张金尧，张金润

（安徽理工大学，安徽 淮南 232001）

0 引 言

随着我国人口老龄化愈加严重，我国养老保障体系的建立和完善也出现了新的问题。目前，主要面临以下两大现实挑战：一是中国人口老龄化达到前所未有的水平，虽然养老服务体系建设已取得初步成效，但养老服务供给的数量和质量仍难以满足实际需求；二是人口结构正在老龄化，出生人数逐渐减少的总趋势以及总人口零增长甚至负增长的基本面不会从根本上改变。中国将很有可能进入一个人口负增长阶段。因此，目前最需考虑的问题是如何使中国人口数量保持长期平衡发展，这对劳动力供给和消费水平的高质量发展具有深远影响。

进入21世纪以来，互联网革命堪称人类社会最伟大的技术革命，互联网的发展使工业和服务行业能够相互渗透、融合。高速发展的电子技术和互联网技术共同促进了包括养老服务在内的新服务行业的发展和服务模式的创新。智能技术被广泛应用于居家、社区以及机构养老，并实现了深度融合，逐步形成了智慧养老模式下的新型养老服务体系，实现了养老服务体系的数字化、电子化和信息化建设。

1 系统总体设计

本文设计的智慧养老在线监测系统是性价比较高的实时在线监测平台，具备可靠性和稳定性。该系统能够第一时间获取被检测者的当前健康状态，同时通过远程协作及时启动相应的在线健康服务，将系统报警信息发送给监护人，最大限度地保障老人的健康和安全。

本文设计的智慧养老在线监测系统主要实现以下功能：

（1）实现对老年人心率血氧数据的采集；

（2）实现待测对象空间位移变化情况的监测；

（3）实现待测对象发生异常时地理位置信息的实时记录；

（4）实现生理数据异常报警，即当被监测人健康异常时，及时向监测平台发送身体状况异常信息，同时进行数据储存与管理，并由管理人员在监控平台上下达指令；

（5）实现在监测平台上远程控制终端设备，包括环境安全阈值设置、设备开启等，保障系统运行环境更加稳定安全。

本文所设计的智慧养老在线监测系统主要由终端监测设备、NB-IoT通信模块、上位机以及物联网监控平台四部分组成，系统总体架构如图1所示。由于需要监测和获取多样环境下的数据，故在终端感知节点使用不同的传感器，通过NB-IoT通信技术在一定范围内实现监测设备的数据传输。

图1 系统总体架构

2 系统硬件设计

智慧养老在线监测系统终端监控设备不仅需要监测老人的体征健康参数，还需要监测老人是否发生摔倒即空间位移的变化以及发生异常时老人的位置信息，同时进行数据的传输和处理。系统硬件终端总体结构设计部分由MCU主控模块、电源电路、NB-IoT模块和传感器数据采集模块组成，如图2所示。

图2 系统硬件架构

2.1 MCU主控模块

本设计核心控制单元需要实现在线监测数据的加工处理、采集、控制以及通信模块之间的逻辑控制等功能，综合考虑后选择性价比较高的STM32F103C8T6单片机。

2.2 串口通信电路

串口通信选择ComMax v2.3模块与STM32连接，该串口模块用以实现RS 232/422/485串行端口和TCP/IP网络之间的数据转换。

2.3 NB-IoT无线传输模块

根据整体设计思路，本系统选择NB-IoT通信模块完成与云平台的连接。通过对比，最终选择的物联网通信模块为BC20模块。

2.4 智慧养老系统数据采集模块

综合考虑设计成本和系统能耗要求，选用 MAX3100型号传感器对老人的心率和血氧饱和度进行实时监测。通过观察受扰动前后加速度的变化值来验证被测对象所处的状态，选择ADXL345来完成相关参数的检测。选择GT-U7型号模块的GPS传感器用于实现实时定位功能。

3 系统软件设计

软件设计主要是完成节点检测设备嵌入式开发和OneNET云平台软件配置，连接入网成功即可实现上传、管理数据。

本系统对接OneNET云平台的NB-IoT模块是BC20模块，这一连接需要确定其通信协议，在本系统中选择的是MQTT协议。云服务器将收到的数据进行初步筛选，数据经过存储和处理后，通过MQTT协议发布到云平台并进行信息管理，在网页端实时显示监测数据信息。

4 系统测试

通过系统整体测试，判断智慧养老系统是否能正常运行，以及在测试中能否实现更有效的监控。开启设备后在计算机界面开启跟踪设备，此时该系统处于实时监控状态。

云平台在对单独的硬件功能模块测试完成之后，再对整个系统进行测试，并检查智慧养老系统的功能是否达到了设计要求，如图3所示。

图3 云平台总体测试

测试结果表明，OneNET云平台可以显示、处理、接收并传输数据，心率、血氧、姿态和GPS传感器数据采集能够正常进行，上位机监测平台也能稳定运行，表明云平台可以对整个养老监测系统的运行情况进行实时反馈。

5 结 语

针对养老服务的复杂性，本设计改善了传统养老监控系统智能化不足的缺点。本系统能够实时监测人体体征参数以及活动空间的环境信息，具有稳定性好、可行性强的优点。