嬰幼兒智能監護系統的設計

孫雷明

摘 要：本文設計了一種基于物聯網的針對國內嬰幼兒的智能家居護理系統。綜合應用了物聯網技術、電子技術、傳感器技術、智能處理等技術，以STM32F103C8T6為核心主控芯片實現嬰幼兒的智能化護理，并配以人性化設計的手機APK軟件，可以讓父母在照顧嬰兒時更加輕松和方便。

關鍵詞：物聯網技術；傳感器技術；智能處理

中圖分類號：R318.6；TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）22-0015-02

Design of Intelligent Monitoring System for Infant

SUN Leiming

（Henan Polytechnic，Zhengzhou Henan 450046）

Abstract： A intelligent monitoring system for infant was designed based on the internet of things（IOT）.Integrating the Internet of things technology， the electronic technology， the sensor technology and the intelligent processing， this system realized the intelligent nursing of infants using STM32F103C8T6 as the main control chip. With the humanized apk design of mobile phone， parents could be more relaxed and convenient to take care of infants.

Keywords： IOT；the sensor technology；intelligent processing

隨著物聯網技術的不斷完善，普通大眾對生活質量的需求不斷提高，構建高效安全的智能家居生活成為物聯網的重要組成部分。作為智能家居的典型應用，智能監護是未來家居生活不可或缺的組成部分[1，2]?，F如今，年輕父母工作壓力大、生活節奏快、缺乏護理經驗，使得嬰幼兒的護理成了一項非常繁重的任務[3]。因此，嬰幼兒的智能監護問題將逐步成為社會關注的熱點之一。

1 系統整體設計方案

系統設計主要實現嬰幼兒家居監護系統的智能化控制，采用的整體設計規劃方案以嵌入式開發芯片STM32F103C8T6為主控核心，采用物聯網技術、電子技術、傳感器技術、智能處理等技術實現對嬰幼兒家居環境參數（實時視頻畫面、房間溫度、濕度、煙霧濃度、環境噪聲濃度等）、個人體征（體溫、脈搏）、護理輔助（尿床檢測、哭鬧檢測、照明小夜燈、降溫驅蚊小風扇、人性化MP3、幼兒識圖）等的智能化控制。

系統整體設計方案如圖1所示。

2 系統主要硬件

硬件部分主要包括主控模塊、傳感器模塊、顯示模塊、報警模塊、WiFi模塊、手機移動終端模塊、攝像頭模塊、輔助功能模塊、電源模塊等。系統電壓有5V和3.3V兩種，5V直接采用USB供電，3.3V經過LM11117低壓差線性穩壓器穩壓后供電。

①主控模塊主要是由STM32F103C8T6芯片完成環境信息的采集、處理和交互，并對信息進行綜合分析，發出指令控制相應的模塊執行給定動作，是整個嬰幼兒智能家居監護系統的核心。主控模塊電路如圖2所示。

②傳感器模塊由DHT11溫濕度傳感器、MQ-2型煙霧傳感器、聲音傳感器、體溫傳感器、脈搏傳感器等組成，對嬰幼兒家居環境和個體體征參數進行采集，并將信息發給主控芯片。

③輔助功能模塊主要包括小夜燈照明控制、小風扇降溫驅蚊控制、MP3個性化播放控制等，可實現燈光控制、降溫驅蚊以及父母個性化MP3歌曲的播放控制等。小風扇及小夜燈驅動電路核心為ULN2003A，工作電壓高，工作電流大，灌電流可達500mA，并且能夠在關閉狀態時承受50V的電壓，輸出還可以在高負載電流并行運行。C13為電源濾波電容，ULN2003的4組IO直接接到STM32的IO口。P3為排針，用來接小風扇和小夜燈。小風扇及小夜燈驅動電路如圖3所示。

④報警模塊主要實現嬰兒哭鬧、體溫異常、尿床、煙霧火災、系統故障等報警功能，一方面通過蜂鳴器發出報警響聲，另一方面將報警信息發送到手機。

⑤WiFi模塊主要是采用HLK-RM04串口，用于主芯片和攝像頭模塊及手機終端進行通信，實現信息的無線發送和接收。

3 系統軟件

系統軟件設計分為主控模塊軟件設計和手機終端軟件設計兩部分。主控芯片STM32F103C8T6軟件設計主要是實現系統信息的處理、模塊間信息的交互和相應動作指令的發送等功能。程序大致可以分為系統初始化、手機端數據處理、傳感器數據獲取、發送數據、顯示數據、按鍵中斷、手機數據接收中斷和心率檢測中斷等部分。系統程序初始化用來配置STM32的時鐘頻率，配置各個IO的工作狀態，USART配置，對于需要初始化的傳感器進行初始化。按鍵狀態采用外部中斷方式傳給MCU。當WiFi模塊獲取到手機數據，通過串口把數據傳給MCU，會使MCU進入USART接收中斷。手機端數據處理、獲取傳感器數據、發送給手機端和顯示傳感器數據這四部分代碼在主程序里面不斷循環。

手機終端軟件設計主要由房間舒適度、環境監測、體征檢測、娛樂生活四部分區域組成。通過數據接收和指令發送，完成傳感器數據顯示、視頻監控、MP3播放，以及夜燈、風扇控制等功能。手機端數據處理用來分析手機端發送過來的指令，然后控制風扇、夜燈等電路做出一定動作。

4 結語

物聯網的發展，給人們的生活帶來了便利，降低了生產成本，提高了資源的使用率。本系統將物聯網技術、傳感器技術、智能處理等技術綜合應用到了嬰幼兒智能家居監護中，實現了傳感器、控制器等設備通過無線技術連接和采集數據信息的處理。使用傳感器采集室內環境、嬰幼兒體征參數等數據，通過主控芯片進行信息的讀取和處理，實現嬰幼兒護理的智能化控制，實用性強，應用價值高，同時提升了嬰幼兒護理的安全性、舒適性、便利性。

參考文獻：

[1]李雨樵.物聯網在智能家居中的應用[J].信息記錄材料，2018（2）：121-122.

[2]江夢.基于物聯網的遠程醫療監護系統研究[J].軟件，2017（2）：136-138.

[3]劉學樣.嬰幼兒養育行為的現狀及影響因素研究[D].西安：陜西師范大學，2017.