汉语音译>阿嫂传奇2019.03
1概述
随着社会老龄化日益严重，越来越多老年人的监护
问题成为了当前社会重点关注问题。而老年人特别是独居老人发生跌倒等意外事件日益增多，这对老年人的身体健康造成了十分严重影响。由于当前对于老人关爱服务技术并不完善，使得老人有时候在突发疾病或发生突发事件时并不能及时得到很好的救助，造成老人错过了最佳的医疗时间。基于A rduino 平台设计了多传感器融合的老人关爱仪，它基于多个模块具有的多种功能，并且能与PC 端或移动端进行信息传输，能把众多的数据体现在软件平台上，让家人及医生随时随地掌握被监护人所处的状态。 基于A rduino 平台的老人远程健康监护系统，并且
实现了软硬件平台相结合的架构设计。
在科研方面，常用血压、心率、体温、呼吸频率等生理参数来判断人体健康。通过传感器采集心率、体温等生理信息，通过G SM 无线模块将信息传送到服务器，再利用Web 平台实现数据显示、处理、报警等功能。系统逻辑结构框图如图1所示。
人体生理参数采集模块将采集到的心率、体温、加速度和行走状态（是否跌倒）等参数，A rduino 将采集的信号处理为具体信息并通无线传输模块将信息发送到服务器，服务器将对接收的人体各项生理参数进行分析、处理，显示到Web 界面，当有紧急情况时前端发出警告并通过短信发送至手机。G SM 无线数据接收节点主要是通过G SM 的射频芯片、基带处理芯片来控制功放器等射频器件接收和处理射频信号，将输入的射频信号直接变换成基带信号，并提供标准接口的功能
模块。
心率、体温、加速度与标准范围有差异或检测到人体跌倒时，就会做出语音报警以及显示，同时，将生理参数和位置信息通过短信传递给家属。
这样可以让用户家属在用户不在身边时遇到突发状况可以及时了解，以及能够通过Web 平台看到老人的各项生理参数；同时系统也可以将数据传递和保存，用于医院日常的体检自查，便于医生在为用户做检查时进行数据的分析和疾病的诊断。
3硬件设计
硬件部分是以A rduinoUNO 单片机开发板为基础，
添加体温、心率等传感器模块和G SM 无线传输模块。
基金项目：国家级大学生创新创业训练计划项目，项目编号：201813470008。
作者简介：许燕婷（1997-），女，本科；杨晓花（1979－），女，通讯作者，硕士，高级工程师，研究方向：嵌入式、图像处理、数据库。
收稿日期：2018-12-24
基于A rduino 平台多传感器融合的老人关爱仪
许燕婷，杨晓花*，李佳
（
福州大学至诚学院计算机工程系，福州350002）摘
要：利用了多种传感器模块，结合Arduino 开源环境，对人体血压、心率、加速度、行走状态（站
立、行走、跌倒等）检测等生理状态参数的实时采集测量，与正常生理参数范围做比较，并在软件平台上给出预警。实验表明，硬件传感器部分可对人体的生理参数进行实时采集，可以得到较为精确的测量数据，可以对用户进行各种状态的判断，以便于医生和用户家属能够随时随地掌握老人的异常信息。关键词：传感器；A rduino 平台；体征测量
图1系统逻辑结构框图
用户
生命特征
生命特征
生命体征变化
心率传感器加速度参数采集模块
用户运动情况
G SM
无线数据传输
G PS
定位模块
服务器（数据分析）
医护人员管理
端平台
W eb 平台
体温测量模块
移动情况
数据
数据
数据
数据
数据
生命特征
区域坐标
用户信息
用户信息
确定位置
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DOI:10.16184/jkiprg.2019.03.017
ArduinoUNO单片机开发板采用以型号为AT-mega328的微处理器为核心，具有14路的数字I/O接口，6路的模拟输入，还满足了系统数据的采集和处理等要求。
传感器模块获取人体的生理参数信息，单片机将获得的数据通过G SM无线发送模块发送给服务器，后端服务器进行数据的后续处理。
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3.1心率传感器模块
本系统使用的是型号为PulseS ensor的心率传感器模块，它采用光电容积法来测量脉搏，光电容积法的基本原理是利用人体组织在血管搏动造成透光率不同来进行透光率测量脉搏。其使用的传感器由光源和光电转换器两个部分组成。可以将传感器贴在手指或者耳垂，均可进行测试，输出信号为模拟信号。
实验利用开源的Ard uino下位机程序，可以方便地显示脉搏波、BPM数值（心率值）、I BI（相邻两个心跳之间的时间）3种波形，便于进一步开发；该传感器提供3个接线端，分别为电源（V cc）端、模拟信号输入端、地（G ND）端。其硬件电路仅需要将信号线接AD C 数据采集接口，接通电源和地，就可进行数据的采集，采用采集频率为500赫兹（Hz）[1]。
3.2加速度传感器模块
本系统使用的加速度传感器模块是型号为MPU-6050的加速度传感器模块，可准确追踪快速与慢速动作，它是一款整合性的六轴运动处理组件，整合了三轴加速度计和三轴陀螺仪。
螺旋仪的原理是一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。根据这个道理，用它来保持方向。然后用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统。
加速度由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。传感器在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量获得加速度值。
3.3体温传感器模块
本系统使用的体温采集模块是型号为G Y-MCU90615的红外温度模块，它可以可通过接触测量人体温度，其工作电压为3.3V～5V，温度测量范围为35℃～40.9℃，温度与输出电压呈线性关系[1]。
3.4GSM无线数据传输模块
本系统使用的G SM无线数据传输模块是型号为S IM800C的四频G SM模块，它性能较为稳定，外观也比较小巧，且具有多种工作频带，可以使用短信替代高成本的语音电话；此外，G SM模块对于Ard uino平台有很多的设计方案以及G SM库函数。本系统主要应用了G SM的短信功能。
4软件设计
系统软件部分通过接收硬件部分传感器所测得的数据，设计了一种基于传感器和无线传输模块的用户
生命体征参数的监测系统，并在此上不仅实现了人体的生理参数的实时监测，还实现了用户跌倒行为的提醒，可以实现实时的监控老人的状态[1]。
4.1跌倒监测算法建筑施工安全管理论文
跌倒行为是突发性的人的身体失去平衡、意外倒地的一种常见现象。在跌倒过程中，人的受力情况会使身体运动的加速度发生较为明显的变化。跌倒过程依次包4个阶段：跌倒前阶段、失衡阶段、跌倒阶段和跌后阶段[2]。
使用了三级跌倒检测算法。第一级采用S VM (SupportVectorMachine支持向量机)算法针对三轴向加速度传感器获取的数据进行判断处理。第二级是对第一级算法中处理过的数据筛选为疑似跌倒的情况作为进一步分析。第三级主要通过三轴陀螺仪中采集到的数据，查验人体的倾角数据来进一步确认老人是否已然跌倒。
以上所述的三级跌倒检测中的每一级均为完成独立判定，并且每一级都只在前一级判定为跌倒的基础上进行后续的判定[2]。
4.2Web平台的搭建
Web平台基于LAMP架构搭建，将Ard uino平台传输过来的数据保存到数据库，并采用三级跌倒检测等
算法检测老人的生命体征，并将结果显示于网页上供用户家属及医生实时查看，并对异常情况通过平台显示和短信提示进行报警，医护人员也可对老人以往的生命体征进行查看有助于病情判定。
5实验测试
将产品固定在人体手部，多种传感器对使用者的生理参数进行测量。本系统通过Ard uino板自带的串口监视工具检测到正常情况，清醒、睡眠状态以及摔倒状态下生理参数；其实验测量所获得的数据如图2所示
。
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2019.03
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应用得到了各个领域的关注，人们在日常生活和工作中
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都需要得到计算机的支持。人们在享受计算机提供诸多便利的同时，给计算机应用提出了严格的要求，对编程语言应用更具明确性。编程语言自身具备良好的发展前景，造成诸多高校都开设了编程语言教学，让学生掌握充足的编程语言知识，培养学生良好的习惯。针对软件公司而言，对编程语言应用频率更高，提升编程语言操作能力，对引导企业健康发展起到了重要意义。
参考文献
[1]熊慧.数学算法在计算机编程优化中的应用分析
[J].电子世界,2018,(07):65+67.
[2]陈相帆.浅析计算机编程语言的发展与应用[J].计算机产品与流通,2017,(12):32.[3]席梓涵.常用计算机编程语言的分析和选用技巧探
析[J].电脑编程技巧与维护,2018,(06):70-71.
[4]刘琨，刘卓，魏娜娣，边玲，张洁，郭晓芸.试析
根据软件应用领域选用计算机语言[J].电脑编程技巧与维护,2018,(09):54-58.
[5]王艳霞.常用计算机编程语言的选用分析[J].信
息与电脑(理论版),2017,(21):45-47.
[6]张丽.程序语言与软件开发在计算机中的分析[J].城市雕塑网
电子技术与软件工程,2016,(08):57-58.
由图2可知，当人体生理正常时，测量的体温、心率和脉搏都在正常范围（体温为36.3-37.5℃，心率65~
80次/min ）内，符合正常生理状况；当人体摔倒瞬间可
使加速度会产生巨大变化，心率频率会上升，系统会立即调用G PS 模块，测量经纬度，最后打包数据通过
G SM 到医生或者用户家属手机上。G PS 定位如图3所示。
6结语
基于A rduino 的思想，设计了一种结合多种传感器
和无线传输模块的用户生命体征参数的实时监测系统，并在Web 平台中实现了人体生理参数实时监测、用户跌倒行为的提醒等，它的优势在于是基于多个模块所具
有的多功能产品，并且能与PC 端或移动端进行信息传输，能把众多的数据体现在软件平台上，让家人及医生随时随地掌握用户所有的状态，软硬件平台相结合的架构设计使得系统可维护性及扩展性良好，具有较好的推广价值。
参考文献
[1]王亦权，孟祥贵，邱晓天.基于无线传输的用户生
理参数监测系统.仪表技术,2017,9.
[2]曹荟强，林仲志，吴水才.基于隐马尔可夫模型的
老年人跌倒行为检测方法研究.中国生物医学工程学报,2017,36(2).
[3]张强武，唐露新，陈超锋.基于A rduino 的远程定
位生理参数监测系统设计.电子产品世界杂志,
2
014.
图2
用户体征状态监测波形图
图3GPS 定位模块
(上接第29页)
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