智能与节能养老住宅监控系统研究与设计

【摘要】：随着科技的发展，医疗水平的提高，人的平均寿命在逐年增加，目前，我国60岁以上老年人口占总人口的14%，已经进入了老龄化社会。老龄化问题给社会带来了前所未有的压力，如空巢老人的安全问题，社会养老资金问题，子女的养老负担问题，以及社会人口红利的消失等，都对我国经济社会的发展产生影响。与此同时，物联网时代的到来普及了智能化技术，能源危机迫使人们对“节能降耗”足够重视，为了满足老年人生活的人身安全、身体健康，与远方子女的及时联系等要求，智能与节能养老住宅便应运而生。 论文基于ST-2000E智能住宅系统，运用ZigBee技术、GPRS技术、嵌入式技术等设计了健康监测子系统、智能安防子系统、住宅设备远程监控子系统和照明及温度控制子系统，集成了智能、节能与家庭医疗于一体，实现了对住宅内部老人身体生理参数的监测、住宅环境的监测、对老人跌倒情况的报警以及对住宅设备的电能计量和远程监控等功能，保障老年人在住宅内部的安全性，节约住宅内部用电设备的待机能耗；同时亲属或子女可通过智能远程终端监控老人的安全与健康状况，以及家中设备运行。 论文依托我校智能家居实验室及美国crossbow公司实验设备，完成了智能与节能养老住宅系统主要功能的研发设计以及测试。本系统在测试中，运行正常，达到了预期的效果。系统使用后，监护人可及时了解老人的生命体征和跌倒情况并可以及时报警，同时也可及时监测住宅内部能耗状况、环境参数和安防情况并可以远程控制住宅内部设备。本系统缩短了老人遇到突发情况的延误时间，保护了老人的生命财产安全，减轻了子女以及社会的养老压力。 【关键词】：物联网 养老住宅 远程监控 嵌入式系统
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU855;TP273.5
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 国内发展现状及趋势10-12
• 1.2.1 智能与节能住宅方面10-11
• 1.2.2 远程医疗方面11-12
• 1.3 选题的目的和意义12
• 1.4 论文主要研究内容12-13
• 1.5 本章小结13-14
• 2 智能与节能养老住宅系统的总体设计14-21
• 2.1 智能与节能养老住宅系统的设计规范14
• 2.2 智能与节能养老住宅系统总体方案的研究14-15
• 2.3 基于 ZigBee 技术构建系统感知层15-19
• 2.3.1 感知层子系统与 ZigBee 的结合15-16
• 2.3.2 感知层健康监测子系统的功能设计16-17
• 2.3.3 感知层智能安防子系统的功能设计17-18
• 2.3.4 感知层住宅设备远程监控子系统的功能设计18
• 2.3.5 感知层照明及温度自动控制子系统的功能设计18-19
• 2.4 基于嵌入式技术和 GPRS 技术构建系统网络层19-20
• 2.4.1 网络层与嵌入式的结合19
• 2.4.2 网络层与 GPRS 的结合19-20
• 2.4.3 网络层的功能设计20
• 2.5 本章小结20-21
• 3 智能与节能养老住宅硬件系统设计21-37
• 3.1 系统感知层生命体征监测节点的硬件设计21-23
• 3.1.1 生命体征监测节点的系统结构设计21
• 3.1.2 生命体征监测节点的模块设计21-23
• 3.2 系统感知层跌倒检测节点的硬件设计23-26
• 3.2.1 跌倒检测节点的系统结构设计23-24
• 3.2.2 跌倒检测节点的模块设计24-26
• 3.3 系统感知层住宅设备监控节点的硬件设计26-29
• 3.3.1 住宅设备监控节点的系统结构设计26-27
• 3.3.2 住宅设备监控节点的模块设计27-29
• 3.4 系统网络层 ZigBee 协调器的硬件设计29-30
• 3.5 系统网络层网络适配器的硬件设计30-31
• 3.6 系统网络层 GPRS 模块的硬件设计31-32
• 3.7 系统网络层网关设备的硬件设计32-36
• 3.7.1 网关设备的系统结构设计32-33
• 3.7.2 网关设备的模块设计33-35
• 3.7.3 开发板选型与设计35-36
• 3.8 本章小结36-37
• 4 智能与节能养老住宅软件系统设计37-59
• 4.1 感知层数据采集节点的软件设计37-42
• 4.1.1 IIC 总线协议37-39
• 4.1.2 单总线技术39
• 4.1.3 生命体征监测节点的软件设计39-41
• 4.1.4 跌倒检测节点的软件设计41-42
• 4.2 感知层住宅设备监控节点的软件设计42-45
• 4.3 网络层交叉编译环境的搭建45-46
• 4.4 网络层 Linux 系统的搭建46-49
• 4.4.1 BootLoader 引导程序移植46-48
• 4.4.2 Linux 内核的移植48
• 4.4.3 文件系统的移植48-49
• 4.5 网络层 Linux 设备驱动程序的编写49-52
• 4.6 网络层应用程序的编写52-57
• 4.6.1 进程间通信52-53
• 4.6.2 住宅设备远程控制应用程序的编写53-54
• 4.6.3 报警应用程序的编写54-55
• 4.6.4 应用程序的编译及移植55-57
• 4.7 网络层嵌入式 WEB 服务器的搭建57-58
• 4.7.1 BOA 服务器的研究与选择57
• 4.7.2 BOA 服务器的搭建57-58
• 4.8 本章小结58-59
• 5 智能与节能养老住宅系统功能测试59-66
• 5.1 系统功能测试网页的编写59-61
• 5.2 CGI 程序设计61-63
• 5.2.1 CGI 工作原理61-62
• 5.2.2 CGI 文件的创建62-63
• 5.3 系统功能测试63-65
• 5.3.1 健康监测子系统测试63-64
• 5.3.2 住宅设备远程监控子系统测试64-65
• 5.4 本章小结65-66
• 6 总结与展望66-68
• 6.1 总结66
• 6.2 展望66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-73
• 作者攻读硕士期间研究成果73

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