計畫主題：智慧電子應用技術 平台

1. 智慧電子整合性人才培育先導型計畫 教材成果研習會 計畫主題：智慧電子應用技術平台

2. 銀髮族健康照護服務系統應用專題 林仲志 長庚大學資訊工程系

3. 課程內容總表 • Chapter 3 RFID系統建置關鍵性考量 • RFID資訊平台建置挑戰 • 電子標籤應用時考量 • 天線架設考量 • 讀取器選用考量 • RFID照護系統作業流程 • Chapter 1失智症介紹 • 全球人口老化 • 什麼是失智症 • 引發失智症原因 • 失智症種類 • 失智症症狀 • 失智症問題 • 正常和失智間的灰色地帶 • 核心症狀 • 台灣目前失智症現況 • Chapter 4 RFID定位之應用 • 定位技術簡介 • RFID定位技術 • RFID定位之實際應用 • Chapter 5 實驗課程-RFID 三角定位實驗 • 主動式RFID相關硬體介紹 • 主動式RFID程式說明 • 訊號強度衰減實驗 • 人員定位實驗 • Chapter 2 失智症照護服務模式 • 室內活動區域警示模式 • 戶外協尋服務模式

4. 失智症介紹 林仲志 長庚大學資訊工程系

5. Outline • 全球人口老化 • 什麼是失智症 • 引發失智症原因 • 失智症種類 • 失智症症狀 • 失智症問題 • 正常和失智間的灰色地帶 • 核心症狀 • 台灣目前失智症現況

6. 全球人口老化 • 全球65歲以上人口在1990年為3.57億人口，2025年將達到7.61億人，增加兩倍以上 • 台灣於民國82年正式成為高齡化國家，民國93年，台灣65歲以上人口佔總人口9.3%，平均一年增加5萬多名老人 • 少子化與平均壽命延長造成人口結構老化 老年人口214萬(9.3%) 資料來源：93年內政部

7. 人口老化引發問題 • 獨居老人 • 約5萬人，其中僅 10.27% 納入緊急救援照護網 • 慢性病增加 • 「老人失智症」伴隨著個人日常生活失能狀況 • 台灣地區盛行率約為3-4% • 台灣約有6-8萬名失智老人 • 每增加5歲失智症發生比率提高一倍 • 健康照護成本增加 • 美國大約一年花費1.5兆美元在健康照護上面 • 全世界2003年失智症相關醫療照護支出高達156兆美元

8. 什麼是失智症？ • 失智症指的是各種原因造成腦細胞死亡後，導致大腦活動力變差，進而引發各種障礙狀態，患者生活品質因而大受影響（通常會持續6個月以上）。 • 失智症是一種疾病現象而不是正常的老化，很多家屬都以為患者是老番癲、老頑固，以為人老了都是這樣，因而忽略了就醫的重要性，但是事實上他已經生病了，應該要接受治療。

9. 引發失智症原因 • 腦細胞大量死亡，造成腦部萎縮 • 阿茲海默症等退化型病變 • 因腦部血管阻塞，造成部分細胞死亡 • 腦血管型失智症

10. 失智症種類

11. 失智症症狀 • 核心症狀 • 因大腦細胞受到破壞而直接引發，由於核心症狀的影響，失智症者會無法正確辨識事實。 • 精神行為症狀(BPSD) • 失智症者本身的個性及生活環境等因素，導致憂鬱、妄想等精神症狀，此類症狀使失智症者無法適應正常生活。

12. 核心症狀-記憶力(1/2) • 一般人 • 會發生健忘的情形。例如：忘記一些曾經體驗過的事情，但經由其他相關的記憶或提醒就能夠想起忘記的部分。 • 失智者 • 忘記的情形是經由其他相關的記憶或提醒，也不能夠想起忘記的部分。

13. 核心症狀-記憶力(2/2) • 記憶力障礙： • 忘記以前做什麼工作 • 常常重複問相同問題 • 回想最近發生的事情常有困難(事情內容) • 常常找不到重要的東西(如証件、錢包、存摺)

14. 核心症狀-定向力 • 定向力障礙：時間、場所、人物依序逐漸退化 • 無法辨別時間、季節 • 症狀持續惡化後會迷路，並且越走越遠 • 症狀嚴重惡化後，會出現人際關係的辨識障礙

15. 核心症狀-理解、判斷力 • 理解力、判斷力障礙： • 與陌生人互動不恰當 • 思考速度變慢 • 不適合氣候溫度的穿著 • 無法理解事實、具體或具有概念性的事物 • 有人來家中拜訪，失智症患者反應不合宜 • 頻繁、誇張的將物品放到不正當或不合常理的位置上

16. 核心症狀-執行能力 • 無法自行擬定計畫、完成任務。 • 例如: • 數學老師對於算數加減法常出錯 • 年輕就開司機的患者現在卻常常迷路 • 對於熟悉的事物會喪失了既定的步驟

17. 核心症狀-其它 • 失智症者不懂得察言觀色，因為：

18. 行為及精神症狀 • 在熟悉的社區迷失 • 因回家時間太晚，而找不到路 • 到傍晚開始焦躁，吵著要回家 • 在家中與戶外都不斷遊走，遇到阻礙還會推開繼續走

19. 失智症問題(1/2) • 失智症症狀會呈現階段性惡化 • 老人走失事件 • 有47%的走失人口屬於失智老人 • 尋獲率僅有50%

20. 失智症問題(2/2) • 有失智症狀，居住在家或由安養機構進行照護 • 隨著失智程度嚴重，患者獨自出門會迷路 • 照護者無法隨時照顧到患者 • 目前協尋方式屬於被動協尋，無法主動掌握協尋的黃金時期

21. 正常和失智間的灰色地帶 • 輕度智能障礙(Mild cognitive impairment) • 很多健康的老年人也常常抱怨有健忘的情況，我們稱為和年齡相關記憶障礙。 • 40%的人50歲以後都會罹患和年齡相關記憶障礙，60歲為50%，70歲70%。 • 和年齡相關記憶障礙：輕度智能障礙，阿茲海默氏症。 • 輕度智能障礙病患每年約有10%至15%轉變成失智症，遠超過正常對照組的1%到2%。

22. 台灣目前失智症現況 • 依行政院經濟建設委員會（2004）預估，台灣老年人口數將於2021年達到392 萬人，2051年則將高達695 萬人，佔總人口35％。 • 台灣目前約有11萬的失智症人口，統計在社區內約有9萬人罹患失智症。

23. 安養及養護機構內的老人失智症盛行率 • 養老院 27% • 安養中心 62% • 護理之家 65% • 自1993年長期照顧機構立法以後，台灣的照顧者對於安養機構的接受度和西方相當，有28%的照顧者想把病人送到安養機構。

24. 失智症照護服務模式 林仲志 長庚大學資訊工程系

25. Outline • 室內活動區域警示模式 • 戶外協尋服務模式

26. Tag 室內活動區域警示模式(1/3) • 在不應該出現的地方出現 • 門口：即將私自離開 • 倉庫：容易被反鎖場地 • 在出入口設置區域型讀取器 • 記錄感應到的Tag • 定時發出警告 訊息可以傳送到 管理者手機 管理中心 自動啟動廣播、警示燈、蜂鳴器

27. Media Center 室內活動區域警示模式(2/3) • 不在該出現的地方出現 • 老人活動場地監控 • 老人Tag沒電判斷 • 在活動區域中設置全域型讀取器 • 感應所有Tag • 記錄沒有感應到的Tag • 定時發出警告 訊息可以傳送到 數位電視 管理中心 自動啟動廣播、警示燈、蜂鳴器

28. Tag 室內活動區域警示模式(3/3) • 室內活動區域警示模式設備本身出狀況 • RFID Reader 自我功能檢驗 • 網路狀況偵測 • 系統會定時檢查是否正常運作 • 利用Reference Tag確保每個讀取器都會感應到資料 • 一但某個讀取器沒有讀到資料，系統會立即發出警告 管理中心

29. 戶外協尋服務模式(1/3)定點位置監控模式 • 一按鈕設定追蹤定位器持有人活動範圍—以目前位置為中心之方圓100公尺 • 當他離開所設定之活動範圍時將發報通知家屬

30. 家屬 救護單位 戶外協尋服務模式(2/3)主動緊急求救模式 • 定位器持有人發生危險按緊急求救鍵 • 訊號送至服務中心 • 服務中心解析座標資料成為地理資訊 • 再將地理資訊傳送給家屬及協尋人 狀態及定位資料通報

31. 戶外協尋服務模式(3/3)遠端監控模式 • 家屬或協尋人可下達命令追蹤定位器持有人目前位置 • 可選擇回報型態，便利且即時 服務管理平台

32. RFID系統建置關鍵性考量 林仲志 長庚大學資訊工程系

33. Outline • RFID資訊平台建置挑戰 • 電子標籤應用時考量 • 天線架設考量 • 讀取器選用考量 • RFID照護系統作業流程

34. RFID資訊平台建置挑戰(1/3) • 資料量大 • 因為每個物品都有一個獨立的識別標籤，並且被持續的感測與記錄，因此一天可以產生數個Gigabytes以上的資料，造成資料庫與網路的負擔 • 讀取正確率未能達到百分之百 • 實務上RFID的讀取正確性大約只有60%至70%，資料讀取的不正確性 (Inaccuracy) 會嚴重影響RFID資訊系統的應用 • 同時佈建多個讀取器和天線的環境或同時讀取多個標籤的場合有可能都會帶來或多或少的干擾 • 系統介面的通透性

35. RFID資訊平台建置挑戰(2/3) • 建置成本高 • 因無法保證百分百讀取，使得現階段RFID標籤與讀取器價格仍然偏高 • 標準尚未完全統一 • 超高頻技術標準尚未完全確認，各國UHF開放頻段不一，使用上能有整合問題 • 我國尚未針對條碼轉EPC電子商品編碼這部分做明確的規定與規範 • 資料備份問題 • 當標籤本身或是內部資料損毀時，必須要可以快速、有效的恢復

36. RFID資訊平台建置挑戰(3/3) • 尺寸大小與擺放方式 • 設備管理問題 • 如何判定RFID系統中讀取器與標籤的好壞，當系統中標籤或是讀取器損壞時，如何有效的判定與維修同時系統能可正常工作 • 隱私與安全問題

37. 電子標籤應用時考量(1/2) • 電子標籤製作時需要的費用 • 電子標籤的大小與形狀 • 玻璃管型、鑰匙型、萬袋型、釘子型、耐熱型 • 根據使用的環境以及預計使用年限選定電子標籤的材質 • 玻璃管型:動物晶片管理系統 • 鑰匙型:汽機車之防盜 • 腕帶型:超薄且防水可佩戴於手腕上，主要使用在娛樂場所、游泳池或門禁出入控制、安全辨識以及預付儲值 • 釘子型:堅固耐用，應用於貨物搬運 • 耐熱型:可在高溫環境中使用，主要使用在工業上大部分溶劑、酸性和高溫環境中

38. 電子標籤應用時考量(2/2) • 是否需要重複使用電子標籤 • 設定適當的資料感測靈敏度 • 規劃適當的感測距離 • 需考慮人的可讀性，以因應系統無法自動讀取時，能夠改以人工操作 • 電子標籤黏貼時的角度與是否有遮蔽物質 • 電子標籤與RFID讀取器之間的相容性 • 電子標籤運作效率 • 資料安全問題是否能夠加以解密

39. 天線架設考量 • 移動式天線建置方式 • 需要高速操作的話通常需要較大的天線 • 商品傳輸軌道天線建置方式 • Accumulation conveyors • Transportation conveyors • Sortation conveyors • Planning antenna placement in conveyor system

40. 讀取器選用考量 (1/3) • 效率考量 • 識別範圍:可以同時辨識出所有標籤的有效距離 • 識別效率:每秒可以辨識出來的標籤個數 • 讀取範圍:所有標籤可被讀取到的有效距離 • 讀取速率:每秒可以讀取到的標籤個數 • 寫入範圍:所有標籤可被寫入資料的有效距離 • 寫入速率:每秒可以寫入標籤個數 • 設備介面 • 掛壁式讀取器：固定懸掛在牆壁或是其他設備上 • 手持式讀取器：人員手持裝置 • 嵌入式讀取器：嵌入於卡車或是堆高機上，方便拆裝

41. 讀取器選用考量 (2/3) • 成本 • 整體建置所需要耗費的成本，包含:建置、安裝、維護、員工訓練以及介面整合等等 • 天線形狀的匹配 • 每個標籤的造型有其對應的天線佈線方式 • 與電子標籤的相容性 • 要能夠讀取到所有會應用到的電子標籤 • 搭配靈敏解讀器可以讀取多種不同頻率的電子標籤 • 使用環境考量

42. 讀取器選用考量 (3/3) • 連接介面的考量 • 序列埠讀取器:利用RS-232或RS-485與應用程式連接 • 網路型讀取器:利用乙太網路與應用程式連接 • 讀取器的形狀與大小 • 軟體功能 • 確認RFID中介軟體可以正常運作，並將測試其有效性與相容性 • 韌體或是驅動程式升級的便利性 • 硬體升級 • 軟體升級:是否可以透過網路進行更新

43. RFID照護系統作業流程

44. RFID定位之應用 林仲志 長庚大學資訊工程系

45. Outline • 定位技術簡介 • RFID定位技術 • RFID定位之實際應用

46. GPS定位簡介 • 定位技術：利用訊息化方式告訴使用者某一物體的位置訊息 • 最專業的定位系統乃是全球定位系統（GPS），其應用範圍乃包含軍事、交通運輸、出租車調度、物流等 • GPS是一個以軍事導航衛星為基礎的系統，於1994年建成 ，專為美軍所設計，供美軍所使用 • 目前免費提供給民間使用其定位訊號 • 全球定位系統準確度相當高，但是系統也比較複雜

47. GPS之組成 (1/2) • GPS之組成乃包含太空衛星、地面管制與使用者接收機等三部份 • 太空衛星：GPS系統共有24顆定位衛星，分6個軌道面，每個軌道面分佈4顆衛星，如下圖所示 • 衛星不停地繞著地球旋轉，繞行地球一周約12小時（實際是11小時58分） • 每一個衛星均持續發射載有衛星軌道資料及時間的無線電波，提供地球上各種接收機應用 • 提供全球全天候，每秒一次，持續不斷的定位

48. GPS之組成 (2/2) • 地面管制：為了追蹤與控制衛星運轉而設置之地面管制站 • 主要工作乃負責修正與維護每顆衛星能保持正常運轉的各項參數資料 • 確保每顆衛星都能提供正確之訊息給使用者接收機 • 使用者接收機：追蹤所有的GPS衛星，在地球上任何地方都可以接收到至少5顆衛星的訊號 • 即時計算出接收機所在位置之座標、移動速度與時間

49. GPS之定位方式 • 任何時刻每顆衛星都有一座標值來代表其位置（已知值） • 接收機所在的位置座標為未知值 • 衛星傳送訊息所耗費之時間可經由計算衛星時鐘與接收機內時鐘之差值而得知 • 此時間差值乘以電波傳送速度（一般定為光速）即可算出太空衛星與使用者接收機間的距離 • 依三角向量關係列出一個相關的方程式 • 要計算定位物體之經緯度，至少需收到三顆衛星之資訊 • 收到四顆衛星之資訊則加上高程值；收到五顆以上衛星之資訊有更好的準確度

50. GPS之特性 • GPS系統是一套具有在海、陸、空全方位即時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統 • GPS系統具備有全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特色 • GPS客戶端接收器體積不斷縮小，客戶端的精確度越來越高