防走失的智能手環(huán)

孫妙　齊秋紅　張婷

摘要：隨著時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)的人口老齡化問題日益嚴(yán)重。隨著老年人越來越多，關(guān)于老年人的人身安全問題也受到重視。但是他們的身邊卻還是有很多的安全隱患，時(shí)刻威脅著老年人的人身安全。為了保障老年人的日常生活安全，提高老年人的生活質(zhì)量，本文在基于老年人的生活狀態(tài)下提出了一個(gè)專為老年人設(shè)計(jì)的軟件APP 和硬件智能手環(huán)相結(jié)合的思路，其功能上的最大特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了手環(huán)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程智能終端察看，借助服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳，服務(wù)器實(shí)時(shí)分發(fā)至遠(yuǎn)程智能終端?；谝陨侠夏耆藢?duì)智能手環(huán)的需求分析，對(duì)智能手環(huán)功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中，控制顯示界面為手機(jī)端微信小程序，系統(tǒng)采用Arduino軟件開發(fā)平臺(tái)。老年人可以通過智能手環(huán)聯(lián)系自己的子女，子女也可以通過手環(huán)的實(shí)時(shí)定位和心率血壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來了解老人的處境。

關(guān) 鍵 詞 ：APP;智能手環(huán);Arduino;遠(yuǎn)程智能終端

1.研究背景

隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)的人口老齡化越來越嚴(yán)重，老年人在過著幸福而閑適生活的同時(shí)，越來越重視從物質(zhì)生活到精神生活的轉(zhuǎn)移。然而，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)不少城市人口老齡化超過10%，預(yù)計(jì)到2050年左右將達(dá)到三分之一。老齡化的出現(xiàn)也將面臨更多的問題，老年人群中大部分都會(huì)出現(xiàn)記憶弱化的現(xiàn)象，嚴(yán)重的則是老年癡呆，生活中也出現(xiàn)有不少老人走失，忘記回家路的事件。子女們因生活節(jié)奏的加快，都過著繁忙而又緊張的生活，時(shí)刻守護(hù)在老人身邊變得十分困難，加上年事已高的老年人往往記憶力下降，且身患多種疾病，老人外出走失和突發(fā)意外情況屢見不鮮。因此對(duì)于老年人群，我們應(yīng)該更多地去關(guān)注、關(guān)愛老人。基于以上考慮做一款老人防走失智能手環(huán)來解決老人走失的問題，該項(xiàng)目也可以用于敬老院和精神病院老人的安全管理。

2.系統(tǒng)的整體實(shí)現(xiàn)

本項(xiàng)目針對(duì)老年人身體易發(fā)生突發(fā)狀況，易走失的情況，設(shè)計(jì)基于Arduino的自動(dòng)控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要由主控電路、供電電路、信息采集電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路和按鍵電路、GPS模塊等構(gòu)成。

該防走失智能手環(huán)的主要功能包括：當(dāng)老年人獨(dú)自在家或獨(dú)自外出的時(shí)候，兒女能通過智能手環(huán)的GPS定位系統(tǒng)對(duì)老人的位置進(jìn)行追蹤，讓子女能夠隨時(shí)掌握老人的動(dòng)向，來保證他們的人生安全。當(dāng)老年人出現(xiàn)意外時(shí)，能夠通過一鍵呼叫，呼叫自己的兒女，當(dāng)老年人的心率血壓持續(xù)不正常時(shí)，能及時(shí)通知自己的子女，讓老年人的人生安全更有保障。

基于以上老年人對(duì)智能手環(huán)的需求分析，對(duì)智能手環(huán)功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中，控制顯示界面為手機(jī)端微信小程序，系統(tǒng)采用Arduino軟件開發(fā)平臺(tái)。

首先，該智能手環(huán)系統(tǒng)通過Arduino的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了GPS、藍(lán)牙等多重定位系統(tǒng)，心率、血壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，語(yǔ)音系統(tǒng)，時(shí)鐘系統(tǒng)。其中，控制顯示界面為手機(jī)端微信小程序。GPS的定位系統(tǒng)會(huì)反饋到手機(jī)端微信小程序，心率、血壓的數(shù)值也會(huì)反饋到手機(jī)微信端小程序，子女可以通過小程序來實(shí)時(shí)了解老人的身體狀況。智能手環(huán)的一鍵呼叫系統(tǒng)也是通過手機(jī)端來接收信息，并且手機(jī)端會(huì)有警報(bào)。智能手環(huán)有時(shí)鐘模塊，確認(rèn)實(shí)時(shí)時(shí)間，并且有完善的電源保存系統(tǒng)，能通過睡眠來減小電量的消耗，保持長(zhǎng)久續(xù)航。

3.定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在對(duì)智能手環(huán)功能進(jìn)行設(shè)計(jì)中控制顯示界面為手機(jī)端微信小程序，系統(tǒng)采用Arduino軟件開發(fā)平臺(tái)。

采用了多重定位功能，通過GPS（衛(wèi)星定位）、藍(lán)牙定位、藍(lán)牙感應(yīng)等技術(shù)，可達(dá)比較精準(zhǔn)的定位效果。智能定位功能主要由人員定位監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集（GPS+LBS）模塊，手機(jī)（IOS+Android系統(tǒng)）接收處理APP和云端數(shù)據(jù)庫(kù)及地圖數(shù)據(jù)庫(kù)三大部分組成，他們之間可以相互傳輸數(shù)據(jù)和通訊，人員定位端可接收手機(jī)端和云端的相關(guān)指令。

4.心率、血壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

光學(xué)心率傳感器是智能穿戴設(shè)備中最為普及的用于心率檢測(cè)的傳感器之一。它采用電光溶劑脈搏波描記法（PPG）來測(cè)量心率及其他生物計(jì)量指標(biāo)。測(cè)量原理：通過電容燈光射向皮膚，透過皮膚組織反射回的光被光敏傳感器接受并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再根據(jù)血液的吸光率算出心率。簡(jiǎn)化測(cè)量過程就是：發(fā)射光——轉(zhuǎn)換成電信號(hào)——轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。

5.屏幕的設(shè)計(jì)

屏幕是智能手環(huán)的主要輸入和輸出組件。智能手環(huán)屏幕可分為兩部分：顯示屏和電容式觸控面板。該防走失智能手環(huán)的屏幕使用的是電子墨水和LED屏幕，因?yàn)楣牡?，可以減少電量的消耗，加強(qiáng)手環(huán)的持續(xù)時(shí)間。

6.無線通訊模塊的設(shè)計(jì)

無線通訊模塊，設(shè)置為與外部設(shè)備進(jìn)行信息交互，例如：藍(lán)牙模塊、WIFI模塊等;通過藍(lán)牙無線與智能移動(dòng)終端連接，接收到來自于智能移動(dòng)終端的未讀短信或者未接電話等信息，在屏幕上給予用戶提示;且可以將智能手環(huán)的數(shù)據(jù)同步到智能移動(dòng)終端或個(gè)人計(jì)算機(jī)上，以便于對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)或者做進(jìn)一步的分析。

7.監(jiān)測(cè)感應(yīng)模塊的設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)感應(yīng)模塊，設(shè)置為使用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶的狀態(tài)信息，并根據(jù)狀態(tài)信息向用戶反饋提示信息;進(jìn)而為用戶做出適當(dāng)?shù)奶嵝?，例如：喝水，休息等?/p>

8.其他各模塊功能的實(shí)現(xiàn)

①電池模塊，設(shè)置為在智能手環(huán)上安裝的其余功能模塊進(jìn)行供電;內(nèi)置充電電池和電源管理電路，對(duì)外設(shè)置有一個(gè)充電接口，可以在插入適配器后，為內(nèi)部的電池充電。

②顯示模塊，設(shè)置顯示對(duì)應(yīng)的信息以提醒用戶;

③控制模塊，設(shè)置為響應(yīng)用戶操作，接收用戶的操作，協(xié)調(diào)多種類型的功能模塊之間的信息交互;

④語(yǔ)音模塊，設(shè)置為與用戶進(jìn)行語(yǔ)音交互;

⑤震動(dòng)模塊，設(shè)置為采用震動(dòng)的方式向用戶發(fā)出提示;

⑥防護(hù)模塊，設(shè)置為對(duì)總線進(jìn)行防水和防塵保護(hù)。并增強(qiáng)手環(huán)的整體美感，提升佩戴手環(huán)的美觀性。

9.結(jié)束語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)的防走失智能手環(huán)主要使智能手環(huán)具有了GPS定位功能，一鍵呼叫功能，語(yǔ)音交互功能以及感應(yīng)功能。針對(duì)現(xiàn)有的防走失智能手環(huán)體系的不足完成了一項(xiàng)低成本、低耗能的防走失智能手環(huán)的設(shè)計(jì)，具有一定的實(shí)用價(jià)值。防走失智能手環(huán)可以大幅度降低老人的走失事件突發(fā)狀況，心率，血壓檢測(cè)系統(tǒng)也可以隨時(shí)關(guān)注老年人的身體健康，它極大的緩解了人們對(duì)人口老齡化現(xiàn)象出現(xiàn)后的老年人獨(dú)處問題，有這個(gè)手環(huán)后就可以讓他們知道自己的身體狀況，能讓子女時(shí)刻知道老人的現(xiàn)狀，并且造價(jià)并不是非常昂貴，使它可以走進(jìn)平常老百姓家中，給人們帶來了極大的便利。這樣社會(huì)幸福度也會(huì)隨之提升，我們的國(guó)家也會(huì)越來越好。

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