все же только введение.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий