移动远程老人防走失、心率监护报警系统的设计

江苏海洋大学电子工程学院 刘裕阳

西北农林科技大学 康智薇

江苏海洋大学电子工程学院 李 成

本课题利用STM32单片机为核心设计了一个移动智能远程老人防走失及心率监护报警系统。该系统具有当检测到老人活动超出监护人设定的范围时或长时间滞留某地时，系统立即向监护人发送报警短信、定位，打开关闭循环语音求助等功能。监护人可以通过发送短信的方式来控制系统执行相应的功能，如提取老人目前位置信息、打开关闭语音报警、读取心率数据等。

中国已经步入老龄化社会，老人的安全问题亟待解决。尽管国内外相关技术虽有较大突破但成本也较高，老人走失以及健康问题大部分出现在贫穷家庭。所以本系统设计，能够使用较低的成本实现相应功能。

1 系统总设计

本系统包括主控模块、远程通信模块、实时定位模块、心率监测模块、语音路人求助模块、长时间滞留模块、超范围报警模块。监护人与本系统通过移动通信网络进行远程通信，系统设计总体框图如图1所示。

图1 系统设计总体框图

2 系统硬件设计与实现

硬件部分主要包括主控模块、远程通信模块、实时定位模块、心率监测模块、语音路人求助模块、长时间滞留模块、超范围报警模块。系统硬件设计图如图2所示。

图2 系统硬件设计图

2.1 主控模块

主控模块是移动智能远程老人防走失及心率监护报警系统的核心，通过远程通信模块向监护人发出防走失报警模块、心率监测模块、实时定位模块、长时间滞留模块所采集的数据或者接收监护人命令。主控模块接收并处理完用户命令后，向各个模块发出命令，执行用户指令。同时主控模块包括自动报警功能，内置程序可以使其判断识别被监护人的心率是否异常，活动距离是否超出范围，当异常报警时，并向远程通信模块发送指令，使得监护人收到报警短信。

2.2 超范围报警模块

当系统检测到老人活动超出监护人设定的范围时，系统立即向监护人发送超出活动范围报警短信，监护人通过发送短信的方式来控制系统执行相应的功能，例如远程控制系统提取老人目前位置信息、关闭语音报警、重新开始活动范围检测等。

2.3 长时间滞留报警模块

该模块由定时器与实时定位组成，当系统检测到老人超出预设时间滞留某地时，系统立即向监护人发送长时间滞留报警短信。监护人可根据短信的提示回复相应的指令信息提取老人目前位置信息。

2.4 实时定位模块

使用国产芯片ATGM336H，北斗GPS双定位，精确度更高。本系统将根据GPS相关通信协议，从定位信息中提取经纬度坐标。当用户发生意外后，系统会发告警信息给监护人，监护人可远程发“提取经纬度”控制指令给系统，系统接到指令后会从GPS模块中提取用户的经纬度坐标回传给监护人，以确定用户的实时精确位置，协助监护人实施救助。

2.5 语音播报模块

语音播报模块使用的是BY8301-16P作为MP3，其采用BY8301-QSOP24 MP3芯片，内置SPI-FLASH作为存储介质。并且内置3W功放，可以直接驱动3W的喇叭。语音播报子模块当接收报警信息后语音模块发出报警。

2.6 远程通信模块

远程通信模块使用的是SIM800C模块，可以低功耗进行数据传输。SIM800C模块在初始化后设置握手指令，然后设置新消息提醒。当新消息到来后，系统就会根据提示读取短信。然后对短信与预先设定好的信息内容进行比较，观察是否在设定好内容里，如果存在，就执行短信里面的指令，如果不存在，就忽略不处理。

2.7 心率监测模块

心率监护模块使用的是MAX30102，是一个集成的脉搏血氧测量和心率监测模块。通过透光率的变化来进行脉搏检查，检测老人是否心率异常，如果检测的数据超过预设值，系统就会向监护人发送报警短信。

3 系统软件设计

系统上电或者复位开始运行，首先需要初始化单片机的时钟，与功能模块的通信方式以及原始数据的赋值。当心率传感器监测到老人心率异常或者实时定位模块监测到老人活动距离超出范围时，主控系统通过远程通信模块向监护人发出报警短信。监护人手机收到报警短信时，可以通过发送短信的方式来控制系统执行相应的功能，，比如远程打开语音模块、提取经纬度、读取心率数据等。移动智能远程老人防走失及心率监护报警系统主程序流程图如图3所示。

图3 系统主程序流程图

GSM移动网络的无缝覆盖能让监护人远程无时无刻都知道到老人所在的位置信息和心率健康情况。当老人心率异常时或者活动超出范围时，监护人能在最短时间采取救助措施例如拨打120，同时使用语音模块还能向周围群众请求帮助，将老人遇到危险时所受到的伤害降至最低。