Tài liệu Hệ thống theo dõi tình trạng sức khỏe người cao tuổi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỒ VĂN TUẤN HỆ THỐNG THEO DÕI TÌNH TRẠNG SỨC KHỎE NGƯỜI CAO TUỔI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ- 60520203 S K C0 0 4 9 1 5 Tp. Hồ Chí Minh, năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỒ VĂN TUẤN HỆ THỐNG THEO DÕI TÌNH TRẠNG SỨC KHỎE NGƯỜI CAO TUỔI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520203 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỒ VĂN TUẤN HỆ THỐNG THEO DÕI TÌNH TRẠNG SỨC KHỎE NGƯỜI CAO TUỔI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520203 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN CHÍ NGÔN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2016 LÝ LỊCH CÁ NHÂN I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Hồ Văn Tuấn Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 30/12/1970 Nơi sinh: Vĩnh Long Quê quán: Vĩnh Long Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Số 175/7, đường Nguyễn Văn Cừ, Phường An Hòa, Quận Ninh Kiều, Thành phố Cần Thơ. Điện thoại cơ quan: 0710.3893488 Điện thoại nhà riêng: ............. Fax: 0710.3779100 E-mail: [email protected] II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ … 2. Đại học: Hệ đào tạo: Mở Rộng Thời gian đào tạo từ 09/1990 đến 09/1994 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Ngành học: Kỹ thuật Điện - Điện tử Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: ... Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Trường ĐHSPKT Tp.HCM Người hướng dẫn: III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 9/1995÷8/2006 Đài Viễn thông Cần Thơ ( VTN2 ) Kỹ sư kỹ thuật Viễn thông 8/2006÷7/2015 Đài VinaPhone Cần Thơ ( VNP2 ) Kỹ sư kỹ thuật Viễn thông 7/2015÷7/2016 Trung tâm kinh doanh VNPT Cần Thơ Kỹ sư kỹ thuật Viễn thông 7/2016÷ đến nay Trung tâm hạ tầng Miền Nam- NET2 Trang i Kỹ sư kỹ thuật Viễn thông LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn Thạc sĩ ngành Kỹ thuật Điện tử “Hệ thống theo dõi tình trạng sức khỏe người cao tuổi” là kết quả của quá trình học tập, nghiên cứu khoa học độc lập, nghiêm túc. Ngoài việc sử dụng lại kết quả nghiên cứu của các tác giả khác như được trích dẫn trong tài liệu thì các kết quả của nghiên cứu này chưa từng được công bố trong bất cứ luận văn nào khác trước đây. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực, được rút trích từ quá trình nghiên cứu thực nghiệm. Các phương pháp nêu trong luận văn được rút ra từ những cơ sở lý luận và quá trình nghiên cứu tìm hiểu. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 11 năm 2016 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Hồ Văn Tuấn Trang ii LỜI CẢM TẠ Trước tiên, em xin được gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, các Thầy, Cô trong khoa Điện - Điện tử trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập vừa qua. Em xin chân thành gửi đến Thầy PGS.TS Nguyễn Chí Ngôn Trưởng khoa Công Nghệ trường Đại học Cần Thơ lời cảm ơn sâu sắc. Trong thời gian thực hiện đề tài Thầy đã quan tâm theo dõi, tận tình hướng dẫn và động viên để em hoàn thành tốt luận văn này. Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ, ủng hộ, động viên em trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn này. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 11 năm 2016 Học viên Hồ Văn Tuấn Trang iii TÓM TẮT Người cao tuổi thường là tâm điểm của các bệnh như bệnh đột quỵ, cao huyết áp,... Bệnh có thể phát sinh bất cứ lúc nào cho dù họ có đang khỏe mạnh hay không. Ngày nay, nhiều người cao tuổi thường sống một mình ở nhà do con cái đi làm xa hoặc do tính chất công việc người thân họ vắng nhà thường xuyên, cho nên khi triệu chứng bệnh ập đến bất ngờ, mức độ nguy hiểm đối với họ càng cao. Vì vậy, việc xây dựng một hệ thống giám sát các hành vi bất thường nhằm phát hiện tình trạng sức khoẻ đối với người cao tuổi là thật sự cần thiết. Nhờ vậy, những trường hợp khẩn cấp có thể được cảnh báo cho người thân phát hiện để phản ứng kịp thời. Mục tiêu của đề tài “Hệ thống theo dõi tình trạng sức khỏe người cao tuổi” nhằm giám sát hiện trạng sức khỏe của người cao tuổi dựa trên dữ liệu vị trí của họ trong ngôi nhà. Đề tài này kế thừa từ đề tài “Một giải pháp phát hiện sớm tình trạng đột quỵ của người cao tuổi” của KS. Phạm Minh Hiền và PGS. TS. Nguyễn Chí Ngôn. Trong đó, việc cải thiện phần cứng, xây dựng phần mềm giám sát và giải thuật máy học phát hiện tình trạng bất thường dựa trên dữ liệu vị trí là phần được phát triển thêm. Về phương pháp thực hiện, phần cứng được thiết kế để thu thập dữ liệu vị trí và môi trường xung quanh, các dữ liệu này được chuyển đến phần mềm để lưu trữ, mô hình hóa sơ đồ ngôi nhà, mô hình hóa nếp sinh hoạt và phát hiện bất thường. Đối với phần cứng, vị trí người cần giám sát được xác định thông qua tương tác sóng tín hiệu giữa thiết bị theo dõi và thiết bị định vị trong mạng ZigBee. Tín hiệu từ 2 loại thiết bị này kèm theo các thông số về thời gian và môi trường được ghi nhận bởi thiết bị quản lý để truyền về máy tính. Đối với phần mềm, giải thuật SVM được sử dụng để học sơ đồ ngôi nhà và nếp sinh hoạt dựa trên vị trí hằng ngày và các thông số môi trường thu được. Các mô hình đạt được từ quá trình học sẽ được dùng để đánh giá liệu dữ liệu mới thu thập là bình thường hay bất thường, trong đó, một hành vi được giả định là bất thường nếu nó xảy ra ở vị trí khác với vị trí hằng ngày. Trang iv ABSTRACT The older people are very vulnerable to some sickness such as stroke and high blood pressure. No matter how healthy they may feel, these kinds of sickness can strike at almost any time of day. Nowadays, the older people often live alone because their offsprings must work far away or their relatives are often absent from home. As a result, it is much more dangerous for them when being suddenly attacked by diseases. Therefore, building a system for monitoring anomalous behaviours to detect health status of older people is really a need. By this way, caregivers can get immediate notification of emergent case and take reaction in time. The objective of thesis "System for monitoring health status of older people" is to provide a mechanism for observing the health status of older people. This thesis is a continuation of thesis "A solution for early detecting the stroke status of the elderly" which was conducted by Mr. Minh-Hien Pham and Dr. Chi-Ngon Nguyen. Some improvements was made include the modification of hardware, monitoring application and method for detecting anomalous behaviour with training position data. The approach for this thesis is to collect indoor positioning data from hardware, then forward these data to computer for storage, modeling indoor layout of a house, modeling activity routine and anomaly detection. For hardware, position of object was determined through the wave interaction of tracking device and positioning devices within a ZigBee network. These signals and ambient parameters was recorded by management device and then was transfered to computer. For software, SVM algorithm was adopted in learning indoor room layout and routine position of older people based on indoor positioning data and environment data at many time periods. A behaviour is predicted to be anomalous if its position is far away from routine position. Trang v MỤC LỤC LÝ LỊCH CÁ NHÂN .......................................................................................................... i LỜI CAM ĐOAN............................................................................................................... ii LỜI CẢM TẠ .................................................................................................................... iii TÓM TẮT ..................................................................................................................... iv ABSTRACT ...................................................................................................................... v MỤC LỤC ..................................................................................................................... vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................................. ix DANH SÁCH BẢNG ........................................................................................................ xi DANH SÁCH HÌNH ........................................................................................................ xii CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................................. 1 Động lực nghiên cứu .................................................................................................... 1 1.1.1. Một số phương pháp sử dụng truyền tin không dây theo dõi chăm sóc sức khỏe .... 2 1.1.2. Các kết quả nghiên cứu .................................................................................................... 6 Mục tiêu ........................................................................................................................ 9 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài ................................................................................... 9 1.3.1. Nhiệm vụ............................................................................................................................ 9 1.3.2. Giới hạn.............................................................................................................................. 9 Phương pháp nghiên cứu và kế hoạch thực hiện ........................................................ 10 Cấu trúc luận văn ........................................................................................................ 10 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................... 12 Mạng cảm biến không dây WSNs .............................................................................. 12 Công nghệ ZigBee/IEEE 802.15.4 ............................................................................. 12 2.2.1. Khái niệm......................................................................................................................... 12 2.2.2. Đặc điểm .......................................................................................................................... 13 2.2.3. Kiến trúc mạng ZigBee .................................................................................................. 14 Các hướng tiếp cận trong giám sát hành vi người dùng ............................................. 17 2.3.1. Phương pháp sử dụng cảm biến deo trên người.......................................................... 17 Trang vi 2.3.2. Phương pháp sử dụng cảm biến môi trường ............................................................... 18 2.3.3. Phương pháp dựa trên xử lý hình ảnh .......................................................................... 18 Máy học ...................................................................................................................... 19 2.4.1. Giới thiệu ......................................................................................................................... 19 2.4.2. Phân loại .......................................................................................................................... 19 2.4.3. Ứng dụng ......................................................................................................................... 20 Máy vector hỗ trợ ....................................................................................................... 21 2.5.1. Giới thiệu ......................................................................................................................... 21 2.5.2. SVM tuyến tính ............................................................................................................... 22 2.5.3. SVM phi tuyến tính ........................................................................................................ 23 2.5.4. Một vài thông số cần lưu ý đối với SVM .................................................................... 24 2.5.5. SVM đa lớp ..................................................................................................................... 25 CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG ....................................................................... 27 Phần cứng hệ thống .................................................................................................... 27 3.1.1. Thiết bị theo dõi .............................................................................................................. 28 3.1.2. Thiết bị định vị ................................................................................................................ 32 3.1.3. Quản lý ............................................................................................................................. 32 Phần mềm hệ thống .................................................................................................... 35 CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ THUẬT TOÁN .................................................................... 38 Thiết kế thuật toán xác định vị trí ............................................................................... 38 4.1.1. Khảo xát giá trị RSSI từ Module RF ............................................................................ 38 4.1.2. Tính toán khoảng cách dựa trên thông số RSSI .......................................................... 40 4.1.3. Thuật toán định vị E-MinMax ...................................................................................... 42 Thiết kế thuật toán xác định hành vi bất thường so với thói quen ............................. 43 4.2.1. Sơ đồ tổng quát ............................................................................................................... 43 4.2.2. Học vị trí hiện tại ............................................................................................................ 44 4.2.3. Học nếp sinh hoạt ........................................................................................................... 45 4.2.4. Thực nghiệm.................................................................................................................... 46 4.2.5. Nhận xét ........................................................................................................................... 52 Trang vii 4.2.6. Tính tối ưu so với nghiên cứu trước đây...................................................................... 52 CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN ............................................................................................... 54 Kết quả đạt được ......................................................................................................... 54 Ưu và khuyết điểm ..................................................................................................... 54 5.2.1. Ưu điểm ........................................................................................................................... 54 5.2.2. Khuyết điểm .................................................................................................................... 55 Hướng phát triển ......................................................................................................... 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 56 Trang viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 2D 2 Dimension – 2 chiều API Application Programming Interface - Giao diện lập trình ứng dụng COM Communication - Cổng giao tiếp CPU Central Processing Unit - Bộ phận xử lý trung tâm EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory – Bộ nhớ không mất dữ liệu khi ngừng cung cấp điện GPRS General Packet Radio Service - Công nghệ chuyển mạch gói GSM Global System for Mobile - Thông tin di động toàn cầu I2C Inter-Integrated Circuit - Giao thức truyền nhận đồng bộ IC Integrated Circuit - Mạch tích hợp ID Identification – Định danh LAN Local Area Network - Mạng máy tính cục bộ MAN Metropolitan Area Network - Mạng khu vực đô thị MATLAB Matrix Laboratory – Phần mềm thao tác dựa trên ma trận RAM Random Access Memory - Bộ nhớ truy cập tạm thời RBF Radial Basis Function – Hàm cơ sở bán kính RF Radio Frequency - Tần số sóng vô tuyến RFID Radio Frequency Identification Device - Thiết bị nhận dạng ROM Read Only Memory - Bộ nhớ chỉ đọc RSSI Receiver Signal Strength Indicator – Cường độ tín hiệu nhận RTC Real Time Clock - Đồng hồ thời gian thực SIM Subscriber Identity Module - Thẻ nhận dạng thuê bao SMS Short Message Service - Dịch vụ tin nhắn ngắn SPI Serial Peripheral Interface - Giao tiếp nối tiếp đồng bộ SVM Support Vector Machine – Máy vec-tơ hỗ trợ UART Universal Synchronous & Asynchronous serial - Bộ truyền nhận nối tiếp đồng bộ và không đồng bộ Trang ix USB Universal Serial Bus – Chuẩn kết nối tuần tự đa dụng trong máy tính WiFi Wireless Fidelity - Hệ thống mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến WLAN Wireless Local Area Network - Mạng nội hạt không dây WPAN Wireless Personal Area Network-PANs - Mạng cá nhân không dây WSN Wireless Sensor Network - Mạng cảm biến không dây Trang x DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1: So sánh ZigBee, Wi-Fi và Bluetooth ................................................................ 13 Bảng 4.1: Giá trị RSSI tại môi trường Indoor ................................................................... 39 Bảng 4.2: Vec-tơ đặc trưng và giá trị đầu ra đối với việc học vị trí hiện tại ..................... 45 Bảng 4.3: Vec-tơ đặc trưng và giá trị đầu ra đối với việc học nếp sinh hoạt .................... 46 Bảng 4.4: Tập dữ liệu huấn luyện đối với việc học vị trí hiện tại ..................................... 46 Bảng 4.5: Bảng nếp sinh hoạt của người dùng .................................................................. 47 Bảng 4.6: Tập dữ liệu huấn luyện đối với việc học vị trí thường lệ .................................. 48 Bảng 4.7: Các thông số chung dùng trong quá trình học với SVM .................................. 51 Bảng 4.8: Thống kê kết quả quá trình học với SVM ......................................................... 51 Bảng 4.9: Tương quan giữa nghiên cứu hiện tại và nghiên cứu trước đây ....................... 53 Trang xi DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống RFID [23] ................................................................................... 2 Hình 1.2: Phát triển mạng lưới Zigbee [24] ........................................................................ 5 Hình 1.3: Mạng vô tuyến phạm vi trên/trong cơ thể người [25] ......................................... 5 Hình 1.4: Nhãn thẻ hồng ngoại chủ động [26] .................................................................... 6 Hình 1.5: Vòng đeo tay Fitbit Surge theo dõi nhịp tim 24/7 [27] ....................................... 7 Hình 1.6: Thiết bị phát hiện dạng đột quỵ bằng sóng siêu âm [11] .................................... 8 Hình 2.1: Các thiết bị ZigBee ............................................................................................ 14 Hình 2.2: Cấu trúc liên kết mạng [28] ............................................................................... 15 Hình 2.3: Cấu trúc mạng hình sao (Star) ........................................................................... 15 Hình 2.4: Cấu trúc mạng mắt lưới (Mesh) ........................................................................ 15 Hình 2.5: Cấu trúc mạng hình cây (Cluster Tree) ............................................................. 16 Hình 2.6: Hoạt động cấu trúc mạng hình cây (Cluster Tree) ............................................ 16 Hình 2.7: Vị trí đeo và hướng trục của cảm biến [32]....................................................... 18 Hình 2.8: Phát hiện té ngã người cao tuổi dựa trên camera [34] ....................................... 19 Hình 2.9: Phân nhánh các loại giải thuật máy học ............................................................ 20 Hình 2.10: Máy vec-tơ hỗ trợ ............................................................................................ 22 Hình 2.11: SVM tuyến tính và phi tuyến tính ................................................................... 24 Hình 2.12: Ảnh hưởng của tham số C trong SVM ............................................................ 25 Hình 2.13: Chiến lược Một-chọi-một ................................................................................ 26 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống ........................................................................................... 27 Hình 3.2: Sơ đồ thiết bị theo dõi ....................................................................................... 28 Hình 3.3: Thiết bị theo dõi người cao tuổi ........................................................................ 28 Hình 3.4: Cảm biến gia tốc MPU6050 .............................................................................. 29 Hình 3.5: Module Xbee RF ............................................................................................... 30 Hình 3.6: Kit Arduino Nano .............................................................................................. 31 Hình 3.7: Module RTC DS1307 ........................................................................................ 31 Hình 3.8: Sơ đồ thiết bị định vị ......................................................................................... 32 Trang xii Hình 3.9: Thiết bị định vị .................................................................................................. 32 Hình 3.10: Module SIM900A ............................................................................................ 33 Hình 3.11: Arduino Mega2560 .......................................................................................... 34 Hình 3.12: Giao diện chương trình .................................................................................... 35 Hình 3.13: Giao diện chương trình .................................................................................... 35 Hình 3.14: Sơ đồ ngữ cảnh hệ thống thực nghiệm ............................................................ 36 Hình 4.1: Giá trị RSSI thay đổi theo khoảng cách trong môi trường Indoor .................... 39 Hình 4.2: Điểm đặt cảm biến và các nút XBee ................................................................. 40 Hình 4.3: Giá trị hệ số A.................................................................................................... 41 Hình 4.4: Giá trị hệ số n .................................................................................................... 42 Hình 4.5: Phương pháp xác định hành vi bất thường so với thói quen ............................. 44 Hình 4.6: Sơ đồ bố cục các phòng trong ngôi nhà ............................................................ 47 Hình 4.7: Giao diện thực hiện quá trình học ..................................................................... 49 Hình 4.8: Giao diện kiểm tra sự bất thường ...................................................................... 50 Hình 4.9: Giao diện xem lịch sử các vị trí được theo dõi .................................................. 51 Trang xiii CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Động lực nghiên cứu Khoa học công nghệ đang trên đà phát triển đã đóng góp một cách đáng kể cho nhiều lĩnh vực của đời sống. Ngày nay, với sự phong phú của các loại cảm biến và phương tiện mạng, truyền thông không dây đã và đang rộ nở với nhiều ứng dụng thiết thực. Đặc biệt trong y học, truyền thông không dây được khai thác để hiện đại hóa việc chăm sóc sức khỏe cho người khuyết tật và người già. Cục Điều tra dân số thế giới cho biết người cao tuổi sẽ chiếm 16% dân số toàn cầu vào năm 2050, tương ứng 1,5 tỉ người trên 65 tuổi [12]. Th e o d ự b á o của Tổng cục Thống kê (2010) thì tỷ lệ người cao tuổi so với tổng dân số ở Việt Nam sẽ chiếm 10% vào năm 2017, tương ứng 9,5 triệu người trên 65 tuổi [1]. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) [13] hàng năm có khoảng 17 triệu người chết vì các cơn đau tim và đột quỵ. Tại Việt Nam, ước tính hằng năm có khoảng 200.000 người bị đột quỵ và khoảng 100.000 người tử vong do căn bệnh này và số người bị đột quỵ đang có xu hướng trẻ hóa [5]. Bên cạnh các bệnh về đau tim và đột quỵ, các rủi ro khác như tăng huyết áp, đái tháo đường (tiểu đường), rối loạn lipid máu, xơ vữa động mạch cũng đang là mối đe dọa cho người cao tuổi. Các bệnh của tuổi già thường xảy ra đột ngột với rất ít dấu hiệu báo trước, xuất hiện bất ngờ ở một người đang có vẻ rất khỏe mạnh, khi họ đang nghỉ ngơi, đang ngủ, hoặc đang làm việc bình thường. Bên cạnh đó, cùng với sự phát triển của xã hội, khi những người trẻ không có đủ thời gian chăm sóc cho người già thì những tai nạn về bệnh tật sẽ tiếp tục tăng trong những năm tiếp theo. Nhiều người cao tuổi sống một mình do con cái đi xa hoặc phải ở nhà một mình khi con họ đi làm xa. Có rất nhiều trường hợp người già sau khi phát bệnh thì không thể tự đứng lên hoặc gọi được sự giúp đỡ từ người khác. Vì vậy, trên thế giới đã có rất nhiều nhà sản xuất đưa ra sản phẩm phát hiện đột quỵ dành cho người già. Nhiệm vụ trước tiên đặt ra của một hệ thống theo dõi tình trạng sức khỏe ở người già là họ có thể gọi được sự giúp đỡ ngay cả khi đã rơi vào tình trạng vô thức hoặc không thể tự Trang 1 đứng dậy sau khi phát bệnh. Do đó, việc phát hiện sớm và cảnh báo các hành vi bất thường là rất cần thiết để hỗ trợ người già, người tàn tật hoặc bệnh nhân mắc bệnh mãn tính sống một mình tránh những đáng tiếc xảy ra. 1.1.1. Một số phương pháp sử dụng truyền tin không dây theo dõi chăm sóc sức khỏe - RFID: RFID là kỹ thuật nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến từ xa, sử dụng tần số 125 Khz hoặc 900 Mhz, cho phép dữ liệu trên một con chíp được đọc một cách "không tiếp xúc" qua đường dẫn sóng vô tuyến ở khoảng cách từ 50 cm tới 10 m, tùy theo kiểu của thẻ nhãn RFID. Hệ thống RFID gồm hai thành phần: thứ nhất là những chiếc thẻ nhãn nhỏ (cỡ vài cm) có gắn chip silicon cùng anten radio và thành phần thứ hai là đầu đọc cho phép giao tiếp với thẻ nhãn và truyền dữ liệu tới hệ thống máy tính trung tâm. Hình 1.1 cung cấp một sơ đồ cho mạng RFID điển hình. Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống RFID [23] Thẻ RFID được đưa vào sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực như: Quản lý nhân sự, quản lý hàng hóa vào/ra siêu thị, nhà kho, ... theo dõi động vật, quản lý xe cộ qua trạm thu phí, làm thẻ hộ chiếu …Ứng dụng RFID trong chăm sóc sức khỏe là theo dõi cơ sở vật chất. Trong bệnh viện, phòng khám hoặc điều dưỡng trong môi trường gia đình có thể sử dụng các đầu đọc để giám sát đối tượng di động. Bằng cách đặt các đầu đọc tại lối vào và lối ra vào phòng điều hành, các bác sĩ có thể xác định được bất kỳ dụng cụ phẫu thuật nào có gắn thẻ bị bỏ sót trong người bệnh nhân Trang 2 sau phẫu thuật [14]. Các đầu đọc cũng có thể được đặt trong tủ thuốc và các toa thuốc có thể được gắn thẻ và tham khảo chéo với ID bệnh nhân để đảm bảo rằng bệnh nhân đang dùng đúng thuốc vào những thời điểm chính xác. Tình trạng của các thiết bị đắt tiền như máy khử rung tim tự động và trái tim nhân tạo hay các máy móc hỗ trợ phổi được định kỳ cho thuê tới các cơ sở khác cũng có thể theo dõi được. - Bluetooth và Zigbee: là phương thức liên lạc không dây phạm vi ngắn (10 m) dựa trên chuẩn IEEE 802 mà chủ yếu khuyến cáo sử dụng để gửi dữ liệu sinh trắc học liên quan đến dấu hiệu sống của bệnh nhân vào thiết bị đầu cuối mạng cho phép kết nối WiFi. Độ chính xác tối đa có thể đạt được với Bluetooth và ZigBee là một vài mét. Bluetooth là chuẩn kết nối không dây tầm ngắn, thiết kế cho các kết nối thiết bị cá nhân hay mạng cục bộ nhỏ, kết nối Bluetooth là vô hướng, trong phạm vi băng tần từ 2,4 đến 2,485 GHz. Bluetooth được thiết kế hoạt động trên 79 tần số đơn lẻ. Khi kết nối, nó sẽ tự động tìm ra tần số tương thích để di chuyển đến thiết bị cần kết nối trong khu vực nhằm đảm bảo sự liên tục. Bluetooth có thể đạt được tốc độ truyền dữ liệu 1Mb/s. Bluetooth hỗ trợ tốc độ truyền tải dữ liệu lên tới 720 Kbps trong phạm vi 10 m - 100 m. Ứng dụng Bluetooth có thể được sử dụng để truyền các giá trị huyết áp tâm thu và tâm trương từ một bộ theo dõi huyết áp cuffless sang một thiết bị PDA [15]. Ngoài ra, điện thoại kết nối Bluetooth kết hợp với đèn hiệu Bluetooth đã được sử dụng như là một phần của một hệ thống theo dõi vị trí định vị bệnh nhân và nhân viên trong khu vực điều hành [16]. Zigbee là một phương pháp kết nối mạng lưới, mỗi mạng lưới có khả năng hỗ trợ tới 65.000 nút. ZigBee cho phép truyền thông tin tới nhiều thiết bị cùng lúc (mesh network) thay vì chỉ có 2 sản phẩm tương tác với nhau như Bluetooth và Wibree. Zigbee đã được sử dụng để thiết lập một mạng không dây trên cơ thể WBAN được tích hợp thông tin từ nhiều thiết bị tín hiệu sinh lý và các dấu hiệu quan trọng Trang 3 được chuyển tới một hệ thống di động để theo dõi [17]. Cũng giống như Bluetooth, nó cũng có thể được sử dụng để theo dõi đối tượng. Một ví dụ về mạng lưới Zigbee được cung cấp trong Hình 1.2, trong khi đó thiết lập WBAN giả thuyết được mô tả trong Hình 1.3. Trang 4