基于SIM5320的老年人远程监护系统设计与研究

吴 响,毛亚青,赵 强

（医学信息学院，徐州医学院，江苏徐州，221000）

基于SIM5320的老年人远程监护系统设计与研究

吴 响,毛亚青,赵 强

（医学信息学院，徐州医学院，江苏徐州，221000）

随着人口老龄化进程的不断推进，老年人的健康安全监护问题日益成为人们关注的话题。为了对老年人的位置及健康状况进行远程、实时的监控，本文结合GPS卫星定位技术、GPRS通信技术、传感器技术、物联网技术设计了一种以STM32为主控制器，搭载脉搏传感器，用SIM5320作为无线定位和网络传输器件的老年人远程监护系统。测试表明，系统采集信号稳定，定位精度准确，符合老年人监护的实际应用需求。

SIM5320；GPS定位；GPRS网络；STM32；老年人监护

0 引言

进入21世纪以来，我国人口老龄化问题不断加重。据统计,目前我国的人均寿命在75岁左右，预计到2050年我国老年人口的总数将占我国人口总数的25.5%。随着中国的独生子女日益增多，子女赡养老人的负担也越来越重，繁重的工作竞争压力使得子女对老人无暇顾及。同时，一些老年人生活观念发生转变，不再和子女住在一起，许多老年人家庭变成了空巢家庭或独居家庭。在这样的背景下，探索新的老年人监护模式刻不容缓。

为此，本文提出了一种基于SIM5320的老年人远程监护系统，该方案实现对老年人进行实时的远程定位、追踪，采集老年人的心率数据，监测异常时发送警报等功能。使得家属或监护人员通过远程监护终端即可实时获取老年人的位置、心率数据等信息，为老年人的日常监护提供便利，为老年人的健康保驾护航。

1 系统总体设计

系统共包括感知节点、数据服务中心、PC监护终端和手持监控终端，系统的总体架构如图1所示。感知节点以腕带的形式安置在老年人手腕处，通过GPS技术和传感器技术获取实时定位信息及老年人的脉搏等体征状况，利用GPRS网络为介质传输到数据服务中心；服务器接收到老年人的相关实时数据并进行分析、处理和存储；远程监护终端实现向家人或监护人员提供老年人的实时位置和脉搏状况，并在老年人出现异常状况时发出警报。

2 感知节点硬件设计

老年人监护感知节点由主处理器模块、电源驱动电路、无线GPS定位及GPRS通信模块、LCD模块、脉搏传感器、传感器驱动模块等构成。感知节点以ARM公司Cortex-M3内核的STM32F103VET6作为处理器，控制定时接收传感器采集的信号，通过调理电路和传感器驱动模块获取到可使用的数字信号并同时获取GPS卫星定位数据，STM32通过GPRS网络将数据传输到远程数据服务器。感知节点同时可以响应按键事件，将环境监测数据实时地在本地液晶上显示。其硬件结构框图如图2所示。

图1 系统整体框架Fig.1 The overall framework of the system

图2 感知节点硬件框架Fig.2 Hardware framework of the node for monitoring

图3 无线定位及通信模块结构框图Fig.3 Block diagram of wireless location and communication module

图4 感知节点软件工作流程图Fig.5 Software workflow diagram of Sensor node

2.1 脉搏传感器模块

感知节点采用SC0073动态微压传感器，它是一种高性能、低成本的压电式小型压力传感器，采用压电薄膜作为换能材料，动态压力信号通过薄膜变成电荷量，再经传感器内部放大电路转换成电压输出。SC0073传感器具有灵敏度高、冲击波能力强、抗过载、抗干扰性好、操作简便、体积小、重量轻、成本低等特点，这些优良特性使其在腕带式脉搏采集的过程中具有极佳的表现。

2.2 无线定位及数据通信模块

与以往GPS模块和GPRS模块分开的定位系统相比，系统采用无线模块提供商SIM公司(SIMCom)推出的3G/ HSDPA模块SIM5320，SIM5320内嵌GPS和A-GPS，提高了系统的可靠性，该模块为SMT封装，尺寸紧凑、厚度超薄，从而缩小PCB设计的尺寸。STM32F103单片机通过串口通信与SIM5320模块进行数据传输，使用标准的AT命令控制GSM模块实现各种无线通信功能。如图3为无线定位及通信模块的结构框图。

3 感知节点软件设计

系统选用μC/OS-II作为感知节点的软件平台，首先初始化硬件资源，实现定时器、数模转换器等模块初始化；下一步进行μC/OS协议栈的初始化，同时配置系统任务并启动μC/OS；然后开启采集脉搏数据任务、获取GPS卫星定位数据、与服务器进行GPRS数据通信的任务。感知节点采用UDP的方式与数据服务中心之间进行数据传输，将采集到的GPS卫星定位数据、脉搏数据、当前时间和节点编号一同发送至服务器。节点通过周期性唤醒采集的方式进行工作，一般处在休眠状态下，在定时器到达时进行相关采集、通信工作，从而降低了节点的功耗。具体工作流程如图4所示。

4 结语

本文设计了一套基于GPS卫星定位技术和GPRS网络通信技术的老年人远程监护系统，实现了老年人的家属或监护人员对老年人实时位置和脉搏数据的实时监控，利用广泛应用、覆盖范围广的3G网络传输数据，从而使数据得以有效、稳定的传输；利用周期性唤醒的监测运行方式，极大地降低了节点的功耗；利用GPS、GPRS二合一的无线模块，提高了系统的统一性并极大地缩小了感知节点的尺寸。本系统在实际批量使用过程中发现系统在采集老年人脉搏数据和定位信息方面准确度良好，UDP收包率较高，符合实际应用的需求。课题下一步将扩展系统的应用范围，降低节点的功耗并提升系统的稳定性，同时研究如何利用数据挖掘技术将海量的老年人监护数据进行分析和预测，实现更进步的老年人健康监护。

Design and Research of Remote Monitoring System for the Elderly Based on SIM5320

Wu Xiang,Mao Yaqing,Zhao Qiang
（School of Medical Information，Xuzhou Medical College,Jiangsu Xuzhou,221000）

With the continuous development of the aging population, safety and health care for the elderly is gradually becoming a topic of concern.In order to carry out the remote and real-time monitoring of position and health status of the elderly, this paper designs a remote monitoring system of the elderly, which is based on GPS technology, GPRS communication technology, sensor technology and the Internet of things technology.The system takes STM32 as the main controller, carries the pulse sensor, uses SIM5320 as the wireless localization and the network transmission device.The test shows that the system is stable and the positioning accuracy is accurate, which is in accordance with the actual application of the elderly monitoring.

SIM5320; GPS location; GPRS network; STM32; Elderly care