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基于物聯網技術的養老院系統設計-經濟職稱論文發表范文

來源:職稱論文咨詢網發布時間:2022-06-05 21:22:55
摘要:隨著我國社會人口步入老齡化,子女的養老責任日益艱巨。子女因忙于工作而無暇照顧家中老人,因而選擇讓老人入住養老院。當前的養老院管理系統多集中在業務管理層面,監管人員不可能顧及每個角落里的每位老人,因此急需一套滿足養老院看護管理需求的智能化管理系統。本文基于物聯網通信技術設計了一套養老院管理系統。通過RFID、傳感器、ZigBee等信息傳感設備,實現對養老院老人進行實時定位和監控服務,在為老年人營造高質量養老環境的同時,也能夠有效提高養老院的監護水平和員工的工作效率。   關鍵詞:物聯網;養老院;管理系統;RFIDZigBee   1需求分析   隨著我國社會老齡化現象日益嚴重,子女常常忙于工作而無暇照顧家中的老人,因而選擇讓老人入住養老院。大家普遍認為傳統養老存在四大痛點:傳統化電器設計,對腿腳不方便的老人非常不友好;安防監護缺失,老人失蹤事件頻繁;老人發生意外或突發疾病時無法及時采取措施;兒女無法直觀了解父母的動態等。針對以上痛點,本文設計了一種養老院管理系統,在保證老年人養老生活質量的同時,也能夠降低人工成本,提高管理效率。   2系統總體設計   本設計分為硬件系統與軟件系統兩塊:硬件系統負責信息的實時采集、監控與信息發送,軟件系統負責對信息的存儲、處理與反饋;硬件系統分為腕帶和讀寫器,軟件系統分為數據庫和web終端,通過通信網絡將硬件與軟件融合在一起。   3系統各組成部分需求分析   3.1定位服務需求   雖然養老院內安裝有攝像頭進行監控,但總會存在死角區域,無法及時找到每位老人;例如患有老年癡呆的老人,可能因為工作人員的疏忽而離院出走,造成失蹤事件,因此定位服務是必不可少的。   3.2生命體征監控服務需求   生命體征包括了體溫、血壓、心率等參數,這些參數是人體狀態的反映。傳統人工生命體征監測會有延遲性,對于生命體征異常的老人,錯過了救治時間,就可能有生命危險。因此需要實時生命體征監控,若發現異常,則自動撥打緊急電話,爭取治療時間。   3.3自動呼叫服務需求   發生突發危急情況時,老人無法自己尋求監護人員的幫助,而造成悲劇的發生;因此需要自動呼叫服務,及時通知監護人員。或在生命體征監控出現異常時,腕帶自動發出警報,呼叫緊急聯系人,采取及時措施。   3.4改善體感舒適度服務需求   為改善體感舒適度,老人需要合適的室內溫度和濕度。例如冬天,老人需要較高的室內溫度的同時,也要保證室內不會過于干燥;而夏天,則需要較涼爽的室內溫度,以及較低的濕度,從而保證老人生活質量。   4各組成部分詳細設計   4.1客戶端腕帶設計   4.1.1老人定位設計   可用的技術為GPS定位技術、RFID定位技術和Wi-Fi定位技術,接下來詳細分析對比其優缺點,采取更優設計于老人定位。   (1)GPS定位技術。GPS是一種衛星導航系統,能夠為地球表面的客戶提供實時準確的位置服務。它的系統包括24顆均勻分布在6個軌道上的衛星。用戶設備利用自身內嵌計算機對捕獲的數據進行定位計算,從而獲取用戶所需的地理位置信息。GPS定位系統具有全球全天候定位、定位精度高等特點,被廣泛的應用于定位服務。   (2)REID定位技術。RFID定位的基本原理是,通過一組固定的讀寫器讀取目標RFID標簽的特征信息,采用接收信號強度法確定標簽所在位置。這種技術作用距離短,一般最長為幾十米。但它可以在幾毫秒內得到厘米級精度信息,且傳輸范圍大,成本較低。由于其非接觸和非視距等優點,可望成為優選的室內定位技術。   (3)Wi-Fi定位技術。Wi-Fi定位采用“近鄰法”,最靠近哪個基站,即認為處在什么位置,如附近有多個信源,則可以通過交叉定位,提高定位精度。由于Wi-Fi已普及,因此不需要鋪設專門的設備用于定位。用戶在使用智能手機時開啟Wi-Fi、移動蜂窩網絡,就可能成為數據源。該技術具有便于擴展、可自動更新數據、成本低的優勢。   (4)定位設計方案。綜合考慮所述三種定位技術對比分析:定位范圍方面:GPS覆蓋全球,定位范圍較廣,適合于室外定位;而RFID和Wi-Fi定位技術定位范圍較小,一般在幾十米之內有效,適合于室內定位。   精準度方面:GPS衛星信號提供實時準確的位置,但由于室內墻壁的遮擋,GPS模塊接收衛星訊號困難,無法實現精確定位;RFID可以在幾毫秒內得到高精度信息;Wi-Fi熱點受到周圍環境的影響比較大,精度較低。成本方面:GPS定位系統在幾萬上下不等;RFID標識的體積較小,造價較低;由于Wi-Fi已普及,因此不需要鋪設專門的設備用于定位,具有成本低的優勢。   據此,本設計采用了室外GPS定位和室內RFID定位相結合的定位設計方案。老人的腕帶內集成GPS定位模塊和RFID電子標簽,并設置室外和室內模式。置為室外模式時,GPS模塊激活,通過GSM模塊提供的GPRS數據傳輸功能將老人所在的經緯度信息發送回終端,實現室外定位功能;置為室內模式時,RFID電子標簽與養老院內的讀寫器進行強度信息傳輸,讀寫器將定位數據通過無線數據采集終端發送到監控終端,實現室內定位功能。   4.1.2生命體征監控設計   在腕帶中集成測量體溫、血壓、心率傳感器模塊,采集生命體征數據,信息傳遞可采用ZigBee或者GSM通信模塊。GPRS網絡屬于網絡運營商,用戶需要支付使用費,而Zigbee網絡是用戶自建網絡,不需要支付任何費用;GPRS移動網基站結構復雜,價格昂貴,Zigbee網絡主節點結構簡單,體積小,安裝維護簡單方便,且每一個主節點自身就可以當作為網絡終端使用。   因為發送腕帶所采集的數據需要固定發送周期時間,且發送距離較近,數據量較少,因此從傳輸效果和經濟成本來看,ZigBee會是更佳的選擇。它時延短,網絡速度快,可以使終端實時的監控老人生命體征的變化;網絡容量更大,發射功率低,自然將對老人的輻射危害降到最低,安全、可靠。   4.1.3自動呼叫設計在腕帶中集成GSM通信模塊,利用其語音通話功能提供一鍵呼叫功能。在生命體征監控中,出現異常時,腕帶自動發出警報,提醒緊急聯系人,采取緊急措施;或者在老人有特殊需求或在緊急情況下,一鍵呼叫院方。   4.1.4改善體感舒適度設計在腕帶中集成紅外線模塊,與老人所在寢室的加/抽濕器、空調固定識別匹配,一方面老人可以通過腕帶界面自主地調節室內溫度與濕度,另一方面可以終端可以通過得到的室內反饋智能調節溫度和濕度。   4.2終端設計   4.2.1數據庫設計   終端需要數據庫來記錄老人的個人ID、身體健康狀況等信息。本文采用MySQL,根據基本的需求圖建立數據庫。   4.2.2數據提取分析根據數據庫中存儲的一定時間段內的生命體征數據,輸入到健康分析神經網絡模型中,判斷老人近期的健康情況如何。根據輸出結果生成相應的健康說明書供院方參考。   4.2.3Web前端設計在數據存儲后,利用HTML等Web技術進行前端開發,顯示監控數據、老人方位、室內舒適度等情況。   5總結   隨著我國人口60歲及以上數量達到2.41億,占總人口17.3%,越來越多的老年人將選擇養老院。因此完善養老院的管理問題成為一個亟待解決的問題。在這樣的背景下,本文將物聯網技術應用到養老院中來,設計了一套養老院管理系統,在保證老人生活質量的同時,也降低了人工看護成本。本設計基于物聯網技術的養老院管理系統,是由客戶端腕帶、監控終端兩大部分組成。腕帶通過集成GSM通信模塊、GPS模塊、紅外線模塊、傳感器模塊實現了對老人的安全定位、信息采集等功能;終端通過數據庫和Web前端實現了數據的存儲、數據科學分析、顯示等功能。本文設計的養老院管理系統仍存在不足,目前更多是從物質方面去保證老人的生活安全與質量,但無法滿足老人的心理與情感需求。   參考文獻:   [1]陳麗苑.除了智能護理,還有情感需求[Z].2018.   [2]潘永友.基于物聯網技術的養老院管理系統設計與實現[D].2014.21-21.   [3]范立南,莫曄,蘭麗輝.物聯網通信技術與應用[Z].北京:清華大學出版社,2017.   [4]上海網頻電子科技有限公司.rfid室內人員定位系統解決方案[Z].RFID世界網,2018.   [5]jackchan.ZigBee跟GSM的比較[Z].CSDN,2011.   物聯網方向論文范文:基于物聯網驅動的物流園區信息化研究   【摘要】隨著科技發展互聯網時代對于社會的物流信息化水平提出非常高的要求,綜合型物流園區是物流產業鏈中非常重要環節,信息化水平建設會直接影響到物流行業發展。為了更好滿足對于社會需求,需要低成本全面提高物流園區的信息化建設水平,本文就這一問題進行探索研究。
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