移動遠程老人防走失、心率監護報警系統的設計

江蘇海洋大學電子工程學院 劉裕陽

西北農林科技大學 康智薇

江蘇海洋大學電子工程學院 李 成

本課題利用STM32單片機為核心設計了一個移動智能遠程老人防走失及心率監護報警系統。該系統具有當檢測到老人活動超出監護人設定的范圍時或長時間滯留某地時，系統立即向監護人發送報警短信、定位，打開關閉循環語音求助等功能。監護人可以通過發送短信的方式來控制系統執行相應的功能，如提取老人目前位置信息、打開關閉語音報警、讀取心率數據等。

中國已經步入老齡化社會，老人的安全問題亟待解決。盡管國內外相關技術雖有較大突破但成本也較高，老人走失以及健康問題大部分出現在貧窮家庭。所以本系統設計，能夠使用較低的成本實現相應功能。

1 系統總設計

本系統包括主控模塊、遠程通信模塊、實時定位模塊、心率監測模塊、語音路人求助模塊、長時間滯留模塊、超范圍報警模塊。監護人與本系統通過移動通信網絡進行遠程通信，系統設計總體框圖如圖1所示。

圖1 系統設計總體框圖

2 系統硬件設計與實現

硬件部分主要包括主控模塊、遠程通信模塊、實時定位模塊、心率監測模塊、語音路人求助模塊、長時間滯留模塊、超范圍報警模塊。系統硬件設計圖如圖2所示。

圖2 系統硬件設計圖

2.1 主控模塊

主控模塊是移動智能遠程老人防走失及心率監護報警系統的核心，通過遠程通信模塊向監護人發出防走失報警模塊、心率監測模塊、實時定位模塊、長時間滯留模塊所采集的數據或者接收監護人命令。主控模塊接收并處理完用戶命令后，向各個模塊發出命令，執行用戶指令。同時主控模塊包括自動報警功能，內置程序可以使其判斷識別被監護人的心率是否異常，活動距離是否超出范圍，當異常報警時，并向遠程通信模塊發送指令，使得監護人收到報警短信。

2.2 超范圍報警模塊

當系統檢測到老人活動超出監護人設定的范圍時，系統立即向監護人發送超出活動范圍報警短信，監護人通過發送短信的方式來控制系統執行相應的功能，例如遠程控制系統提取老人目前位置信息、關閉語音報警、重新開始活動范圍檢測等。

2.3 長時間滯留報警模塊

該模塊由定時器與實時定位組成，當系統檢測到老人超出預設時間滯留某地時，系統立即向監護人發送長時間滯留報警短信。監護人可根據短信的提示回復相應的指令信息提取老人目前位置信息。

2.4 實時定位模塊

使用國產芯片ATGM336H，北斗GPS雙定位，精確度更高。本系統將根據GPS相關通信協議，從定位信息中提取經緯度坐標。當用戶發生意外后，系統會發告警信息給監護人，監護人可遠程發“提取經緯度”控制指令給系統，系統接到指令后會從GPS模塊中提取用戶的經緯度坐標回傳給監護人，以確定用戶的實時精確位置，協助監護人實施救助。

2.5 語音播報模塊

語音播報模塊使用的是BY8301-16P作為MP3，其采用BY8301-QSOP24 MP3芯片，內置SPI-FLASH作為存儲介質。并且內置3W功放，可以直接驅動3W的喇叭。語音播報子模塊當接收報警信息后語音模塊發出報警。

2.6 遠程通信模塊

遠程通信模塊使用的是SIM800C模塊，可以低功耗進行數據傳輸。SIM800C模塊在初始化后設置握手指令，然后設置新消息提醒。當新消息到來后，系統就會根據提示讀取短信。然后對短信與預先設定好的信息內容進行比較，觀察是否在設定好內容里，如果存在，就執行短信里面的指令，如果不存在，就忽略不處理。

2.7 心率監測模塊

心率監護模塊使用的是MAX30102，是一個集成的脈搏血氧測量和心率監測模塊。通過透光率的變化來進行脈搏檢查，檢測老人是否心率異常，如果檢測的數據超過預設值，系統就會向監護人發送報警短信。

3 系統軟件設計

系統上電或者復位開始運行，首先需要初始化單片機的時鐘，與功能模塊的通信方式以及原始數據的賦值。當心率傳感器監測到老人心率異常或者實時定位模塊監測到老人活動距離超出范圍時，主控系統通過遠程通信模塊向監護人發出報警短信。監護人手機收到報警短信時，可以通過發送短信的方式來控制系統執行相應的功能，，比如遠程打開語音模塊、提取經緯度、讀取心率數據等。移動智能遠程老人防走失及心率監護報警系統主程序流程圖如圖3所示。

圖3 系統主程序流程圖

GSM移動網絡的無縫覆蓋能讓監護人遠程無時無刻都知道到老人所在的位置信息和心率健康情況。當老人心率異常時或者活動超出范圍時，監護人能在最短時間采取救助措施例如撥打120，同時使用語音模塊還能向周圍群眾請求幫助，將老人遇到危險時所受到的傷害降至最低。