基于物联网的智慧老人看护系统

缪昕，王诗文

摘要：养老问题已经成为当代社会发展的主要矛盾之一。为减轻我国人口老龄化给社会和年轻人所带来的赡养老人的压力，文章从物联网技术的角度出发，构建了一个基于物联网的智慧老人看护系统，并给出了相应的模块化设计方案。系统可对老人进行全天候的身体状况检测和定位检测，并将老人身体状况上至传服务器，家人可通过Android版软件实时查看老人情况，在极大程度上降低了老人意外的发生，减少子女对老人的担心，为家庭和社会减轻了赡养老人的压力。

关键词： 物联网;智慧;老人;看护系统;模块;服务器

中图分类号：TP311    文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）34-0151-02

1 引言

随着我国人口的老龄化，国家每年都要花巨大人力物力财力来赡养老人。养老除了要保障老人的基本生活之外，还要有许多适合老人心理和医学等多方面的专业看护服务，尤其是医学方面，由于老人的体质衰弱，医学检查的频率比较高，人工检查，过程烦琐，时间长，大部分检查类似，并且有时也不能保证及时，这过程加大了养老压力。随着物联网应用的不断普遍，如果有一款智能设备，能够随时检测老人的身体状况，那么养老将会变得更加轻松，也将给社会节省下许多人力财力。

针对当前人口老龄化问题不断加剧，老人的健康问题，本文描述了一套基于物联网技术的可穿戴智能检测仪以及配套的社区服务。老人穿戴的智能检测仪将全天候为老人检测血压、心电、脉搏等身体状况并将数据通过无线网络上传至社区服务器端，内置GPS和陀螺仪，当老人摔倒或迷路时能够快速定位老人位置第一时间为老人进行救治。家人可通过Android版软件了解老人的身体状况。同时可提供接口给互联网医疗公司，借助人工智能分析每个老人的数据并给出保健建议。做到集老人的身体检查，危险提前预知报警和病理提示于一体的全面看护。

2 智慧老人看护系统总体设计

基于物联网的智慧老人看护系统分为无线模块、主控中心和监测管理平台三部分。无线模块和主控间的数据由zigbee无线网络来完成，主控中心与监测管理平台之间的数据交流则由GSM网络来完成。将所有模块设计集成到一起，设计出一款外形优美，且适合老人穿戴的智能手环。

无线模块是本系统底层数据的采集和信息源，由老人活动监测、无线摔倒监测、脉搏和心率检测等传感器捕获老人当前的各种状态的信息，并对全部数据进行简单的计算和分析，由电路传输给主控中心。该部分模块存在很大的灵活性，可在现有基础上对功能进行进一步发展。

主控中心在整个老人看护系统中处于主心骨的位置，主要是进行监测数据的收集、分析、数据和命令的传输及对突发状况的应案处理。

监测和管理平台是主要是负责对老人发生的突发状况进行应急救援的。当监测和管理平台接收到由无线网络传输过来的报警信号，会报给社区的当前值班者和老人的子女，告诉他们，老人发生危险，方便其及时做出应急行动，对老人实施救援。

2.1 无线模块的设计

2.1.1 运动检测模块设计

运动检测模块以mpu6050为主，同时配置GPS和陀螺仪。将监测模块装配到手环上，当老人佩戴上手环，就能实时获取老人的活动数据。如果手环检测到老人未进行活动的时间超出正常值，系统会将老人当前的活动数据以无线传输的方式发送到主控中心，主控中心则按照程序设定逻辑进行数据解析同应急方案的处理。

2.1.2无线摔倒检测模块设计

无线摔倒检测模块是以STM32为主控，mpu6050作为加速度传感器芯片、加上短距离无线收发电路构成。无线摔倒检测模块利用加速度传感器来获取老年人的活动加速度，由摔倒检测算法来判断老年人当前状态，判决的结果通过无线网络传输到主控中心。

2.1.3 身体状况模块设计

身体状况模块设计以mkb0803心率血压模块为主，该模块主要包括yk1801脉搏传感器芯片、模拟机的前端mn8802脉搏芯片及sfb9712算法芯片四部分。通过该模块检测腕部血压和心率信息，然后将数据发送到主控中心，主控中心将按照设定的程序进行数据分析采取相应的行动。

2.2 主控中心设计

主控中心由STM最小系统板、信息显示、GSM模块、ZigBee无线通信模块、报警装置等部分构成。主控中心是本系统的重要中枢，是负责接收来自终端模块的各种监测数据，同时结合算法和基本控制流程对老人的活动情况、当前状态以及身体状况的数据进行分析。在分析完数据之后，对不同情况下的数据进行显示，并完成传输模式的选择以及对突发状况该采取的应急方案等功能的设计。当老人处于摔倒状态或者迷路或者身体状况异常，手环就会发出报警并通过GSM网络将异常状态信息传送给监管平台，便能告知工作人员或者其监护人让其能尽快对突发状况进行处理，极大程度地降低事故产生的风险。同时提供接口给互联网医疗公司，借助人工智能分析每个老人的数据并给出保健建议，将其建议反馈给其监护人。

2.3 监测和管理平台设计

监测和管理平台主要是对老人生活状况的记录和管理。平台的服务器端可以搭建在老人所在的社区物业，在电脑上登录相应的网页，就能查看到老人当前的活动状态，平台将会对老人所产生的数据进行记录和管理。同时，其监护人还可以通过下载移动端手机应用，通过手机来查看老人的活动状态以及接收老人手环所发出的报警信号和结合老人身体数据生成的保健建议，让其亲属更好地照顾老人。当老人发生危险，主控中心就会向平台发送求救信号，即向手机端和电脑端同时发送，于是两者的界面就会弹出警告求救标志，以及显示老人当前位置离当前监护人的距离，并帮监护人规划耗时最短的救援路径。

2.4 无线传输模块设计

传输模块中zigbee模块选择cc2530芯片。它可以使用非常便宜的材料构建一个足够大的网络节点。cc2530性能优良，用的是目前全國普标高性能的增强型8051cpu，系统内部选用256k可编程闪存、8kb-ram 。它具有处于不同的供电模式下，还具备了让大量的数据继续维护的特点，支持硬件调试功能，运行时间和模式之间转换时长的缩短，很大程度上减少了对能源的浪费。

对于系统中的GSM模块选择采用sim900a。sim900a支持rs232串口与lvttl串口，并且具有带硬件的电流控制。方便地与产品相连。sim900a 能进行语音通话、发送sms短信、对于数据和传真等信息进行高速的传输，能够很好地满足经济、紧凑型研究開发的应用需求。

基于每个模块中 zigbee 节点的特性，系统采取双星型的无线网络拓扑结构，由1个协调器和10个终端设备组成的多点对互联网模块拓扑网络。把主控中心变压器作为无线信号传输网络的一个主协调器，并且要打造一个全新的无线信号传输网络以便对其打理。把无线检测模块当作是无线网络的一种终端装置，放置到在这个无线网络中来实现对于完整无线数据间传输。

3 结论

随着我国的人口老龄化现象的不断加重，赡养老人成了一大社会问题。为了更好地解决这一问题，减轻社会的负担和年轻人的压力，该系统基于物联网智能信息化，结合微控制处理器，利用传感器、GSM网络等设备设计了一个手环与监控平台相结合的智慧老人看护系统。通过系统上的传感器设备和程序控制来对老人进行监护通过看护系统中的软件和硬件来对老人进行看护，在老人行为状况异常时能够及时发现危险，应对不同突发状况并请求援助。

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【通联编辑：梁书】