CN205910560U - 养老院环境监测与辅助护理智能系统 - Google Patents

Abstract

一种养老院环境监测与辅助护理智能系统，其特征是包括客户端、服务器和前端数据采集部分，所述服务器和多个客户端分别通过局域网与前端数据采集部分的多个环境要素分析仪连接，每个环境要素分析仪分别通过各自的RS485总线与多个传感器进行连接和通信，每个环境要素分析仪对应一个室内监测点。本实用新型的养老院环境监测与辅助护理智能系统通过传感器‑分析仪‑服务器‑客户端的数据传输方式，实现室内环境监测要素的远程实时显示。

Description

养老院环境监测与辅助护理智能系统

技术领域

本实用新型涉及一种养老院环境监测与辅助护理智能系统。

背景技术

目前以远程监控技术为基础的监控系统的发展已比较成熟。远程监控系统主要被应用在现场管理对象比较复杂的情况下，通过将现场监控管理对象的信息实时有效地发送到远程电脑上,相关管理人员不需要亲自去现场就可以通过远端电脑来监视现场环境中的监测对象情况,从而及时有效地了解现场中各种环境参数信息,因此利用这种管理方法可以对现场管理对象进行及时有效的管理且可以减少管理上的开销。

而传统远程监控中，缺少对室内环境要素的监控，不能及时发现室内出现的环境异常.室内环境与人员以及设施的安全息息相关，尤其是在养老院环境中，环境的细微变化都会影响老人的日常生活以及身体健康，因此，需要开发一套可以采集室内多种环境参数，并进行远程监控的系统，用于养老院的管理活动中。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，我们提供一种养老院环境监测与辅助护理智能系统，能够采集各房间中环境要素的实时数据，并在客户端进行多样化的显示，对于环境要素的异常变化能够及时反馈，实现远程监控的功能，满足辅助护理的需求。

技术方案：为达到上述目的，本系统由一系列软硬件组合而成，硬件部分划分为以下三部分，

一种养老院环境监测与辅助护理智能系统，包括客户端、服务器和前端数据采集部分，所述服务器和多个客户端分别通过局域网与前端数据采集部分的 多个环境要素分析仪连接，每个环境要素分析仪分别通过各自的RS485总线与多个传感器进行连接和通信，每个环境要素分析仪对应一个室内监测点。

所述传感器包括：综合传感器、电力监测仪、漏水传感器、烟雾传感器和声光报警器。

所述服务器包括报警监测模块、数据采集及存储模块、设备状态检测模块和数据库模块，所述设备状态检测模块和数据采集及存储模块分别与报警监测模块相连，数据库模块与数据采集及存储模块相连。

本实用新型的养老院环境监测与辅助护理智能系统有益效果：

1.本实用新型的养老院环境监测与辅助护理智能系统通过传感器-分析仪-服务器-客户端的数据传输方式，实现室内环境监测要素的远程实时显示。

2.本实用新型的养老院环境监测与辅助护理智能系统可实现自定义组件的视图模式，实现不同房间与不同类型环境要素的对比显示，方便不同场合的监控需求。

3.本实用新型的养老院环境监测与辅助护理智能系统通过客户端实时反馈显示，实现对于环境异常的及时报警，提供安全保障。

4.本实用新型的养老院环境监测与辅助护理智能系统是一种对养老院各房间内环境要素进行实时监测以及智能控制，保障室内环境安全，进行辅助护理的系统，该系统由客户端软件、服务器端软件以及前端的分析采集硬件设备(包括传感器和分析仪(含软件))三部分构成。

5.该系统通过传感器获取各房间实时的环境数据，传感器与分析仪通过RS485总线来传输数据。分析仪通过以太网口将获取的环境数据发送至服务器程序，服务器程序进行数据解析，获取各房间实时数据、判断监测状态，并将处理结果存储于数据库。客户端程序通过访问数据库来获取数据，更新界面中各房间环境要素的实时数据、报警信息等。

6.该系统使用户能够远程监控养老院中各房间的环境变化情况，及时发现异常并进行处理，从而为老人提供安全的居养保障。

附图说明

图1是本实用新型的系统硬件架构示意图。

图2是本实用新型的系统软件模块划分图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述：

如图1至图2，一种养老院环境监测与辅助护理智能系统，包括客户端、服务器和前端数据采集部分，所述服务器和多个客户端分别通过局域网与前端数据采集部分的多个环境要素分析仪连接，每个环境要素分析仪分别通过各自的RS485总线与多个传感器进行连接和通信，每个环境要素分析仪对应一个室内监测点。

所述传感器包括：综合传感器、电力监测仪、漏水传感器、烟雾传感器和声光报警器。

所述服务器包括报警监测模块、数据采集及存储模块、设备状态检测模块和数据库模块，所述设备状态检测模块和数据采集及存储模块分别与报警监测模块相连，数据库模块与数据采集及存储模块相连。

采集各项环境要素数值的功能由传感器完成，能采集的环境要素包括氧气、二氧化碳、温度、湿度、PM2.5、VOC综合指数、零电电压、市电电压、以及烟雾和水浸情况等。

环境要素分析仪型号(JK-F-Ⅰ)，生产厂家(南京华根电子工程有限公司)。

综合传感器型号(JK-C-Ⅰ)，生产厂家(南京华根电子工程有限公司)。

电力监测仪型号(JK-F-D)，生产厂家(南京华根电子工程有限公司)。

漏水传感器型号(DC-Ⅰ)，生产厂家(广州业高电子有限公司)。

烟雾传感器型号(KT-YG)，生产厂家(深圳柯泰电子有限公司)。

声光报警器型号(KT-GW)，生产厂家(深圳柯泰电子有限公司)。

客户端：包括各用户的PC机，PC机装有本系统的客户端软件

服务器：运行系统服务器端程序以及数据库系统。

前端数据采集部分：包括环境要素分析仪与各类传感器，分析仪与传感器通过RS485总线进行连接和通信，与服务器通过局域网来进行数据传输，每个分析仪对应一个室内监测点。

网络通信模块：此模块分为面向客户端和分析仪两部分，与分析仪的通信主要负责接收来自分析仪的连接请求和传感器数据，发送控制指令，判断与分析仪的网络连接是否正常。与客户端的通信主要负责接收客户端发送的操作指令，并交由客户端指令处理模块执行。

基于这样的硬件架构，前端设备采集到的数据，最终需要在客户端进行实时的显示，而服务器则成为两者之间进行数据传输的桥梁。为了实现该功能，各硬件部分都需要运行相应的软件程序，图2描述了系统软件模块划分情况

其中，服务器程序主要包括以下模块：

数据采集与存储模块：此模块负责将接收的传感器数据存储到对应监测点的数据库表项中。

报警监测模块：根据各监测点的实时数据，判断其是否处于各类环境要素的报警状态，当处于报警状态时，将启动自动控制模块。

设备状态监测模块：根据报警监测模块的处理结果，负责更新各监测点的当前状态。

客户端指令处理模块：此模块负责对来自客户端的控制指令进行处理，其中包括重启服务器、在新建监测点后更新数据结构、人工控制断电等。

客户端程序主要包括以下模块：

网络通信模块：此模块负责与服务器建立连接以及数据发送。

人工控制命令发送模块：此模块根据不同类型的命令生成指定格式数据，通过网络通信模块发送至服务器程序。

楼宇管理模块：此模块负责建立与真实环境相映射的楼宇结构，包括楼、区、房间以及监测点的新建和删除操作。

系统配置模块：此模块包括传感器和分析仪的配置，传感器配置负责完成各类型传感器量程和报警上下限的设置。分析仪配置负责建立监测点和分析仪的对应关系，以及各监测点传感器类型的选择。

首页窗体显示模块：此模块负责各监测点实时数据的窗体显示，不同状态监测点的数量统计以及查询功能，以及实时报警信息的显示。

视图显示模块：此模块包括监测点默认视图和自定义视图的显示，其中包括了控件管理和视图管理两部分，视图通过对各类控件进行组合来完成。

数据读写模块：此模块负责对数据库的读写操作，供其他模块使用。

监测点实时数据更新模块：此模块每隔一定时间获取各房间监测点的实时数据，并更新相应的数据结构，供其他模块使用。

信息查询模块：此模块包括了对历史数据和历史报警信息的查询操作，并提供列表和曲线图两种显示方式。

下面，将详细描述该系统的工作流程，并对流程中每个环节的设计与实现方法进行介绍。

1.建立养老院的楼宇结构在系统中的映射

楼宇结构是指从楼宇名、区名到房间名的层级关系，通过三者可以唯一的确定一个房间。在系统中建立起楼宇结构的映射，才能够将传感器数据对应到具体的房间并进行显示。本系统中，通过客户端程序，用户可以建立楼宇结构，具体包括以下步骤：

1)新建楼。

在客户端中，点击“新建楼宇”菜单项，输入楼宇名称进行新建。在数据库中建立表用于存储楼宇数据，数据表项包括楼宇ID与楼宇名称，楼宇之间名称不能相同，各楼宇拥有唯一ID用于标识。

2)新建区。

因为房间分布主要按照不同区域进行划分，因此系统设置区域对属于各区域的房间进行分别的显示和管理。区域通过在对应的楼宇下一级点击“新建区”菜单项，输入区名称进行新建。在数据库中建立表用于存储区数据，数据表项包括区ID、区名称以及所属楼宇ID，同一楼宇下的区之间名称不能相同，各区通过所属楼宇ID与楼宇建立映射关系。

3)新建房间。

房间是系统进行监测和显示的主要对象，每个房间对应一套前端采集设备。在对应的区点击“新建房间”菜单项，输入房间名进行新建。在数据库中建立表用于存储区数据，数据表项包括房间ID、房间名以及所属区ID，同一区下的房间名称不能相同，各房间通过所属区ID与区域建立映射关系。

4)配置传感器信息。

传感器信息包括了传感器型号、不同型号传感器的量程以及报警上下限。通过传感器配置界面可以进行上述配置，配置信息将存入对应的数据库表中。

5)配置分析仪信息。

不同的分析仪在系统中通过IP地址进行区分，通过分析仪配置界面，可以配置各分析仪的IP地址所对应的房间，以及该分析仪所连接的传感器型号。当分析仪配置完成后，楼宇结构的映射在系统中便成功建立。

2.环境要素的采集和发送

在本系统的功能需求中，每个房间配置一套前端设备，包括各类传感器和一个分析仪，传感器与分析仪通过RS485总线连接。采集各项环境要素数值的功能由传感器完成，能采集的环境要素包括氧气、二氧化碳、温度、湿度、PM2.5、VOC综合指数、零电电压、市电电压、以及烟雾和水浸情况等。

为了将传感器数据发送至远程的服务器，本系统设计了称之为“分析仪”的硬件设备。分析仪的程序中包括了网络通信模块，通过接入以太网，可以与 服务器程序进行数据通信，通信遵循一定的数据格式，主要分为三大类：

a.配置类命令，用于分析仪的软重启，模拟量的查询配置及返回配置信息等.

b.数据读取类命令，用于读取开关量、模拟量以及某种特定类型的模拟量。

c.信息类命令，主要用于对声光报警器的控制以及电压不稳定时的断开。

数据格式定义如表1所示：

表1数据格式概述

每条数据都由若干个字节组成，其中包括一个引导码字节，一个命令码字节，一个数据长度字节，若干数据字节，一个校验和字节和一个结束码字节。其中数据长度是所传送数据的字节数(整个命令的长度减5)，而校验和是字节1到字节N-2的校验和。引导码为0x2E，用于标识一条数据的开始位置，命令码用于确定数据类型。结束码为0xFF，用于标识一条数据的结束位置。

各传感器采集到的环境要素数据，将由分析仪进行处理后，按上述规定的数据格式发送至服务器程序。

3.服务器与分析仪的通信

服务器端主机被赋予固定的局域网IP地址,并负责对分析仪进行数据的采集与控制。分析仪与服务器程序主动建立连接，然后服务器程序按照时序定时发送采集数据命令给分析仪，分析仪返回数据。

首先服务器程序监听分析仪上的连接请求，当有连接请求时，验证该IP地址的有效性后建立连接。连接成功后，服务器程序定时地向分析仪发送获取数 据的命令。获取数据命令发送后，若收到返回的数据，则进行数据处理；若连续三次发送命令未收到返回的数据，则断开与该分析仪的连接，等待该分析仪下一次的重新连接请求，从而实现对分析仪连接状态的监测。

4.服务器端数据处理

服务器端接收的数据分为分析仪和客户端两部分。服务器在接收到分析仪的数据后，按照给定的数据格式进行解析，解析后获得的各环境要素的值，根据分析仪IP和房间的对应关系，可以获知对应房间的ID，从而更新数据库中该房间ID的数据表项。此外，服务器程序还包括对RFID射频信息的处理和存储。

服务器端所接收的客户端数据主要是各类控制命令。例如配置更新命令，因为服务器将楼宇结构，传感器类型，报警配置等信息，从数据库中读取后，以数组变量的形式进行存储。因此，当用户在客户端更新了上述信息后，将向服务器发送配置更新命令，服务器接收到命令后重新读取数据库中的相应配置，从而实现同步。

5.客户端数据查询

客户端数据查询主要包括两部分，实时数据查询和历史数据查询。实时数据查询是指对各房间当前环境要素值的查询，客户端按照规定的时间间隔从数据库读取数据，以数组形式进行存储，用来进行数据显示和报警判断。历史数据查询指用户对报警历史，历史数据以及操作记录等数据的查询，并以图表形式呈现。

6.客户端数据显示

客户端数据显示分为监控状态统计、具体数据显示和报警状态提醒三部分。房间的监控状态包括未监控、设备离线、正常、一般报警和严重报警5种状态，状态之间以不同颜色进行标识。客户端首页提供对各楼宇房间当前状态统计的扇形图显示，以及按区域划分的各房间监控状态的列表显示，同时也可以对处于指定监测状态的房间进行过滤查询。

具体数据显示采用了视图-组件的形式。组件包括了柱状图、折线图、条形图、温度计、仪表盘、开关量状态图等，可以完成传感器采集到的各环境要素的数据显示，用户选择所需房间的环境要素参数，并根据参数类型新建合适的组件，组件以文件的形式保存。当用户新建完成所需的各项组件后，可以新建相应的视图，将各组件置入视图中，调整各自位置，完成后保存视图，此时一个自定义视图便建立成功，视图将以文件形式存储。当用户需要时打开该视图，其中各组件将根据对应环境要素的变化进行实时显示，根据组件类型，包括对是否超过报警上下限的显示，以及一段时间内变化趋势的显示等。此外，对于每个房间，系统还提供了一个包括部分组件的默认视图，满足基本的监测需要。

报警状态提醒则指当某项环境要素超过所设定的报警上下限，或者烟雾等开关量发生变化时，系统将在报警状态栏进行提醒，供用户及时查看处理。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。

Claims (1)

1.一种养老院环境监测与辅助护理智能系统，其特征是包括客户端、服务器和前端数据采集部分，所述服务器和多个客户端分别通过局域网与前端数据采集部分的多个环境要素分析仪连接， 每个环境要素分析仪分别通过各自的RS485总线与多个传感器进行连接和通信，每个环境要素分析仪对应一个室内监测点；所述传感器包括： 综合传感器、电力监测仪、漏水传感器、烟雾传感器和声光报警器；所述服务器包括报警监测模块、数据采集及存储模块、设备状态检测模块和数据库模块，所述设备状态检测模块和数据采集及存储模块分别与报警监测模块相连，数据库模块与数据采集及存储模块相连；采集的环境要素包括氧气、二氧化碳、温度、湿度、PM2.5、VOC综合指数、零电电压、市电电压、以及烟雾和水浸情况；环境要素分析仪型号JK-F-Ⅰ，生产厂家南京华根电子工程有限公司；综合传感器型号JK-C-Ⅰ，生产厂家南京华根电子工程有限公司；电力监测仪型号JK-F-D，生产厂家南京华根电子工程有限公司；漏水传感器型号DC-Ⅰ，生产厂家广州业高电子有限公司；烟雾传感器型号KT-YG，生产厂家深圳柯泰电子有限公司；声光报警器型号KT-GW，生产厂家深圳柯泰电子有限公司。