摘要:隨著我國社會人口步入老齡化，子女的養老責任日益艱巨。子女因忙于工作而無暇照顧家中老人，因而選擇讓老人入住養老院。當前的養老院管理系統多集中在業務管理層面，監管人員不可能顧及每個角落里的每位老人，因此急需一套滿足養老院看護管理需求的智能化管理系統。本文基于物聯網通信技術設計了一套養老院管理系統。通過RFID、傳感器、ZigBee等信息傳感設備，實現對養老院老人進行實時定位和監控服務，在為老年人營造高質量養老環境的同時，也能夠有效提高養老院的監護水平和員工的工作效率。

　　關鍵詞:物聯網;養老院;管理系統;RFIDZigBee

　　1需求分析

　　隨著我國社會老齡化現象日益嚴重，子女常常忙于工作而無暇照顧家中的老人，因而選擇讓老人入住養老院。大家普遍認為傳統養老存在四大痛點:傳統化電器設計，對腿腳不方便的老人非常不友好;安防監護缺失，老人失蹤事件頻繁;老人發生意外或突發疾病時無法及時采取措施;兒女無法直觀了解父母的動態等。針對以上痛點，本文設計了一種養老院管理系統，在保證老年人養老生活質量的同時，也能夠降低人工成本，提高管理效率。

　　2系統總體設計

　　本設計分為硬件系統與軟件系統兩塊:硬件系統負責信息的實時采集、監控與信息發送，軟件系統負責對信息的存儲、處理與反饋;硬件系統分為腕帶和讀寫器，軟件系統分為數據庫和web終端，通過通信網絡將硬件與軟件融合在一起。

　　3系統各組成部分需求分析

　　3.1定位服務需求

　　雖然養老院內安裝有攝像頭進行監控，但總會存在死角區域，無法及時找到每位老人;例如患有老年癡呆的老人，可能因為工作人員的疏忽而離院出走，造成失蹤事件，因此定位服務是必不可少的。

　　3.2生命體征監控服務需求

　　生命體征包括了體溫、血壓、心率等參數，這些參數是人體狀態的反映。傳統人工生命體征監測會有延遲性，對于生命體征異常的老人，錯過了救治時間，就可能有生命危險。因此需要實時生命體征監控，若發現異常，則自動撥打緊急電話，爭取治療時間。

　　3.3自動呼叫服務需求

　　發生突發危急情況時，老人無法自己尋求監護人員的幫助，而造成悲劇的發生;因此需要自動呼叫服務，及時通知監護人員。或在生命體征監控出現異常時，腕帶自動發出警報，呼叫緊急聯系人，采取及時措施。

　　3.4改善體感舒適度服務需求

　　為改善體感舒適度，老人需要合適的室內溫度和濕度。例如冬天，老人需要較高的室內溫度的同時，也要保證室內不會過于干燥;而夏天，則需要較涼爽的室內溫度，以及較低的濕度，從而保證老人生活質量。

　　4各組成部分詳細設計

　　4.1客戶端腕帶設計

　　4.1.1老人定位設計

　　可用的技術為GPS定位技術、RFID定位技術和Wi-Fi定位技術，接下來詳細分析對比其優缺點，采取更優設計于老人定位。

　　(1)GPS定位技術。GPS是一種衛星導航系統，能夠為地球表面的客戶提供實時準確的位置服務。它的系統包括24顆均勻分布在6個軌道上的衛星。用戶設備利用自身內嵌計算機對捕獲的數據進行定位計算，從而獲取用戶所需的地理位置信息。GPS定位系統具有全球全天候定位、定位精度高等特點，被廣泛的應用于定位服務。

　　(2)REID定位技術。RFID定位的基本原理是，通過一組固定的讀寫器讀取目標RFID標簽的特征信息，采用接收信號強度法確定標簽所在位置。這種技術作用距離短，一般最長為幾十米。但它可以在幾毫秒內得到厘米級精度信息，且傳輸范圍大，成本較低。由于其非接觸和非視距等優點，可望成為優選的室內定位技術。

　　(3)Wi-Fi定位技術。Wi-Fi定位采用“近鄰法”，最靠近哪個基站，即認為處在什么位置，如附近有多個信源，則可以通過交叉定位，提高定位精度。由于Wi-Fi已普及，因此不需要鋪設專門的設備用于定位。用戶在使用智能手機時開啟Wi-Fi、移動蜂窩網絡，就可能成為數據源。該技術具有便于擴展、可自動更新數據、成本低的優勢。

　　(4)定位設計方案。綜合考慮所述三種定位技術對比分析:定位范圍方面:GPS覆蓋全球，定位范圍較廣，適合于室外定位;而RFID和Wi-Fi定位技術定位范圍較小，一般在幾十米之內有效，適合于室內定位。

　　精準度方面:GPS衛星信號提供實時準確的位置，但由于室內墻壁的遮擋，GPS模塊接收衛星訊號困難，無法實現精確定位;RFID可以在幾毫秒內得到高精度信息;Wi-Fi熱點受到周圍環境的影響比較大，精度較低。成本方面:GPS定位系統在幾萬上下不等;RFID標識的體積較小，造價較低;由于Wi-Fi已普及，因此不需要鋪設專門的設備用于定位，具有成本低的優勢。

　　據此，本設計采用了室外GPS定位和室內RFID定位相結合的定位設計方案。老人的腕帶內集成GPS定位模塊和RFID電子標簽，并設置室外和室內模式。置為室外模式時，GPS模塊激活，通過GSM模塊提供的GPRS數據傳輸功能將老人所在的經緯度信息發送回終端，實現室外定位功能;置為室內模式時，RFID電子標簽與養老院內的讀寫器進行強度信息傳輸，讀寫器將定位數據通過無線數據采集終端發送到監控終端，實現室內定位功能。

　　4.1.2生命體征監控設計

　　在腕帶中集成測量體溫、血壓、心率傳感器模塊，采集生命體征數據，信息傳遞可采用ZigBee或者GSM通信模塊。GPRS網絡屬于網絡運營商，用戶需要支付使用費，而Zigbee網絡是用戶自建網絡，不需要支付任何費用;GPRS移動網基站結構復雜，價格昂貴，Zigbee網絡主節點結構簡單，體積小，安裝維護簡單方便，且每一個主節點自身就可以當作為網絡終端使用。

　　因為發送腕帶所采集的數據需要固定發送周期時間，且發送距離較近，數據量較少，因此從傳輸效果和經濟成本來看，ZigBee會是更佳的選擇。它時延短，網絡速度快，可以使終端實時的監控老人生命體征的變化;網絡容量更大，發射功率低，自然將對老人的輻射危害降到最低，安全、可靠。

　　4.1.3自動呼叫設計在腕帶中集成GSM通信模塊，利用其語音通話功能提供一鍵呼叫功能。在生命體征監控中，出現異常時，腕帶自動發出警報，提醒緊急聯系人，采取緊急措施;或者在老人有特殊需求或在緊急情況下，一鍵呼叫院方。

　　4.1.4改善體感舒適度設計在腕帶中集成紅外線模塊，與老人所在寢室的加/抽濕器、空調固定識別匹配，一方面老人可以通過腕帶界面自主地調節室內溫度與濕度，另一方面可以終端可以通過得到的室內反饋智能調節溫度和濕度。

　　4.2終端設計

　　4.2.1數據庫設計

　　終端需要數據庫來記錄老人的個人ID、身體健康狀況等信息。本文采用MySQL，根據基本的需求圖建立數據庫。

　　4.2.2數據提取分析根據數據庫中存儲的一定時間段內的生命體征數據，輸入到健康分析神經網絡模型中，判斷老人近期的健康情況如何。根據輸出結果生成相應的健康說明書供院方參考。

　　4.2.3Web前端設計在數據存儲后，利用HTML等Web技術進行前端開發，顯示監控數據、老人方位、室內舒適度等情況。

　　5總結

　　隨著我國人口60歲及以上數量達到2.41億，占總人口17.3%，越來越多的老年人將選擇養老院。因此完善養老院的管理問題成為一個亟待解決的問題。在這樣的背景下，本文將物聯網技術應用到養老院中來，設計了一套養老院管理系統，在保證老人生活質量的同時，也降低了人工看護成本。本設計基于物聯網技術的養老院管理系統，是由客戶端腕帶、監控終端兩大部分組成。腕帶通過集成GSM通信模塊、GPS模塊、紅外線模塊、傳感器模塊實現了對老人的安全定位、信息采集等功能;終端通過數據庫和Web前端實現了數據的存儲、數據科學分析、顯示等功能。本文設計的養老院管理系統仍存在不足，目前更多是從物質方面去保證老人的生活安全與質量，但無法滿足老人的心理與情感需求。

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