老人意外跌倒远程智能监控系统的设计与实现

马 程，魏怡卓，曹 瑜，刘 晶，徐 践

（北京农学院 计算机与信息工程学院，北京 102206）

0 前言

摔一跤，年轻人可能觉得没什么，但对老年人来说，重则关系生死。世界卫生组织报告指出，全球每年有30余万人死于跌倒，其中一半是60岁以上老人。在我国，跌倒已成为65岁以上老人伤害死亡的“头号杀手”。据文献报道，国外每年约 30%的老年人跌倒一次以上，而且跌倒的危险性随着年龄的增长而增长，在我国65岁以上的社区老年居民，男性21~23%，女性为43~44%有跌倒史。几乎所有的老年人髋部骨折都是由跌倒造成的，伴随而来的就是骨折发生的前三个月中有高的死亡率，功能活动能力减退，独立生活能力丧失。因此对老年人跌倒要有足够的重视，立足于预防，从根源上解决问题。预防的目的是在不妨碍老年人日常活动和自主功能的条件下减少跌倒发生的频率。

老人意外跌倒远程智能监控客户端是针对拥有穿戴式传感器跌倒检测设备的用户提供，主要实现软件用户交互界面和网站，同时也实现到老人与家人之家的连接。

1 开发背景，开发环境及意义

作为一个公众健康问题，跌倒是导致老年人伤残、失能和死亡的重要原因之一。因此为预防老人跌倒后因没有得到及时救助而发生严重的后果，我们针对拥有穿戴设备的老人，设计出老人意外跌倒远程智能监控客户端。

开发环境：MySQL数据库，Android，Apache和Tomcat网站服务器。

老人意外跌倒远程智能监控客户端可以使老人在意外跌倒后得到及时救助，避免跌倒后无法得到及时救治而引起更严重的后果。

2 系统目标的描述

该系统是让用户使用该客户端能够实时了解老人在意外跌倒后的地理位置以及周围环境，能够及时报警让老人得到救助。网站用来管理用户，比如修改或删除用户信息，还包括数据管理方面。

该系统主要需要实现以下几个目标：

（1）普通用户登录客户端；

（2）管理员查看和管理用户信息，进行系统维护；

（3）查询老人摔倒时的地理位置并及时与老人获得联系并采取救助措施；

（4）用户可以通过知识百科学习有关老人摔倒的救助、防护等方面的知识；

（5）超级管理员对普通用户的信息进行审核和查看；

（6）用户还可以通过客户端查看老人穿戴设备的电量等信息；

（7）老人意外摔倒时的实时显示等。

3 系统设计

3.1 客户端设计

3.1.1 客户端逻辑设计，如图1所示

3.1.2 前台功能分析

（1）切换账号：用户可具有多个账号，切换账号键会更便捷查看其他账号信息。

图1 客户端功能结构图Fig.1 APP function structure diagram

（2）知识百科：有关老人摔倒等丰富的资源，防摔倒常识以及摔倒后该采取什么样的措施，丰富有效。

（3）联系客服：如若用户对软件、拐杖有不会操作、修改密码、任何的意见等，可通过客服电话咨询。

（4）我的背景：用户可选择自己喜欢的背景进行调换，也可使用默认背景。

（5）下载更新：系统在一段时间内，会进行升级，提高软件质量，给予用户更多更好的帮助，点击下载更新按键，无需重新下载，方便实用。

（6）视频：用户接收到老人摔倒的信息时，可通过“视频”查看老人摔倒时硬件所拍摄的视频以了解老人所处具体位置。

（7）刷新：每隔10秒钟，系统会自动刷新老人的位置信息以及提醒信息，也可手动刷新。

（8）退出：用户可直接点击退出按键便可轻松退出。

（9）电量：软件会显示着老人穿戴设备的电量，当过低时会有电量提醒功能，并且电量图标也会发生改变，用户看着会更加直观。

3.2 网站设计

3.2.1 网站逻辑设计架构，如图2所示

3.2.2 后台功能分析

（1）登录出错处理：网络未连接及网络状态差时，系统提示请求超时；管理员用户名输入错误时，提示用户名未注册；密码输入错误时，提示密码输入错误；管理员用户名为空时，提示请输入用户名；密码为空时，提示请输入密码。

（2）管理员登录：普通管理员与超级管理员通过登录界面输入正确的用户名及密码进入老人意外跌倒远程智能监控客户端后台管理系统。

（3）数据管理：管理员可以在数据管理界面查看客户端中全部用户的信息，包括用户名、电量以及老人是否摔倒。

（4）视频管理：管理员在视频管理界面可以查看所有用户相应的设备在检测到老人意外摔倒时所拍视频。

（5）用户管理：管理员可以查看客户端用户名及密码，添加新用户信息，同时拥有修改和删除用户信息的权限，便于满足用户联系管理员修改用户名及密码的需求。

（6）管理员管理：超级管理员点击后台管理系统左侧导航栏的“管理列表”按钮，可以查看所有普通管理员的用户名及密码，添加新的管理员细信息，同时拥有修改和删除普通管理员的信息的权限。

（7）个人中心：管理员点击后台管理系统左侧导航栏的“个人中心”按钮，可以查看个人信息，并拥有修改个人信息的权限。

4 数据库设计

在老人意外摔倒远程智能监控系统中，数据库设计占有不可或缺的位置，数据库设计质量的优劣，可直接影响到数据库数据的冗余度、数据的一致性、数据丢失等问题。下面对本系统的数据库逻辑结构和物理结构设计进行说明。

4.1 数据库E-R图

数据库E-R图如图3所示。

4.2 逻辑结构设计

根据系统功能设计的要求以及功能模块的划分，对基于老人意外跌倒远程智能监控系统可以列出以下数据项及数据结构：

（1）用户的基本信息：包括用户名，密码，用户权限。

（2）设备的信息：包括机器编号，上传时间，设备电量，是否摔倒，经纬度坐标，视频。

4.3 数据库表设计

根据系统需求及逻辑结构设计，表结构如下：

图2 后台功能结构图Fig.2 Backstage function structure diagram

图3 数据库E-R图Fig.3 Database E-R diagram

表1 用户数据表Tab.1 Use r information table

表2 设备传输数据表Tab.2 Equipme nt information table

表3 视频数据表Tab.3 V ideo information table

表4 超级管理员数据表Tab.4 Super admin information table

4.4 数据库关联设计

图4 数据库关联表Fig.4 Database Association Table

5 系统出错处理

表5 系统出错处理Tab.5 System error solution table

6 系统界面设计及功能实现

6.1 账户登录设计与功能实现

用户所购买的硬件上有产品号以及每个产品对应的用户名和密码，用户可以通过登录界面输入正确的用户名和密码，登录之后即可对该硬件产品进行检测。

图5 客户端登录界面Fig.5 APP enter interface

6.2 主界面设计与实现

用户登录之后进入主界面，用户通过主界面视频部分控制手杖摄像头部分主动查看老人所处状态及周围环境等。视频下方设置了三个状态栏，用户能够通过客户端查看设备电量，避免硬件电量不足造成影响；在不点击查看视频的情况下，用户可通过硬件传感器数据计算老人是否存在跌倒的情况，实时刷新状态；通过手杖上的GPS定位系统，可以检测到老人所处位置，便于意外情况发生时家人快速救助老人。主界面下方的两个按钮分别是主动呼叫和停止报警。用户通过点击主动呼叫按钮可以快速联系老人，停止报警按钮则用于主动停止硬件所发出的警报。在主界面中，涵盖用户所需的基本功能，便于用户快速查看。

6.3 设置界面设计与实现

1. 通过点击主界面左上方菜单栏，进入设置界面。在设置界面中，用户可以切换账号，查看不同老人的状态等，还设有设置当前背景、咨询客服、下载更新、退出等功能。

图6 客户端主界面Fig.6 APP main interface

图7 客户端设置界面Fig.7 APP set interface

2. 在知识小百科中，会及时推送一些有关老人摔倒的基本知识，方便用户通过知识百科了解老人跌倒的相关内容以及注意事项。

6.4 网站登录界面的设计与实现

1. 管理员登录后台管理系统时，管理员用户名若为空，则提醒“请输入用户名”。

图8 知识百科界面Fig.8 APP knowledge interface

2. 网络未连接及网络状态差时，系统提示“请求超时，请检查网络状态”。

6.5 管理列表设计与实现

点击后台管理系统左侧导航栏的“管理列表”按钮，进入管理员管理界面，管理员可以查看所有管理员的信息，并实现对管理员信息（密码、账号，编号）的修改以及添加新管理员。超级管理员可以通过点击页面左上角“添加用户”按钮，进入添加用户界面，输入相应的用户名和密码，点击“确定”按钮后，将数据保存到数据库中，从而使普通管理员通过该信息登录到后台管理系统。

6.6 视频管理的设计与实现

点击后台管理系统左侧导航栏的“视频管理”按钮，进入视频管理界面，管理员可以用来实现每个用户客户端视频的播放。

6.7 数据管理界面的设计与实现

点击后台管理系统左侧导航栏的“数据管理”按钮，进入数据管理界面，管理员通过此界面查看所有客户端用户的信息，包括用户名，用户编号，设备电量以及老人是否摔倒。

6.8 用户列表的设计与实现

图9 网站登录界面Fig.9 Bac kground enter interface

图10 网站登录报错界面Fig.10 Background enter error interface

图11 网站管理列表Fig.11 Bac kground manage interface

图12 网站视频管理Fig.12 Background video manage interface

图13 网站数据管理界面Fig.13 Background data manage interface

图14 网站用户列表管理Fig.14 Background user manage interface

点击后台管理系统左侧导航栏的“用户列表”按钮，进入客户端用户管理界面，管理员可以查看所有客户端用户的信息，并实现对用户信息（密码、账号，编号）的修改以及添加新用户。管理员可以通过点击页面左上角“添加用户”按钮，进入添加用户界面，输入相应的用户名和密码，点击“确定”按钮后，将数据保存到数据库中，从而使用户通过该信息登录到客户端。

7 总结

通过设计该客户端，在探讨软件需求的时候，我们通过各类资料了解到老人跌倒对于老人来讲意味着什么，如果我们能从根源上解决老人跌倒的问题，这将是一件利民利国的好事，我们大学生可以以实际行动来帮助到老人，让我们年轻一代人为社会贡献自己的一份力量。与此同时，在设计过程中我们学到了更多的东西，专业知识Java，JavaScript等程序语言更加熟悉，有了更加深入的理解。缺陷就是无法连接到多个设备，只适用于安卓。

[1] 陈妍. 计算机软件开发的规范化探析[J]. 软件, 2313, 34(7):33-34.Chen Yan. Analysis of the standardization of computer software development [J]. software, 2313,34 (7): 33-34.

[2] 杜淑颖. 《SQL Server 数据库》精品课程网站建设[J]. 软件, 2014, 35(3): 132-135.Du Shuying. SQL Server database exquisite course website construction[J]. Journal of software, 2014, 35(3): 132-135.

[3] 陈刚. Eclipse从入门到精通[M]. 北京: 清华大学出版社,2005年04月.Chen gang. Eclipse getting started from getting started with[M]. Beijing: tsinghua university press, April 2005.

[4] 杜波依斯. MySQL技术内幕[M]. 第4版. 人民邮电出版社,2011年07月.Dubois. MySQL technology inside[M]. 4th edition. People's telecommunications press, July 2011.

[5] 彭鑫, 谭彰, 黄文君, 等. 基于Android的工业控制监控软件设计[J]. 新型工业化, 2012, 2(5): 32-38.Peng xin Tan zhang, wen-chun Huang, etc. Industrial control monitoring software based on Android design[J]. Journal of new industrialization, 2012, 2(5): 32 to 38.

[6] 伯内特, 田俊静, 张波, 等. Android基础教程(第3版)[M].北京: 人民邮电出版社.Burnett, Tian Junjing, adenocarcinoma, etc. The Android based tutorial (3rd edition)[M]. Beijing: people's posts and telecommunications publishing house.

[7] 赵哲, 宋俊德, 鄂海红. 基于Android 平台的移动应用构建研究与设计[J]. 新型工业化, 2013, 3(6): 78-89.Zhao Zhe jun-de song, hubei red sea. Based on the Android platform of mobile application architecture research and design[J]. Journal of new industrialization, 2013, 3 (6): 78-89.

[8] 余炳泽, 陈伟, 沈兵. 转发式卫星导航通信系统的卫星通信链路计算[J]. 新型工业化, 2011, 1(3): 46-54.Yu Bingze, Chen wei, carried forward the type satellite navigation system of communication satellite communication link calculation[J]. Journal of new industrialization, 2011,1(3): 46-54.

[9] 李敏. 基于struts2-hibernate-spring的Java Web系统国际化设计与实现[J]. 软件, 2016(2).LI M. Multi-language System Design and Implementation Based struts2-hibernate-spring[J]. Software, 2016(2).

[10] [澳]康斯坦丁等著, 刘正捷等译. 面向使用的软件设计[M].北京: 机械工业出版社, 2011.Larry L. Constantine, Lucy A. D. Lockwood. Software For Use A Practical Guide to the Models and Methods of Usage-Centered Design[M]. BeiJing: Addison-Wesley Professional,2011.