基于物聯網的智慧老人看護系統

繆昕，王詩文

摘要：養老問題已經成為當代社會發展的主要矛盾之一。為減輕我國人口老齡化給社會和年輕人所帶來的贍養老人的壓力，文章從物聯網技術的角度出發，構建了一個基于物聯網的智慧老人看護系統，并給出了相應的模塊化設計方案。系統可對老人進行全天候的身體狀況檢測和定位檢測，并將老人身體狀況上至傳服務器，家人可通過Android版軟件實時查看老人情況，在極大程度上降低了老人意外的發生，減少子女對老人的擔心，為家庭和社會減輕了贍養老人的壓力。

關鍵詞： 物聯網;智慧;老人;看護系統;模塊;服務器

中圖分類號：TP311? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）34-0151-02

1 引言

隨著我國人口的老齡化，國家每年都要花巨大人力物力財力來贍養老人。養老除了要保障老人的基本生活之外，還要有許多適合老人心理和醫學等多方面的專業看護服務，尤其是醫學方面，由于老人的體質衰弱，醫學檢查的頻率比較高，人工檢查，過程煩瑣，時間長，大部分檢查類似，并且有時也不能保證及時，這過程加大了養老壓力。隨著物聯網應用的不斷普遍，如果有一款智能設備，能夠隨時檢測老人的身體狀況，那么養老將會變得更加輕松，也將給社會節省下許多人力財力。

針對當前人口老齡化問題不斷加劇，老人的健康問題，本文描述了一套基于物聯網技術的可穿戴智能檢測儀以及配套的社區服務。老人穿戴的智能檢測儀將全天候為老人檢測血壓、心電、脈搏等身體狀況并將數據通過無線網絡上傳至社區服務器端，內置GPS和陀螺儀，當老人摔倒或迷路時能夠快速定位老人位置第一時間為老人進行救治。家人可通過Android版軟件了解老人的身體狀況。同時可提供接口給互聯網醫療公司，借助人工智能分析每個老人的數據并給出保健建議。做到集老人的身體檢查，危險提前預知報警和病理提示于一體的全面看護。

2 智慧老人看護系統總體設計

基于物聯網的智慧老人看護系統分為無線模塊、主控中心和監測管理平臺三部分。無線模塊和主控間的數據由zigbee無線網絡來完成，主控中心與監測管理平臺之間的數據交流則由GSM網絡來完成。將所有模塊設計集成到一起，設計出一款外形優美，且適合老人穿戴的智能手環。

無線模塊是本系統底層數據的采集和信息源，由老人活動監測、無線摔倒監測、脈搏和心率檢測等傳感器捕獲老人當前的各種狀態的信息，并對全部數據進行簡單的計算和分析，由電路傳輸給主控中心。該部分模塊存在很大的靈活性，可在現有基礎上對功能進行進一步發展。

主控中心在整個老人看護系統中處于主心骨的位置，主要是進行監測數據的收集、分析、數據和命令的傳輸及對突發狀況的應案處理。

監測和管理平臺是主要是負責對老人發生的突發狀況進行應急救援的。當監測和管理平臺接收到由無線網絡傳輸過來的報警信號，會報給社區的當前值班者和老人的子女，告訴他們，老人發生危險，方便其及時做出應急行動，對老人實施救援。

2.1 無線模塊的設計

2.1.1 運動檢測模塊設計

運動檢測模塊以mpu6050為主，同時配置GPS和陀螺儀。將監測模塊裝配到手環上，當老人佩戴上手環，就能實時獲取老人的活動數據。如果手環檢測到老人未進行活動的時間超出正常值，系統會將老人當前的活動數據以無線傳輸的方式發送到主控中心，主控中心則按照程序設定邏輯進行數據解析同應急方案的處理。

2.1.2無線摔倒檢測模塊設計

無線摔倒檢測模塊是以STM32為主控，mpu6050作為加速度傳感器芯片、加上短距離無線收發電路構成。無線摔倒檢測模塊利用加速度傳感器來獲取老年人的活動加速度，由摔倒檢測算法來判斷老年人當前狀態，判決的結果通過無線網絡傳輸到主控中心。

2.1.3 身體狀況模塊設計

身體狀況模塊設計以mkb0803心率血壓模塊為主，該模塊主要包括yk1801脈搏傳感器芯片、模擬機的前端mn8802脈搏芯片及sfb9712算法芯片四部分。通過該模塊檢測腕部血壓和心率信息，然后將數據發送到主控中心，主控中心將按照設定的程序進行數據分析采取相應的行動。

2.2 主控中心設計

主控中心由STM最小系統板、信息顯示、GSM模塊、ZigBee無線通信模塊、報警裝置等部分構成。主控中心是本系統的重要中樞，是負責接收來自終端模塊的各種監測數據，同時結合算法和基本控制流程對老人的活動情況、當前狀態以及身體狀況的數據進行分析。在分析完數據之后，對不同情況下的數據進行顯示，并完成傳輸模式的選擇以及對突發狀況該采取的應急方案等功能的設計。當老人處于摔倒狀態或者迷路或者身體狀況異常，手環就會發出報警并通過GSM網絡將異常狀態信息傳送給監管平臺，便能告知工作人員或者其監護人讓其能盡快對突發狀況進行處理，極大程度地降低事故產生的風險。同時提供接口給互聯網醫療公司，借助人工智能分析每個老人的數據并給出保健建議，將其建議反饋給其監護人。

2.3 監測和管理平臺設計

監測和管理平臺主要是對老人生活狀況的記錄和管理。平臺的服務器端可以搭建在老人所在的社區物業，在電腦上登錄相應的網頁，就能查看到老人當前的活動狀態，平臺將會對老人所產生的數據進行記錄和管理。同時，其監護人還可以通過下載移動端手機應用，通過手機來查看老人的活動狀態以及接收老人手環所發出的報警信號和結合老人身體數據生成的保健建議，讓其親屬更好地照顧老人。當老人發生危險，主控中心就會向平臺發送求救信號，即向手機端和電腦端同時發送，于是兩者的界面就會彈出警告求救標志，以及顯示老人當前位置離當前監護人的距離，并幫監護人規劃耗時最短的救援路徑。

2.4 無線傳輸模塊設計

傳輸模塊中zigbee模塊選擇cc2530芯片。它可以使用非常便宜的材料構建一個足夠大的網絡節點。cc2530性能優良，用的是目前全國普標高性能的增強型8051cpu，系統內部選用256k可編程閃存、8kb-ram 。它具有處于不同的供電模式下，還具備了讓大量的數據繼續維護的特點，支持硬件調試功能，運行時間和模式之間轉換時長的縮短，很大程度上減少了對能源的浪費。

對于系統中的GSM模塊選擇采用sim900a。sim900a支持rs232串口與lvttl串口，并且具有帶硬件的電流控制。方便地與產品相連。sim900a 能進行語音通話、發送sms短信、對于數據和傳真等信息進行高速的傳輸，能夠很好地滿足經濟、緊湊型研究開發的應用需求。

基于每個模塊中 zigbee 節點的特性，系統采取雙星型的無線網絡拓撲結構，由1個協調器和10個終端設備組成的多點對互聯網模塊拓撲網絡。把主控中心變壓器作為無線信號傳輸網絡的一個主協調器，并且要打造一個全新的無線信號傳輸網絡以便對其打理。把無線檢測模塊當作是無線網絡的一種終端裝置，放置到在這個無線網絡中來實現對于完整無線數據間傳輸。

3 結論

隨著我國的人口老齡化現象的不斷加重，贍養老人成了一大社會問題。為了更好地解決這一問題，減輕社會的負擔和年輕人的壓力，該系統基于物聯網智能信息化，結合微控制處理器，利用傳感器、GSM網絡等設備設計了一個手環與監控平臺相結合的智慧老人看護系統。通過系統上的傳感器設備和程序控制來對老人進行監護通過看護系統中的軟件和硬件來對老人進行看護，在老人行為狀況異常時能夠及時發現危險，應對不同突發狀況并請求援助。

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【通聯編輯：梁書】