防走失的智能手環

孫妙　齊秋紅　張婷

摘要：隨著時代的發展，我國的人口老齡化問題日益嚴重。隨著老年人越來越多，關于老年人的人身安全問題也受到重視。但是他們的身邊卻還是有很多的安全隱患，時刻威脅著老年人的人身安全。為了保障老年人的日常生活安全，提高老年人的生活質量，本文在基于老年人的生活狀態下提出了一個專為老年人設計的軟件APP 和硬件智能手環相結合的思路，其功能上的最大特點是實現了手環數據的遠程智能終端察看，借助服務器實現數據實時上傳，服務器實時分發至遠程智能終端。基于以上老年人對智能手環的需求分析，對智能手環功能進行設計，其中，控制顯示界面為手機端微信小程序，系統采用Arduino軟件開發平臺。老年人可以通過智能手環聯系自己的子女，子女也可以通過手環的實時定位和心率血壓監測系統來了解老人的處境。

關 鍵 詞 ：APP;智能手環;Arduino;遠程智能終端

1.研究背景

隨著社會的發展，我國的人口老齡化越來越嚴重，老年人在過著幸福而閑適生活的同時，越來越重視從物質生活到精神生活的轉移。然而，相關數據顯示，我國不少城市人口老齡化超過10%，預計到2050年左右將達到三分之一。老齡化的出現也將面臨更多的問題，老年人群中大部分都會出現記憶弱化的現象，嚴重的則是老年癡呆，生活中也出現有不少老人走失，忘記回家路的事件。子女們因生活節奏的加快，都過著繁忙而又緊張的生活，時刻守護在老人身邊變得十分困難，加上年事已高的老年人往往記憶力下降，且身患多種疾病，老人外出走失和突發意外情況屢見不鮮。因此對于老年人群，我們應該更多地去關注、關愛老人。基于以上考慮做一款老人防走失智能手環來解決老人走失的問題，該項目也可以用于敬老院和精神病院老人的安全管理。

2.系統的整體實現

本項目針對老年人身體易發生突發狀況，易走失的情況，設計基于Arduino的自動控制系統。本系統主要由主控電路、供電電路、信息采集電路、復位電路、時鐘電路和按鍵電路、GPS模塊等構成。

該防走失智能手環的主要功能包括：當老年人獨自在家或獨自外出的時候，兒女能通過智能手環的GPS定位系統對老人的位置進行追蹤，讓子女能夠隨時掌握老人的動向，來保證他們的人生安全。當老年人出現意外時，能夠通過一鍵呼叫，呼叫自己的兒女，當老年人的心率血壓持續不正常時，能及時通知自己的子女，讓老年人的人生安全更有保障。

基于以上老年人對智能手環的需求分析，對智能手環功能進行設計，其中，控制顯示界面為手機端微信小程序，系統采用Arduino軟件開發平臺。

首先，該智能手環系統通過Arduino的自動控制系統設計了GPS、藍牙等多重定位系統，心率、血壓監測系統，語音系統，時鐘系統。其中，控制顯示界面為手機端微信小程序。GPS的定位系統會反饋到手機端微信小程序，心率、血壓的數值也會反饋到手機微信端小程序，子女可以通過小程序來實時了解老人的身體狀況。智能手環的一鍵呼叫系統也是通過手機端來接收信息，并且手機端會有警報。智能手環有時鐘模塊，確認實時時間，并且有完善的電源保存系統，能通過睡眠來減小電量的消耗，保持長久續航。

3.定位系統的設計

在對智能手環功能進行設計中控制顯示界面為手機端微信小程序，系統采用Arduino軟件開發平臺。

采用了多重定位功能，通過GPS（衛星定位）、藍牙定位、藍牙感應等技術，可達比較精準的定位效果。智能定位功能主要由人員定位監控數據采集（GPS+LBS）模塊，手機（IOS+Android系統）接收處理APP和云端數據庫及地圖數據庫三大部分組成，他們之間可以相互傳輸數據和通訊，人員定位端可接收手機端和云端的相關指令。

4.心率、血壓監測系統

光學心率傳感器是智能穿戴設備中最為普及的用于心率檢測的傳感器之一。它采用電光溶劑脈搏波描記法（PPG）來測量心率及其他生物計量指標。測量原理：通過電容燈光射向皮膚，透過皮膚組織反射回的光被光敏傳感器接受并轉換成電信號，再經過電信號轉換成數字信號，再根據血液的吸光率算出心率。簡化測量過程就是：發射光——轉換成電信號——轉換成數字信號。

5.屏幕的設計

屏幕是智能手環的主要輸入和輸出組件。智能手環屏幕可分為兩部分：顯示屏和電容式觸控面板。該防走失智能手環的屏幕使用的是電子墨水和LED屏幕，因為功耗低，可以減少電量的消耗，加強手環的持續時間。

6.無線通訊模塊的設計

無線通訊模塊，設置為與外部設備進行信息交互，例如：藍牙模塊、WIFI模塊等;通過藍牙無線與智能移動終端連接，接收到來自于智能移動終端的未讀短信或者未接電話等信息，在屏幕上給予用戶提示;且可以將智能手環的數據同步到智能移動終端或個人計算機上，以便于對其進行存儲或者做進一步的分析。

7.監測感應模塊的設計

監測感應模塊，設置為使用傳感器實時監測用戶的狀態信息，并根據狀態信息向用戶反饋提示信息;進而為用戶做出適當的提醒，例如：喝水，休息等。

8.其他各模塊功能的實現

①電池模塊，設置為在智能手環上安裝的其余功能模塊進行供電;內置充電電池和電源管理電路，對外設置有一個充電接口，可以在插入適配器后，為內部的電池充電。

②顯示模塊，設置顯示對應的信息以提醒用戶;

③控制模塊，設置為響應用戶操作，接收用戶的操作，協調多種類型的功能模塊之間的信息交互;

④語音模塊，設置為與用戶進行語音交互;

⑤震動模塊，設置為采用震動的方式向用戶發出提示;

⑥防護模塊，設置為對總線進行防水和防塵保護。并增強手環的整體美感，提升佩戴手環的美觀性。

9.結束語

本次設計的防走失智能手環主要使智能手環具有了GPS定位功能，一鍵呼叫功能，語音交互功能以及感應功能。針對現有的防走失智能手環體系的不足完成了一項低成本、低耗能的防走失智能手環的設計，具有一定的實用價值。防走失智能手環可以大幅度降低老人的走失事件突發狀況，心率，血壓檢測系統也可以隨時關注老年人的身體健康，它極大的緩解了人們對人口老齡化現象出現后的老年人獨處問題，有這個手環后就可以讓他們知道自己的身體狀況，能讓子女時刻知道老人的現狀，并且造價并不是非常昂貴，使它可以走進平常老百姓家中，給人們帶來了極大的便利。這樣社會幸福度也會隨之提升，我們的國家也會越來越好。

參考文獻

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