基于物聯(lián)網(wǎng)的智能呼救系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能呼救系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)【摘要】隨著中國逐漸步入老齡化社會，空巢老人在家或在外摔倒其子女不能在身邊隨時提供緊急救助這一現(xiàn)象，本文研究開發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能呼救系統(tǒng)。本系統(tǒng)由呼救器持有端和手機定位端兩部分構成，呼救器持可檢測摔倒信息，可通過GSM模塊將GPS采集到的經緯度信息發(fā)送給指定的手機上;手機持有端定位軟件可輸入傳回的經緯度信息，通過地圖顯示，從而為實施快速救援提供幫助。本文的研究針對解決老人出現(xiàn)的緊急病情的摔倒救援具有很大的幫助，同時亦可以用于一些高危人群作為一種緊急呼救設備來預防緊急突發(fā)事件?！娟P鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)技術;智能呼救;GPS定位;LPC11141.概述物聯(lián)網(wǎng)，是指在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎上，利用射頻識別（RFID）裝置、紅外感應器、激光掃描器、全球定位系統(tǒng)等信息傳感設備和網(wǎng)絡通信技術，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通信，實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控、和管理的一種網(wǎng)絡[1]。其包含兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上的延伸和擴展的網(wǎng)絡;第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信[2]。物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后的世界信息領域的第三次革命，具有劃時代的意義。針對國內日益增長的空巢老人，如果老人獨自在家不慎發(fā)病或摔倒無人發(fā)現(xiàn)，或者老人在外發(fā)病摔倒，外人因害怕被訛而不敢扶，最終都會導致老人因得不到及時救治而造成遺憾。面對其子女不能在身邊隨時提供緊急救助這一現(xiàn)象，利用便利的物聯(lián)網(wǎng)技術給老人們配備智能呼救器用于應對緊急情況的報警，以及我們能夠及時定位救援，這也是當前醫(yī)療呼救體系的發(fā)展趨勢。2.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能呼救系統(tǒng)的構建和構架本項目的研究目的是結合GPS技術與GSM技術，構建智能醫(yī)療呼救系統(tǒng)，系統(tǒng)架構如圖2.1所示。圖2.1系統(tǒng)整體架構圖2.2呼救持有端程序流程圖圖2.3定位軟件程序流程圖本系統(tǒng)由呼救器持有端和手機定位端兩部分構成。呼救器持有端通過信息監(jiān)測模塊監(jiān)測到是否存在摔倒的信息，通過對控制模塊的編程分析事件是否發(fā)生，排除偶然因素，同時本系統(tǒng)的控制模塊還可通過地理位置采集模塊獲取本地的經緯度。若檢測摔倒事件已發(fā)生，調用地理位置采集模塊中的位置信息，通過串口給數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送指令，此時本系統(tǒng)就可通過數(shù)據(jù)傳輸模塊給預定的手機發(fā)送帶有呼救器持有者所在地經緯度的短信（程序流程如圖2.2所示）。手機持有端可以通過我們編寫的定位軟件（安卓系統(tǒng)），輸入短信中傳回的經緯度信息，就可查出呼救器持有者的所在位置（程序流程如圖2.3所示）。系統(tǒng)各部分可實現(xiàn)的功能和指標如表2-1所示：表2-1系統(tǒng)功能與指標系統(tǒng)功能指標信息監(jiān)測及勘誤模塊使用水銀開關監(jiān)測老人是否摔倒，摔倒后進行報警請求（蜂鳴器鳴叫），此時需要使用者自己進行判斷是否需要報警數(shù)據(jù)傳輸GSM模塊可成功根據(jù)單片機發(fā)送的AT指令發(fā)送指定的短信。地理位置信息采集GPS可以實時進行定位操作，定時更新位置信息?？刂颇K可成功的分析GPS返回的指令信息幀，根據(jù)需求監(jiān)測和控制指定的引腳，同時還能將各種信息進行整合，完成AT指令幀的更新。定位軟件輸入經緯度坐標之后，調用谷歌地圖的API開放接口，顯示地理位置信息。3.系統(tǒng)設計方案（1）硬件模塊設計①信息監(jiān)測模塊本模塊采用水銀開關制作而成，當水銀開關發(fā)生傾斜時可以產生電平轉變，從而使我們控制模塊的引腳產生異常中斷，從而進入報警狀態(tài)。②地理位置信息采集模塊GPS模塊采用ATK-NEO-6M-V12模塊，本模塊可通過串口與控制模塊連接，串口波特率選擇38400速率，可接入3～5V單片機系統(tǒng)，電路如圖3.1所示。③數(shù)據(jù)傳輸模塊GSM模塊選擇SIM300B模塊，本模塊和GPS協(xié)調使用，接受控制模塊發(fā)送的AT命令，將GPS采集的經緯度和報警信息以短信的形式發(fā)送到指定的手機上，電路如圖3.2所示。④控制模塊本模塊選用LPC1114，該芯片以Cortex-M0為核心處理器，屬于32位微控制器，主要面向8、16位微控制器的應用，具有高性能、低功耗、簡單指令集和統(tǒng)一編址尋址等優(yōu)點，最小系統(tǒng)設計電路如圖3.3。圖3.1GPS模塊電路圖3.2GSM模塊電路圖3.3控制模塊最小系統(tǒng)電路圖3.4硬件程序框圖圖3.5中斷服務函數(shù)流程圖（2）硬件程序設計系統(tǒng)程序總體設計流程如圖3.4所示：本套系統(tǒng)中涉及了傳感器電平翻轉檢測及自動勘誤、GPS數(shù)據(jù)幀分析、GSM調用指令發(fā)送三部分。①傳感器電平翻轉檢測及自動勘誤：傳感器電平翻轉及按鍵取消報警的檢測放入引腳中斷中，當引腳P1.0產生中斷之后給send_flag賦值為1，send_flag是我們勘誤時要使用的標識位，同時激活蜂鳴器，當按鍵被按下（引腳P1.1），需要取消報警狀態(tài)時，給send_flag賦值為0，同時關閉蜂鳴器?？闭`程序寫在主函數(shù)中，在主函數(shù)給各個引腳初始化之后，加入一個輪詢算法，等待中斷被處罰，同時不停檢測send_flag的值，當send_flag=1時激活蜂鳴器，并且延時1分鐘，如果沒有按鍵被按下（中斷程序優(yōu)先級高于