基于ZigBee系統的智能老人定位看護系統

邵偉棟++唐曉平+方雁峰

摘 要 近年來，中國的老齡群體居社會之首。老齡化速度快，老年人口數量急劇增多，傳統老人看護系統已經不能滿足人們的要求，老人看護系統智能化必然是人們今后的唯一選擇。本文主要研究的是基于ZigBee技術的智能老人定位看護系統，通過與傳統老人定位看護系統對比，發現傳統老人定位看護系統存在許多嚴重的問題，如傳統老人定位看護系統許多只有單一的定位功能，不能監測老人的身體狀況，并且很多都是通過GPS定位的，當老人在室內的時候可能會因為沒有GPS信號而定位失敗。由于老人定位看護系統的不智能，老人身體不適時不能被及時發現。針對以上原因，本文提出了基于ZigBee技術的智能老人定位看護系統。

【關鍵詞】ZigBee系統 智能老人 定位看護 系統研究

1 ZigBee智能看護系統的運轉情況介紹

本文通過對老人定位看護系統進行分析和研究，針對老人定位看護系統的特點提出了一種基于ZigBee技術的智能老人定位看護系統。它通過ZigBee協調器組建無線網絡，脈搏，溫度傳感器節點申請加入網絡。在傳感器節點成功加入網絡后，傳感器節點將會定時采集脈搏，溫度傳感器的數據，采集的數據通過ZigBee無線通信技術傳輸給協調器。協調器接收到傳感器節點傳送的數據后，對接收到的數據進行處理判斷。同時設計一個上位機可以檢測采集到的傳感器數據信息，同時設計一個數據庫，將采集到的信息存入數據庫。

2 基于ZigBee系統的智能老人定位看護系統分析

2.1 ZigBee技術概括

ZigBee技術具有統一技術標準。IEEE 802.15.4協議標準定義其物理層和媒體接入控制層協議，ZigBee 技術聯盟制定網絡層協議，用戶根據自己的應用需求對應用層進行開發利用，因此該技術能夠為用戶提供機動、靈活的組網方式。ZigBee技術采用免沖突多裁波信道接入方式，避免了信息傳遞過程中的沖突，建立了完整的應答通信協議，有效保證傳輸數據的可靠性。

2.2 ZigBee無線通信模塊的選型

本系統我們采用ZigBee CC2530開發板，CC2530是德州儀器（TI）推出的一款符合IEEE 802.15.4協議規范的2.4GHz射頻芯片，其擁有多達256個字節的閃存數據寄存器，功能強大、性能穩定且功耗極低是ZigBee技術最專業理想應用。

CC2530它分為核心板和擴展板兩部分。其中核心板主要是CC2530芯片、2個外部時鐘32MHz與32.768KHz。擴展板主要有程序下載接口、FT232串口芯片、USB轉串口、IO口、按鍵以及LED燈等外設。

2.3 傳感器整列檢測和對比分析

技術人員應該定期對傳感器運行狀態進行整列檢測和對比分析，依據采集節點數據進行周期性的對比，及時發現監控數據中的異常情況。

在ZigBee系統中，啟動系統根據協調器初始化系統顯示網絡ID和頻道號。進入無線搜索狀態時，分配網絡信號有節點連接時，可以進行遠程幫助申請，如果無信號，系統只需要通過RS232向PC段發送遠程數據就能夠滿足操作要求。在啟動系統中，路由器初始化過程中監控人員通過接受入網請求，檢查被監控對象是否加入網絡成功。在分配網絡地址的過程中，接收數據并且向協調器轉發網絡節點數據采集的信號。根據終端節點的請求信號，技術系統可以自行發送數據執行指令任務。

3 系統軟件設計

本系統的軟件設計主要包括四部分：ZigBee 協調器節點、傳感器節點、BH1750光敏傳感器的驅動以及上位機設計。

本系統ZigBee協議棧設計基于Z-Stack-2.3.3-1.4.0協議棧，在IAR軟件平臺上完成開發，通過ZigBee仿真器可以完成程序的下載和在線調試，降低了系統開發難度。

3.1 系統軟件開發平臺介紹

本系統的軟件開發都是在IAR軟件開發平臺上完成的。

IAR Embedded Workbench（簡稱IAR）的交叉編譯器和調試器是比較全面的和比較容易使用的專業嵌入式應用開發軟件。IAR的用戶操作界面非常簡單直觀。目前IAR已經支持大多數8/16/32位ARM的微處理器結構。

3.2 協調器節點軟件設計

在ZigBee系統中，協調器的主要作用就是組建ZigBee網絡。協調器發出請求命令建立一個新的網絡，網絡層管理實體將會優先選擇沒有網絡或網絡最少的信道。如果掃描到一個合適的信道，網絡層管理實體將會為分配一個PAN ID，這個PAN ID是設備隨機產生的，也可以通過自己指定。但這個PAN ID在所選信道內是唯一的，否則進程將會被終止。在確定好PAN ID后，一個新的網絡就建立起來了。在建立好網絡后，將會允許設備加入網絡。

3.3 傳感器節點軟件設計

終端上電后，終端設備就會自動搜索附近范圍內是否存在匹配的ZigBee網絡，如果搜索到匹配的網絡，終端就會自動請求加入網絡。在傳感器成功加入網絡后，傳感器節點就會定時讀取光敏傳感器的數據，將數據發送給協調器。

3.4 脈搏，溫度傳感器軟件驅動

傳感器采集到的數據，是通過IIC總線將數據傳遞給終端設備。我們將通過CC2530的普通I/O模擬IIC時序，實現與傳感器的通信。

IIC總線是一種雙線、雙向、串行總線。微控制器可與外圍設備之間可以通過它進行信息的傳遞。它是由兩個線組成：一根是串行時鐘線（SCL），另一根是串行數據線（SDA），可以發送和接收數據。信息傳輸的對象和方向以及信息傳輸的開始和結束均由微控制器決定。

4 結束語

基于ZigBee技術的智能老人定位看護系統是一種安全可靠的看護在院老人并將系統中每個人的信息和現實中的每個人一一對應的智能化福利院管理系統，從真正意義上實現監護管理信息化，步入“信息化福利院管理系統”的途徑。福利院看護系統是采用目前最先進的Zigbee 無線識別技術，針對福利院看護的需求，專門設計開發的一套軟硬件結合的應用系統，是一種安全可靠的對于福利院中的信息化智能化以及對于老人的位置信息和狀態信息進行實時的智能管理系統，從真正意義上實現大型福利院信息管理系統集中統一信息化管理，能夠提高大型福利院系統的科學管理水平。

參考文獻

[1]趙一權，于忠清.基于云架構老人看護系統研究與設計[J].科技視界，2015（19）：138-140.

作者單位

紹興文理學院元培學院 浙江省紹興市 312000