关键词：
蓝牙低功耗
嵌入式系统
智能监护服
跌倒检测算法
摘要：
面对我国人口老龄化比例逐年上升以及空巢老人比重逐渐加深的问题,如何关注空巢老人的身体状况以及老人防走丢已经成为一系列不容忽视的社会问题。在此背景下,智能老人监护服应运而生,智能老人监护服由多种传感器融合、传感通信网络以及云端平台组成,采用BLE作为通信网络设备,并由CC2541模块作为单模块数据的采集与处理,其需要采集数据的模块包含心率传感器模块、DHT11温湿度模块、GPS/北斗定位模块等。此外,监护服嵌入了用来检测跌倒状态的MPU6050六轴传感器模块以及RFP薄膜压力传感器模块。传感器模块将数据采集后,通过BLE通信网络将数据发送到SIM900A模块,SIM900A模块通过GPRS技术将数据上传到云端数据库存储。子女通过监控平台即可获取老人身体的部分生理特征以及出行轨迹等信息。对于智能老人监护服,因为考虑到老人身体状况以及部分生理不方便的特性,其功耗性是一个占权重较大的方面,本文提出了一种BLE多主一从的工作模式,此种工作模式下提供的模块工作时间约为一主多从模式下的2倍。本论文的工作以及成果如下:(1)分析了传统蓝牙与低功耗蓝牙的差异性以及嵌入式传感器在智能老人监护服上的应用。设计了一套针对于老人服装的智能监护系统,在当前老人服的基础上,添加了一系列相关硬件,其硬件以SIM900A从机模块为中心,以心率传感器、DHT11传感器、GPS/北斗定位等主机模块作为辅助模块。相关主机模块通过BLE通信网络将采集的传感器数据发送到SIM900A从机模块,再由SIM900A从机模块发送到云端数据库。分析了主流的BLE一主多从模式下的功耗情况,并提出了一种多主一从的连接方式,对两者分别进行了单模块与整体模块的功耗性能分析,并通过实验得出多主一从的连接方式其工作时间为一主多从模式的两倍左右,提升了模块的工作效率,减少了成本以及人为工作量。(2)提出了一种多传感器融合的跌倒检测算法,将MPU6050六轴传感器模块以及RFP薄膜压力传感器模块融合,MPU6050模块放置在肩部,这样在检测跌倒动作时各轴数值会有较大的变化,将RFP模块置入足底,在MPU6050模块的加速度数据以及角速度数据异常时,将继续检测足底的压力,满足条件后将发送告警信息,此模式降低了其他行为动作对跌倒动作的干扰,提高了算法在检测跌倒状况下的正确率。(3)设计了一套智能监控平台,可以由平台查看老人的相关数据,以便根据数据做出相应的决策。
