Архитектура многофункциональной системы для социальной адаптации и реабилитации инвалидов Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Оригинальная статья / Original article УДК: 004.382.6

DOI: 10.21285/1814-3520-2016-8-65-73

АРХИТЕКТУРА МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ СОЦИАЛЬНОЙ АДАПТАЦИИ И РЕАБИЛИТАЦИИ ИНВАЛИДОВ

19 Я

© Л.Г. Гагарина1, В.Г. Дорогов2, Е.Г. Дорогова3

Национальный исследовательский университет «МИЭТ», 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1.

Резюме. Цель. Сегодня в стране отсутствует единая информационная инфраструктура, которая позволила бы реализовать и внедрить инновационные модели осуществления научной, образовательной, физкультурно-реабилитационной, методической и любой другой деятельности по созданию условий для повышения уровня и качества жизни инвалидов и членов их семей. Целью исследования является формирование комплексной специализированной материально-технической базы для различных учреждений, занятых в сферах социальной адаптации данной категории граждан. Материал и методы. Предложена структура и архитектурное решение автоматизированной системы многофункционального назначения для лиц с ограниченными возможностями и членов их семей по: комплексной реабилитации в случае инвалидности; обучению; содействию трудоустройству за счет подключения к глобальной или корпоративной сети; обеспечению технической поддержки при патронаже, диагностике, консультировании и различных тренингах. Результаты. Программная реализация подсистем прошла апробацию при выполнении научно-исследовательских работ в рамках государственной программы Российской Федерации «Доступная среда» на 2011-2015 годы» как интегрированная система комплексной реабилитации инвалидов (ИСКРИ) по созданию общего информационного пространства для всех участников комплексной реабилитации инвалидов. Заключение. Предложенная архитектура многофункциональной системы для социальной адаптации и реабилитации инвалидов (МС САРИ) решает важную задачу формирования доступной среды в квартире инвалида, а также создания единой информационной инфраструктуры, которая позволит реализовать и внедрить самые современные методы адаптации и реабилитации.

Ключевые слова: инфраструктура, нозология, межведомственное и междисциплинарное взаимодействие, интегрированная система, автоматизированное рабочее место.

Формат цитирования: Гагарина Л.Г., Дорогов В.Г., Дорогова Е.Г. Архитектура многофункциональной системы для социальной адаптации и реабилитации инвалидов // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2016. № 8 (115). С. 65-73. DOI: 10.21285/1814-3520-2016-8-65-73

ARCHITECTURE OF A MULTIFUNCTIONAL SYSTEM FOR SOCIAL ADAPTATION AND REHABILITATION OF PHYSICALLY DISABLED PERSONS L.G. Gagarina, V.G. Dorogov, E.G. Dorogova

National Research University of Electronic Technology, 1 Shokin sq., Zelenograd, Moscow,124498, Russia.

Abstract. Purpose. Today, there is no unified information infrastructure in the country which would allow to implement innovation models of scientific, educational, sports and rehabilitation, methodical, and other activities in order to create conditions to improve the level and quality of life of physically disabled persons and their families. The purpose of the study is to develop a specialized integrated material and technical base for the various institutions involved in social adaptation of this category of citizens. Material and methods. The article proposes the structure and architectural design of the multifunctional automated system for persons with disabilities and their families for their comprehensive rehabilita-

1

Гагарина Лариса Геннадьевна, доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой информатики и программного обеспечения вычислительных систем, e-mail: [email protected]

Gagarina Larisa, Doctor of Engineering, Professor, Head of the Department of Computer Science and Computer Software Systems, e-mail: [email protected]

2Дорогов Виктор Георгиевич, кандидат технических наук, доцент кафедры информатики и программного обеспечения вычислительных систем, e-mail: [email protected]

Dorogov Viktor, Candidate of Engineering, Associate Professor of the Department of Computer Science and Computer Software Systems, e-mail: [email protected]

3Дорогова Екатерина Георгиевна, кандидат технических наук, доцент кафедры информатики и программного обеспечения вычислительных систем, e-mail: [email protected]

Dorogova Ekaterina, Candidate of Engineering, Associate Professor of the Department of Computer Science and Computer Software Systems, e-mail: [email protected]

tion in the event of disability, training, employment promotion through the connection to the global or corporate network, technical support under the patronage, diagnosis, counseling and various trainings. Results. Software implementation of subsystems has been tested in research projects carried out within the framework of the state program of the Russian Federation "Available environment" for 2011-2015" as an integrated system of comprehensive rehabilitation of persons with disabilities (ISCRPD) in order to create a global information environment for all participants of comprehensive rehabilitation of disabled persons. Conclusion. The proposed architecture of the multi-functional system for disabled person social adaptation and rehabilitation solves an important problem of formation of accessible environment in the apartment of a person with disabilities as well as creates a unified information infrastructure which will allow to implement the advanced methods of adaptation and rehabilitation.

Keywords: infrastructure, nosology, interagency and interdisciplinary collaboration, integrated system, workstation

For citation: Gagarina L.G., Dorogov V.G., Dorogova E.G. Architecture of a multifunctional system for social adaptation and rehabilitation of physically disabled persons. Proceeding of Irkutsk State Technical University. 2016, no. 8 (115), pp. 65-73. (In Russian) DOI: 10.21285/1814-3520-2016-8-65-73

Введение

Вопросы социальной адаптации и реабилитации инвалидов занимают одно из важных мест в современном общественном развитии, особенно в связи с ратификацией Конвенции о правах людей с ограниченными возможностями здоровья и принятием государственной программы РФ «Доступная среда» на 2011 —2015 годы». На сегодняшний день отсутствует единая информационная инфраструктура, которая позволила бы реализовать и внедрить инновационные модели осуществления научной, образовательной, физкультурно-

реабилитационной, методической и др. деятельности по созданию условий для повышения уровня и качества жизни инвалидов и членов их семей. В связи с этим важнейшее значение приобретает формирование комплексной специализированной материально-технической базы для различных учреждений, занятых в сферах социальной адаптации: образования, реабилитации, физической культуры и спорта, медико-социальной экспертизы, протезно-ортопедических предприятий, общественных организаций инвалидов и др. [1-4].

Современные требования к созданию системы для социальной адаптации и реабилитации инвалидов

Как один из способов решения поставленных в вышеуказанной программе задач были разработаны обобщенная структура и программная архитектура многофункциональной системы для социальной адаптации и реабилитации инвалидов (МС САРИ), позволяющие внедрить в практику современные комплексные технологии социальной адаптации и реабилитации инвалидов, это автоматизированные информационные системы различного назначения, которые должны обладать следующими общими свойствами:

- наличие единой инфраструктуры обмена данными в электронной форме, обеспечивающей межведомственное и междисциплинарное взаимодействие участников проекта;

- отсутствие ограничений по территориальному расположению узлов прикладной МС САРИ;

- надежная защита данных;

- дистанционное администрирование МС САР.

В современном мире глобальные сети приобретают роль информационно-транспортной инфраструктуры для различных приложений. Следует отметить, что взаимодействие распределенных узлов (баз данных) может быть реализовано как с использованием ресурсов глобальной сети, так и путем формирования виртуальных локальных сетей на базе транспортных структур известных технологий.

Предложенная программная архитектура обеспечивает мультифункциональ-

ность системы, состоящей из нескольких подсистем, ориентированных на удовлетворение нужд инвалида. В состав разработанной архитектуры МС САРИ входят четыре специализированных подсистемы:

1. Интегрированная система комплексной реабилитации инвалидов (ИСКРИ), представляющая собой средство для межведомственного и междисциплинарного взаимодействия;

2. Автоматизированное рабочее место индивидуального обучения (АРМИО), представляющее собой специализированную систему дистанционного обучения нового поколения;

3. Межведомственная электронная

приемная инвалида (МЭПИ), представляющая собой средство взаимодействия инвалида с различными учреждениями и ведомствами;

4. Центр обработки данных с общим банком данных.

Перечисленные системы могут использоваться для комплексной реабилитации инвалидов, обучения, содействовать трудоустройству за счет подключения к глобальной или корпоративной сети, обеспечивать техническую поддержку при патронаже, диагностике, консультировании, различных тренингах и т.д. Обобщенная структурная схема МС САРИ представлена на рис. 1.

Защищённые Интернет-каналы связи The protected communication Internet channels

Сервер общих банков данных Shared databank

server

Рис. 1. Обобщенная структура МС САРИ Fig. 1. The generalized structure of multifunctional system for social adaptation and rehabilitation

of people with disabilities (MSSARPD)

Комплексная реабилитация требует участия целого ряда структур, в том числе служб медико-социальной экспертизы; структур, занимающихся занятостью инвалидов; образования; администрации региона и работодателей, применяющих труд инвалидов. Все это - специалисты разных направлений, эффективное взаимодействие которых возможно только на междисциплинарной основе. Современный

подход к комплексной реабилитации включает в себя различные виды реабилитации, такие как медицинская, педагогическая, психологическая, бытовая, средовая, профессиональная, требующие высокотехнологичного технического обеспечения.

На рис. 2 представлена архитектура подсистем для комплексной реабилитации и обучения инвалидов, взаимодействующих в тесной взаимосвязи друг с другом.

Сотрудники социальных служб Employees of social services

Интерфейс сопровождения (для здоровых людей) Maintenance interface (for healthy people)

Инвалид / Disabled person

Загрузка ИПР и обучающих

программ Loading ИПР and the training programs

Спец. приспособления и интерфейс, учитывающие нозологию инвалида The special devices and the interface considering the disabled person's nosology

Компьютер инвалида Disabled person's computer

АРМИО

^^_

Статистика обучения Training statistics

Защищённые Интернет-каналы связи / The protected communication Internet channels

Экспертиза Examination

Создание

ИПР The creation of ИПР

Спец. устройства Specialized devices

Взаимодействие организаций Interaction of the organizations

Создание ОБД The creation of SD

Учёт, контроль, отчётность Accounting, control, reporting

Управление реабилитацией Management of rehabilitation

Сервер общих банков данных Shared databank server (SD)

ИСКРИ

Компьютер организаций Computer of the organizations

Рис. 2. Архитектура подсистем для комплексной реабилитации и обучения инвалидов Fig. 2. Architecture of subsystems for comprehensive rehabilitation and training of disabled people

Создание общего информационного пространства

Основная цель разработки интегрированной системы комплексной реабилитации инвалидов (ИСКРИ) - создание общего информационного пространства для всех участников комплексной реабилитации инвалидов, таких как: администрация региона, службы медико-социальной экспертизы, структуры, занимающиеся занятостью инвалидов, образовательные учреждения, работодатели, применяющие труд инвалидов, общественные организации, а также сами инвалиды. Информация, имеющаяся в распоряжении различных служб, накапливается в общей базе данных и потенциально доступна любому участнику проекта, в том числе и самому инвалиду. Кроме того, создаются условия для контроля хода реабилитации, получения разнообразной рабочей и статистической информации, а также межведомственного и междисциплинарного взаимодействия участников реабилитационного процесса. Функционал ИСКРИ представляет собой техническое обеспечение:

- для создания личного дела инвалида;

- для обеспечения процесса профессиональной оценки и реабилитации инвалида;

- для обеспечения индивидуального плана реабилитации;

- для межведомственного и междисциплинарного взаимодействия.

Взаимодействие в рамках проекта «комплексной реабилитации» включает:

- управление процессом реабилитации;

- контроль качества предоставляемых услуг;

- содействие в трудоустройстве;

- вопросы учета инвалидов;

- отчетность;

- разнообразную статистику;

- выявление потребностей инвалидов.

Автоматизированное рабочее место индивидуального обучения (АРМИО) пред-

назначено для самостоятельного обучения инвалида на дому по ранее определенной индивидуальной программе реабилитации (ИПР). На рис. 3 представлены приспособления для инвалидов различных нозологических групп, которые можно использовать в проекте МС САРИ.

Данные приспособления используются для создания различных модификаций АРМИО для каждой из нозологических групп и возрастов, которые могут отличаться:

- специализированными устройствами ввода-вывода;

- интерфейсами, определяющими форму представления информации;

- набором необходимых функций.

АРМИО может использоваться для

разных целей, но, хотя основное его назначение - обучение, профориентация, выполнение ИПР и т.п., параллельно он снабжает ИСКРИ разнообразной информацией об инвалиде, выполняя таким образом экспертные функции, а также заносит необходимые данные в личное дело инвалида. Функции и интерфейс базовых АР-МИО сильно зависят от возрастной группы и нозологии обучаемого, они будут уточняться в процессе разработки. Все функции можно разделить на следующие группы:

- обучающие;

- формирующие практические навыки;

- контрольные и оценочные;

- паузы для отдыха различного типа и назначения;

- обеспечивающие взаимодействие с другими системами;

- автоматизированная оценка результатов обучения (статистическая оценка навыков, способностей, интересов);

- создание банков данных, хранящих разнообразную информацию, используемую в процессе реабилитации; банки данных создаются для каждой нозологической и возрастной группы.

Нарушения опорно- Ментальные

Слабовидящие Слабослышащие двигательного аппарата нарушения Для всех групп

Visually impaired Hearing-impaired Violations of the musculoskeletal device Mental violations For all groups

Оснастка компьютерного интерфейса Equipment of the computer interface

Звуковая компьютерная клавиатура Sound computer keyboard

Распознавание речи и её отражение на экран Recognition of the speech Распознавание жестов и преобразование в речь, отражение на экран Recognition of gestures and transformation to the speech Управление компьютером при помощи глаз Control of the computer by means of eyes

_X_

Оснастка медико-социальной и профессиональной экспертизы, реабилитации Equipment of medico-social and professional examination, rehabilitation

Устройства индивидуального

применения Devices of individual application

Небольшой экран, одевающийся на руку The small screen which is putting on on a hand

Определение расстояния до

предметов Determination of distance to objects

Распознавание движущихся объектов Recognition of moving objects

Определение структуры материалов

объектов-преград Definition of structure of materials of objects barriers

Распознавание и отображение звуковых

сигналов Recognition and display of sound signals

Контроль состояния

здоровья (пульс, давление, отсутствие/ наличие дыхания) Control of a state of health (pulse, pressure, breath absence/existence)

Определение положения (вертикальное/ горизонтальное) Definition of situation (vertical/horizontal)

Определение координат

местоположения Determining coordinates of a location

Оснащение безопасного дома, системы опреляют:

Наличие открытого огня Availability of naked flame

Наличие дыма Existence of a smoke

Наличие воды Water availability

Наличие света Existence of light

Контроль изменения температуры Control changes of temperature

Контроль двери (Открыта/закрыта) Control of a door It (is open/is closed)

Контроль радиационного фона

Monitoring of background radiation

Передача данных на расстояние Data transmission on distance

Медицинские организации

Medical organizations

Родственники Relatives

Социальные

службы Social services

Рис. 3. Структура применения приспособлений для инвалидов различных нозологий Fig. 3. Application structure of devices for people with different disabilities

Межведомственная электронная приемная инвалида (МЭПИ), представленная на рис. 4, позволяет организовать удаленный доступ к информации городским властям и специализированным организациям, занимающимся различными аспектами жизнеобеспечения инвалидов.

МЭПИ служит источником необходимой информации, а также инструментом для взаимодействия инвалида с исполнителями реабилитационных услуг: чиновниками, социальными службами и общественными организациями. МЭПИ предназначена для самостоятельного дистанционного доступа к информации различных организаций и располагается на домашнем компьютере инвалида. Интерфейс МЭПИ

имеет несколько модификаций (для работы с различными нозологическими группами инвалидов) и обеспечивает:

- самостоятельную работу на компьютере инвалидов с различной нозологией (слабовидящих, слабослышащих, обездвиженных);

- доступ к информации различных организаций, представляющих интерес для пользователя (социальные службы, медицина, обучение, трудоустройство, законодательство и т.д.);

- контроль качества и исполнения услуг со стороны инвалида;

- участие инвалида в формировании ИПР и нормативной базы реабилитации.

Интерфейс сопровождения (для здоровых людей) Maintenance interface (for healthy people)

Инвалид Disabled person

Спец. приспособления и интерфейс, учитывающие нозологию инвалида The special devices and the interface considering the disabled person's nosology

Компьютер инвалида Computer disabled

МЭПИ - клиент

МЭПИ - client

Взаимодействие с организациями Interaction with organizations

Защищенные интернет-каналы связи The protected communication Internet channels

1

Взаимодействие с инвалидами Interaction with disabled people

МЭПИ-сервер

Компьютер организаций Computer of the organizations

Рис. 4. Межведомственная электронная приемная инвалида Fig. 4. Interdepartmental electronic reception desk of a disabled person

МЭПИ оснащена специальными устройствами и программным обеспечением (см. рис. 3), облегчающими доступ и восприятие информации инвалидом:

- специальными интерфейсами для оперативной работы с данными, учитывающими нозологию пользователя;

- формированием справочной информации организаций-участников, адаптированной для инвалидов с учетом нозологической группы;

- доступом к информации организаций-участников проекта.

Служба дистанционного сетевого взаимодействия обеспечивает:

- информационно-справочную поддержку;

- взаимодействие с учреждениями и организациями;

- общение по интересам между инвалидами.

Следует отметить технические аспекты применения общих банков данных (ОБД), входящих в МС САРИ. Применение ОБД является более предпочтительным по сравнению с традиционной работой (когда каждая организация создает свой собственный банк данных), так как позволяет централизовать работу с разнотипными данными и многочисленными пользовате-

лями. Одновременно решаются следующие проблемы:

1. Исключение многократного дублирования информации в различных организациях, занимающихся проблемами реабилитации.

2. Общий банк данных обладает важнейшей характеристикой - данные непротиворечивы и всегда актуальны. Все пользователи МС САРИ получают информацию из одного и того же источника: изменения, внесенные одной организацией, становятся доступными всем участникам. Когда каждая организация ведет свою базу, дублирование данных неизбежно, но это не только лишняя работа, часто данные разных систем оказываются противоречивыми. Если возникает необходимость изменения информации (например, изменился адрес инвалида), то ее приходится вносить в базу данных каждой организации, и поэтому может возникнуть ситуация, когда на один и тот же запрос в разных базах пользователь получает различный ответ.

3. Появляется возможность сократить персонал, привлекая более квалифицированные кадры, которые могут работать с данными эффективнее.

4. Облегчается применение автоматизированных средств поиска и аналитической обработки информации.

5. Имея общий банк данных, легче обеспечить надежное хранение и защиту данных.

Применение ОБД решает такую важнейшую задачу, как организация межведомственного и междисциплинарного взаимодействия различных участников МС САРИ; при этом создается техническое обеспечение элементов комплексной реабилитации инвалидов, поставляемых из различных источников. Под техническим обеспечением понимается разнообразная работа с данными, включающая: ввод-вывод, обработку, формирование разнообразной документации, архивацию и защиту данных, импорт и экспорт данных в другие системы и т.п.

Заключение

Программная реализация подсистем прошла апробацию при выполнении научно-исследовательских работ в рамках государственной программы Российской Федерации «Доступная среда» на 2011-2015 годы» как интегрированная система комплексной реабилитации инвалидов (ИСКРИ) по созданию общего информационного пространства для всех участников комплексной реабилитации инвалидов.

1. Дорогов В.Г., Дорогова Е.Г., Гагарина Л.Г., Портнов Е.М., Теплова Я.О. Разработка алгоритмических средств для обеспечения заданных характеристик качества обслуживания запросов в пациент-ориентированной системе информационной поддержки для лиц с ограниченными возможностями здоровья. // Аспирант и соискатель. 2013. № 1. С. 80-83.

2. Дорогов В.Г., Дорогова Е.Г., Гагарина Л.Г., Портнов Е.М., Теплова Я.О. Математическая модель пациент-ориентированной системы информационной поддержки для лиц с ограниченными воз-

Предложенная архитектура многофункциональной системы для социальной адаптации и реабилитации инвалидов (МС САРИ) решает важную задачу формирования доступной среды в квартире инвалида, а также создания единой информационной инфраструктуры, которая позволит реализовать и внедрить самые современные методы адаптации и реабилитации.

кий список

можностями здоровья // Актуальные проблемы современной науки. 2013. № 2. С. 124-127.

3. Дорогов В.Г., Гагарина Л.Г., Захаркина В.Н Технико-экономические аспекты создания сети центров коллективного пользования // Оборонный Комплекс - научно-техническому прогрессу России. 2012. № 1. С. 76-80.

4. Гагарина Л.Г., Дорогов В.Г., Захаркина В.Н. Методика оценки эффективности деятельности центров коллективного пользования // Оборонный комплекс - научно-техническому прогрессу России. 2012. № 1. С. 81-85.

References

1. Dorogov V.G., Dorogova E.G., Gagarina L.G., Portnov E.M., Teplova Ya.O. Razrabotka algoritmich-eskikh sredstv dlya obespecheniya zadannykh kharak-teristik kachestva obsluzhivaniya zaprosov v patsient-orientirovannoi sisteme informatsionnoi podderzhki dlya lits s ogranichennymi vozmozhnostyami zdorov'ya [Development of algorithmic means for providing the specified enquiry service quality characteristics in the patient-oriented system of information support for people with health limitations]. Aspirant i soiskatel' [Graduate student and Applicant]. 2013, no 1, pp. 80-83. (In Russian)

2. Dorogov V.G., Dorogova E.G., Gagarina L.G., Portnov E.M., Teplova Ya.O. Matematicheskaya model' patsient-orientirovannoi sistemy informatsionnoi podderzhki dlya lits s ogranichennymi vozmozhnostyami zdorov'ya [Mathematical model of the patient-oriented system of information support for people with health limitations]. Aktual'nye problemy sovremennoi nauki

Критерии авторства

Гагарина Л.Г., Дорогов В.Г., Дорогова Е.Г. имеют на статью равные авторские права, несет ответственность за плагиат Дорогова Е.Г.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Статья поступила 01.06.2016 г.

[Actual problems of modern science]. 2013, no. 2, pp. 124-127. (In Russian)

3. Dorogov V.G., Gagarina L.G., Zakharkina V.N. Tekhniko-ekonomicheskie aspekty sozdaniya seti tsen-trov kollektivnogo pol'zovaniya [Technical and economic aspects of multiple-access center network creation]. Oboronnyi Kompleks - nauchno-tekhnicheskomu pro-gressu Rossii [Defence complex for Russian scientific and technical progress]. 2012, no. 1, pp. 76-80. (In Russian)

4. Gagarina L.G., Dorogov V.G., Zakharkina V.N. Metodika otsenki effektivnosti deyatel'nosti tsentrov kollektivnogo pol'zovaniya [Evaluation procedure of multiple-access center efficiency]. Oboronnyi kompleks - nauchno-tekhnicheskomu progressu Rossii [Defense industry - to scientific and technical progress of Russia]. 2012, no. 1, pp. 81-85. (In Russian)

Authorship criteria

Gagarina L.G., Dorogov V.G., Dorogova E.G. have equal author's rights, Dorogova E.G. bears the responsibility for plagiarism.

Conflict of interests

The authors declare that there is no conflict of interest regarding the publication of this article.

The article was received on 01 June 2016