基于物联网的老年人跌倒监护系统设计与实现

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随着经济水平的高速增长、科学技术的不断提高,人们的医疗条件与生活质量的改善,使人的平均寿命大幅度延长,最终导致社会老龄化现象加重,慢性疾病和退化性疾病的病人数量增加。受计划生育基本国策影响,全国现有家庭中存在大量独生子女,他们因工作等原因难以亲自在家实时照顾老年人,因此社会对老年人日常活动进行跌倒监护需求越来越大。在上述背景下设计一种基于物联网的老年人跌倒监护系统具有重大科学意义和社会价值,该系统能够实现对跌倒、心率等相关数据进行实时监测并进行智能数据分析处理,而后即时精准呼救报警,即在发生危急情况时能够自动拨打呼救电话以及发送包含跌倒位置信息的求救短信,使老人能够得到及时的医疗救助,减少突发事件对老年人的身体健康造成伤害。首先本系统采用层次化的结构设计,整个跌倒监护系统分为三层,第一层为传感器层,该层用于采集被监护人的相关生理数据并在STM32微控制器进行数据汇集并按照一定格式封装,最后利用无线网络技术传输给智能手机层进行分析;第二层为智能手机层,该层用于接收各传感器层的数据并按照规定格式进行数据解析,结合陀螺仪和心率传感器的相关数据,与通过大量实验分析计算出的阈值进行比较,综合判断是否发生跌倒,并采用TD-LTE技术将相关的数据传输到远程服务器保存,当发生跌倒时定位功能会根据智能手机是否打开GPS选择最佳的定位方式进行定位并自动呼救;第三层为远程服务器层,该层实现对数据的分类、存储,为历史纪录等功能提供数据支持。传感器层与智能手机层之间的通讯使用低功率、低延时的蓝牙进行数据传输,智能手机层与服务器层使用TCP/IP通信协议的TD-LTE技术进行数据传输。智能手机层与各传感器网络实现数据交互、GPS定位、用户交互、自动呼救、跌倒监测等功能。本文提出并验证心率和跌倒监测功能,跌倒监测功能采用的是阈值法,将传感器层测量的数据在智能手机层处理,然后与加速度阈值5.5g进行比较,再综合分析判断用户是否发生跌倒情况,最后对跌倒功能进行测试,实验的准确度为97%,表明该功能能够很好的区别出正常动作与跌倒动作,而心率监测主要方便用户随时测量自己的心率,在跌倒监测功能中加入了心率的相关检测,避免用户可能突发心脏病,但并未跌倒而扶在墙上等情况的出现,此时可以利用用户的心率相关数据与正常值进行比较,从而减少危险情况的漏报,达到安全监护的目的。
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