专利名称：一种社区居家智能守望系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种基于物联网的应用无线通信技术、用于防护居家老人和家庭居所安全社区居家智能守望系统。
背景技术：
随着社会老龄化趋势的加剧，加之现代年轻劳动人口的流动，老人与子女分开居住，削弱了家庭养老的功能，出现了“空巢老人”护理难的问题。另外，现代女性逐渐走向社会岗位并发挥重要的作用，双职工家庭越来越普遍，很多家庭居所内白天没有人照看，当失火、失窃等异常情况发生时不能及时发现，导致工作或假期全家出游时居所的安全令人担忧。针对这些现象，本发明设计了一种基于无线传感传输技术、针对空巢老人和家庭居所安全状况、依靠社区来实现安全守望功能的居家智能守望系统。秉着不打扰空巢老人的正常生活、保护空巢老人隐私的理念，系统对空巢老人是否意外跌倒、心率是否正常、在家有无活动、居家用水情况和打电话次数等进行监测，判断空巢老人在家中是否进行着正常的生活。同时，系统也对家庭居所内部及周围进行实时监测，以实现有效保障居所安全的目的。为了提高普适性和实用性，系统设计了老人单独在家的“居家模式”和家中无人的“度假模式”两种工作模式。两种模式下，居家守望系统都将监测结果反映到社区守望平台，当异常发生时社区工作人员能及时发现并迅速处理，因此可以避免老人突然发生意外并失去报警能力后很难被外界发现的状况、避免居所安全遭到破坏，这样就有效地保障了居家老人和家庭居所的安全，让居所联系人外出时能够真正地放心。无线传感传输技术是现今热门的物联网技术的核心，自2009年国务院总理温家宝视察中科院无线传感网工程 中心无锡研发分中心，明确要求尽快建立传感信息中心即“感知中国”中心以来，各研究机构和企业积极投入研究和生产应用，使物联网研究迅猛发展，同时也带来了无线传感传输技术的进步。本发明涉及的无线传感技术主要由采用的传感器种类决定，涉及的无线传输技术有蜂窝移动通信、互联网或移动互联网技术，其中:(I)蜂窝移动通信技术蜂窝移动通信是采用蜂窝无线组网方式，在终端和网络设备之间通过无线通道连接起来，进而实现用户间的相互通信。其主要特征是终端的移动性，并具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。目前第二代移动通信网络技术发展较为成熟，主要包括使用900/1800MHZ频谱的GSM移动通信网络和使用800MHz频谱的CDMA移动通信，而第三代移动通信技术也正在蓬勃发展。GSM是目前全球应用最广的移动技术，为接近30亿用户提供服务并且被大约670家运营商在超过200个国家部署。CDMA目前的市场机会相当大，在全球，有超过98个国家的255家运营商正在运营CDMA网络，具体的用户数高达4.5亿。(2)无线局域网技术无线局域网络利用射频(Radio Frequency ;RF)的技术,取代旧式双绞铜线所构成的局域网络，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，达到“信息随身化、便利走天下”的理想境界。无线局域网的IEEE802.1la标准使用5GHz频段，支持的最大速度为54Mb/s ；IEEE802.1lb和IEEE802.1lg标准使用2.4GHz频段，分别支持最大IlMb/s进而54Mb/s的速度；IEEE802.1ln使用2.4GHz和5GHz频段，支持最大600Mb/s的速率。目前研究的802.1lac工作组目标速率在lGb/s，工作在5GHz频段。但是目前单芯片产品成本较高，所以目前基于无线保真(WiFi，Wireless Fidelity，采用IEEE802.1lb标准)技术的传感器主要应用在工业、楼宇自动化中，还需要待其芯片产品价格的进一步下降，如果价格下降到家用可接受的范围内，则家庭网可以利用原有的WiFi模块，不用新增叠加Zigbee基站模块等，具有一定的应用前景。(3)互联网技术 互联网，即广域网、局域网及单机按照一定的通讯协议组成的国际计算机网络。互联网技术是将两台计算机或者是两台以上的计算机终端、客户端、服务端通过计算机信息技术的手段互相联系起来，而实现与远在千里之外的朋友也能相互发送邮件、共同完成一项工作和共同娱乐的技术。(4)移动互联网技术移动互联网技术，就是将移动通信和互联网二者结合起来进行通信的技术。在最近几年里，移动通信和互联网成为当今世界发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的两大业务，它们的增长速度都是任何预测家未曾预料到的，所以移动互联网可以预见将会创造怎样的经济神话。目前，移动互联网正逐渐渗透到人们生活、工作的各个领域，短信、铃图下载、移动音乐、手机游戏、视频应用、手机支付、位置服务等丰富多彩的移动互联网应用迅猛发展，正在深刻改变信息时代的社会生活，移动互联网经过几年的曲折前行，终于迎来了新的发展高潮。实际上，除了上述本发明中应用到的无线通信技术外，目前已经比较成熟的无线传输技术还包括:(I)蓝牙技术这是一种使用2.4GHz频段的短距离无线通信技术。它采用快速跳频、前向纠错和优化编码等技术，使得其具有抗干扰能力强、通信质量稳定的优点，同时它还具有低功耗、低成本、使用便捷和电磁污染小等特点。蓝牙技术的这些优势，为其在传感器网络中的实际应用提供了条件。(2)超宽带技术该技术不用载波，而采用时间间隔极短(小于Ins)的脉冲进行通信。基于UWB技术的传感产品主要用在定位，入侵检测等方面上，家庭贵重物品以及家庭成员(老人或儿童)定位业务可以采用在家庭网关上实现UWB传感器功能，并将定位标签附着在定位物体或人员上，便于对其进行重点监视或监护。⑶Zigbee 技术这是基于网络底层803.15.4的短距离数据通信网络协议，是由在2002年成立的Zigbee联盟所订立的，当该协议发展到2007版时各层协议都已经趋于完善。Zigbee网络适用于一定区域范围内的网络覆盖，可通过网关等设备与外部网络实现无缝连接。目前Zigbee技术广泛应用于温度、湿度、亮度传感器等产品中。
(4) Wihree 技术当他作为超低功耗(ULP, Ultra Low Power)蓝牙技术二纳入蓝牙规范之后,这项原本由诺基亚开发的2.4GHz无线技术加快了产业化进程，其设计开发可以用在心率传感器、运动鞋里的速度和距离传感器产品中，将传感器获取的心率等数据在“手表”型装置中进行显示等。(5) IrDA 技术它是一种利用红外线进行点对点通信的技术，是第一个实现无线个人局域网(PAN)的技术。目前它的软硬件技术都很成熟，并且还具有移动通信所需的体积小、功耗低、连接方便以及简单易用的特点。此外，红外线发射角度小，传输安全性较高。红外传感系统是以红外线为介质的测量系统。(6)近距离通信技术该技术由非接触式射频识别(RFID)以及互联互通技术整合演变而来，在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能够在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。这项技术最初只是RFID技术和网络技术的简单合并，现在已经演变成一种短距离无线通信技术，发展态势相当迅速。除了上述主流的无线接入技术之外，还有很多其他的技术，此处就不再一一列举了。这些无线技术都将不可避免地影响着智能化、网络化的发展，具体使用中依据不同的需求可以 选用不同的技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种更及时、有效和更节省人力资源的针对空巢老人和家庭居所的居家智能守望系统。本发明的目的是这样实现的:社区居家智能守望系统，包括无线终端、集中控制盒和社区守望平台，无线终端发送无线接入请求信号给集中控制盒；集中控制盒处理和响应无线接入请求信号，并与社区守望平台、匪警、火警或急救中心及家人进行通讯；社区守望平台实时显示和管理该社区居所内的老人生活状态和居所安全信息。无线终端包括传感器、微控制器和短程无线信号编码发射模块，传感器包括跌倒传感器、心率传感器、热释电红外人体探测器、温湿度传感器和可燃气体探测器，传感器采集环境参数或人体状态参数，并传递给微控制器；所述的微控制器，用于接收并处理传感器的检测数据得到初步结果，根控制短程无线信号编码发射模块将初步结果以无线信号的方式发送出去；所述的短程无线信号编码发射模块，设置无线终端的接入地址，在微控制器允许信号发射、集中控制盒允许接入请求后发送数据。无线终端还包括声光报警模块和报警解除按钮，线终端检测到异常信息时所述的声光报警模块进行本地声光报警，报警解除按钮进行解除误报。集中控制盒由短程无线信号解码接收模块、信号处理及核心控制模块、人机交互模块、通讯模块、家电控制模块和本地声光报警模块组成，短程无线信号解码接收模块，解码无线终端的接入参数，接收无线终端传入的初步结果并传送给信号处理及核心控制模块；信号处理及核心控制模块，将接收的初步结果进行解析，得到数据并进行存储、显示，得出是否异常的最终结论并在异常时进行一系列预报警和报警操作，还可以根据紧急报警信号或解除误报警信号，完成对系统的设置操作和控制显示控制通讯模块与社区守望平台及居所联系人移动电话进行智能通讯；通讯模块，根据用户需求配置为移动通信、有线互联网、无线互联网或移动互联网等通信方式，用于传送查询请求和查询结果、预报警信息、报警信息或报警响应信息；所述家电控制模块控制居所内家用电器工作；所述本地声光报警模块，根据集中控制模块输出的预报警信号进行本地声光报警。社区守望平台查询用户系统的工作模式以及设备状态；管理用户的居所电话、居所联系人的联系方式、用户身体状况和监测结果统计数据库；接收用户系统集中控制盒的报警信息；当接收到报警后跳出报警界面、发出报警声音。本发明的有益效果在于:本发明对检测数据进行综合管理，形成了结构简化的社区居家智能守望系统，能够使社区工作人员方便而有效地进行社区工作，同时也能为社区内各户居家老人提供更有保障的监护服务。
图1为本发明实例的结构示意图；图2为图1发明实例中所示无线终端的结构示意图；图3为图2所示身体状况探测类无线 终端的工作流程图；图4为图2所示其它无线终端的工作流程图；图5为图1发明实例中所示集中控制盒的结构示意图；图6为图1发明实例中系统设备状态查询的工作流程图；图7为图1发明实例中所示社区守望平台的功能组成示意图；图8为图1发明实例中系统“居家模式”的工作流程图；图9为图1发明实例中系统“度假模式”的工作流程具体实施例方式本发明提供了一种基于物联网、依靠社区管理功能的居家智能守望系统，包括多个多种无线终端，用于将传感器检测到的数据经过初步处理后再根据需求确定是否传送给集中控制盒。所述无线终端，分为两类:身体状况探测类无线终端和其它无线终端，两类无线终端都有传感器、微控制器和短程无线信号编码发射模块，而身体状况探测类无线终端还包括声光报警模块和报警解除按钮。所述传感器包括便携式跌倒传感器和心率传感器等身体状况探测器、热释电红外人体探测器、温湿度传感器和可燃气体探测器等，用于采集各种环境参数或者人体状态参数，并传递给与之相连的微控制器；所述微控制器，在身体状况探测类无线终端中，用于当对应身体状况探测器检测到异常时控制该无线终端作出预报警响应，并在报警解除按钮没有被触发时向集中控制盒发送报警信号，反之则解除报警状态不发送任何信息；在其它无线终端中，用于接收并处理传感器的检测数据得到初步结果，在满足预设条件的状况下控制短程无线信号编码发射模块将初步结果以无线信号的方式发送给集中控制盒；
所述短程无线信号编码发射模块，用于设置无线终端的接入地址，并在集中控制盒允许接入请求后向其发送数据。所述声光报警模块和报警解除按钮，用于当对应身体状况探测类终端检测到异常信息时产生本地声光报警以提示老人注意，若身体状况没有任何异常，老人在相应时间内触发报警解除按钮即可解除误报，反之不操作则将报警信号发送至集中控制盒。进一步地，所述社区居家智能守望系统还包括集中控制盒，它由依次连接的短程无线信号解码接收模块、信号处理及核心控制模块、人机交互模块、通讯模块、家电控制模块和本地声光报警模块组成，其中:所述短程无线解码接收模块，用于解码各无线终端的接入参数，接收无线终端传入的初步结果并传送给信号处理及核心控制模块；所述信号处理及核心控制模块，用于将接收的初步结果进一步解析处理，得到数据以及数据是否异常的最终结果，进而存储、显示和异常时进行一系列预报警和报警操作；用于响应紧急报警信号或解除误报警信号，进行相应地一系列操作；用于完成对系统的各种设置操作和控制显示；用于控制通讯模块与社区守望平台及居所联系人移动电话在各种情况下进行智能通讯；所述人机交互模块，包括液晶显示、系统工作模式选择、通讯模式选择、报警信息预设置和音频录制模块等功能模块，其中液晶显示屏用于显示居所内的环境信息或用于进行系统设置时显示操作界面；系统工作模式可以选择老人单独在家的“居家模式”或家中无人的“度假模式”;通讯模式选择是指分别设置系统集中控制盒与社区守望平台、居所联系人之间的通讯模式，系统集中控制盒与匪警、火警或急救中心固定电话之间应该固定配置为蜂窝无线移动通信，而与社区守望平台的通讯可以选择蜂窝移动通信、移动互联网、有线或无线互联网中的一种或多种，与居所联系人的通讯可以选择蜂窝移动通信、移动互联网或无线互联网中的一种或多种；报警信息预设置主要是设置居所联系人、社区平台和匪警、火警和急救中心的联 系方式，相应的联系方式应该与通讯模式保持一致；音频录制模块用于事先录制一些日常家庭生活的声音片段，与家电控制模块一起完成“度假模式”中主动防盗的功能；所述通讯模块，则根据用户需求配置为相应类型的蜂窝移动通信模块、有线互联网模块、无线互联网模块或移动互联网模块中的一种或多种，用于传送查询请求、查询结果、报警信息或报警响应信息；所述家电控制模块工作在“度假模式”下，用于定时或者在接收到家人的相关短信后控制居所内电灯、电视、吸尘器、吸油烟机等家用电器工作，模拟有人在家的假象，从而实现主动防盗；所述本地声光报警模块，用于根据集中控制模块输出的预报警信号进行本地声光报警，引起该居所内老人或者周边人员的注意，其目的一是提醒居所内老人有报警情况并提示报警类型，便于居所老人做好自我防护工作，二是引起周边人员的注意，以便及时得到帮助。进一步地，所述社区居家智能守望系统还包括安装于社区办公室内的社区守望平台。社区守望平台是通过社区办公室的终端进入的监控及管理平台，用于实时显示和管理居所内老人的生活状态和环境安全信息。具体地，社区守望平台可以完成下列工作:查询各户系统的工作模式以及所有设备是否正常；管理各户的居所电话、居所联系人的联系方式、老人身体状况和监测结果统计等数据库；接收各户系统集中控制盒的报警信息；当接收到报警后跳出报警界面、发出报警声音提醒社区工作人员的注意。这样，社区守望平台的各种智能化功能使得预防和处理各种异常情况变得及时可靠，易于保障空巢老人和家庭居所的安全。为了解决上述技术问题，本发明提供了一套社区居家智能守望系统的控制方法。当老人单独在家、系统工作在“居家模式”时，系统有两种控制方法:异常报警控制方法——集中控制盒将无线终端发送的信号进一步处理，得到异常结果时进入报警状态，产生本地声光报警并分别向家人、社区平台和匪警、火警或急救中心发送相应的报警信息；主动报警控制方法——系统没有检测到异常时老人按下主动报警按钮请求帮助，系统向社区平台发送报警信息，提醒社区工作人员电话询问或上门查访。当无人在家、系统工作在“度假模式”时，系统也有两种控制方法:防火防盗(被动防御)控制方法——集中控制盒接收各防火防盗无线终端已处理的报警数据从而进入报警状态，产生本地声光报警并分别向家人、社区平台和匪警或火警发送报警信息；主动防盗控制方法——系统定时或者在接收到家人的相关短信后控制居所内电灯、电视、吸尘器、吸油烟机等家用电器工作或者播放一段事先录制好的家庭生活中的录音，模拟出居所内有人在家的假象从而偷起到威吓作用，达到主动防盗的目的。本发明的居家老人智能守望系统、控制装置及方法，由于重点在于多个多种检测老人生活状态的传感器和多种无线通讯方式的使用。至于多个多种传感器的传输技术与传输协议，为了系统的简化和可靠起见，本发明建议实现时尽可能地使用统一的无线传输技术和传输协议。本发明对检测数据进行综合管理，形成了结构简化的社区居家智能守望系统，能够使社区工作人员方便而有效地进行社区工作，同时也能为社区内各户居家老人提供更有保障的监护服务，让社会和居所联系人能够更放心。下面结合附图和优选实例对本发明的技术方案进行详细地阐述。以下列举的实例仅仅用于说明和解释本发 明，而不构成对本发明技术方案的限制。本发明提供的社区居家智能守望系统实例如图1所示，系统由安装于空巢老人居所内的多个多种无线终端、集中控制盒，和安装于社区办公室内的社区守望平台组成。由图2中可知，图1所示发明实例中的无线终端I N分为两类:身体状况探测类无线终端和其它无线终端，两类无线终端都有传感器、微控制器和短程无线信号编码发射模块，而身体状况探测类无线终端还包括声光报警模块和报警解除按钮。所示传感器包括但不限于便携式跌倒传感器和心率传感器等身体状况探测器、热释电红外人体探测器、可燃气体探测器和温湿度传感器，用于检测各种环境参数或者人体状态参数。图3是身体状况探测类无线终端的工作流程图，可以看到系统中身体状况探测类无线终端发射传感数据的流程是:身体状况探测器检测数据并传送给微控制器，微控制器对传感数据进行初步处理，在得到相应某项身体状况异常时产生本地声光预报警，若一分钟内老人按下报警解除按钮则误报解除、不发送报警信息，否则将身体状况异常报警信息以无线信号的方式发送出去。图4中所示其它无线终端的工作流程为:无线终端检测数据并传送给微控制器，微控制器对传感数据进行初步处理，在数据越限或达到其它预设条件时发送处理结果到集中控制盒。图5所示的是图1发明实例中的集中控制盒的结构组成，集中控制盒用于进一步处理经无线终端检测并初步处理的传感数据，并与社区守望平台及居所联系人进行通讯其组成及工作原理如。由图5可以看到，集中控制盒包括依次连接的短程无线信号解码接收模块、信号处理及核心控制模块、人机交互模块、通讯模块、家电控制模块和本地声光报警模块。每次系统正常工作之前，需要先进行一次完整的设备状态查询，检查系统中所有设备是否能正常工作；系统在工作时接收到社区守望平台或居所联系人的设备状态查询请求，也同样能响应并进行状态查询，并将查询结果回送给社区守望平台或居所联系人。若有设备工作异常，系统会产生设备异常报警通知居所联系人进行设备维护。设备状态查询的工作流程如图6所示图1所示发明实例中的社区守望平台部分，是通过社区办公室终端进入的监控及管理平台，用于实时显示和管理居所内老人的生活状态和环境安全信息。在系统发生报警时社区守望平台提示工作人员及时进行电话慰问或上门查访以及配合匪警、火警或急救中心的工作，便于预防和及时处理空巢老人可能会发生的各种异常情况。社区守望平台的软件功能组成如图6所示，可知社区守望平台具体包括这些功能模块:查询模块——查询各户系统的工作模式以及所有设备是否正常；数据库管理模块——管理各户的居所电话、居所联系人的联系方式、老人身体状况和监测结果统计等数据库；报警信息接收模块——接收各户系统集中控制盒的报警信息；报警显示模块——跳出报警界面，发出报警声音，提醒社区工作人员注意。这样，社区守望平台的各种智能化功能使得预防和处理各种·异常情况变得及时可靠，易于保障空巢老人和家庭居所的安全。本发明提供了居家老人守望系统实例两种工作模式下各自的控制方法，分别如图
8、9所示。图8为图1所示发明实例系统工作在老人单独在家的“居家模式”时的工作流程图，包括两个控制过程:异常报警控制——集中控制盒将无线终端发送的信号进一步处理，得到异常结果时进入报警状态，产生本地声光报警并分别向家人、社区平台和匪警、火警或急救中心发送相应的报警信息；主动报警控制——系统没有检测到异常时老人按下主动报警按钮请求帮助，系统向社区平台发送报警信息，提醒社区工作人员电话询问或上门查访。图9为图1所示发明实例系统工作在无人在家的“度假模式”时的工作流程图，包括两个控制过程:防火防盗(被动防御)控制一集中控制盒接收各防火防盗无线终端已处理的报警数据从而进入报警状态，产生本地声光报警并分别向家人、社区平台和匪警或火警发送报警信息；主动防盗控制——系统定时或者在接收到家人的相关短信后控制居所内电灯、电视、吸尘器、吸油烟机等家用电器工作或者播放一段事先录制好的家庭生活中的录音，模拟出居所内有人在家的假象从而偷起到威吓作用，达到主动防盗的目的。
权利要求
1.一种社区居家智能守望系统，包括无线终端、集中控制盒和社区守望平台，其特征在于:无线终端发送无线接入请求信号给集中控制盒；集中控制盒处理和响应无线接入请求信号，并与社区守望平台、匪警、火警或急救中心及家人进行通讯；社区守望平台实时显示和管理该社区居所内的老人生活状态和居所安全信息。
2.根据权利要求1所述的一种社区居家智能守望系统，其特征在于:所述的无线终端包括传感器、微控制器和短程无线信号编码发射模块，传感器包括跌倒传感器、心率传感器、热释电红外人体探测器、温湿度传感器和可燃气体探测器，传感器采集环境参数或人体状态参数，并传递给微控制器；所述的微控制器，用于接收并处理传感器的检测数据得到初步结果，根控制短程无线信号编码发射模块将初步结果以无线信号的方式发送出去；所述的短程无线信号编码发射模块，设置无线终端的接入地址，在微控制器允许信号发射、集中控制盒允许接入请求后发送数据。
3.根据权利要求2所述的一种社区居家智能守望系统，其特征在于:所述的无线终端还包括声光报警模块和报警解除按钮，线终端检测到异常信息时所述的声光报警模块进行本地声光报警，报警解除按钮进行解除误报。
4.根据权利要求2或3所述的一种社区居家智能守望系统，其特征在于:所述的集中控制盒由短程无线信号解码接收模块、信号处理及核心控制模块、人机交互模块、通讯模块、家电控制模块和本地声光报警模块组成，短程无线信号解码接收模块，解码无线终端的接入参数，接收无线终端传入的初步结果并传送给信号处理及核心控制模块；信号处理及核心控制模块，将接收的初步结果进行解析，得到数据并进行存储、显示，得出是否异常的最终结论并在异常时进行一系列预报警和报警操作，还可以根据紧急报警信号或解除误报警信号，完成对系统的设置操作和控制显示控制通讯模块与社区守望平台及居所联系人移动电话进行智能通讯；通讯模块，根据用户需求配置为移动通信、有线互联网、无线互联网或移动互联网等通信方式，用于传送查询请求和查询结果、预报警信息、报警信息或报警响应信息；所述家电控制模块控制居所内家用电器工作；所述本地声光报警模块，根据集中控制模块输出的预报警信 号进行本地声光报警。
5.根据权利要求1或4所述的一种社区居家智能守望系统，其特征在于:所述的社区守望平台查询用户系统的工作模式以及设备状态；管理用户的居所电话、居所联系人的联系方式、用户身体状况和监测结果统计数据库；接收用户系统集中控制盒的报警信息；当接收到报警后跳出报警界面、发出报警声音。
全文摘要
本发明涉及的是一种基于物联网的应用无线通信技术、用于防护居家老人和家庭居所安全社区居家智能守望系统。社区居家智能守望系统，包括无线终端、集中控制盒和社区守望平台，无线终端发送无线接入请求信号给集中控制盒；集中控制盒处理和响应无线接入请求信号，并与社区守望平台、匪警、火警或急救中心及家人进行通讯；社区守望平台实时显示和管理该社区居所内的老人生活状态和居所安全信息。本发明对检测数据进行综合管理，形成了结构简化的社区居家智能守望系统，能够使社区工作人员方便而有效地进行社区工作，同时也能为社区内各户居家老人提供更有保障的监护服务。
文档编号G05B19/418GK103246255SQ20131012114
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月9日 优先权日2013年4月9日
发明者王科俊, 左春婷 申请人:哈尔滨工程大学