一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)老人智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)老人智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，包括：ZigBee網(wǎng)絡(luò)、路由器、云端服務(wù)器和Android控制終端，所述ZigBee網(wǎng)絡(luò)具有底層傳感器、ZigBee終端節(jié)點(diǎn)、智能網(wǎng)關(guān)和ZigBee協(xié)調(diào)器，所述ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的智能網(wǎng)關(guān)通過(guò)路由器和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)與云端服務(wù)器連接，所述Android控制終端通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與云端服務(wù)器連接；所述ZigBee網(wǎng)絡(luò)將底層傳感器采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到云端服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)融合分析處理。具有在老人跌倒、忘關(guān)煤氣等危險(xiǎn)情況下時(shí)及時(shí)的進(jìn)行智能判斷并告知家人、功耗低和成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種基于Z i gBee網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)老人智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[000?]本實(shí)用新型涉及一種智能家居監(jiān)護(hù)技術(shù)，特別涉及一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)老人智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，本實(shí)用新型利用了ZigBee傳感網(wǎng)絡(luò)、云服務(wù)器和Android智能終端來(lái)實(shí)現(xiàn)。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)一些調(diào)研結(jié)果顯示，國(guó)家人口老齡化的現(xiàn)象正在加重，而且，隨著社會(huì)工作壓力的加劇，大部分老人的家人都很少有時(shí)間陪伴在老人身邊。老人獨(dú)居家中時(shí)，如果發(fā)生意外時(shí)很難第一時(shí)間及時(shí)處理。如何能夠?qū)⒗先嗽诩抑械那闆r實(shí)時(shí)反饋給家人，并在一些緊急情況下進(jìn)行預(yù)警是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。目前，傳統(tǒng)的監(jiān)護(hù)方法大多使用固定的醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀，但是，這些監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的適用范圍較窄，僅僅是面對(duì)有某些特定疾病的老人，并且大都需要老人手動(dòng)操作。在老人跌倒、忘關(guān)煤氣等危險(xiǎn)情況下并不能及時(shí)的進(jìn)行智能判斷和告知家人。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)老人智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由傳感器、ZigBee終端節(jié)點(diǎn)、ZigBee協(xié)調(diào)器組成室內(nèi)局域網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)、路由器將初步采集處理的數(shù)據(jù)經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到云端服務(wù)器進(jìn)行融合分析處理，使用戶無(wú)論在何處都可以通過(guò)Android控制終端與系統(tǒng)進(jìn)行交互。
[0004]本實(shí)用新型的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)老人智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，包括= ZigBee網(wǎng)絡(luò)、路由器、云端服務(wù)器和Android控制終端，所述ZigBee網(wǎng)絡(luò)具有底層傳感器、ZigBee終端節(jié)點(diǎn)、智能網(wǎng)關(guān)和ZigBee協(xié)調(diào)器，所述ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的智能網(wǎng)關(guān)通過(guò)路由器和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)與云端服務(wù)器連接，所述Android控制終端通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與云端服務(wù)器連接;所述ZigBee網(wǎng)絡(luò)將底層傳感器采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到云端服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)融合分析處理。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了用戶無(wú)論在何處都可以通過(guò)Android控制終端與系統(tǒng)進(jìn)行交互，通過(guò)在老人身上及室內(nèi)的合適地點(diǎn)布置相應(yīng)的傳感器、利用ZigBee終端節(jié)點(diǎn)和ZigBee協(xié)調(diào)器搭建ZigBee網(wǎng)絡(luò)。再通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)和路由器將ZigBee協(xié)調(diào)器中的數(shù)據(jù)上傳送至云端服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理分析。使用戶無(wú)論在何處都可以通過(guò)Android控制終端接收云端服務(wù)器的數(shù)據(jù)。云端服務(wù)器通過(guò)分析判定老人處于危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，將即時(shí)向Android控制終端發(fā)送預(yù)警指令，Android控制終端將對(duì)預(yù)警信息進(jìn)行處理，并將預(yù)警情況通過(guò)系統(tǒng)通知和短信的形式推送給用戶。
[0005]所述底層傳感器包括加速度傳感器、陀螺儀傳感器、心率傳感器、可燃?xì)鈧鞲衅?、門磁傳感器和溫度傳感器，所述的通信接口與ZigBee終端節(jié)點(diǎn)的1/0接口相連。
[0006]所述ZigBee終端節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器均采用CC2530模塊，所述ZigBee終端節(jié)點(diǎn)具有第一ZigBee終端節(jié)點(diǎn)、第二ZigBee終端節(jié)點(diǎn)和第三ZigBee終端節(jié)點(diǎn)，所述第一zigbee終端節(jié)點(diǎn)用于采集、預(yù)處理并傳輸心率傳感器的數(shù)據(jù)，所述第二 zigbee終端節(jié)點(diǎn)用于采集、預(yù)處理并傳輸加速度傳感器、陀螺儀傳感器的數(shù)據(jù)，所述第三zigbee終端節(jié)點(diǎn)用于采集、預(yù)處理并傳輸可燃?xì)鉂舛葌鞲衅鳌㈤T磁傳感器和溫度傳感器的數(shù)據(jù)。
[0007]所述智能網(wǎng)關(guān)采用ENC28J60以太網(wǎng)模塊，所述智能網(wǎng)關(guān)與zigbee協(xié)調(diào)器進(jìn)行串口通信。
[0008]所述底層傳感器采集的數(shù)據(jù)依次通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)和路由器發(fā)送至云端服務(wù)器進(jìn)行融合處理和轉(zhuǎn)發(fā)，所述云端服務(wù)器對(duì)加速度傳感器、陀螺儀傳感器、心率傳感器、PM2.5傳感器和可燃?xì)鈧鞲衅鞯臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過(guò)分析的結(jié)果判斷是否發(fā)送預(yù)警信息。
[0009]所述Android控制終端與用戶進(jìn)行交互，Android控制終端可以用于顯示底層傳感器采集的數(shù)據(jù)，并在云端服務(wù)器發(fā)送了預(yù)警信息后，發(fā)送系統(tǒng)通知和短信以告知用戶。
[0010]本實(shí)用新型的工作原理:本實(shí)用新型通過(guò)在老人身上及室內(nèi)的合適地點(diǎn)布置相應(yīng)的傳感器、ZigBee終端節(jié)點(diǎn)和ZigBee協(xié)調(diào)器，搭建ZigBee網(wǎng)絡(luò);再通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)和路由器將ZigBee協(xié)調(diào)器中的數(shù)據(jù)上傳送至云端服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理分析。用戶無(wú)論在何處都可以通過(guò)Android控制終端接收云端服務(wù)器的數(shù)據(jù)。云端服務(wù)器通過(guò)分析判定老人處于危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，及時(shí)向Android控制終端發(fā)送預(yù)警指令，Android控制終端將對(duì)預(yù)警信息進(jìn)行處理，并將預(yù)警情況通過(guò)系統(tǒng)通知和短信的形式推送給用戶。
[0011 ]本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0012]無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)特別是ZigBee組網(wǎng)技術(shù)有低功耗、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)，云服務(wù)器具有成本低、可維護(hù)性強(qiáng)等特點(diǎn)，而Android智能終端使用廣泛。本實(shí)用新型將三者的優(yōu)勢(shì)結(jié)合利用在老人監(jiān)護(hù)平臺(tái)之上，在老人跌倒、忘關(guān)煤氣等危險(xiǎn)情況下時(shí)及時(shí)的進(jìn)行智能判斷并告知老人的家人，有效解決了老人在緊急情況下的預(yù)警問(wèn)題;并且，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，功耗低，實(shí)用性強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)老人智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0015]實(shí)施例
[0016]如圖1所示，一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)老人智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要底層傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，所述底層傳感器包括加速度傳感器、陀螺儀傳感器、心率傳感器、可燃?xì)鈧鞲衅?、門磁傳感器、溫度傳感器和PM2.5傳感器。
[0017]其中，心率傳感器與第一ZigBee終端節(jié)點(diǎn)(即ZigBee終端節(jié)點(diǎn)I)的1/0接口連接，用于采集老人的實(shí)時(shí)心率數(shù)據(jù)。ZigBee終端節(jié)點(diǎn)由CC2530模塊開發(fā)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)在CC2530模塊中寫入傳感器的驅(qū)動(dòng)來(lái)采集初始傳感器數(shù)據(jù)，并對(duì)初始傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的處理，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并提出噪聲信息，采樣頻率為40HZ。傳感器的數(shù)據(jù)將通過(guò)調(diào)用CC2530模塊的ZigBee協(xié)議棧接口實(shí)現(xiàn)在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線傳輸。
[0018]加速度傳感器、陀螺儀傳感器放置在老人的腰間，用于采集老人的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，得到老人在三軸的加速度值以及偏轉(zhuǎn)角度信息。傳感器與第二 ZigBee終端節(jié)點(diǎn)(SPZigBee終端節(jié)點(diǎn)2)的I/O接口連接，ZigBee終端節(jié)點(diǎn)同樣基于CC2530模塊開發(fā)完成，通過(guò)在CC2530模塊中寫入傳感器的驅(qū)動(dòng)來(lái)采集初始傳感器數(shù)據(jù)，并對(duì)初始傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的處理，傳感器的數(shù)據(jù)也將通過(guò)調(diào)用CC2530模塊的ZigBee協(xié)議棧接口實(shí)現(xiàn)在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線傳輸。采樣頻率為40HZ。
[0019]可燃?xì)鈧鞲衅?、門磁傳感器、溫度傳感器與第三ZigBee終端節(jié)點(diǎn)(S卩ZigBee終端節(jié)點(diǎn)3)的I/O接口連接，節(jié)點(diǎn)3與上述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)原理一致，采樣頻率為IHZ。
[0020]ZigBee協(xié)調(diào)器3的主要功能是協(xié)調(diào)建立網(wǎng)絡(luò)，它與兩個(gè)ZigBee終端節(jié)點(diǎn)一起構(gòu)成了一個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)，在第一 ZigBee終端節(jié)點(diǎn)和第二 ZigBee終端節(jié)點(diǎn)采集傳感器的數(shù)據(jù)并進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理后，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)通過(guò)局域網(wǎng)發(fā)送至協(xié)調(diào)器進(jìn)行存儲(chǔ)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合打包。除此之外，ZigBee協(xié)調(diào)器還接入了一個(gè)智能網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)由ENC28J60以太網(wǎng)模塊開發(fā)實(shí)現(xiàn)，主要作用是將原本在ZigBee協(xié)調(diào)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議棧轉(zhuǎn)換，使數(shù)據(jù)包能在以太網(wǎng)中傳輸。智能網(wǎng)關(guān)通過(guò)網(wǎng)線與路由器相連，將數(shù)據(jù)包發(fā)送到云端的服務(wù)器。
[0021]云端服務(wù)器由C++語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)，主要用于接收底層的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理分析。云端服務(wù)器相比較于本地服務(wù)器而言，維護(hù)成本較低，并且只要用戶可以訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，就能通過(guò)Android控制終端在任何地點(diǎn)訪問(wèn)獲取云服務(wù)器中的數(shù)據(jù)。云服務(wù)器在接收到數(shù)據(jù)包以后，將數(shù)據(jù)包解析并提取相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理分析。其中，溫度、可燃?xì)鉂舛?、PM2.5值、老人心率值、門窗開關(guān)情況的數(shù)據(jù)會(huì)進(jìn)行打包，在與An droid控制終端建立socket連接后，這些數(shù)據(jù)將以json的數(shù)據(jù)格式即時(shí)的發(fā)送到Android控制終端。老人腰間采集的加速度、陀螺儀傳感器信息會(huì)在云服務(wù)器上結(jié)合心率信息進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)時(shí)處理，利用相關(guān)的算法對(duì)其進(jìn)行判斷，如果判斷結(jié)果為老人處于跌倒?fàn)顟B(tài)，則云服務(wù)器會(huì)即時(shí)的向Android控制終端反饋預(yù)警信息。云端服務(wù)器也會(huì)對(duì)不同佩戴者的心率、不同房間中的可燃?xì)鉂舛群蚉M2.5值進(jìn)行初始化學(xué)習(xí)，并設(shè)定預(yù)警值，如果三者均低于預(yù)警值，則正常向Android控制終端發(fā)送數(shù)據(jù)包，一旦三者中有數(shù)據(jù)超出預(yù)警值，則即時(shí)向Android控制終端發(fā)送預(yù)警信息和此時(shí)的數(shù)據(jù)值。
[0022 ] 所述Andro i d控制終端采用了 j ava語(yǔ)言進(jìn)行編程，所述Andro i d控制終端的主界面用于顯示溫度、可燃?xì)鉂舛?、PM2.5值、老人心率、門窗開關(guān)情況，與服務(wù)器的通信基于TCP協(xié)議，一般情況下，在用戶打開APP時(shí)，程序?qū)崟r(shí)向云端服務(wù)器發(fā)送建立socket連接的請(qǐng)求，在建立socket的連接后，向服務(wù)器請(qǐng)求需要更新的數(shù)據(jù)，在服務(wù)器返回?cái)?shù)據(jù)后，更新主界面的顯示數(shù)據(jù)。一旦程序接收到服務(wù)器的預(yù)警信息，則立即向用戶推送預(yù)警通知，并調(diào)用短信程序，向預(yù)先設(shè)定的用戶發(fā)送預(yù)警短信。
[0023]系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，ZigBee局域網(wǎng)內(nèi)可燃?xì)鉂舛葌鞲衅鞑杉覂?nèi)可燃?xì)獾臐舛戎?。門磁傳感器采集室內(nèi)門窗關(guān)閉情況的信息，溫度傳感器采集室內(nèi)的溫度信息，PM2.5濃度傳感器采集室內(nèi)PM2.5值，心率傳感器采集老人的心率信息，加速度傳感器和陀螺儀傳感器采集老人的運(yùn)動(dòng)信息。這些信息通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)皆贫朔?wù)器。在一般情況下，云端服務(wù)器將信息傳送到Andro i d控制終端后，Andro i d控制終端只有在用戶打開APP以后才對(duì)信息進(jìn)行更新顯不O
[0024]但是在一些緊急的情況下，室內(nèi)的可燃?xì)鉂舛?、PM2.5或者老人的心率出現(xiàn)異常，或者老人跌倒，貝lJ云端服務(wù)器立即向Android控制終端發(fā)送預(yù)警信息,Android控制終端會(huì)立即向用戶推送預(yù)警通知并發(fā)送預(yù)警短信。
[0025]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)老人智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，包括:ZigBee網(wǎng)絡(luò)、路由器、云端服務(wù)器和Android控制終端，所述ZigBee網(wǎng)絡(luò)具有底層傳感器、ZigBee終端節(jié)點(diǎn)、智能網(wǎng)關(guān)和ZigBee協(xié)調(diào)器，所述ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的智能網(wǎng)關(guān)依次通過(guò)路由器和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)與云端服務(wù)器連接，所述Android控制終端通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與云端服務(wù)器連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)老人智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述底層傳感器包括加速度傳感器、陀螺儀傳感器、心率傳感器、可燃?xì)鈧鞲衅鳌㈤T磁傳感器和溫度傳感器，所述的ZigBee終端節(jié)點(diǎn)的I/O接口相連有通信接口。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)老人智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述ZigBee終端節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器均采用CC2530模塊，所述ZigBee終端節(jié)點(diǎn)具有第一 ZigBee終端節(jié)點(diǎn)、第二 ZigBee終端節(jié)點(diǎn)和第三ZigBee終端節(jié)點(diǎn)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)老人智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述智能網(wǎng)關(guān)采用ENC28J60以太網(wǎng)模塊。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK205620687SQ201521143692
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年12月31日
【發(fā)明人】周智恒, 俞政, 勞志輝, 李波, 胥靜
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)