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《基于ZigBee和LabVIEW的社區(qū)空巢老人監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、基于ZigBee和LabVIEW的社區(qū)空巢老人監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[導(dǎo)讀]?0引言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口流動(dòng)性加大，家庭結(jié)構(gòu)也在不斷發(fā)生改變，越來越多的老年人單獨(dú)居住，無人照料。據(jù)第六次人口普查數(shù)據(jù)顯示，在有老年人的家庭中，空巢家庭占比已達(dá)到31.77%，伴隨老齡化程度的加深，?0引言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口流動(dòng)性加大，家庭結(jié)構(gòu)也在不斷發(fā)生改變，越來越多的老年人單獨(dú)居住，無人照料。據(jù)第六次人口普查數(shù)據(jù)顯示，在有老年人的家庭中，空巢家庭占比已達(dá)到31.77%，伴隨老齡化程度的加深，空巢家庭的比重仍會(huì)迅速上升，同時(shí)老人的健康情況也會(huì)限制其子女的就業(yè)選擇與工作時(shí)長(zhǎng)，老年人的安全監(jiān)護(hù)問題己成為社會(huì)關(guān)注的
2、焦點(diǎn)。目前，基于GSM的老人遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)得到推廣，基于圖像理解的家庭監(jiān)護(hù)技術(shù)也在國(guó)外展開研究。然而，這些方法往往因?yàn)榫戎患皶r(shí)或是老人病發(fā)時(shí)失去求救能力而錯(cuò)過最佳的救治時(shí)間，給家人帶來遺憾。本文針對(duì)空巢老人的安全監(jiān)護(hù)問題，設(shè)計(jì)了基于ZigBee和LabVIEW的社區(qū)空巢老人室內(nèi)監(jiān)護(hù)與報(bào)警系統(tǒng)。此系統(tǒng)以社區(qū)為單位對(duì)空巢老人進(jìn)行統(tǒng)一的日常監(jiān)護(hù)，實(shí)現(xiàn)跌倒檢測(cè)、脈搏檢測(cè)、求助報(bào)警、室內(nèi)安全監(jiān)測(cè)以及進(jìn)門人員身份識(shí)別等多種功能，從多個(gè)角度關(guān)注老人的安全和健康狀況，使子女在外更加安心。1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)社區(qū)空巢老人監(jiān)護(hù)系統(tǒng)由終端節(jié)點(diǎn)、ZigBee網(wǎng)絡(luò)和社區(qū)監(jiān)護(hù)中心三部分組成。(1)終端節(jié)點(diǎn)。終端節(jié)點(diǎn)由
3、移動(dòng)式監(jiān)護(hù)儀、智能家居傳感器、RFID門禁模塊和ZigBee模塊構(gòu)成，分別放置在老人身上、廚房、房門等位置，用來實(shí)時(shí)采集室內(nèi)監(jiān)護(hù)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)處理后通過ZigBee模塊發(fā)送到無線通信網(wǎng)絡(luò)。(2)ZigBee網(wǎng)絡(luò)。采用ZigBee協(xié)議，構(gòu)建網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，與用戶端的ZigBee節(jié)點(diǎn)共同完成用戶端向社區(qū)監(jiān)護(hù)中心無線傳輸數(shù)據(jù)的功能。(3)社區(qū)監(jiān)護(hù)中心?；贚abVIEW平臺(tái)構(gòu)建監(jiān)護(hù)中心上位機(jī)系統(tǒng)，通過RS232串口實(shí)時(shí)接收各個(gè)用戶單元發(fā)送的數(shù)據(jù)，同時(shí)存儲(chǔ)并顯示各用戶的情況。一旦發(fā)生異常，系統(tǒng)會(huì)向監(jiān)護(hù)人員發(fā)出警報(bào)，由監(jiān)護(hù)人員確認(rèn)老人的情況并及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖
4、1所示。2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括用戶端硬件設(shè)計(jì)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)，共同完成監(jiān)護(hù)參數(shù)的數(shù)據(jù)采集和無線傳輸。2.1用戶端用戶端作為監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的終端節(jié)點(diǎn)，主要完成空巢老人身體狀況檢測(cè)、家庭安防智能監(jiān)控以及進(jìn)門人員的身份識(shí)別等功能。用戶端分為移動(dòng)式監(jiān)護(hù)儀、廚房燃?xì)獾葯z測(cè)儀和入戶門禁模塊。(1)移動(dòng)式監(jiān)護(hù)儀。老人隨身攜帶的移動(dòng)式監(jiān)護(hù)儀終端節(jié)點(diǎn)，以STM32為核心，配以加速度傳感器、脈搏傳感器、報(bào)警按鈕和無線發(fā)射模塊，實(shí)現(xiàn)跌倒檢測(cè)、脈搏監(jiān)測(cè)和求助報(bào)警等功能。圖2為監(jiān)護(hù)儀硬件結(jié)構(gòu)框圖。其中，加速度傳感器MPU6050用于老人的跌倒檢測(cè)，當(dāng)人在直立或行走時(shí)，z軸的加速度接近g，x軸和y
5、軸加速度約為0，而摔倒時(shí)三個(gè)軸向的加速度均會(huì)發(fā)生明顯變化，通過與設(shè)定閾值比較，可以判斷是否有跌倒發(fā)生;脈搏傳感器(pulsesensor)是一款用于脈搏心率測(cè)量的光電反射式模擬傳感器，將其佩戴于手指或耳垂處，通過單片機(jī)處理可將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并得到人體的心率數(shù)值;報(bào)警按鈕用來處理緊急事件，當(dāng)突發(fā)疾病或有意外發(fā)生時(shí)，老人可以通過監(jiān)護(hù)儀上的緊急報(bào)警按鈕主動(dòng)向小區(qū)監(jiān)護(hù)中心發(fā)出報(bào)警求助信號(hào);無線收發(fā)模塊NRF24L01外形小巧，作為無線發(fā)射模塊，可以減小監(jiān)護(hù)儀的體積，更加便于攜帶，它將監(jiān)護(hù)儀采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給與ZigBee節(jié)點(diǎn)相連的無線接收模塊，再通過ZigBee節(jié)點(diǎn)傳送到ZigBe
6、e網(wǎng)絡(luò)中，從而實(shí)現(xiàn)無線傳輸?shù)哪康摹?2)燃?xì)鈾z測(cè)儀和溫濕度檢測(cè)儀。在廚房安裝的溫濕度檢測(cè)模塊和燃?xì)鈾z測(cè)模塊，作為系統(tǒng)的終端節(jié)點(diǎn)，具有監(jiān)測(cè)室內(nèi)安全的功能。隨著生活水平的發(fā)展和電子信息技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的家庭使用家庭監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)家居進(jìn)行智能監(jiān)控。而老年人隨著年齡的增長(zhǎng)，聽覺和嗅覺等均發(fā)生退化，記憶力不斷下降，當(dāng)室內(nèi)出現(xiàn)安全隱患時(shí)往往很難察覺，因此家庭的智能監(jiān)控更應(yīng)該普及到空巢家庭中。本系統(tǒng)選用煙霧氣敏傳感器MQ-2和溫濕度傳感器DHT11監(jiān)測(cè)廚房的燃?xì)鉂舛群透鞣块g的溫濕度，各模塊以支持ZigBee協(xié)議的CC2430作為核心芯片。CC2430芯片具備MCS-51內(nèi)核、EEPROM、非易失性存儲(chǔ)器
7、和多種IO接口，既可以完成普通單片機(jī)的所有工作，又能使用片內(nèi)的無線收發(fā)組件完成所有有關(guān)ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓ぷ?，將傳感器?jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并傳輸。(3)入戶門禁模塊。安裝在門上的基于射頻識(shí)別技術(shù)的門禁模塊，作為系統(tǒng)的終端節(jié)點(diǎn)，主要由射頻卡、讀卡器、電磁鎖和ZigBee模塊組成。當(dāng)用戶進(jìn)門時(shí)，射頻卡靠近讀卡器，其中的ID卡號(hào)被讀卡器讀取后送入ZigBee模塊中的CC2430芯片中，通過單片機(jī)核對(duì)處理確定卡號(hào)的進(jìn)門權(quán)限
