婴幼儿智能监护系统的设计

孙雷明

摘 要：本文设计了一种基于物联网的针对国内婴幼儿的智能家居护理系统。综合应用了物联网技术、电子技术、传感器技术、智能处理等技术，以STM32F103C8T6为核心主控芯片实现婴幼儿的智能化护理，并配以人性化设计的手机APK软件，可以让父母在照顾婴儿时更加轻松和方便。

关键词：物联网技术；传感器技术；智能处理

中图分类号：R318.6；TP277 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）22-0015-02

Design of Intelligent Monitoring System for Infant

SUN Leiming

（Henan Polytechnic，Zhengzhou Henan 450046）

Abstract： A intelligent monitoring system for infant was designed based on the internet of things（IOT）.Integrating the Internet of things technology， the electronic technology， the sensor technology and the intelligent processing， this system realized the intelligent nursing of infants using STM32F103C8T6 as the main control chip. With the humanized apk design of mobile phone， parents could be more relaxed and convenient to take care of infants.

Keywords： IOT；the sensor technology；intelligent processing

隨着物联网技术的不断完善，普通大众对生活质量的需求不断提高，构建高效安全的智能家居生活成为物联网的重要组成部分。作为智能家居的典型应用，智能监护是未来家居生活不可或缺的组成部分[1，2]。现如今，年轻父母工作压力大、生活节奏快、缺乏护理经验，使得婴幼儿的护理成了一项非常繁重的任务[3]。因此，婴幼儿的智能监护问题将逐步成为社会关注的热点之一。

1 系统整体设计方案

系统设计主要实现婴幼儿家居监护系统的智能化控制，采用的整体设计规划方案以嵌入式开发芯片STM32F103C8T6为主控核心，采用物联网技术、电子技术、传感器技术、智能处理等技术实现对婴幼儿家居环境参数（实时视频画面、房间温度、湿度、烟雾浓度、环境噪声浓度等）、个人体征（体温、脉搏）、护理辅助（尿床检测、哭闹检测、照明小夜灯、降温驱蚊小风扇、人性化MP3、幼儿识图）等的智能化控制。

系统整体设计方案如图1所示。

2 系统主要硬件

硬件部分主要包括主控模块、传感器模块、显示模块、报警模块、WiFi模块、手机移动终端模块、摄像头模块、辅助功能模块、电源模块等。系统电压有5V和3.3V两种，5V直接采用USB供电，3.3V经过LM11117低压差线性稳压器稳压后供电。

①主控模块主要是由STM32F103C8T6芯片完成环境信息的采集、处理和交互，并对信息进行综合分析，发出指令控制相应的模块执行给定动作，是整个婴幼儿智能家居监护系统的核心。主控模块电路如图2所示。

②传感器模块由DHT11温湿度传感器、MQ-2型烟雾传感器、声音传感器、体温传感器、脉搏传感器等组成，对婴幼儿家居环境和个体体征参数进行采集，并将信息发给主控芯片。

③辅助功能模块主要包括小夜灯照明控制、小风扇降温驱蚊控制、MP3个性化播放控制等，可实现灯光控制、降温驱蚊以及父母个性化MP3歌曲的播放控制等。小风扇及小夜灯驱动电路核心为ULN2003A，工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关闭状态时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。C13为电源滤波电容，ULN2003的4组IO直接接到STM32的IO口。P3为排针，用来接小风扇和小夜灯。小风扇及小夜灯驱动电路如图3所示。

④报警模块主要实现婴儿哭闹、体温异常、尿床、烟雾火灾、系统故障等报警功能，一方面通过蜂鸣器发出报警响声，另一方面将报警信息发送到手机。

⑤WiFi模块主要是采用HLK-RM04串口，用于主芯片和摄像头模块及手机终端进行通信，实现信息的无线发送和接收。

3 系统软件

系统软件设计分为主控模块软件设计和手机终端软件设计两部分。主控芯片STM32F103C8T6软件设计主要是实现系统信息的处理、模块间信息的交互和相应动作指令的发送等功能。程序大致可以分为系统初始化、手机端数据处理、传感器数据获取、发送数据、显示数据、按键中断、手机数据接收中断和心率检测中断等部分。系统程序初始化用来配置STM32的时钟频率，配置各个IO的工作状态，USART配置，对于需要初始化的传感器进行初始化。按键状态采用外部中断方式传给MCU。当WiFi模块获取到手机数据，通过串口把数据传给MCU，会使MCU进入USART接收中断。手机端数据处理、获取传感器数据、发送给手机端和显示传感器数据这四部分代码在主程序里面不断循环。

手机终端软件设计主要由房间舒适度、环境监测、体征检测、娱乐生活四部分区域组成。通过数据接收和指令发送，完成传感器数据显示、视频监控、MP3播放，以及夜灯、风扇控制等功能。手机端数据处理用来分析手机端发送过来的指令，然后控制风扇、夜灯等电路做出一定动作。

4 结语

物联网的发展，给人们的生活带来了便利，降低了生产成本，提高了资源的使用率。本系统将物联网技术、传感器技术、智能处理等技术综合应用到了婴幼儿智能家居监护中，实现了传感器、控制器等设备通过无线技术连接和采集数据信息的处理。使用传感器采集室内环境、婴幼儿体征参数等数据，通过主控芯片进行信息的读取和处理，实现婴幼儿护理的智能化控制，实用性强，应用价值高，同时提升了婴幼儿护理的安全性、舒适性、便利性。

参考文献：

[1]李雨樵.物联网在智能家居中的应用[J].信息记录材料，2018（2）：121-122.

[2]江梦.基于物联网的远程医疗监护系统研究[J].软件，2017（2）：136-138.

[3]刘学样.婴幼儿养育行为的现状及影响因素研究[D].西安：陕西师范大学，2017.