基于內(nèi)置衛(wèi)星定位的智能救命手杖

鄒雙全 任西旺

摘 要： 本文主要講述了一種以STM32為核心的內(nèi)置衛(wèi)星定位的智能救命手杖。該手杖主要針對老年人容易迷路甚至走失，以及老年人經(jīng)常會出現(xiàn)血糖和血壓偏高等特點(diǎn)來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。老人獨(dú)自出行時(shí)，若離開設(shè)定的區(qū)域便會給手機(jī)用戶發(fā)送信息，遇到各種問題也可以通過求助按鍵給監(jiān)護(hù)人發(fā)送信息，以充分保證老年人的人身財(cái)產(chǎn)安全。與此同時(shí)，通過紅外感應(yīng)裝置進(jìn)行準(zhǔn)確的血糖血壓的測定，保證了老年人能夠及時(shí)進(jìn)藥。最后，文章介紹了手杖在電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方面的可行性。

關(guān)鍵詞： 智能救命手杖；MTM32；GPS定位模塊；GSM模塊；血糖血壓計(jì)

引言

老年人需要鍛煉與出行，但由于疾病的困擾，體能的下降，“行路難”問題不可避免的成為困擾著老人們的一個難題。 根據(jù)老年人的需要和目前狀況，我們設(shè)計(jì)了一款內(nèi)置衛(wèi)星定位的智能手杖，使老年人的活動范圍不再局限于家中或者醫(yī)院，老年人在行走中，就可以檢測自身的血糖值和血壓值，隨時(shí)進(jìn)藥，也不必?fù)?dān)心是否迷路[1]。內(nèi)置的衛(wèi)星定位和三軸加速傳感器可以實(shí)時(shí)的檢測自身所處位置和所走距離，大幅度提高老年人的生活質(zhì)量[2]。

一 智能救命手杖的基本原理與組成

1.1工作原理

智能手杖的基本工作原理是：利用GPS的衛(wèi)星定位功能，隨時(shí)確定使用者的位置，將當(dāng)前的經(jīng)緯度信息和預(yù)先存儲在拐杖里的路徑信息進(jìn)行比較，如果超出預(yù)定范圍則給出提示信息，幫助使用者回到預(yù)定范圍；如果超出一定范圍，向監(jiān)護(hù)人發(fā)送GSM短信息報(bào)警、求助。監(jiān)護(hù)人可以隨時(shí)向智能拐杖發(fā)短信查詢當(dāng)前位置；監(jiān)護(hù)人可以通過GPRS與智能拐杖建立網(wǎng)絡(luò)連接，在地圖上顯示實(shí)時(shí)位置和行走軌跡，監(jiān)控使用者的活動范圍，幫助監(jiān)護(hù)人盡快找到使用者。在光線較暗條件下，智能拐杖本身的手電筒就會照明，方便老人出行，還可以自由伸縮，以適應(yīng)不同身高的使用者[3]。

1.2系統(tǒng)組成

智能手杖控制系統(tǒng)由STM32單片機(jī)、傳感器、GPS定位模塊、GSM模塊等組成。其中以STM32為核心實(shí)現(xiàn)控制，從而確保老人安全。當(dāng)脈搏傳感器被觸發(fā)時(shí)，將信號傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)發(fā)出報(bào)警信號，并通過GSM模塊給手機(jī)用戶發(fā)出警示信息。若老人獨(dú)自出行，離開設(shè)定的區(qū)域也會給手機(jī)用戶發(fā)送信息，遇到各種問題也可以通過求助按鍵給監(jiān)護(hù)人發(fā)送信息，以足夠保證老年人人身財(cái)產(chǎn)安全。

二 智能救命手杖的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件包括主程序、采集信息程序、提醒控制程序等，脈搏心率傳感器作采集心率脈搏的檢測工作，GPS定位作采集老年人活動區(qū)域的規(guī)范檢測工作，手電筒為老人提供照明服務(wù)，一鍵求助按鍵為老人的安全又加了一層保障。

具體設(shè)計(jì)思路如下所示：

打開電源開關(guān)后，單片機(jī)上電單片機(jī)啟動后以掃描方式開始工作。GPS定位系統(tǒng)，脈搏心率傳感器、光敏電阻等將檢測到的信號傳入單片機(jī)中，單片機(jī)根據(jù)這些消息內(nèi)容控制GSM模塊、手電筒、報(bào)警器。當(dāng)老人手握拐杖，各個模塊開始工作，GPS模塊開始實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)發(fā)現(xiàn)老年人所在地超出了已知的區(qū)域，單片機(jī)馬上將信息反饋給GSM模塊以短信方式通知手機(jī)用戶；當(dāng)單片機(jī)檢測到求助按鈕被按下，GSM模塊與手機(jī)用戶建立連接以便為老人及時(shí)提供幫助；當(dāng)單片機(jī)檢測到脈搏心率失常時(shí)，立馬發(fā)出警報(bào)引起人注意，并與手機(jī)用戶建立連接為老人及時(shí)提供救助，如此反復(fù)循環(huán)，單片機(jī)進(jìn)入下一個循環(huán)周期，繼續(xù)處理各模塊采集到的信號。

2.2實(shí)物展示

三 結(jié)論

根據(jù)以上設(shè)計(jì)，制作了智能拐杖樣機(jī)。通過對樣機(jī)的測試，主要實(shí)現(xiàn)了如下功能：

（1）衛(wèi)星定位功能，監(jiān)護(hù)人可隨時(shí)確定使用者的具體位置；

（2）偏離提示和求助功能，在使用者偏離預(yù)定路線時(shí)給予主動提示，必要時(shí)呼叫監(jiān)護(hù)人，發(fā)出求助信息；

（3）拐杖呼救功能，在使用者摔倒或者其他突發(fā)時(shí)間，可以主動向監(jiān)護(hù)人發(fā)送求救信息；

（4）監(jiān)護(hù)人可以通過監(jiān)控使用者的活動軌跡，實(shí)現(xiàn)連續(xù)實(shí)時(shí)定位；

（5）照明功能，為了方便老人在光線較暗的條件下出行。

智能手杖的設(shè)計(jì)，在保證了手杖的基本功能之下，增加的探照燈和GPS為老年人在夜間和陌生地域的行走提供了保障；其伸縮結(jié)構(gòu)和儲藥盒大大減輕了老年人攜帶困難的問題；最重要的是它可以快捷準(zhǔn)確的測量血糖血壓值，減少了去醫(yī)院的復(fù)雜程序，使老年人對自己的身體狀況有了實(shí)時(shí)的了解。

參考文獻(xiàn)

[1]朱勁夫，程方明，劉明哲，蘇世熙.基于GPS和GSM智能手杖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（12）：139-141.

[2]許麗， 曹勝男， 唐立偉. 基于 AT89C51 的智能手杖設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 太原師范學(xué)院學(xué)報(bào)： 自然科學(xué)版， 2009 （4）： 66-69.

[3]楊鑫， 袁伍， 符長友， 等. 物聯(lián)網(wǎng)智能手杖的應(yīng)用價(jià)值研究[J]. 電子制作， 2014 （22）： 28-28.