智慧养老系统信息监管软件的设计与实现第2章Word格式文档下载.docx
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负责为老年人提供高质量的生活服务。
包括网络购物、旅游出行、出门接送等业务办理,承担网络订单、商品仓库、服务商信息等数据管理工作。
(3)设备控制平台:
负责系统相关设备的控制和管理工作。
包括设备管理、实时监控、故障查询、参数配置、功能更新等模块,确保设备能够得到及时、高效、快捷的控制与管理。
此平台只针对设备维护人员开放。
(4)服务器中心:
主要包括Web服务器、数据库服务器、文件服务器等服务器资源,为智慧养老系统提供了强大可靠的数据支撑,负责系统数据、文件、网络资源的存储和处理工作。
2.中间件
中间件是数据采集网关和后台管理中心之间的信息交互通道,其负责收集数据采集网关上传的数据帧,通过逻辑处理和分析判断之后,将数据上传至数据库服务器进行储存。
同时,中间件还负责接收后台管理中心下发的指令数据帧,通过解析数据帧内容后,将指令数据帧传送至数据采集网关、手机APP等设备。
3.数据采集网关
数据采集网关的硬件部分是OK3305X嵌入式芯片为核心,辅以CAN总线模块、以太网模块、Wi-Fi模块、4G模块等外围电路组成。
其软件部分的主要功能为控制和管理区域内的传感控制终端,负责收集传感控制终端上传的数据,进行初步的数据校验和数据封装以后,将封装完成的数据帧通过以太网上传至中间件。
同时负责接收中间件转发的指令数据帧,根据指令数据帧的内容,通过CAN总线下发具体的指令至区域内的传感控制终端。
4.传感控制终端
传感控制终端的硬件部分是由STM32F107VC单片机为核心,辅以CAN总线模块,ZigBee模块等外围电路组成。
其软件部分的主要功能为采集各个物理层设备的实时数据,将不同物理层设备上传的实时数据封装成数据帧以后,通过CAN总线将数据帧上传至数据采集终端。
同时负责接收数据采集网关下发的指令帧,按照指令内容对物理层设备的配置进行调节和更改。
5.手机APP
手机APP是基于Android平台开发的手机应用软件。
其按照功能的不同可分为服务管理终端和老年应用终端。
服务管理终端的使用者为系统管理员、服务人员和医务人员,其主要功能为提供可移动的信息管理平台。
老年应用终端的使用者为老年人和监护人,其主要功能为提供个人信息管理和服务管理接口。
2.2信息监管软件需求分析
需求分析是信息监管软件研发过程中的初始环节和重点环节,本文将从功能需求和性能需求两方面对软件需求进行详细的分析。
2.2.1功能需求分析
信息监管软件的使用人员可分为以下五种:
老年人、监护人、系统管理员、服务人员和医务人员。
考虑到监护人的主要职责是帮助老年人进行软件操作,其关心的信息均可使用老年人账号进行查询和管理,所以本文设计监护人和老年人使用同一账号访问软件资源,本节不单独分析监护人需求。
在本软件中,系统管理员是软件的主要管理者和关怀、服务、活动和救援四种计划的规划者;
服务人员为计划的具体实施者;
老年人为计划的接受者和软件的主要使用人员;
医务人员为健康咨询的答复者。
四种使用人员所承担的工作均不相同,本软件的功能需求应从老年人、系统管理员、服务人员和医务人员四个方面着手分析。
1.老年人需求分析
按照马洛斯的需求层次理论,老年人的需求层次由下至上可以分为5种:
生理需求、安全需求、归属和爱的需求、尊重需求和自我实现[18]。
软件的设计应当尽可能满足老年人的5种需求。
生理需求方面。
老年人的生理需求主要包括衣、食、住、行等基本需求。
由于老年人可能存在一定的生理障碍,缺失上述一种或几种基本生活能力。
所以应设计生活服务功能,向老年人提供生活服务选择接口,由工作人员向老年人提供日常生活照料和服务。
安全需求方面。
老年人的安全隐患主要来自于健康安全和行为安全。
对于健康安全,可以在软件内设计医疗健康功能,记录老年人的就诊信息、服药记录、电子病历等医疗相关信息,同时引入医务人员为老年人进行健康问题答疑。
对于行为安全,应对老年人的行为数据进行采集和分析,同时设计实时定位功能、数据分析功能和紧急事件功能,当老年人出现异常情况,如走失、行为异常等,软件可以及时的反馈,方便工作人员拟定救援计划。
对于更高层次的归属和爱的需求、尊重需求和自我实现,软件内应设计关怀计划、生活娱乐等功能,工作人员可使用此类功能模块,拟定关怀计划,组织社交活动,满足老年人精神慰藉、老有所娱、互动交友的需求。
综上所述,老年人的具体需求可总结如下:
(1)管理自己的账户信息、基本信息和医疗信息。
(2)选择在线健康问题咨询。
(3)选择是否接受定位信息、行为数据和异常事件的监管。
(4)选择生活服务。
(5)选择娱乐活动。
(6)接受主动关怀。
(7)接受紧急救援。
2.系统管理员需求分析
系统管理员为本软件的管理者,主要负责软件功能的维护、人员信息的管理和各种计划的制定。
同时考虑到老年人使用软件的熟练程度,系统管理员允许帮助老年人进行软件操作和功能选择。
具体需求总结如下:
(1)管理自己的账户信息和基本信息。
(2)管理老年人、服务人员、医务人员的账户信息、基本信息和角色信息,可以对角色权限进行修改,维护系统资源。
(3)发布关怀计划、服务计划、活动计划和救援计划;
管理关怀工单、服务工单、活动工单和救援工单。
(4)管理数据分析功能执行状态。
(5)维护软件功能,如黑名单、知识库、系统日志等。
3.服务人员需求分析
服务人员作为生活服务的主要提供者,是直接向老年人提供服务和帮扶的工作人员。
(2)管理自己的关怀工单、服务工单、活动工单和救援工单。
4.医务人员需求分析
医务人员是为老年人提供健康问题答疑的工作人员。
(2)查询老年人医疗健康信息。
(3)在线进行医疗健康问题的答疑。
在上述人员需求分析的基础上,整合出软件功能需求,如表2.1所示。
表2.1信息监管软件功能需求
功能需求
功能描述
账户信息管理
提供使用人员的账号、密码等账户信息管理
老年人信息管理
提供老年人的注册申请信息的管理;
提供老年人的基础信息管理,如老年人姓名、年龄、家庭住址、服务状态等
定位信息管理
提供老年人定位信息的查询;
提供电子围栏的设置
医疗信息管理
提供医疗健康信息的管理;
提供在线咨询接口;
提供在线答疑接口
关怀计划管理
提供关怀计划的发布;
提供关怀工单的管理
生活服务管理
提供服务计划的发布;
提供服务信息的选择;
提供服务工单的管理
娱乐活动管理
提供活动计划的发布;
提供活动信息的参与;
提供活动工单的管理
紧急事件管理
提供事件信息的管理;
提供救援计划的发布;
提供救援工单的管理
数据分析管理
提供数据分析任务的人员管理、状态管理和参数设置
系统管理
提供用户信息管理、角色信息管理、知识库管理等系统相关功能的维护
在整合软件功能需求的基础上,为了更好的表达使用人员与功能之间的关联,本节按照角色的区分绘制功能用例图。
图2.2为系统管理员功能用例图,图2.3为老年人功能用例图,图2.4为服务人员功能用例图,图2.5为医务人员功能用例图。
图2.2系统管理员功能用例图
图2.3老年人功能用例图
图2.4服务人员功能用例图
图2.5医务人员功能用例图
2.2.2性能需求分析
在功能需求分析的基础上,为保证软件能够稳定、高效的运行,还应考虑软件的性能需求。
具体如下:
1.运行性能:
本项目第一阶段的目标为承担中小型社区的智慧养老任务。
中小型社区的人口数量约为10000人,考虑到实时在线人数和操作次数,软件需支持1000个用户的并发请求。
同时为了适应业务功能和数据查询的频繁操作,在并发量达到1000的情况下,要求业务处理响应时间不超过5秒,数据查询响应时间不超过10秒。
2.稳定性:
软件需要长时间不间断的为老年人提供生活服务和监护,为确保服务的质量和实时性,软件必须具有较高的稳定性,能够支持724小时运行。
3.访问控制:
软件使用人员所拥有的系统资源均不一致,需通过访问控制技术,维护系统资源。
4.数据分析速度:
软件需对独居老年人的行为数据进行分析,考虑到软件的使用高峰为白天,为了减小服务器压力,数据分析任务应在凌晨2:
00至6:
00点内完成。
5.扩展性:
为便于软件进行业务更新,满足不同场景的应用需求,软件应在现有功能模块的基础上预设功能扩展接口,如第三方支付、流媒体播放等。
2.3信息监管软件开发方案分析与设计
信息监管软件作为后台管理中心的一部分,承担着信息监管、数据分析、服务管理等多种重要职责,在软件的管理下,工作人员能够合理、高效的为老年人提供服务和帮助。
信息监管软件是智慧养老系统中的核心业务支撑,是保证系统正常运营的基础。
按照工作模式的不同,信息监管软件可以分为以下两部分:
1.与老年人、系统管理员、服务人员等使用人员进行直接交互的应用程序。
2.不与用户交互,按照算法流程循环执行隐性异常识别任务的数据分析进程。
其中,数据分析进程由于功能相对单一,本章不对其做详细分析。
其相关算法研究将在第3章详细论述;
具体实现将在第4.3节详细阐述。
为了论述方便,下文中所提及的信息监管软件均特指上述第一部分交互式应用程序;
在需要区分上述两部分时,将使用信息监管软件和数据分析进程进行区分。
本节在需求分析的基础上,从架构选择、Web服务器、框架技术、数据库管理系统、数据通信方式和异步交互技术6个方面对信息监管软件的开发方案进行详细的分析与设计。
2.3.1架构选择
目前常用的软件架构有以下两类[19]:
1.C/S架构(Client/Server,客户端/服务器)。
2.B/S架构(Browser/Server,浏览器/服务器)。
C/S软件架构如图2.6所示。
典型的C/S架构软件分为两部分:
服务端和客户端。
C/S是一种胖客户端架构,客户端不仅需要完成信息的界面显示,还要负责大部分的业务逻辑处理;
与之相对的,服务端在大部分应用场景只需维护数据库和系统资源,为客户端提供资源支撑。
C/S软件一般部署在局域网内,且客户端与服务端通信只需经过一级交互,所以数据响应速度较快。
图2.6C/S软件架构
综上所述,C/S架构的优点主要有以下几项:
1.响应速度快。
2.服务端压力较小。
3.安全性能较高。
然而,C/S架构的缺点也很明显。
由于C/S软件的客户端需要安装才能使用,一旦发生功
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