老人居家安全看护系统的综述

老人居家安全看护系统的综述

摘要智能居家养老也被称为智慧养老，它是新近流行的一种养老概念，即老人在日常生活中可以不受时间和地理环境的束缚，在自己家中过上高质量高享受的生活。智能居家养老利用物联网技术，通过智能感知、识别技术与普适计算打破了传统思维，使人们最大限度地实现各类传感器和计算网络的实施连接，让老人的日常生活(特别是健康状况和出行安全)能被子女远程查看。

关键词老人跌倒检测加速度传感器室内定位物联网

0 引言

随着生活节奏的日益加快，上班工作压力的增加，人们把越来越多的精力投入到了工作之中，对于家庭尤其是老人的照顾就显得力不从心了，近年来越来越多的独居老人出现在大城市中，老人的很多意外都是在无人看管的情况下发生的。所以对老人的智能安全看护就变为尤为重要。智能家庭看护通过各种监控传感设备来判断被监护人所处的环境和身体是否安全，将相关信息发送的系统服务器，从而起到监控防护的作用。以下阐述了安全家庭看护所需要的传感技术。

1. 通过加速度传感器检查跌倒

1.1 概括

通世界卫生组织认为跌倒是老年人慢性致残的第三大原因，有相关统计每年大约有30．3%65岁以上的老人、50%80岁以上的老人都发生过跌倒，造成骨折、软组织挫伤和脑部损害等，影响老人的正常生理和身心健康，而且增加了家庭的痛苦和负担。通过对加速度传感器所采集到的老人体姿的加速度矢量以及加速度幅值等特征进行分析，判定人体跌倒情况，并提出了以加速度幅值瞬时变化值的大小来辅助分辨跌倒后当事人是否还能控制身体活动，是否需要该装置报警求助的情况，从而实现准确检测和报警。

1.2 原理分析

在被监护人突然摔倒的时候，会引起在xyz三个不同方向上加速度的剧烈变化，我们通过设计算法可以对该加速度变化的特征曲线见图2和该被监护人平时活动的加速度变化特征曲线见图1进行比较从而判断出该被监护人处于摔倒状态，进而通过无线局域网络将摔倒信息发送到监护人的手机上，从而准确快速高效地通知监护人。快速实施救助的作用。

图1正常行走中的加速度特征曲线

图2摔倒过程的加速度特征曲线

2.一氧化碳传感报警器

2.1设置原因

人的记忆力随着年龄的增长而衰弱。被监护人大多数的处于70岁以上，而他们在生活中又避免不了烧开水，做饭的日常活动。由于记忆力的下降，被监护人往往会出现忘记自己还在烧开水，使开水沸腾过度而浇灭了煤气炉导致一氧化碳泄漏。导致一氧化碳中毒。一氧化碳中毒是含碳物质燃烧不完全时的产物经呼吸道吸入引起中毒。中毒机理是一氧化碳与血红蛋白的亲合力比氧与血红蛋白的亲合力高200～300倍，所以一氧化碳极易与血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，使血红蛋白丧失携氧的能力和作用，造成组织窒息。对全身的组织细胞均有毒性作用，尤其对大脑皮质的影响最为严重。

2.2 工作原理

采用一氧化碳浓度探测器，将探测器放置在厨房。当一氧化碳探测器探测到一氧化碳浓度超过了正常值时，它就会通过安装在家里的无线局域网向整个居家安全看护系统发送一个报警信号，此时看护系统会快速做出反应，通过控制厨房的窗户打开，起到通风的作用。同时，看护系统会将信息上传到云端服务器，服务器将信息发送给监护人，从而起到快速反应和处理，保证被监护人生命安全。

3. 室内精确定位3.1 阐述

作为一个智能的居家看护系统，这要求可以时时刻刻监控到被监护人在室内的具体位置。例如监护系统如果检测到被监护人长时间停留在一些被设定的危险区域时如厕所，冲凉房等地方，就应该判定被监护人处于危险状态，一般采用RFID技术来精确的判定被监护人在室内的具体技术。

3.2RFID定位的实现

读卡的检测：当老人携带RFID标签在定义的危险区域，并且停留一段时间，则需要通过读卡器读到该位置并传送到监控端，由监控端来判断是否需要报警[10-11]。本系统选用的远距离读卡器，可以通过调节读卡器功率，来改变读卡距离。老人的定位示意图见图3(为便于说明，假设读卡器的功率只有3档)。

图3定位示意图

在房间中4个分开的位置放置读卡器，读卡器采用RS485接口与老人居家信息工作站相连，工作站程序采用轮询方法，去询问读卡器各个功率下是否有读卡数据。一旦某读卡器在某功率下读到数据，则记录此时读卡器的功率数据(距离)；当完成4个读卡器的轮询后，就开始进行定位计算。轮询间隔不超过50ms。定位的处理：定位的原理见图4。

图4原理图

当标签的位置(红色菱形区域)位于读卡器1和读卡器4的第3档功率距离与上一档功率距离之内，此时读卡器2和读卡器3是无法读到标签的。由于读卡器可通过调节功率获得不同的读卡范围，且两档之间的功率距离差较小(1m)，所以可将算法简化，近似的认为读卡器的读卡范围为一条直线，于是以读卡器的读卡距离间隔为单位可将空间划分为许多菱形。可认为菱形的面积足够小，则将标签所在位置近似的看成坐标系内的一个点，点的位置是菱形4个点的坐标(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，(x4，y4)取平均值得到的中心坐标(X，Y)。再通过判断这个坐标点所在位置是否包含于定义的危险区域中，由此为依据以进一步判断是否需要报警[12-15]。

4.结束语

2014年4月10日发布的上海市老年人口和老龄化事业发展数据显示，截至2013年12月31日，上海户籍60岁及以上老年人共计387．62万人，占全市户籍人口27.1%，比上年新增20．30万人，老龄化程度进一步提高。据上海市民政部门预测，上海将在2025年左右达到老龄化高峰，而当前已经进入了人口深度老龄化阶段，家庭照护功能持续弱化，老年人享受多元、多层次养老服务的意愿不断增强、养老服务社会参与度不高等诸多养老难题日益凸显。如何将信息化、智能化的高科技手段应用到关爱老人领域有很多工作要做。本文提出的系统设计通过利用无线传感网络技术为养老助老提供了高可靠性、智能化的管理手段。且能长时间实时监测老人居家的状况，必要时进行报警，解决了以往系统无法主动监测老人状态的问题，降低了老人发生事故的风险。

参考文献

【1】张婷智能居家老人看护系统的实现上海电子信息职业技术学院通信系，上海201411

【2】汪冬葛万成王云光宣蔚晶顾文良老人居家看护系统的设计和实现中国组织工程研究与临床康复

【3】杨刚王文珠基于加速度矢量特征的老人跌倒检测装置设计计算机测量与控制