老年照護(hù)機(jī)器人感知系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

題目:老年照護(hù)機(jī)器人感知系統(tǒng)開(kāi)發(fā)老年照護(hù)機(jī)器人感知系統(tǒng)開(kāi)發(fā)摘要：隨著人們生活水平的提高，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)不再局限于溫飽的問(wèn)題，而舒適、便捷、智能化的生活成為了人們現(xiàn)在的追求目標(biāo)，從而智能穿戴和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也隨之產(chǎn)生與興起。據(jù)調(diào)查，目前市場(chǎng)上還沒(méi)有針對(duì)老年人而設(shè)計(jì)的護(hù)理機(jī)器人。如今，人們對(duì)安全越來(lái)越重視。預(yù)計(jì)到2050年，中國(guó)老年人口將達(dá)到4.8億，老齡問(wèn)題將為中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和轉(zhuǎn)型帶來(lái)新挑戰(zhàn)。而老人一人在家的報(bào)道也頻頻出現(xiàn)。此款護(hù)理機(jī)器人的設(shè)計(jì)，一方面能夠陪伴老人，另一方面，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)老人的所處的情況，如老人需要幫助，通過(guò)APP端提醒，監(jiān)護(hù)人將及時(shí)采取相應(yīng)措施。關(guān)鍵詞：智能機(jī)器人；老年看護(hù)；遠(yuǎn)程監(jiān)控；環(huán)境監(jiān)測(cè)目錄第一章緒論 41.1本課題研究背景及意義 41.2本課題國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 5第二章相關(guān)技術(shù)簡(jiǎn)介 62.1系統(tǒng)軟硬件開(kāi)發(fā)工具 62.2相關(guān)開(kāi)發(fā)技術(shù)及軟件 62.2.1FileZilla軟件簡(jiǎn)介 62.2.2Spring框架 62.2.3MyBatis數(shù)據(jù)庫(kù)框架 62.2.4基于NativeSystem系統(tǒng)層的框架 72.2.5系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。第三章系統(tǒng)需求分析 83.1設(shè)備功能需求分析 83.3系統(tǒng)功能需求分析 83.3.1微信小程序端功能需求 83.3.2Web后臺(tái)管理功能需求 8第四章系統(tǒng)設(shè)計(jì) 104.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 104.2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) 124.3管理系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì) 134.4管理系統(tǒng)核心功能設(shè)計(jì) 14第五章老年照護(hù)機(jī)器人感知系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn) 185.1微信小程序?qū)崿F(xiàn) 195.1.1主界面與個(gè)人中心 195.1.2設(shè)備控制 205.1.3預(yù)警閾值設(shè)置 215.2Web端后臺(tái)管理實(shí)現(xiàn) 23第六章總結(jié)與展望 276.1總結(jié) 276.2展望 27參考文獻(xiàn) 28致謝 29第一章緒論物聯(lián)網(wǎng)（TheInternetofThings）是基于互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展起來(lái)的，物物相連的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)能夠讓獨(dú)立的物理個(gè)體實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，從而形成信息采集、信息傳輸、遠(yuǎn)程控制的智能化網(wǎng)絡(luò)[1]，為人們的生活、生產(chǎn)帶來(lái)極大便利，使人們?cè)谥悄芑芯康牡缆飞细M(jìn)一步。物聯(lián)網(wǎng)的概念最早是由美國(guó)KevinAshton教授在1999年的“移動(dòng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)國(guó)際會(huì)議”中提出的。隨后，中國(guó)提出“互聯(lián)網(wǎng)+”和“中國(guó)制造2025”等戰(zhàn)略，足以證明物聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型中產(chǎn)生的重要作用。如今物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)開(kāi)始改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)和生活，而物聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)的發(fā)展也開(kāi)始取得一定成效。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用十分廣泛，例如家居、穿戴、農(nóng)業(yè)、工業(yè)的智能化。通過(guò)智能照護(hù)設(shè)備，人們可以實(shí)時(shí)了解自己的健康情況，于是基于物聯(lián)網(wǎng)的智能設(shè)備就迅速發(fā)展起來(lái)了，而且因?yàn)樾枨罅看笏跃哂袕V泛的市場(chǎng)前景。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，智能護(hù)理快速普及，智能看護(hù)機(jī)器人的概念被眾多企業(yè)家提出。本畢業(yè)設(shè)計(jì)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開(kāi)發(fā)了一套老年照護(hù)機(jī)器人感知系統(tǒng)。設(shè)備通過(guò)WiFi連接網(wǎng)絡(luò)后將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸存儲(chǔ)。用戶使用手機(jī)終端對(duì)老年照護(hù)機(jī)器人感知系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行管理，比如實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控以及反向控制等。1.1本課題研究背景及意義中國(guó)正處在高速發(fā)展階段，在人們生活質(zhì)量不斷提高的同時(shí)，科學(xué)技術(shù)發(fā)展也取得重大突破，“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。在人們感受到科技帶來(lái)的便捷生活后，便不再滿足于繁雜、不便的生活方式，于是開(kāi)始追求更舒適、更智能化的生活、生產(chǎn)方式。這也推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，從而以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心的智能化產(chǎn)業(yè)隨之產(chǎn)生與興起。在中國(guó)進(jìn)入小康社會(huì)后，人們對(duì)弱勢(shì)群體的安全越來(lái)越重視。據(jù)統(tǒng)計(jì)，預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)老年人口將達(dá)到27478萬(wàn)人[6]，老齡問(wèn)題將給中國(guó)社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型帶來(lái)新挑戰(zhàn)。如今，獨(dú)生子女家庭的數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)，子女在外工作，家中老人無(wú)人看管導(dǎo)致意外頻頻發(fā)生，所以人們對(duì)安全越來(lái)越重視。預(yù)計(jì)到2050年，中國(guó)老年人口將達(dá)到4.8億，老齡問(wèn)題將為中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和轉(zhuǎn)型帶來(lái)新挑戰(zhàn)。老口老齡化的問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重，以及大多數(shù)獨(dú)生子女家庭無(wú)暇照顧老人，催生出此款智能護(hù)理機(jī)器人的設(shè)計(jì)，一方面能夠陪伴老人，另一方面，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)老人的所處的情況，如老人需要幫助，通過(guò)APP端提醒，監(jiān)護(hù)人將及時(shí)采取相應(yīng)措施。面對(duì)龐大的老年人群體，相信此款老年機(jī)看護(hù)機(jī)器人會(huì)有廣闊的市場(chǎng)前景。1.2本課題國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況隨著全球老年化的極速發(fā)展，開(kāi)發(fā)更加人性化、智能化的機(jī)器人已經(jīng)是各國(guó)為了解決此問(wèn)題的迫切需求。在國(guó)內(nèi)，關(guān)于老年的照護(hù)設(shè)備主要是智能輪椅，護(hù)理機(jī)以及一些輔助老年人日常需求的智能設(shè)備，這些設(shè)備往往功能單一，而且實(shí)用性不強(qiáng)，不能很好滿足大多數(shù)消費(fèi)者的需求。在國(guó)外，很多國(guó)家也有自己應(yīng)對(duì)老口極速老化，護(hù)理人手不足等問(wèn)題的研究。例如日本研究的溝通型機(jī)器人，可以滿足老年人入浴、排泄、飲食、閱讀等需求，但是對(duì)于其他一些發(fā)達(dá)國(guó)家關(guān)于老年人的照護(hù)設(shè)備則是更多偏向于醫(yī)用，而對(duì)于居家的設(shè)備其價(jià)格相對(duì)昂貴，不能很好滿足大多數(shù)家庭的消費(fèi)能力。1.3研究?jī)?nèi)容及系統(tǒng)介紹本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要包含老年照護(hù)機(jī)器人感知系統(tǒng)設(shè)備、移動(dòng)終端以及Web后臺(tái)管理的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)介紹如下：（1）老年照護(hù)機(jī)器人感知系統(tǒng)設(shè)備所監(jiān)測(cè)的老年生活環(huán)境的溫濕度、空氣中煙霧濃度的數(shù)據(jù)，通過(guò)WiFi連接將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到阿里云服務(wù)器上，管理員通過(guò)賬號(hào)登錄到后臺(tái)管理系統(tǒng)，可以對(duì)實(shí)時(shí)獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)操作。用戶也可以通過(guò)賬號(hào)登錄移動(dòng)終端管理設(shè)備，了解老年人當(dāng)前生活環(huán)境的情況。（2）當(dāng)環(huán)境中的溫濕度或者煙霧濃度超過(guò)預(yù)先設(shè)置的閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)出警報(bào)，并且自動(dòng)開(kāi)啟該設(shè)備中的處理方式。(3)用戶可以通過(guò)移動(dòng)端或者web端實(shí)時(shí)查看檢測(cè)到的相關(guān)數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程查看老年人當(dāng)前生活情況，也可以通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)時(shí)了解到老年人當(dāng)前生活動(dòng)態(tài)。(4)在設(shè)備的使用過(guò)程中用戶也可以將遇到的問(wèn)題反饋給管理員，即時(shí)解決，做好設(shè)備的維護(hù)。第二章相關(guān)技術(shù)簡(jiǎn)介2.1系統(tǒng)軟硬件開(kāi)發(fā)工具老年照護(hù)機(jī)器人感知系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、Web開(kāi)發(fā)技術(shù)、傳感器技術(shù)。其中，在設(shè)備硬件方面利用putty軟件對(duì)樹(shù)莓派進(jìn)行系統(tǒng)燒錄，熱點(diǎn)設(shè)置，運(yùn)行數(shù)據(jù)采集程序。在Web端利用eclipse開(kāi)發(fā)工具以及Tomcat9.0服務(wù)器，運(yùn)用JS、HTML、CSS等前端技術(shù)設(shè)計(jì)頁(yè)面，后臺(tái)設(shè)計(jì)則使用Spring框架，同時(shí)利用MySQL做為收集老年照護(hù)機(jī)器人感知系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)?？蛻舳瞬捎梦⑿砰_(kāi)發(fā)者工具進(jìn)行微信小程序的設(shè)計(jì)2.2相關(guān)開(kāi)發(fā)技術(shù)及軟件2.2.1FileZilla軟件簡(jiǎn)介FileZilla是一個(gè)免費(fèi)開(kāi)源的FTP軟件，分為客戶端版本和服務(wù)器版本，具備所有的FTP軟件功能?？煽匦浴⒂袟l理的界面和管理多站點(diǎn)的簡(jiǎn)化方式使得Filezilla客戶端版成為一個(gè)方便高效的FTP客戶端工具，而FileZillaServer則是一個(gè)小巧并且可靠的支持FTP&SFTP的FTP服務(wù)器軟件。FileZilla是一種快速、可信賴的FTP客戶端以及服務(wù)器端開(kāi)放源代碼程式，具有多種特色、直接的接口。FileZilla在2002年11月獲選為當(dāng)月最佳推薦專案。2.2.2Spring框架Spring框架[11]運(yùn)用基本的JavaBean來(lái)取代EJB，它是為解決軟件開(kāi)發(fā)的復(fù)雜性而創(chuàng)建的。它由輕量級(jí)控制反轉(zhuǎn)(IoC)和面向切面(AOP)的容器框架兩部分構(gòu)成。Spring框架用途廣泛，由于它簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)流程、降低開(kāi)發(fā)難度、方便程序測(cè)試以及兼容各種優(yōu)秀框架等特點(diǎn)，而受到許多開(kāi)發(fā)者的青睞。2.2.3MyBatis數(shù)據(jù)庫(kù)框架MyBatis框架是一款優(yōu)秀的數(shù)據(jù)庫(kù)持久層框架，它具有提供XML標(biāo)簽、提供對(duì)象關(guān)系映射標(biāo)簽、應(yīng)用靈活、簡(jiǎn)單易學(xué)等優(yōu)點(diǎn)[12]。此外，MyBatis框架擁有屬于自己的代碼生成器，它可以封裝JDBC，利用反射打通Java類與sql語(yǔ)句之間的相互轉(zhuǎn)換，因此使用時(shí)只要引入依賴的庫(kù)文件，就可以實(shí)現(xiàn)接口綁定，使用更加方便。MyBatis框架還可以對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行增刪改查，讓我們?cè)趫?zhí)行sql語(yǔ)句時(shí)，對(duì)輸入輸出的管理更方便。但MyBatis框架也存在工作量大、字段多、移植性差等缺點(diǎn)。2.2.4基于NativeSystem系統(tǒng)層的框架微信Web開(kāi)發(fā)工具是一種基于NativeSystem系統(tǒng)層的框架。微信小程序[13]的兩個(gè)線程分別是AppserviceThread和ViewThread，它們可以同時(shí)進(jìn)行、并行加載，這就加快了小程序的響應(yīng)速度，從而減少用戶的等待時(shí)間。在編寫(xiě)程序流程上微信Web開(kāi)發(fā)者工具使用“同步本地文件+開(kāi)發(fā)調(diào)試+編譯預(yù)覽+上傳+發(fā)布”一整套流程，簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)。第三章系統(tǒng)需求分析3.1設(shè)備功能需求分析本系統(tǒng)的老年照護(hù)機(jī)器人感知設(shè)備主要包含了樹(shù)莓派核心處理模塊、電源模塊，串口模塊、WiFi通訊模塊、溫濕度傳感器模塊、煙霧濃度傳感器模塊、繼電器模塊等。樹(shù)莓派核心處理模塊可用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)；老年人的生活環(huán)境的數(shù)據(jù)則是通過(guò)溫濕度和煙霧濃度傳感器來(lái)獲取到相應(yīng)的數(shù)據(jù)；通訊模塊使用的是WiFi通信方式，用來(lái)傳輸溫濕度和空氣中煙霧濃度的數(shù)值；串口模塊采用USB串口線給設(shè)備供電，繼電器模塊用于控制電路，起到一種自動(dòng)開(kāi)關(guān)的作用，來(lái)達(dá)到控制設(shè)備3.2系統(tǒng)功能需求分析3.2.1微信小程序端功能需求微信小程序的功能包括：微信授權(quán)、系統(tǒng)更新、產(chǎn)品綁定、煙霧、溫濕度傳感器數(shù)據(jù)查看、警報(bào)提醒、個(gè)人資料修改、密碼修改以及查看公告等，相關(guān)功能敘述如下：登錄功能：開(kāi)始是利用獲取微信登錄的賬號(hào)信息進(jìn)行登錄到小程序中；顯示數(shù)據(jù)：能夠通過(guò)頁(yè)面顯示其傳感器的相關(guān)數(shù)據(jù)；掃碼添加：打開(kāi)微信，通過(guò)二維碼掃描即可進(jìn)入小程序；操作日志：可以在頁(yè)面上顯示一些敏感的操作日志，可查看用戶每次登錄時(shí)間；設(shè)備控制：可以通過(guò)小程序進(jìn)行一些反向控制的操作，遠(yuǎn)程開(kāi)啟小風(fēng)扇；報(bào)警功能：當(dāng)溫濕度或煙霧濃度超過(guò)一定值時(shí)啟動(dòng)報(bào)警功能；日常生活提醒：用戶可以設(shè)置好一天某個(gè)時(shí)間段需要做的事情，如晨跑，用藥，該設(shè)備會(huì)自動(dòng)提醒用戶，并記錄當(dāng)天情況；設(shè)備管理：可以添加刪除設(shè)備，對(duì)其設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的管理；信息公告：可以接收到相關(guān)設(shè)備的相關(guān)信息通告；10）反饋信息：用戶通過(guò)對(duì)使用的產(chǎn)品情況進(jìn)行問(wèn)題反饋和相關(guān)建議；3.2.2Web后臺(tái)管理功能需求Web后臺(tái)管理功能主要包括：登錄注冊(cè)、個(gè)人信息管理、數(shù)據(jù)管理、設(shè)備管理、系統(tǒng)日志、用戶反饋等，相關(guān)敘述如下：（1）用戶管理：設(shè)定超級(jí)管理員對(duì)普通管理員的操作權(quán)限超級(jí)管理員可以對(duì)管理員進(jìn)行管理。普通管理員信息查看與修改：超級(jí)管理員可以對(duì)普通管理員的信息進(jìn)行查看與修改。普通管理員管理：超級(jí)管理員擁有對(duì)普通管理員進(jìn)行增、刪、改、查的權(quán)限。普通管理員可以修改個(gè)人信息。普通管理員只能查看其他管理員信息，無(wú)權(quán)修改他人信息。（2）設(shè)備管理：管理員可以添加新設(shè)備的序列號(hào)，讓用戶進(jìn)行綁定。管理員可以查看感知系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。(3)注冊(cè)登錄：賬號(hào)、密碼、電話、等進(jìn)行注冊(cè)，賬號(hào)和密碼通過(guò)注冊(cè)后進(jìn)行檢測(cè)登錄；(4)數(shù)據(jù)查看：可實(shí)時(shí)查看當(dāng)前和歷史的溫濕度、煙霧濃度信息并以折線圖的形式呈現(xiàn)；(5)設(shè)備管理：可查看當(dāng)前設(shè)備的狀態(tài)和對(duì)設(shè)備進(jìn)行閾值設(shè)置和反向控制的操作；(6)系統(tǒng)公告：管理員可以發(fā)布一些相關(guān)設(shè)備的通告和查看歷史公告信息；(7)反饋信息：對(duì)于用戶反饋出來(lái)的信息進(jìn)行管理管理；(8)日志信息：頁(yè)面上顯示一些敏感的操作日志，登錄時(shí)間，記錄相應(yīng)的操作；(9)監(jiān)控功能：通過(guò)樹(shù)莓派上的攝像頭對(duì)老年人生活狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；(10)短信報(bào)警：當(dāng)收集到異常數(shù)據(jù)時(shí)，web端將發(fā)送短信到用戶綁定的手機(jī)號(hào)碼，提醒用戶及時(shí)采取相應(yīng)措施。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)(1)用戶信息表，用于存儲(chǔ)用戶相關(guān)信息。用戶信息表包括：序號(hào)、用戶名、密碼、電話、郵箱、綁定的設(shè)備名稱以及操作時(shí)間，其中序號(hào)是主鍵。具體信息如表4-1所示。表4-1用戶信息表中文名字段類型長(zhǎng)度空值備注序號(hào)Idint20否主鍵用戶名UsernameVarchar100否密碼PasswordVarchar100否電話PhoneVarchar20否(2)設(shè)備數(shù)據(jù)表，用于存儲(chǔ)所有設(shè)備采集的數(shù)據(jù)信息信息。設(shè)備數(shù)據(jù)表包括：設(shè)備的序列號(hào)、溫濕度、煙霧濃度、以及數(shù)據(jù)獲取時(shí)間。具體信息如表4-2所示。表4-2設(shè)備數(shù)據(jù)表中文名字段類型長(zhǎng)度空值備注序號(hào)idint11否主鍵溫濕度typeDouble20否煙霧濃度smokeDouble20否獲取時(shí)間timeTimestamp20否(3)公告表，用于存儲(chǔ)著管理員對(duì)用戶的公告通知。公告表包括：序號(hào)、公告發(fā)布時(shí)間、公告內(nèi)容、公告發(fā)布者，其中序號(hào)是主鍵。具體信息如表4-3所示。表4-3公告表中文名字段類型長(zhǎng)度空值備注序號(hào)Idvarchar50否主鍵時(shí)間Timevarchar50否內(nèi)容Messagevarchar50否發(fā)布者namevarchar50否（4）管理員管理表，用于存儲(chǔ)對(duì)管理員的操作信息。管理員登錄表包括：登錄序號(hào)、登錄帳號(hào)、操作、角色、操作時(shí)間，其中帳號(hào)是主鍵。具體信息如表4-4所示。表4-4管理員管理表中文名字段類型長(zhǎng)度空值備注序號(hào)idint36否自動(dòng)遞增帳號(hào)adminnamevarchar36否主鍵操作Operatevarchar36否角色Role_namevarchar32否時(shí)間Timetimestamp36否(5)管理員信息表，用于存儲(chǔ)管理員的信息。管理員信息包括：帳號(hào)、密碼、郵箱、昵稱，其中帳號(hào)是主鍵。具體信息如表4-5所示。表4-5管理員信息表中文名字段類型長(zhǎng)度空值備注帳號(hào)adminnameVarchar36否主鍵昵稱NameVarchar36是郵箱EmialVarchar36是密碼PasswordVarchar36否(6)通知表，用于存儲(chǔ)超級(jí)管理員對(duì)普通管理員的通知信息。包括：序號(hào)、時(shí)間、內(nèi)容，其中序號(hào)是主鍵。具體信息如表4-6所示。表4-6通知表中文名字段類型長(zhǎng)度空值備注序號(hào)idint36否主鍵，自動(dòng)遞增時(shí)間timevarchar36否內(nèi)容Informationvarchar36否4.2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖老年照護(hù)機(jī)器人感知系統(tǒng)設(shè)備通過(guò)USB接口連接電腦，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)設(shè)備通電后，預(yù)先配置好的WiFi模塊會(huì)自動(dòng)連接網(wǎng)絡(luò)，將監(jiān)測(cè)到的老年人生活環(huán)境情況數(shù)據(jù)傳輸存放在阿里云服務(wù)器上。用戶打開(kāi)老年照護(hù)機(jī)器人管理設(shè)備微信小程序之后就可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行相關(guān)操作，管理員通過(guò)電腦訪問(wèn)對(duì)應(yīng)的Web即可進(jìn)行對(duì)應(yīng)的操作。該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟詧D4-2所示圖4-2老年照護(hù)機(jī)器人感知系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

4.3管理系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)照護(hù)機(jī)器人感知系統(tǒng)包含兩個(gè)主要模塊，客戶端使用微信小程序，可以實(shí)現(xiàn)用戶的注冊(cè)登錄、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看、歷史數(shù)據(jù)列表查看、視頻監(jiān)控等功能。管理員使用Web端，可以實(shí)現(xiàn)管理員的登錄注冊(cè)、數(shù)據(jù)查看、視頻監(jiān)控、用戶反饋等功能。該系統(tǒng)具體管理模塊設(shè)計(jì)如圖4-3所示圖4-3管理系統(tǒng)功能模塊圖4.4整體電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的老年照護(hù)機(jī)器人感知系統(tǒng)設(shè)備是采用樹(shù)莓派作為控制模塊，其中整體電路組成主要包括了核心控制模塊、WiFi通信模塊、溫濕度度傳感器模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、煙霧傳感器模塊、攝像頭模塊、繼電器模塊等七大模塊。老年照護(hù)機(jī)器人感知系統(tǒng)設(shè)備整體電路如圖4-4所示。圖4-4整體電路設(shè)計(jì)圖4.5系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)4.5.1核心控制模塊核心控制模塊采用的是樹(shù)莓派BCM2837芯片，在本系統(tǒng)中起到完成運(yùn)算和處理任務(wù)的作用。該芯片是一種低成本，全高清多媒體應(yīng)用處理器，用于先進(jìn)的移動(dòng)和嵌入式應(yīng)用，電源效率經(jīng)過(guò)了不斷優(yōu)化，同時(shí)也具有16kb指令和數(shù)據(jù)的高速緩存，它具有定時(shí)器、中斷控制器、DMA、PWM等外設(shè)可以被ARM安全使用，是功耗效率最高的ARM應(yīng)用處理器。BCM2837芯片具體實(shí)物如圖4-3所示。圖4-3核心模塊實(shí)物圖4.5.2WiFi通信模塊(1)本系統(tǒng)的通信模塊是博通BCM43438WiFi/BLE芯片，BCM43438是一個(gè)高度集成的單芯片解決方案，能為各種設(shè)備提供最低的RBOM。此通信模塊的數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)200Mbps，所以本系統(tǒng)中對(duì)于數(shù)據(jù)的傳輸以及交互都是通過(guò)次模塊實(shí)現(xiàn)。具體實(shí)物圖為圖4-4圖4-4通信模塊實(shí)物圖(2)硬件部署用使用該通信模塊需要電腦熱點(diǎn)設(shè)置為ssid：123密碼：yejiawen，樹(shù)莓派上電自動(dòng)搜尋該熱點(diǎn)進(jìn)行連接（熱點(diǎn)SSID與密碼已經(jīng)事先配置在樹(shù)莓派系統(tǒng)中，若想修改連接的熱點(diǎn)可以做如下操作： <1>執(zhí)行sudonano/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf<路徑可能有偏差，注意wpa_supplicant.conf文件即可>； <2>類似的修改內(nèi)容，可添加多個(gè)網(wǎng)絡(luò)：network={ ssid="raspi" psk="123456789"}network={ ssid="tangtang" psk="tang123456"} 配置完之后每次上電自動(dòng)查找可用的wifi熱點(diǎn)；4.5.3溫濕度傳感器模塊監(jiān)測(cè)老年人生活環(huán)境的溫濕度采用的是DHT11傳感器，傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并于一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連，該傳感器以數(shù)字信號(hào)輸出，具有反響速度快，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，使用時(shí)體積較小，連接方便，其實(shí)物圖如4-5。4-5溫濕度傳感器實(shí)物圖4.5.4.煙霧濃度傳感器模塊該感知系統(tǒng)設(shè)備通過(guò)MQ-2煙霧傳感器來(lái)檢測(cè)空氣中煙霧濃度是否超過(guò)預(yù)設(shè)值，其主要原理是通過(guò)空氣中的煙霧濃度來(lái)影響電阻，輸出電阻越低，輸出模擬信號(hào)越大。其實(shí)物圖如4-64-6煙霧濃度傳感器實(shí)物圖4.5.5攝像頭模塊攝像頭模塊采用第三方usb攝像頭，像素130萬(wàn)，最高分辨率1280*1024，接口USB2.0過(guò)對(duì)老年照護(hù)機(jī)器人上的樹(shù)莓派安裝監(jiān)控系統(tǒng)，就可以在樹(shù)莓派上搭載攝像頭，實(shí)時(shí)了解老年人生活情況。實(shí)物圖4-7。4-7攝像頭模塊實(shí)物圖老年照護(hù)機(jī)器人感知系統(tǒng)功能測(cè)試與實(shí)現(xiàn)5.1系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試的主要目的是為了檢測(cè)系統(tǒng)是否符合需求文檔中提出的要求和內(nèi)容。系統(tǒng)測(cè)試的工作在本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中其實(shí)是一直存在的，為讓整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)完成后能正常運(yùn)行，還應(yīng)該對(duì)于該系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的整體測(cè)試，在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，然后針對(duì)這些問(wèn)題，進(jìn)一步進(jìn)行修改和完善，確保所需要的功能是否達(dá)到要求。本章是主要對(duì)于老年照護(hù)機(jī)器人感知系統(tǒng)進(jìn)行了功能性測(cè)試。5.1.1系統(tǒng)測(cè)試方案本設(shè)計(jì)的老年照護(hù)機(jī)器人感知系統(tǒng)設(shè)備以樹(shù)莓派為核心板，每一個(gè)模塊都先單獨(dú)連接，用代碼先測(cè)試其工作是否正常，確認(rèn)每一個(gè)都正常后再整合到一起。一旦某個(gè)模塊出現(xiàn)問(wèn)題，就要停止下一步驟操作，馬上查看問(wèn)題所在，及時(shí)解決問(wèn)題。本設(shè)計(jì)的Web后臺(tái)管理系統(tǒng)測(cè)試使用的是功能測(cè)試，在每次完成一個(gè)功能都要進(jìn)行測(cè)試，看實(shí)現(xiàn)的功能是否正常，比如點(diǎn)擊按鈕是否會(huì)跳轉(zhuǎn)到相關(guān)頁(yè)面，是否能查找到相關(guān)數(shù)據(jù)等，如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)部分沒(méi)有實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果，那么馬上就進(jìn)行錯(cuò)誤的查找進(jìn)行修正，這樣保證了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定。系統(tǒng)測(cè)試的硬件環(huán)境包括：一個(gè)裝有Raspbain系統(tǒng)的樹(shù)莓派。一臺(tái)裝有Windows10系統(tǒng)的電腦。一部安裝微信應(yīng)用的Android手機(jī)。系統(tǒng)測(cè)試的軟件環(huán)境包括：eclipse集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。微信開(kāi)發(fā)者工具。Navicat數(shù)據(jù)庫(kù)可視化工具。谷歌瀏覽器。系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)的部分代碼：5.2微信小程序?qū)崿F(xiàn)微信小程序具有占用內(nèi)存低、保密性強(qiáng)、安全穩(wěn)定、開(kāi)發(fā)成本低等優(yōu)勢(shì)，因此，該感知系統(tǒng)以微信小程序作為客戶終端。用戶可通過(guò)微信小程序進(jìn)行相關(guān)操作，具體有：微信授權(quán)登入、設(shè)備綁定、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看、公告查看、修改信息等。用戶可以在主界面查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、控制設(shè)備、個(gè)人日志、操作日志、公告等。微信小程序中，用戶可通過(guò)查看設(shè)備，查看數(shù)據(jù)的感知系統(tǒng)具體數(shù)據(jù)5.2.1系統(tǒng)登錄與個(gè)人中心模塊實(shí)現(xiàn)微信小程序界面功能簡(jiǎn)單，易操作。用戶可以在主界面查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)個(gè)人日志、操作日志、公告等，實(shí)現(xiàn)效果如圖5-1所示。個(gè)人中心界面用戶可進(jìn)行信息管理、意見(jiàn)反饋、常見(jiàn)問(wèn)題解答，實(shí)現(xiàn)效果如圖5-2所示。圖5-1微信小程序主頁(yè)界面圖5-2微信小程序個(gè)人中心界面5.1.2設(shè)備控制模塊實(shí)現(xiàn)當(dāng)感知系統(tǒng)設(shè)備檢測(cè)到數(shù)據(jù)異常時(shí)會(huì)發(fā)出警報(bào)，用戶則可以通過(guò)客戶端進(jìn)行設(shè)備控制，實(shí)現(xiàn)效果圖如圖5-3所示。5-3設(shè)備控制5.1.3預(yù)警閾值設(shè)置模塊實(shí)現(xiàn)通過(guò)設(shè)置溫濕度、煙霧濃度的具體警報(bào)閾值，當(dāng)檢測(cè)到老年人生活環(huán)境達(dá)到此閾值時(shí)發(fā)出警報(bào)，具體效果圖如圖5-4所示。圖5-4閾值設(shè)置5.1.3數(shù)據(jù)信息查看模塊實(shí)現(xiàn)通過(guò)此界面查看老年人生活環(huán)境的具體數(shù)據(jù)信息，具體實(shí)現(xiàn)效果如圖6-5所示。圖5-5數(shù)據(jù)信息5.2Web端后臺(tái)管理實(shí)現(xiàn)Web端后臺(tái)管理系統(tǒng)是針對(duì)照護(hù)機(jī)器人設(shè)備經(jīng)營(yíng)者和設(shè)備管理人員開(kāi)發(fā)的。主要包括管理員登錄，管理員對(duì)感知系統(tǒng)及數(shù)據(jù)的添加、刪除、管理，管理員對(duì)用戶的添加、刪除、管理以及發(fā)布公告等。Web端主要有系統(tǒng)公告、用戶管理、數(shù)據(jù)查看、設(shè)備管理、查看安全日志等功能。用戶管理界面，管理員可以查看所有用戶的用戶名、郵箱及聯(lián)系方式，并且可以查找、刪除、添加用戶超級(jí)管理員可以編輯系統(tǒng)公告，并對(duì)公告進(jìn)行更新，管理員可查看公告。管理員（超級(jí)管理員也可）對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行管理，包括添加產(chǎn)品序列號(hào)、刪除產(chǎn)品、查看產(chǎn)品詳細(xì)信息等。在后臺(tái)管理界面主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示，歷史數(shù)據(jù)信息，老年人以及老年生活的實(shí)時(shí)監(jiān)控。5.2.1登錄注冊(cè)功能實(shí)現(xiàn)管理員可以通過(guò)自己注冊(cè)好的賬戶密碼進(jìn)入后臺(tái)進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)效果如圖6-1、6-2所示。圖5-1用戶登錄界面圖5-2用戶注冊(cè)界面5.2.2老年人實(shí)時(shí)監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)通過(guò)web端可以實(shí)時(shí)查看老年人的生活狀況，具體效果如圖5-3所示。圖5-3老年人生活監(jiān)控畫(huà)面5.2.3用戶管理功能的實(shí)現(xiàn)用戶管理界面，管理員可以查看所有用戶的用戶名、郵箱及聯(lián)系方式，并且可以查找、刪除、添加用戶。實(shí)現(xiàn)效果圖如圖5-4所示。圖5-4所有注冊(cè)用戶信息5.2.4系統(tǒng)公告發(fā)布功能的實(shí)現(xiàn)超級(jí)管理員通過(guò)此界面發(fā)布系統(tǒng)信息公告，管理員可以實(shí)時(shí)查看，具體效果如圖5-5所示。圖5-5系統(tǒng)公告查看界面5.2.5設(shè)備添加功能的實(shí)現(xiàn)超級(jí)管理員可以通過(guò)設(shè)備添加界面，添加新用戶的設(shè)備信息，具體效果如圖5-6所示。圖5-6設(shè)備添加第六章總結(jié)與展望6.1總結(jié)為解決當(dāng)下我國(guó)人口老齡化出現(xiàn)的一些老人生活安全問(wèn)題，設(shè)計(jì)了本款針對(duì)老年人的照護(hù)機(jī)器人感知系統(tǒng)?，F(xiàn)總結(jié)如下：本次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過(guò)本人的不懈努力以及老師的細(xì)心指導(dǎo)，克服了諸多阻力，解決了一個(gè)又一個(gè)的難題，基本完成老年照護(hù)機(jī)器人感知系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的軟件及硬件設(shè)計(jì)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，很好的運(yùn)用到大學(xué)這幾年所學(xué)的專業(yè)課知識(shí)，對(duì)自己的專業(yè)技能水平有了一個(gè)叫較為清晰的認(rèn)識(shí)，對(duì)今后的發(fā)展方向有了更加清晰的目標(biāo)。物聯(lián)網(wǎng)工程會(huì)在今后成為各個(gè)行業(yè)的主流技術(shù)，所以在今后的學(xué)習(xí)工作中，更加應(yīng)該不斷提升自我，開(kāi)拓創(chuàng)新，走在時(shí)代發(fā)展的最前沿。6.2展望由于專業(yè)知識(shí)水平的限制，本畢業(yè)設(shè)計(jì)研究的老年照護(hù)機(jī)器人感知系統(tǒng)還存在一些問(wèn)題，例如供電問(wèn)題、通信問(wèn)題以及采集數(shù)據(jù)的精確度等。需要真正完成該設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，還有許多需要改進(jìn)的地方：(1)通信方面：老年照護(hù)機(jī)器人主要依靠WiFi進(jìn)行通信，但是該技術(shù)存在一定的局限性，所以在通訊方面將會(huì)考慮使用esim卡等技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊(2)供電問(wèn)題：老年照護(hù)機(jī)器人的設(shè)備不僅搭載多個(gè)傳感器，還有舵機(jī)，機(jī)械臂等設(shè)備，供電需求大，在今后的研究中將會(huì)往低功耗的方向發(fā)展，以及實(shí)現(xiàn)備用電源，防止設(shè)備斷電。(3)數(shù)據(jù)精確度：該感知系統(tǒng)的主要功能是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)老年人的生活狀態(tài)，所以采集到的數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性十分重要，在今后開(kāi)發(fā)中將會(huì)使用更多且數(shù)據(jù)采集更加精準(zhǔn)的傳感器保證進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的精準(zhǔn)程度。2020屆物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）參考文獻(xiàn)[1]劉持標(biāo),陳志明.物聯(lián)網(wǎng)工程與實(shí)踐[M].北京:高等教育出版社,2015.[2]時(shí)夢(mèng)楚,張亞南,鄭家琪.互聯(lián)網(wǎng)+背景下的智能穿戴產(chǎn)品設(shè)計(jì)[J].大眾文藝,2018(19):108-108.[3]周路菡.智能護(hù)理科技改變生活[J].新經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊,2017(7):50-54.[4]范曉軒.阿里云計(jì)算技術(shù)和阿里IoT為廣電行業(yè)帶來(lái)的智能化創(chuàng)新——訪阿里云計(jì)算有限公司資深解決方案架構(gòu)師孟方[J].現(xiàn)代電視技術(shù),2018(12):34-36.[5]劉淑萍.“互聯(lián)網(wǎng)+”內(nèi)涵與發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng),2018(11):58-63.[