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《基于ZigBee和LabVIEW的社區(qū)空巢老人監(jiān)護系統(tǒng)設計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、基于ZigBee和LabVIEW的社區(qū)空巢老人監(jiān)護系統(tǒng)設計[導讀]?0引言隨著社會經濟的發(fā)展，人口流動性加大，家庭結構也在不斷發(fā)生改變，越來越多的老年人單獨居住，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，空巢家庭占比已達到31.77%，伴隨老齡化程度的加深，?0引言隨著社會經濟的發(fā)展，人口流動性加大，家庭結構也在不斷發(fā)生改變，越來越多的老年人單獨居住，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，空巢家庭占比已達到31.77%，伴隨老齡化程度的加深，空巢家庭的比重仍會迅速上升，同時老人的健康情況也會限制其子女的就業(yè)選擇與工作時長，老年人的安全監(jiān)護問題己成為社會關注的
2、焦點。目前，基于GSM的老人遠程監(jiān)護系統(tǒng)在國內得到推廣，基于圖像理解的家庭監(jiān)護技術也在國外展開研究。然而，這些方法往往因為救助不及時或是老人病發(fā)時失去求救能力而錯過最佳的救治時間，給家人帶來遺憾。本文針對空巢老人的安全監(jiān)護問題，設計了基于ZigBee和LabVIEW的社區(qū)空巢老人室內監(jiān)護與報警系統(tǒng)。此系統(tǒng)以社區(qū)為單位對空巢老人進行統(tǒng)一的日常監(jiān)護，實現(xiàn)跌倒檢測、脈搏檢測、求助報警、室內安全監(jiān)測以及進門人員身份識別等多種功能，從多個角度關注老人的安全和健康狀況，使子女在外更加安心。1系統(tǒng)總體設計社區(qū)空巢老人監(jiān)護系統(tǒng)由終端節(jié)點、ZigBee網絡和社區(qū)監(jiān)護中心三部分組成。(1)終端節(jié)點。終端節(jié)點由
3、移動式監(jiān)護儀、智能家居傳感器、RFID門禁模塊和ZigBee模塊構成，分別放置在老人身上、廚房、房門等位置，用來實時采集室內監(jiān)護的各項數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)經單片機處理后通過ZigBee模塊發(fā)送到無線通信網絡。(2)ZigBee網絡。采用ZigBee協(xié)議，構建網狀型拓撲結構，與用戶端的ZigBee節(jié)點共同完成用戶端向社區(qū)監(jiān)護中心無線傳輸數(shù)據(jù)的功能。(3)社區(qū)監(jiān)護中心。基于LabVIEW平臺構建監(jiān)護中心上位機系統(tǒng)，通過RS232串口實時接收各個用戶單元發(fā)送的數(shù)據(jù)，同時存儲并顯示各用戶的情況。一旦發(fā)生異常，系統(tǒng)會向監(jiān)護人員發(fā)出警報，由監(jiān)護人員確認老人的情況并及時采取措施進行處理。系統(tǒng)總體結構示意圖如圖
4、1所示。2系統(tǒng)硬件設計本系統(tǒng)的硬件設計包括用戶端硬件設計和ZigBee網絡節(jié)點硬件設計，共同完成監(jiān)護參數(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)護系統(tǒng)的終端節(jié)點，主要完成空巢老人身體狀況檢測、家庭安防智能監(jiān)控以及進門人員的身份識別等功能。用戶端分為移動式監(jiān)護儀、廚房燃氣等檢測儀和入戶門禁模塊。(1)移動式監(jiān)護儀。老人隨身攜帶的移動式監(jiān)護儀終端節(jié)點，以STM32為核心，配以加速度傳感器、脈搏傳感器、報警按鈕和無線發(fā)射模塊，實現(xiàn)跌倒檢測、脈搏監(jiān)測和求助報警等功能。圖2為監(jiān)護儀硬件結構框圖。其中，加速度傳感器MPU6050用于老人的跌倒檢測，當人在直立或行走時，z軸的加速度接近g，x軸和y
5、軸加速度約為0，而摔倒時三個軸向的加速度均會發(fā)生明顯變化，通過與設定閾值比較，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，通過單片機處理可將采集到的模擬信號轉化為數(shù)字信號并得到人體的心率數(shù)值;報警按鈕用來處理緊急事件，當突發(fā)疾病或有意外發(fā)生時，老人可以通過監(jiān)護儀上的緊急報警按鈕主動向小區(qū)監(jiān)護中心發(fā)出報警求助信號;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)護儀的體積，更加便于攜帶，它將監(jiān)護儀采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給與ZigBee節(jié)點相連的無線接收模塊，再通過ZigBee節(jié)點傳送到ZigBe
6、e網絡中，從而實現(xiàn)無線傳輸?shù)哪康摹?2)燃氣檢測儀和溫濕度檢測儀。在廚房安裝的溫濕度檢測模塊和燃氣檢測模塊，作為系統(tǒng)的終端節(jié)點，具有監(jiān)測室內安全的功能。隨著生活水平的發(fā)展和電子信息技術的進步，越來越多的家庭使用家庭監(jiān)控系統(tǒng)對家居進行智能監(jiān)控。而老年人隨著年齡的增長，聽覺和嗅覺等均發(fā)生退化，記憶力不斷下降，當室內出現(xiàn)安全隱患時往往很難察覺，因此家庭的智能監(jiān)控更應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)測廚房的燃氣濃度和各房間的溫濕度，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內核、EEPROM、非易失性存儲器
7、和多種IO接口，既可以完成普通單片機的所有工作，又能使用片內的無線收發(fā)組件完成所有有關ZigBee網絡傳輸?shù)墓ぷ鳎瑢鞲衅鞴?jié)點采集的數(shù)據(jù)進行處理并傳輸。(3)入戶門禁模塊。安裝在門上的基于射頻識別技術的門禁模塊，作為系統(tǒng)的終端節(jié)點，主要由射頻卡、讀卡器、電磁鎖和ZigBee模塊組成。當用戶進門時，射頻卡靠近讀卡器，其中的ID卡號被讀卡器讀取后送入ZigBee模塊中的CC2430芯片中，通過單片機核對處理確定卡號的進門權限
