老人意外跌倒遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

馬 程，魏怡卓，曹 瑜，劉 晶，徐 踐

（北京農(nóng)學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，北京 102206）

0 前言

摔一跤，年輕人可能覺得沒什么，但對(duì)老年人來說，重則關(guān)系生死。世界衛(wèi)生組織報(bào)告指出，全球每年有30余萬人死于跌倒，其中一半是60歲以上老人。在我國，跌倒已成為65歲以上老人傷害死亡的“頭號(hào)殺手”。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，國外每年約 30%的老年人跌倒一次以上，而且跌倒的危險(xiǎn)性隨著年齡的增長而增長，在我國65歲以上的社區(qū)老年居民，男性21~23%，女性為43~44%有跌倒史。幾乎所有的老年人髖部骨折都是由跌倒造成的，伴隨而來的就是骨折發(fā)生的前三個(gè)月中有高的死亡率，功能活動(dòng)能力減退，獨(dú)立生活能力喪失。因此對(duì)老年人跌倒要有足夠的重視，立足于預(yù)防，從根源上解決問題。預(yù)防的目的是在不妨礙老年人日?；顒?dòng)和自主功能的條件下減少跌倒發(fā)生的頻率。

老人意外跌倒遠(yuǎn)程智能監(jiān)控客戶端是針對(duì)擁有穿戴式傳感器跌倒檢測設(shè)備的用戶提供，主要實(shí)現(xiàn)軟件用戶交互界面和網(wǎng)站，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)到老人與家人之家的連接。

1 開發(fā)背景，開發(fā)環(huán)境及意義

作為一個(gè)公眾健康問題，跌倒是導(dǎo)致老年人傷殘、失能和死亡的重要原因之一。因此為預(yù)防老人跌倒后因沒有得到及時(shí)救助而發(fā)生嚴(yán)重的后果，我們針對(duì)擁有穿戴設(shè)備的老人，設(shè)計(jì)出老人意外跌倒遠(yuǎn)程智能監(jiān)控客戶端。

開發(fā)環(huán)境：MySQL數(shù)據(jù)庫，Android，Apache和Tomcat網(wǎng)站服務(wù)器。

老人意外跌倒遠(yuǎn)程智能監(jiān)控客戶端可以使老人在意外跌倒后得到及時(shí)救助，避免跌倒后無法得到及時(shí)救治而引起更嚴(yán)重的后果。

2 系統(tǒng)目標(biāo)的描述

該系統(tǒng)是讓用戶使用該客戶端能夠?qū)崟r(shí)了解老人在意外跌倒后的地理位置以及周圍環(huán)境，能夠及時(shí)報(bào)警讓老人得到救助。網(wǎng)站用來管理用戶，比如修改或刪除用戶信息，還包括數(shù)據(jù)管理方面。

該系統(tǒng)主要需要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)目標(biāo)：

（1）普通用戶登錄客戶端；

（2）管理員查看和管理用戶信息，進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)；

（3）查詢老人摔倒時(shí)的地理位置并及時(shí)與老人獲得聯(lián)系并采取救助措施；

（4）用戶可以通過知識(shí)百科學(xué)習(xí)有關(guān)老人摔倒的救助、防護(hù)等方面的知識(shí)；

（5）超級(jí)管理員對(duì)普通用戶的信息進(jìn)行審核和查看；

（6）用戶還可以通過客戶端查看老人穿戴設(shè)備的電量等信息；

（7）老人意外摔倒時(shí)的實(shí)時(shí)顯示等。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 客戶端設(shè)計(jì)

3.1.1 客戶端邏輯設(shè)計(jì)，如圖1所示

3.1.2 前臺(tái)功能分析

（1）切換賬號(hào)：用戶可具有多個(gè)賬號(hào)，切換賬號(hào)鍵會(huì)更便捷查看其他賬號(hào)信息。

圖1 客戶端功能結(jié)構(gòu)圖Fig.1 APP function structure diagram

（2）知識(shí)百科：有關(guān)老人摔倒等豐富的資源，防摔倒常識(shí)以及摔倒后該采取什么樣的措施，豐富有效。

（3）聯(lián)系客服：如若用戶對(duì)軟件、拐杖有不會(huì)操作、修改密碼、任何的意見等，可通過客服電話咨詢。

（4）我的背景：用戶可選擇自己喜歡的背景進(jìn)行調(diào)換，也可使用默認(rèn)背景。

（5）下載更新：系統(tǒng)在一段時(shí)間內(nèi)，會(huì)進(jìn)行升級(jí)，提高軟件質(zhì)量，給予用戶更多更好的幫助，點(diǎn)擊下載更新按鍵，無需重新下載，方便實(shí)用。

（6）視頻：用戶接收到老人摔倒的信息時(shí)，可通過“視頻”查看老人摔倒時(shí)硬件所拍攝的視頻以了解老人所處具體位置。

（7）刷新：每隔10秒鐘，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)刷新老人的位置信息以及提醒信息，也可手動(dòng)刷新。

（8）退出：用戶可直接點(diǎn)擊退出按鍵便可輕松退出。

（9）電量：軟件會(huì)顯示著老人穿戴設(shè)備的電量，當(dāng)過低時(shí)會(huì)有電量提醒功能，并且電量圖標(biāo)也會(huì)發(fā)生改變，用戶看著會(huì)更加直觀。

3.2 網(wǎng)站設(shè)計(jì)

3.2.1 網(wǎng)站邏輯設(shè)計(jì)架構(gòu)，如圖2所示

3.2.2 后臺(tái)功能分析

（1）登錄出錯(cuò)處理：網(wǎng)絡(luò)未連接及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)差時(shí)，系統(tǒng)提示請(qǐng)求超時(shí)；管理員用戶名輸入錯(cuò)誤時(shí)，提示用戶名未注冊(cè)；密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，提示密碼輸入錯(cuò)誤；管理員用戶名為空時(shí)，提示請(qǐng)輸入用戶名；密碼為空時(shí)，提示請(qǐng)輸入密碼。

（2）管理員登錄：普通管理員與超級(jí)管理員通過登錄界面輸入正確的用戶名及密碼進(jìn)入老人意外跌倒遠(yuǎn)程智能監(jiān)控客戶端后臺(tái)管理系統(tǒng)。

（3）數(shù)據(jù)管理：管理員可以在數(shù)據(jù)管理界面查看客戶端中全部用戶的信息，包括用戶名、電量以及老人是否摔倒。

（4）視頻管理：管理員在視頻管理界面可以查看所有用戶相應(yīng)的設(shè)備在檢測到老人意外摔倒時(shí)所拍視頻。

（5）用戶管理：管理員可以查看客戶端用戶名及密碼，添加新用戶信息，同時(shí)擁有修改和刪除用戶信息的權(quán)限，便于滿足用戶聯(lián)系管理員修改用戶名及密碼的需求。

（6）管理員管理：超級(jí)管理員點(diǎn)擊后臺(tái)管理系統(tǒng)左側(cè)導(dǎo)航欄的“管理列表”按鈕，可以查看所有普通管理員的用戶名及密碼，添加新的管理員細(xì)信息，同時(shí)擁有修改和刪除普通管理員的信息的權(quán)限。

（7）個(gè)人中心：管理員點(diǎn)擊后臺(tái)管理系統(tǒng)左側(cè)導(dǎo)航欄的“個(gè)人中心”按鈕，可以查看個(gè)人信息，并擁有修改個(gè)人信息的權(quán)限。

4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

在老人意外摔倒遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)占有不可或缺的位置，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣，可直接影響到數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的冗余度、數(shù)據(jù)的一致性、數(shù)據(jù)丟失等問題。下面對(duì)本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行說明。

4.1 數(shù)據(jù)庫E-R圖

數(shù)據(jù)庫E-R圖如圖3所示。

4.2 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)的要求以及功能模塊的劃分，對(duì)基于老人意外跌倒遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)可以列出以下數(shù)據(jù)項(xiàng)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

（1）用戶的基本信息：包括用戶名，密碼，用戶權(quán)限。

（2）設(shè)備的信息：包括機(jī)器編號(hào)，上傳時(shí)間，設(shè)備電量，是否摔倒，經(jīng)緯度坐標(biāo)，視頻。

4.3 數(shù)據(jù)庫表設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)需求及邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，表結(jié)構(gòu)如下：

圖2 后臺(tái)功能結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Backstage function structure diagram

圖3 數(shù)據(jù)庫E-R圖Fig.3 Database E-R diagram

表1 用戶數(shù)據(jù)表Tab.1 Use r information table

表2 設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)表Tab.2 Equipme nt information table

表3 視頻數(shù)據(jù)表Tab.3 V ideo information table

表4 超級(jí)管理員數(shù)據(jù)表Tab.4 Super admin information table

4.4 數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)

圖4 數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)表Fig.4 Database Association Table

5 系統(tǒng)出錯(cuò)處理

表5 系統(tǒng)出錯(cuò)處理Tab.5 System error solution table

6 系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)及功能實(shí)現(xiàn)

6.1 賬戶登錄設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn)

用戶所購買的硬件上有產(chǎn)品號(hào)以及每個(gè)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的用戶名和密碼，用戶可以通過登錄界面輸入正確的用戶名和密碼，登錄之后即可對(duì)該硬件產(chǎn)品進(jìn)行檢測。

圖5 客戶端登錄界面Fig.5 APP enter interface

6.2 主界面設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

用戶登錄之后進(jìn)入主界面，用戶通過主界面視頻部分控制手杖攝像頭部分主動(dòng)查看老人所處狀態(tài)及周圍環(huán)境等。視頻下方設(shè)置了三個(gè)狀態(tài)欄，用戶能夠通過客戶端查看設(shè)備電量，避免硬件電量不足造成影響；在不點(diǎn)擊查看視頻的情況下，用戶可通過硬件傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算老人是否存在跌倒的情況，實(shí)時(shí)刷新狀態(tài)；通過手杖上的GPS定位系統(tǒng)，可以檢測到老人所處位置，便于意外情況發(fā)生時(shí)家人快速救助老人。主界面下方的兩個(gè)按鈕分別是主動(dòng)呼叫和停止報(bào)警。用戶通過點(diǎn)擊主動(dòng)呼叫按鈕可以快速聯(lián)系老人，停止報(bào)警按鈕則用于主動(dòng)停止硬件所發(fā)出的警報(bào)。在主界面中，涵蓋用戶所需的基本功能，便于用戶快速查看。

6.3 設(shè)置界面設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1. 通過點(diǎn)擊主界面左上方菜單欄，進(jìn)入設(shè)置界面。在設(shè)置界面中，用戶可以切換賬號(hào)，查看不同老人的狀態(tài)等，還設(shè)有設(shè)置當(dāng)前背景、咨詢客服、下載更新、退出等功能。

圖6 客戶端主界面Fig.6 APP main interface

圖7 客戶端設(shè)置界面Fig.7 APP set interface

2. 在知識(shí)小百科中，會(huì)及時(shí)推送一些有關(guān)老人摔倒的基本知識(shí)，方便用戶通過知識(shí)百科了解老人跌倒的相關(guān)內(nèi)容以及注意事項(xiàng)。

6.4 網(wǎng)站登錄界面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1. 管理員登錄后臺(tái)管理系統(tǒng)時(shí)，管理員用戶名若為空，則提醒“請(qǐng)輸入用戶名”。

圖8 知識(shí)百科界面Fig.8 APP knowledge interface

2. 網(wǎng)絡(luò)未連接及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)差時(shí)，系統(tǒng)提示“請(qǐng)求超時(shí)，請(qǐng)檢查網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)”。

6.5 管理列表設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

點(diǎn)擊后臺(tái)管理系統(tǒng)左側(cè)導(dǎo)航欄的“管理列表”按鈕，進(jìn)入管理員管理界面，管理員可以查看所有管理員的信息，并實(shí)現(xiàn)對(duì)管理員信息（密碼、賬號(hào)，編號(hào)）的修改以及添加新管理員。超級(jí)管理員可以通過點(diǎn)擊頁面左上角“添加用戶”按鈕，進(jìn)入添加用戶界面，輸入相應(yīng)的用戶名和密碼，點(diǎn)擊“確定”按鈕后，將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中，從而使普通管理員通過該信息登錄到后臺(tái)管理系統(tǒng)。

6.6 視頻管理的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

點(diǎn)擊后臺(tái)管理系統(tǒng)左側(cè)導(dǎo)航欄的“視頻管理”按鈕，進(jìn)入視頻管理界面，管理員可以用來實(shí)現(xiàn)每個(gè)用戶客戶端視頻的播放。

6.7 數(shù)據(jù)管理界面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

點(diǎn)擊后臺(tái)管理系統(tǒng)左側(cè)導(dǎo)航欄的“數(shù)據(jù)管理”按鈕，進(jìn)入數(shù)據(jù)管理界面，管理員通過此界面查看所有客戶端用戶的信息，包括用戶名，用戶編號(hào)，設(shè)備電量以及老人是否摔倒。

6.8 用戶列表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

圖9 網(wǎng)站登錄界面Fig.9 Bac kground enter interface

圖10 網(wǎng)站登錄報(bào)錯(cuò)界面Fig.10 Background enter error interface

圖11 網(wǎng)站管理列表Fig.11 Bac kground manage interface

圖12 網(wǎng)站視頻管理Fig.12 Background video manage interface

圖13 網(wǎng)站數(shù)據(jù)管理界面Fig.13 Background data manage interface

圖14 網(wǎng)站用戶列表管理Fig.14 Background user manage interface

點(diǎn)擊后臺(tái)管理系統(tǒng)左側(cè)導(dǎo)航欄的“用戶列表”按鈕，進(jìn)入客戶端用戶管理界面，管理員可以查看所有客戶端用戶的信息，并實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶信息（密碼、賬號(hào)，編號(hào)）的修改以及添加新用戶。管理員可以通過點(diǎn)擊頁面左上角“添加用戶”按鈕，進(jìn)入添加用戶界面，輸入相應(yīng)的用戶名和密碼，點(diǎn)擊“確定”按鈕后，將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中，從而使用戶通過該信息登錄到客戶端。

7 總結(jié)

通過設(shè)計(jì)該客戶端，在探討軟件需求的時(shí)候，我們通過各類資料了解到老人跌倒對(duì)于老人來講意味著什么，如果我們能從根源上解決老人跌倒的問題，這將是一件利民利國的好事，我們大學(xué)生可以以實(shí)際行動(dòng)來幫助到老人，讓我們年輕一代人為社會(huì)貢獻(xiàn)自己的一份力量。與此同時(shí)，在設(shè)計(jì)過程中我們學(xué)到了更多的東西，專業(yè)知識(shí)Java，JavaScript等程序語言更加熟悉，有了更加深入的理解。缺陷就是無法連接到多個(gè)設(shè)備，只適用于安卓。

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