一种空巢老人智慧监护系统的制作方法

本发明涉及老人监护系统技术领域，具体为一种空巢老人智慧监护系统。

背景技术：

随着经济的发展以及科学技术的进步，人们对生活的要求越来越高，而在我们高生活强度的今天，随着社会老龄化程度的加深，空巢老人越来越多，已经成为一个不容忽视的社会问题.随着我国经济的发展，老龄化问题日益突出，其中“空巢老人”现象尤其引人关注。到2050年，我国临终无子女的老年人将达到7900万左右，独居和空巢老年人将占54％以上，空巢老人的养老问题，也再次引发关注，对于空巢老人的监护系统虽然有很多，但是却不能很好的解决老人在家中的安全问题，有时甚至在老人出现意外情况的也没法及时报警，对于老人的监管力度不够，仍然存在一定的缺陷。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供了一种空巢老人智慧监护系统，设置有嵌入式控制设备，能够使用红外检测模块检测空巢老人的活动情况，相比安装摄像头更有利于保护老人的隐私，通过手机网络连接到云端平台，相比电话或宽带网络连接的方式更加灵活方便，只要有手机信号的地方就可以使用，解决了空巢老人居住分散单独施工布线成本高的问题，也不用老人为此申请电话或宽带产生其他费用。并且设置有云端平台，能够接收嵌入式控制设备定时发来的状态信息，通过对老人活动情况的记录分析，使得老人们在失去意识的时候能够自动报警，并通过社区PAD端程序通知社区服务人员，可以有效解决背景技术中的问题。同时嵌入式控制设备带有备用电池当房间临时断电后嵌入式控制设备仍能继续运行一段时间。云端平台对嵌入式控制设备进行有效性检测，当长时间收不到某个嵌入式控制设备发来的状态信息则云端平台会通知相关人员检测设备，从而保证了设备的长期有效性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种空巢老人智慧监护系统，包括嵌入式控制设备和云端平台，所述嵌入式控制设备包括采集模块、处理模块、通讯模块、供电模块四个部分，采集模块包括红外监测模块、手动报警按钮、雷达监测模块、烟雾感应模块组成，分别与单片机相连接。处理部分由单片机分别连接三个LED指示灯组成，分别用来指示手动报警状态、红外晃动状态及数据上传状态，通讯部分由单片机连接手机网络通讯模块，再由手机网络通讯模块连接一个LED指示灯组成，单片机将处理后的监护信息发送给手机网络通讯模块，再由手机网络通讯模块通过手机信号网络包括GPRS或3G、4G网络等，将信息发送到云端平台，指示灯用来指示手机信号状态，供电部分通过变压器将电流输入嵌入式控制设备的充电模块，充电模块与锂电池保护板相连接，锂电池保护板与锂电池及电压调节模块相连接，通过电压调节模块给系统供电。

所述云端平台由接收处理程序、数据库、web程序等组成，且web程序通过互联网与社区控制中心PAD端程序相连接，接收处理程序通过公网地址与嵌入式控制设备相连接，嵌入式控制设备每隔一段时间给接收处理程序发送状态信息，接收处理程序对接收到的状态信息进行处理，并将处理后的信息存入数据库，社区控制中心PAD端程序通过web程序调用数据库中的数据，当发现有新的报警数据后发出声音报警并显示报警具体信息。

作为本发明一种优选的技术方案，所述嵌入式控制设备由采集模块、处理模块、通讯模块、供电模块四个部分组成，采集模块包括红外监测模块、手动报警按钮、雷达监测模块、烟雾感应模块，通过红外和雷达传感器只感知老人每天晃动情况不会像摄像头侵犯老人隐私，通过烟雾感应模块检测环境可燃气体及烟雾情况，通过按动手动报警按钮老人可直接报警。红外监测模块、手动报警按钮、雷达监测模块、烟雾感应模块分别与单片机相连接，将采集到的信息交由单片机处理，处理部分由单片机和3个LED指示灯组成，通过单片机程序对采集模块采集到的数据进行处理，并将处理结果反映到3个LED指示灯上，通讯部分由手机网络通讯模块和一个LED指示灯组成，单片机每隔一段时间向手机网络通讯模块发送这段时间内采集处理后的数据，手机网络通讯模块通过手机网络(GPRS、3G、4G网络等)将数据发送到云端平台，供电部分采用带锂电池供电的形式，平时可接入220v市电正常使用，当出现家中临时停电也可继续使用一段时间。

作为本发明一种优选的技术方案，所述云端平台包括接收处理程序、数据库、web程序和PAD端程序组成，接收处理程序部分通过互联网公网地址接收嵌入式控制设备发来的报警状态信息，根据报警状态信息进行分析处理后存入数据库。因数据库中存有老人长时间的活动情况记录，接收处理程序可根据历史数据进行分析老人活动情况是否异常，如异常则产生红外报警记录，当接收到手动或烟感报警信息则直接产生手动报警记录和烟感报警记录，因嵌入式控制设备每个一段时间会发送一次记录，接收处理程序会根据设备最后发送记录时间进行设备是否在线判断，如果设备长时间没有在线则会产生维修记录，web程序部分通过数据库中的数据为PAD端提供http服务，同时web程序提供老人及家属信息录入、老人与设备关系录入、报警记录查询、地图展示、历史数据分析等功能。PAD端程序部分通过web程序提供的http服务调取报警记录，当有未处理的报警记录时显示报警记录同时产生声音提醒，社区服务人员可点击查看报警记录详情，包括老人地址、家人电话、老人病史等信息，方便社区服务人员及时采取救助。救助完成后社区服务人员可点击处理按钮完成报警流程。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该空巢老人智慧监护系统，通过设置嵌入式控制设备，能够使用红外检测模块检测空巢老人的活动情况，相比安装摄像头更有利于保护老人的隐私。通过手机网络连接到云端平台，相比电话或宽带网络连接的方式更加灵活方便，只要有手机信号的地方就可以使用，解决了空巢老人居住分散单独施工布线成本高的问题，也不用老人为此申请电话或宽带产生其他费用。并且设置有云端平台，能够接收嵌入式控制设备定时发来的状态信息，通过对老人活动情况的记录分析，使得老人们在失去意识的时候能够自动报警，并通过社区PAD端程序通知社区服务人员，可以有效解决背景技术中的问题。同时嵌入式控制设备带有备用电池当房间临时断电后嵌入式控制设备仍能继续运行一段时间。云端平台对嵌入式控制设备进行有效性检测，当长时间收不到某个嵌入式控制设备发来的状态信息则云端平台会通知相关人员检测设备，从而保证了设备的长期有效性，能更好的监护老人，且整个装置结构简单、实用性强。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种空巢老人智慧监护系统，包括嵌入式控制设备和云端平台，所述嵌入式控制设备包括采集模块、处理模块、通讯模块、供电模块四个部分，采集模块包括红外监测模块、手动报警按钮、雷达监测模块、烟雾感应模块组成，分别与单片机相连接。处理部分由单片机分别连接三个LED指示灯组成，分别用来指示手动报警状态、红外晃动状态及数据上传状态。通讯部分由单片机连接手机网络通讯模块，再由手机网络通讯模块连接一个LED指示灯组成，单片机将处理后的监护信息发送给手机网络通讯模块，再由手机网络通讯模块通过手机信号网络包括GPRS或3G、4G网络等，将信息发送到云端平台，指示灯用来指示手机信号状态，供电部分通过变压器将电流输入嵌入式控制设备的充电模块，充电模块与锂电池保护板相连接，锂电池保护板与锂电池及电压调节模块相连接，通过电压调节模块给系统供电。

所述云端平台由接收处理程序、数据库、web程序等组成，且web程序通过互联网与社区控制中心PAD端程序相连接。接收处理程序通过公网地址与嵌入式控制设备相连接，嵌入式控制设备每隔一段时间给接收处理程序发送状态信息，接收处理程序对接收到的状态信息进行处理，并将处理后的信息存入数据库。社区控制中心PAD端程序通过web程序调用数据库中的数据，当发现有新的报警数据后发出声音报警并显示报警具体信息。

本发明的工作原理：该空巢老人智慧监护系统，通过嵌入式控制设备，能够使用红外检测模块检测空巢老人的活动情况，相比安装摄像头更有利于保护老人的隐私。通过手机网络连接到云端平台，相比电话或宽带网络连接的方式更加灵活方便，只要有手机信号的地方就可以使用，解决了空巢老人居住分散单独施工布线成本高的问题，也不用老人为此申请电话或宽带产生其他费用。并且设置有云端平台，能够接收嵌入式控制设备定时发来的状态信息，通过对老人活动情况的记录分析，使得老人们在失去意识的时候能够自动报警，并通过社区PAD端程序通知社区服务人员，可以有效解决背景技术中的问题。同时嵌入式控制设备带有备用电池当房间临时断电后嵌入式控制设备仍能继续运行一段时间。云端平台对嵌入式控制设备进行有效性检测，当长时间收不到某个嵌入式控制设备发来的状态信息则云端平台会通知相关人员检测设备，从而保证了设备的长期有效性，能更好的监护老人，且整个装置结构简单、实用性强。

本发明在生活中的具体应用实例如下：

实施例1

解决问题：解决空巢老人在社区居住分散，如何以更少的成本解决老人安全监护的问题。

方案：在本实施案例中，空巢老人智慧监护系统部署结构如图1所示，嵌入式控制设备结构如图2所示。

其中嵌入式控制设备的手机网络通讯模块采用simcom公司的SIM7100C通讯芯片，该芯片支持TDD-LTE/FDD-LTE/TD-SCDMA/WCDMA/GSM/GNSS手机网络可满足实际应用中的手机信号环境。

SIM卡采用中国移动公司的物联网流量卡30M包月后付费卡，因在单片机程序中设定每隔15秒发送一次状态数据，根据流量统计每天发送5760次，一个月发送172800次数据，数据由设备物理地址IMEI(15个字节)+红外晃动状态(1字节)+手动报警状态(1字节)+可燃气体报警状态(1字节)组成，再加上维持tcp连接的流量平均2字节每次，固总字节数为3456000字节，转换成流量为27.648M，因此30M流量包基本满足要求，因是后付费卡，如有超出流量也不会影响使用只需月底补充话费即可。

天线采用5DBi支持3G、LTE(4G)、GPRS、GSM、CDMA的PCB内置天线采用IPEX接口与通信模块连接，该天线有信号强，支持网络全等优点，同时因为PCB天线体积小，可放置在设备内部，使设备简洁美观。

采集部分采用的传感器包括人体红外传感器、人体雷达传感器、MQ-2可燃气体及烟雾传感器和手动报警按钮。其中人体红外传感器、人体雷达传感器、MQ-2可燃气体及烟雾传感器都可根据安装环境对其灵敏度、延时时间、封锁时间和感应距离进行调节。

单片机采用Atmel的Atmega328单片机，该单片机有8个模拟输入输出端口A0～A7和12个数字输入输出端口D2～D13，在本实施例中D2连接红外传感器接收红外晃动信息，D3连接雷达传感器接收雷达晃动信息，D4连接手动开关接收手动报警信息，D5连接手机网络通讯RST引脚控制重启手机网络通讯，D6连接可燃气体传感器接收可燃气体报警信号，D7连接蜂鸣器，当检测到可燃气体或烟雾时，蜂鸣器会响起。D10连接红色LED用于指示手动报警接收情况，D11连接绿色LED用于指示红外晃动信号接收情况，(为确保晃动状态的准确性，本实施例采用红外和雷达共同检测老人活动状态，只有当红外和雷达同时感应到老人活动状态绿色LED才会亮起，表示检测到晃动。)D12连接白色LED用于指示状态数据上传情况，正常是为每隔15秒闪烁一次。

单片机与手机网络通讯模块通过RXD、TXD管脚交叉连接传输数据，单片机通过AT命令指示手机网络通讯模块建立到互联网云端服务器的TCP连接，并将状态数据每隔15秒发送一次，通讯模块的NET引脚与蓝色LED相连接用于指示手机信号状态。

供电部分变压器将5V1A电流输入到充电模块，充电模块连接锂电池保护模块，锂电池保护模块连接3.7V，1500mAh锂电池，锂电池保护模块与升压模块相连，升压模块将3.7v电压升到5V供系统使用。

云端平台采用阿里云服务器ECS，ECS中安装的操作系统采用的是Linux Ubuntu 14.04版本，利用ECS提供的公网IP地址接收来自嵌入式控制设备的状态信息。数据库采用阿里云RDS的MySQL版本为云端平台提供数据库支持。在ECS中安装有Apache服务器用于提供HTTP服务，并安装PHP、C语言运行环境用于执行接收处理程序、web服务器程序。

接收处理程序采用多线程结构，同时监听1999端口以便同时接收多台嵌入式控制设备发来的状态信息。当嵌入式控制设备发来状态信息时，接收处理程序根据信息可得到设备物理地址IMEI、红外晃动状态、手动报警状态及可燃气体报警状态。接收处理程序根据设备物理地址和接收当前时间在数据库中更新该设备的最后接收时间，用于判断设备是否工作正常，当超过15分钟未接收到设备状态数据是，接收处理程序会在数据库中产生设备故障报警记录以便通知维护人员。接收处理程序将接收到的红外晃动状态记录到数据库中，以便分析老人活动情况。接收处理程序一旦接收到手动报警有效状态将在数据库中产生一条该设备的手动报警记录。接收处理程序一旦接收到可燃气体报警有效状态将在数据库中产生一条该设备的可燃气体报警记录。同时接收处理程序每隔一分钟会对红外晃动记录进行一次分析，根据老人历史活动规律，判断老人在每天经常活动区间前后两个小时时间未活动情况，并产生红外黄色报警记录，如果老人连续12小时一直未曾活动会产生红外红色报警记录。老人需要外出时，通知社区服务人员将报警状态调整为防盗模式，此时一旦感应到人体晃动将产生防盗报警记录。

web程序由两大部分组成，一部分是配置和展示统计数据的web页面，用于配置老人相关信息、嵌入式控制设备相关信息、老人家属信息、老人住址信息以及账号权限管理。展示统计数据有报表形式和地图形式，可对历史报警记录进行统计分析。web程序的另一部分功能是提供一组json格式，RESTful形式的web服务供PAD端程序调用，用于完成PAD查看报警信息、处理报警信息、账号登录验证、报警历史记录查询、老人及住址信息查询。

PAD端程序采用安卓系统平台，通过调用云平台提供的web服务完成登录、报警记录查询功能，PAD端程序登录后将每隔15秒扫描一次报警记录，当发现有该小区内的未处理报警时便会发出报警声音并显示报警记录，报警记录中显示报警时间、报警类型、老人姓名，点击报警记录可查看老人信息及照片、住址信息、老人及家属联系方式、老人病史。社区服务人员处理完老人报警后可点击处理结束本次报警，系统会记录报警结束时间。

实施步骤：

(1)在web程序配置界面中配置老人信息、子女信息、健康信息、住址信息并关联嵌入式控制设备。

(2)在空巢老人居住房间的厨房及卫生间过道处放置嵌入式控制设备并连接好电源，高度在1.2米左右方便老人按动手动报警按钮及红外检测晃动。启动设备，并在web程序界面中查看晃动记录确定设备上线。

(3)在老人居住小区社区服务中心放置PAD，并接通WIFI。PAD中安装好PAD程序，运行并登录。

(4)当PAD程序扫描到有手动报警记录、可燃气体报警记录、防盗报警记录或红外监测报警记录时，PAD程序发出报警声音并显示报警信息。

(5)社区服务人员发现报警后，立即前往老人家中或电话联系老人确定情况，及时采取救助。

(6)救助处理完成后在PAD程序中点击处理按钮完成本次报警处理。

取得效果：在实际环境中为北京昌平某小区15家空巢老人安装了30台嵌入式控制设备，小区共有1号到40号楼，老人分散居住在这40栋的任意层中，其中有两家移动手机信号不好改用联通流量卡解决问题。安装过程只需对安装点位增加强电插座，将设备固定在墙体上即可。解决了空巢老人在社区居住分散，如何以更少的成本解决老人安全监护的问题。

实施例2

解决问题：解决空巢老人家中突然停电，监护系统继续正常运转的问题。

方案：同实施例1

实施步骤：同实施例1

取得效果：经过测试在停电的情况下，系统可平稳切换到锂电池供电状态，并继续工作2天时间，如果2天后还没有来电设备将停止工作，停止工作后系统在15分钟后发出设备故障报警。通过测试可知，系统解决空巢老人家中突然停电，监护系统继续正常运转的问题。

实施例3

解决问题：解决嵌入式控制设备出现故障时的自动检测问题。

方案：同实施例1

实施步骤：同实施例1

取得效果：在3个月的测试中，有一个设备掉线，系统在15分钟后发出设备故障报警并由维修人员及时更换，其余29台设备工作正常。通过测试可知，系统解决了嵌入式控制设备出现故障时的自动检测问题。

实施例4

解决问题：解决空巢老人在家中，突发身体不适，主动寻求救助的问题。

方案：同实施例1

实施步骤：同实施例1

取得效果：在3个月的测试中，系统接收到17次老人手动报警，其中有7次是老人误按或好奇，有6次是老人身体不适，有4次是老人求助社区服务人员代买商品。通过测试可知，系统解决了空巢老人在家中，突发身体不适，主动寻求救助的问题。

实施例5

解决问题：解决空巢老人在家中，突发身体不适且无法动弹，系统检测老人活动情况并在老人长时间不活动的情况下发出救助报警的问题

方案：同实施例1

实施步骤：同实施例1

取得效果：在3个月的测试中，系统接收到23次红外黄色报警提示，7次红外红色报警。其中有5次为老人外出未通知社区服务人员，社区服务人员联系老人后改为防盗报警。有1次是老人身体不适一直卧床不起被及时发现并救助，还有1次是老人摔倒无法起身被及时发现并救助。通过测试可知，系统解决了空巢老人在家中，突发身体不适且无法动弹，系统检测老人活动情况并在老人长时间不活动的情况下发出救助报警的问题。

实施例6

解决问题：空巢老人外出时，家中防盗问题

方案：同实施例1

实施步骤：同实施例1

取得效果：在3个月的测试中，系统接收到5次防盗报警，均为老人外出回家未通知社区服务人员变更为监护状态。通过测试可知，系统解决了空巢老人外出时，家中防盗问题。

实施例7

解决问题：解决空巢老人在家中，如何防止老人忘关煤气造成可燃气体泄漏。如何防止老人房间出现火灾的及时消防报警问题。

方案：同实施例1

实施步骤：同实施例1

取得效果：在3个月的测试中，系统未接收到可燃气体报警，但在安装时，对每个设备都进行了烟雾和天然气测试，设备都可正常发出可燃气体报警，同时蜂鸣器响起。通过测试可知，系统解决了空巢老人在家中，如何防止老人忘关煤气造成可燃气体泄漏。如何防止老人房间出现火灾的及时消防报警问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。