一种老人智能监护系统的制作方法

本发明涉及监护技术领域，具体涉及一种老人智能监护系统。

背景技术

随着国内老龄化现象日趋严重，家庭中的老年人越来越多，因此老人的健康和养老问题越来越受到广泛关注。但是，由于子女大多都有工作，无法长时间在家照顾老人，独居在家的老人就会存在发生突发情况时无人知晓的问题。

现有的针对老人的监护系统，大多采用穿戴式的采集设备去采集人体相关参数，由于这些采集设备需长期穿戴在身上，使用起来较为不便，部分老人还会有一些抵触情绪，使被监护对象同时具有生理和心理上的双重负担。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种老人智能监护系统，以解决现有技术中的监护系统采用穿戴式的采集设备去采集人体参数而给被监控对象带来较多负担的问题。

本发明实施例提供一种老人智护监控系统，包括车载监控模块、云服务器和智能移动终端，所述车载监控模块与所述云服务器连接，所述云服务器与所述智能移动终端连接；所述车载监控模块包括可移动车体，所述可移动车体上设有摄像头、图像处理器、温湿度测量单元、体温测量单元、心率测量单元和主控制器，所述摄像头与所述图像处理器连接，所述图像处理器、所述温湿度测量单元、所述体温测量单元和所述心率测量单元分别与所述主控制器连接，所述主控制器还与所述云服务器连接。

作为本发明的优选方式，所述可移动车体包括车身，所述车身上设有履带和履带驱动单元，所述履带设置在所述车身下方并与所述履带驱动单元连接，所述履带驱动单元与所述主控制器连接。

作为本发明的优选方式，所述可移动车体上还设有舵机，所述舵机与所述主控制器连接，所述摄像头通过所述舵机设置在所述可移动车体上。

作为本发明的优选方式，所述可移动车体上还设有通信单元，所述主控制器通过所述通信单元与所述云服务器建立无线连接。

作为本发明的优选方式，所述通信单元为wifi模块，所述wifi模块采用esp8266芯片。

作为本发明的优选方式，所述主控制器采用stm32f103单片机。

作为本发明的优选方式，所述图像处理器采用树莓派armcortex-a53处理器。

本发明实施例提供的老人智能监护系统，通过车载监控模块来实现实时跟随并采集被监护对象的相关参数，并将采集到的数据上传至云服务器，从而被监护对象及其子女可通过智能移动终端与云服务器进行交互，提取该数据以供参考。这样，不仅消除了被监护对象长期穿戴采集设备带来的不便，还可以为独居老人的生活安全提供一定的保障，从而减轻传统型家庭养老的负担，提高突发事件的应对能力并降低财产的损失风险，实现了对独居老人的远程智能监护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种老人智能监护系统的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种老人智能监护系统中车载监控模块的结构示意图。

图中，1、摄像头，2、图像处理器，3、温湿度测量单元，4、体温测量单元，5、心率测量单元，6、主控制器，7、车身，8、履带，9、履带驱动单元，10、舵机，11、通信单元。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参照图1和图2所示，本发明实施例公开了一种老人智能监护系统，包括车载监护模块、云服务器和智能移动终端，车载监护模块与云服务器连接，云服务器与智能移动终端连接；车载监控模块包括可移动车体，可移动车体上设有摄像头1、图像处理器2、温湿度测量单元3、体温测量单元4、心率测量单元5和主控制器6，摄像头1与图像处理器2连接，图像处理器2、温湿度测量单元3、体温测量单元4和心率测量单元5分别与主控制器6连接，主控制器6还与云服务器连接。

本实施例中，通过车载监控模块来实现对被监护对象的实时识别和跟随，并采集被监护对象的相关参数，再将采集到的数据上传至云服务器，从而被监护对象及其子女可通过智能移动终端与云服务器进行交互，以较快速度提取该数据以供参考，同时智能移动终端还可以判断其是否超过警报值，如超出警报值则相应做出警报。

具体地，由车载监护模块实现对被监护对象的识别、跟随和数据采集。先让被监护对象穿上印有特定图案的衣服或者在其衣服上贴上有特定图案的贴纸，然后基于计算机视觉图像识别技术来通过摄像头和图像处理器实现人体的识别。

摄像头由图像处理器驱动进行图像的采集，并能够将图像传输至图像处理器进行处理，通过上述特定图案来获取图像中待识别目标在摄像头的相对中心点位置，从而判断识别待识别目标与本系统的相对位置，以便图像处理器可以对车载的主控制器传达调节姿态的电平信号，这样就可以控制可移动车体进行相应移动来实现对识别出的被监护对象的跟随。

主控制器中还设有两个定时器和蜂鸣器，其中一个定时器用于心率测量单元的计时，另一个定时器用于体检间隔时间的计时。当主控制器启动时，一方面驱动温湿度测量单元进行室内温湿度的采集，另一方面通过图像处理器驱动摄像头进行被监护对象的识别和跟随，同时用于体检间隔时间计时的定时器开始计时。

当该定时器计数到达预设值溢出时，主控制器开始启动蜂鸣器、体温测量单元和心率测量单元，蜂鸣器发出体检开始信号，体温测量单元和心率测量单元对被监护对象进行为时10秒的体检，即进行体温和心率参数的收集。当该次体检完成后，再次启动蜂鸣器发出体检结束信号，主控制器则继续驱动温湿度测量单元和摄像头分别进行室内温湿度的采集和被监护对象的识别和跟随，同时还将采集到的各类参数数据上传至云服务器。

另外，需要预先在用于体检间隔时间计时的定时器中预设体检间隔时间，每隔一段预设时间，主控制器就会向被监护对象发出信号提示需要进行体检。

云服务器接收到数据后则将其分类存储在预先设置好的数据块中，等待智能移动终端向云服务器提出数据提取请求命令；智能移动终端通过tcp协议向云服务器发出命令，云服务器已预设收到正确命令后自动返回对应类别的数据，智能移动终端提取到数据后则通过数据图像化及警报值判断进行实时显示。通过在云服务器远程储存数据，能够有效保障数据的安全性以及便捷性。

在云服务器与智能移动终端建立连接时，云服务器预设可接受多种通信协议的命令，而智能移动终端选择tcp协议向云服务器发出数据请求命令，是由于tcp协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由ietf的rfc793定义，使用三次握手协议建立连接。这种建立连接的方式可以防止产生错误的连接，且tcp协议使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。

进一步地，为便于在智能移动终端上查看从云服务器上提取到的数据，设置了主界面和子界面，主界面上的每个功能键可打开对应的子界面。通过tcp协议提取到的数据无乱码且正确，相关数据也能够在子界面正确展示，每个子界面以折线图或柱形图的形式动态显示数据值，当任一子界面中的数据达到警报值则弹出警报界面并响起警报声，可以引起被监护对象或其子女的注意，实现了对独居老人的远程智能监护。

在上述实施例的基础上，可移动车体包括车身7，车身7上设有履带8和履带驱动单元9，履带8设置在车身7下方并与履带驱动单元9连接，履带驱动单元9与主控制器6连接。

本实施例中，车载监护模块包括可移动车体，并通过该可移动车体进行相应移动来实现对识别出的被监护对象的跟随。具体地，该可移动车体包括车身，车身下方设有履带，车身上方对应设有履带驱动单元，主控制器通过履带驱动单元驱动履带，使车身进行相应移动。

另外，摄像头、图像处理器、温湿度测量单元、体温测量单元、心率测量单元和主控制器也均设置在车身上方，在车身的带动下一起移动。

具体地，图像处理器根据摄像头采集的图像来判断识别待识别目标与本系统的相对位置，然后进一步向主控制器传达调节姿态的电平信号。主控制器根据该电平信号通过履带驱动单元驱动履带，使车身进行相应移动，以实现对被监控对象的跟随。

在上述实施例的基础上，可移动车体上还设有舵机10，舵机10与主控制器6连接，摄像头1通过舵机10设置在可移动车体上。

本实施例中，在通过控制车身进行相应移动来实现车载监控模块对被监控对象的跟随后，还需要通过舵机来使摄像头进行相应移动，来提高摄像头对包含被监控对象在内的图像精确采集，从而可实现对被监护对象更加实时、精确的识别，也有利于后续的跟随过程。

具体地，图像处理器根据摄像头采集的图像来判断识别待识别目标与本系统的相对位置，然后通过主控制器控制舵机进行相应移动来实现对摄像头位置的微调，以使摄像头可以更精确地采集包含被监控对象在内的图像。

在上述实施例的基础上，可移动车体上还设有通信单元11，主控制器6通过通信单元11与云服务器建立无线连接。

本实施例中，可移动车体上还设置了通信单元，使得主控制器能够将采集到的各类参数数据通过无线方式上传至云服务器，方便快捷。

在上述实施例的基础上，通信单元11为wifi模块，wifi模块采用esp8266芯片。

优选地，通信单元采用wifi模块，该wifi模块进一步与室内的路由器连接，使得主控制器能够将采集到的各类参数数据通过无线方式上传至云服务器。

该wifi模块采用了esp8266芯片，该芯片为内部集成有cpu的32位处理器，处理效率高，支持80mhz和160mhz两种频率。同时，其还带有sdio接口、spi接口、gpio接口、i2c接口等多种接口，其中gpio接口有pwm的复用功能，还有两个uart接口。在实际配置时，可通过usart接口对输出功率频道选择和协议进行设置，主控制器通过中断请求引脚可判断是否完成数据的接收和数据的发送，还可以对工作频率、通讯地址、传输速率和数据包长度等进行设置，满足多种使用需求。

此外，通信单元也可以采用4g移动模块，同样可以使得主控制器能够将采集到的各类参数数据通过无线方式上传至云服务器。

在上述实施例的基础上，主控制器6采用stm32f103单片机。

本实施例中，主控制器采用了stm32f103单片机，该单片机拥有内置的arm核心，而arm的cortex^tm-m3处理器是最新一代的嵌入式arm处理器，它提供了低成本的平台、缩减的引脚数目、降低的系统功耗，同时提供了卓越的计算性能和先进的中断系统响应。

通过stm32f103单片机的串行外设接口，实现与wifi单元的数据交换以及与图像处理器的数据交换。

在上述实施例的基础上，图像处理器2采用树莓派armcortex-a53处理器。

本实施例中，图像处理器采用了树莓派armcortex-a53处理器。该处理器的识别功能通过结合计算机视觉库opencv中自带的级联分类器，根据目标区域在所建视图框中的相对坐标值，将目标区域限制在摄像中心区域中。当目标区域与中心区域相交时则触发人机相对姿态调节信号，则主控制器会收到相应指令从而对可移动车体做出相应调节。同时，基于低能耗高处理速度的树莓派armcortex-a53处理器进行图像处理，图片流最快可达18帧每秒的速度，从而实现实时的、准确的被监护对象的识别和跟随。

具体地，图像处理器驱动摄像头获取图像数据，并进行以下操作：

(1)图像处理器获取到图像数据后，对图像进行级联分类器检测，该检测部分通过处理储存器中事先已由计算机视觉库opencv中自带的模块通过级联分类器训练得出的训练结果，包含特定数据的目标识别文件；

(2)随机提取以图像中心像素点为原点、半径为50个像素点的圆形范围内的一定数量像素点的hsl值，然后判断每个像素点的hsl值是否都在对应指定颜色值范围内；其中，圆形的规格与像素点的数量取决于被识别目标的规格，若被识别目标越大，则规格与数量越大，反之则越小；

(3)获取被识别目标在摄像头的相对中心点位置，判断被识别对象与本系统的相对位置，以便图像处理器可以对主控制器传达调节姿态的电平信号。

当条件(1)通过后，进入条件(2)，此时当条件(2)通过后即进入条件(3)，经过条件(3)的处理并得出结果后，图像处理器通过4个不同的电平输出引脚，控制主处理器进行姿态调整，图像处理器的4个电平输出引脚分别与主处理器的4个电平输入引脚对接，初始状态为图像处理器输出4个低电平信号，意味着不做任何动作。

同一时刻，4个电平输出引脚只能有1个输出高电平，其余为低电平，各个电平输出引脚输出高电平分别意味着向主控制器传达左转、右转、前进、后退的信息。当主控制器的电平输入引脚接收到特定的电平信号后，再向与履带驱动单元相接的引脚，通过pwm控制技术输出特定脉冲宽度电平信号，履带驱动单元将特定脉冲宽度电平信号放大从而驱动履带做出相应动作，实现左转、右转、前进、后退的姿态调节。

进一步地，图像处理器根据摄像头采集的图像来判断识别待识别目标与本系统的相对位置，然后通过主控制器控制舵机进行相应移动来实现对摄像头位置的微调，来提高摄像头对包含被监控对象在内的图像精确采集。同样地，主控制器利用pwm控制技术来控制舵机，如高电平脉冲的时间为0.5ms的话，舵机对应转到0度；高电平脉冲的时间为1ms时，舵机对应转到45度；高电平脉冲的时间为1.5ms时，舵机对应转到90度；高电平脉冲的时间为2ms时，舵机对应转到135度；高电平脉冲的时间为2.5ms时，舵机对应转到180度。高电平脉冲的时间只能在0.5～2.5ms之间调节，舵机能够对应转动0到180度之间的任意角度，只需要控制pwm的高电平占空比舵机就可以达到预设的转动角度。

本发明实施例提供的老人智能监护系统，通过车载监控模块来实现实时跟随并采集被监护对象的相关参数，并将采集到的数据上传至云服务器，从而被监护对象及其子女可通过智能移动终端与云服务器进行交互，提取该数据以供参考。这样，不仅消除了被监护对象长期穿戴采集设备带来的不便，还可以为独居老人的生活安全提供一定的保障，从而减轻传统型家庭养老的负担，提高突发事件的应对能力并降低财产的损失风险，实现了对独居老人的远程智能监护。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。