文｜張林，崔亮

基于Android技術(shù)的老人看護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

文｜張林，崔亮

一、引言

中國是世界上老年人口最多的國家，占全球老年人口總量的五分之一。隨著老齡化時(shí)代的到來，獨(dú)居老人現(xiàn)狀越來越普遍，老人的安全問題成為越來越重視的問題。如何解決老人的看護(hù)問題是值得研究的重要課題之一。目前子女關(guān)注老人的健康，大多數(shù)采用打電話詢問的方式，這種方式存在一定的弊端，因?yàn)槔先藫?dān)心子女著急，一般情況下不會(huì)把狀態(tài)告訴子女；另外老人的居住環(huán)境可能隨時(shí)會(huì)出現(xiàn)異常，老人自己都感知不到危險(xiǎn)的來臨。本系統(tǒng)采用智能化的方式來進(jìn)行監(jiān)控以及事件處理，感知層利用各種傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，執(zhí)行層采用Android技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，該看護(hù)系統(tǒng)能夠幫助養(yǎng)老機(jī)構(gòu)、社區(qū)大幅提升管理效率，并使得居家看護(hù)、社區(qū)看護(hù)成為可能。

二、硬件組成

（一）任務(wù)需求

本老人看護(hù)系統(tǒng)保障居家防火、防水、防盜等方面的環(huán)境安全。出現(xiàn)上述警情時(shí)，除本地警告外，報(bào)警信息應(yīng)及時(shí)發(fā)至家人所隨身攜帶的移動(dòng)通信工具，并且上述所有的告警信息可由家人通過智能終端上的選項(xiàng)設(shè)置是否需要通知社區(qū)服務(wù)中心。老人遇到諸如身體不適等緊急情況時(shí)，可按下隨身報(bào)警按鈕，將報(bào)警信息發(fā)至家人隨身攜帶的移動(dòng)通信工具和社區(qū)服務(wù)中心。家人可以通過隨身攜帶的移動(dòng)通信工具看到家中現(xiàn)場的實(shí)時(shí)影像。

（二）硬件設(shè)備選擇

智能終端是本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的核心硬件設(shè)備，采用Cortex-M3處理器，集成了ZigBee、Bluetooth、RS485、RF315M、RF433M、RS232、CAN等與移動(dòng)互聯(lián)相關(guān)的通信接口。繼電器可以進(jìn)行四路光電隔離開關(guān)量采集，具有四路30A大功率繼電器常開、常閉輸出，具有RS485/RS232標(biāo)準(zhǔn)接口和MODBUS-RTU標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議控制，可通過撥碼開關(guān)設(shè)置I/O輸入變化主動(dòng)上傳。紅外探測器、門磁傳感器、水浸傳感器、煙霧傳感器屬于數(shù)字開關(guān)型傳感器。

根據(jù)任務(wù)要求，硬件設(shè)備選擇如下表：

序號(hào) 設(shè)備名稱 數(shù)量 序號(hào) 設(shè)備名稱 數(shù)量1 智能終端 1 9 紅外探測器 1 2 Z i g b e e節(jié)點(diǎn)模塊 4 1 0 報(bào)警器 1 3 R F 4 3 3 / 3 1 5節(jié)點(diǎn)模塊 1 1 1 隨身報(bào)警按鈕 1 4 路由器 1 1 2 門磁探測器 1 5 網(wǎng)絡(luò)攝像頭 1 1 3 繼電器 1 6 電腦 2 1 4 L E D燈 1 7 煙霧探測器 1 1 5 風(fēng)扇 1 8 P A D 1 1 6 a n d r o i d手機(jī) 1

（三）電路設(shè)計(jì)原理

本系統(tǒng)系統(tǒng)架構(gòu)分為三層，感知層、網(wǎng)絡(luò)層、執(zhí)行層。感知層通過多種傳感器實(shí)時(shí)感知環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)把感知層檢測的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到執(zhí)行層，執(zhí)行層獲取到數(shù)據(jù)后，自動(dòng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。

將人體紅外探測器、水浸傳感器、煙霧傳感器、門磁傳感器分別接入Zigbee的I/O口。隨身報(bào)警按鈕與智能終端通過RF433/315進(jìn)行無線通信。智能終端通過RS485與繼電器模塊進(jìn)行通信，智能終端和PAD之間通過藍(lán)牙通信。風(fēng)扇、報(bào)警器、LED燈作為執(zhí)行元件，連接在繼電器常開端。當(dāng)設(shè)防時(shí)，人體紅外探測器和門磁作為是否有人入侵的警情信號(hào)，水浸傳感器作為家里發(fā)生廚衛(wèi)設(shè)備的漏水警情信號(hào)，煙霧傳感器作為家里發(fā)生火災(zāi)的警情信號(hào)，老人的隨身報(bào)警安排作為老人突發(fā)身體不適的警情信號(hào)。當(dāng)警情信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，各節(jié)點(diǎn)主動(dòng)上報(bào)給智能終端，智能終端通過藍(lán)牙將警情信號(hào)發(fā)給PAD,同時(shí)發(fā)給仿真PC和手機(jī)，繼電器觸點(diǎn)常開變?yōu)槌ｉ]，產(chǎn)生聲光報(bào)警，發(fā)生火災(zāi)時(shí)報(bào)警的同時(shí)風(fēng)扇開啟進(jìn)行排煙；在PAD和智能手機(jī)上可通過網(wǎng)絡(luò)攝像頭實(shí)時(shí)查看到家中的影像。

三、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

（一）系統(tǒng)開發(fā)流程

本老人看護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要6個(gè)步驟， 首先是軟件開發(fā)環(huán)境的搭建，需要在Win7環(huán)境下安裝SQL2000、串口調(diào)試助手、仿真系統(tǒng)、Android開發(fā)環(huán)境等。軟件環(huán)境搭建好后根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)要求選擇合適的硬件設(shè)備，根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)原理在網(wǎng)孔板上進(jìn)行安裝和接線。設(shè)備接線完成后進(jìn)行局域網(wǎng)的組網(wǎng)，需要將兩臺(tái)電腦、路由器、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、手機(jī)、PAD組網(wǎng)。接下來就是Zigbee節(jié)點(diǎn)、智能終端、藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)、RF433/315節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)的配置。配置好后根據(jù)項(xiàng)目要求進(jìn)行程序編寫，程序編寫好后將APP下載到智能手機(jī)和PAD中，在程序編寫的過程中需要和硬件、仿真一起進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試。具體的開發(fā)流程如圖：

系統(tǒng)開發(fā)流程圖

（二）硬件設(shè)備運(yùn)行

根據(jù)任務(wù)要求進(jìn)行設(shè)備選擇、安裝、連線，將APP下載到手機(jī)和PAD中，可以在手機(jī)和PAD中收到警情信號(hào)，也可以通過設(shè)置接觸警報(bào)，繼電器輸出端的執(zhí)行器可以作出正確的響應(yīng)，完成能達(dá)到項(xiàng)目的要求。

四、總結(jié)

本系統(tǒng)利用Zigbee、藍(lán)牙、RF433/315、RS485多種通信方式，涉及電子、通信、計(jì)算機(jī)多專業(yè)知識(shí)的融合。采用Android程序開發(fā)技術(shù)設(shè)計(jì)面向居家老人、社區(qū)的物聯(lián)網(wǎng)看護(hù)系統(tǒng)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)老人家突發(fā)意外和居家安全方位看護(hù)，可解決傳統(tǒng)的老人看護(hù)系統(tǒng)存在的諸多問題。

作者單位：江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學(xué)院