CN210609243U - 一种智慧养老系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种智慧养老系统，所述系统包括：指纹识别设备、摔倒监测设备、环境监测设备、家居控制设备、网络协调器、网关、云平台以及家居管理终端；其中，所述家居管理终端与所述云平台连接；所述云平台与所述网关连接；所述网关与所述网络协调器连接；所述网络协调器分别与所述指纹识别设备、摔倒监测设备、环境监测设备以及家居控制设备连接。应用本实用新型实施例提供的方案，能够对空巢老人的日常生活进行监护，从而保障空巢老人的生活质量。

Description

一种智慧养老系统

技术领域

本实用新型涉及物联网技术领域，特别是涉及一种智慧养老系统。

背景技术

随着物联网技术的发展，逐渐方便了人们的日常生活。基于物联网的各种应用，特别是物联网在智能系统中的应用逐渐被人们所熟知。

随着老龄化社会的到来、人们生活水平的提高、生活观念的转变，“空巢”家庭越来越多。基于此，我国新时期在持续深化推进新型智慧城市建设过程中，智慧养老也是建设目标之一。目前，如何实现对空巢老人的日常生活进行监护，从而保障空巢老人的生活质量逐渐成为人们所关注的问题。

实用新型内容

为解决相关技术存在的问题，本实用新型实施例的目的在于提供一种智慧养老系统，所述系统包括：指纹识别设备、摔倒监测设备、环境监测设备、家居控制设备、网络协调器、网关、云平台以及家居管理终端；其中，

所述家居管理终端与所述云平台连接；

所述云平台与所述网关连接；

所述网关与所述网络协调器连接；

所述网络协调器分别与所述指纹识别设备、摔倒监测设备、环境监测设备以及家居控制设备连接。

可选的，所述指纹识别设备包括：相互连接的第一ZigBee终端节点和指纹采集模块；

所述第一ZigBee终端节点与所述网络协调器连接。

可选的，所述摔倒监测设备包括：压力信息采集模块、第一微处理器以及第二ZigBee终端节点；

所述第一微处理器分别与所述压力信息采集模块以及第二ZigBee终端节点连接；

所述第二ZigBee终端节点与所述网络协调器连接。

可选的，所述环境监测设备包括：第三ZigBee终端节点、温湿度传感器、气体传感器、光敏传感器以及红外传感器；

所述第三ZigBee终端节点分别与所述网络协调器、温湿度传感器、气体传感器、光敏传感器以及红外传感器连接。

可选的，所述家居控制设备包括：第四ZigBee终端节点、第二微处理器以及家居设备接口模块；

所述第二微处理器分别与所述第四ZigBee终端节点以及家居设备接口模块连接；

所述第四ZigBee终端节点与所述网络协调器连接。

可选的，所述云平台包括：网络通信模块、处理器和存储器；

所述处理器分别与所述网络通信模块和存储器连接；

所述网络通信模块分别与所述网关和家居管理终端连接。

可选的，所述网络协调器采用ZigBee协调器。

应用本实用新型实施例提供的方案，通过指纹识别设备来防止非法用户进入；通过摔倒监测设备实时监测用户是否摔倒，并在监测到用户摔倒时及时告警；通过环境监测设备实时监测房间的居住环境，并通过家居控制设备来实时调整房间的居住环境。能够实现对空巢老人的日常生活进行监护，从而保障空巢老人的生活质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型实施例提供的一种智慧养老系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行描述。

参见图1，是本实用新型实施例提供的一种智慧养老系统的结构示意图，该系统包括：指纹识别设备100、摔倒监测设备200、环境监测设备300、家居控制设备400、网络协调器500、网关600、云平台700以及家居管理终端800；其中，

家居管理终端800与云平台700连接；

云平台700与网关600连接；

网关600与网络协调器500连接；

网络协调器500分别与指纹识别设备100、摔倒监测设备200、环境监测设备300以及家居控制设备400连接。

在实施中，家居管理终端800可以通过网络运营商所提供的网络与云平台700连接；云平台700可以通过WiFi无线网络与网关500连接；网关500可以通过串口通信与网关600连接；网络协调器500可以通过ZigBee通信分别与指纹识别设备100、摔倒监测设备200、环境监测设备300以及家居控制设备400连接。

在实施中，上述家居管理重终端800可以为移动终端、iPad等终端设备。

一种实现方式中，指纹识别设备100包括：相互连接的第一ZigBee终端节点和指纹采集模块；

第一ZigBee终端节点与网络协调器连接。

在实施中，指纹采集模块用于收集待进入用户的指纹数据，并通过第一ZigBee终端节点将所采集到的指纹数据传输至网络协调器500，网络协调器500经网关600将接收到的指纹数据发送至云平台700；云平台700利用接收到的指纹数据跟自身存储的指纹数据进行匹配，进而确定待进入用户是否为合法用户，如果待进入用户为合法用户则通过网关600以及网络协调器500向指纹识别设备100发送开门指令；指纹识别设备100接收到开门指令之后进行开门；而如果待进入用户为非合法用户则向家居管理终端800发送告警信息。

一种实现方式中，云平台700可以利用BP误差反馈神经网络的指纹分类算法模型来识别网络协调器500经网关600发送的指纹数据。

在实施中，BP神经网络可以采用3层结构：输入层，隐藏层和输出层；在训练模型时，设定BP神经网络的输入点数定为34个，此34个输入值均为提取指纹的局部细节特征，输出层的节点数定为16个，隐藏层节点数为15个，由此构建出34-15-16BP神经网络模型。指纹数据识别的过程如下：

可以把从指纹数据提取到的34个特征值存储在一个特征向量X中，指纹数据常见的特征值有指纹的纹路、指纹的纹数、指纹的各个脊线函数、指纹各个脊线的长度等；

将向量X输入已经训练好并取得相应权值W和阈值的BP神经网络模型中，得到输出Y，向量Y是一个二进制码，与云平台700内存储的指纹数据的指纹编号相对应；

向量Y的元素值为0和1，当为0时代表指纹数据识别失败，为1时代表指纹数据识别成功，将识别结构打包传输回系统的指纹识别设备100。

一种实现方式中，摔倒监测设备包括：压力信息采集模块、第一微处理器以及第二ZigBee终端节点；

第一微处理器分别与压力信息采集模块以及第二ZigBee终端节点连接；

第二ZigBee终端节点与网络协调器连接。

在实施中，压力信息采集模块也就是压力传感器，可以置于地板内，当用户与地板接触时进行压力信息采集。

压力信息采集模块将采集到的压力信息发送至第一微处理器；第一微处理器对接收到的压力信息进行预处理之后，比如，预处理可以包括将压力信息转换为数字信息，通过第二ZigBee终端节点向网络协调器500发送与处理后的压力信息；网络协调器500经由网关600将接收到的压力信息发送至云平台700；云平台700利用接收到的压力信息进行分析，从而确定用户是否摔倒，如果确定用户摔倒则可以向家居管理终端800发送告警信息。

一种实现方式中，云平台700在判断用户是否摔倒时，可以采用SVM支持向量机对跌倒状况进行判定；SVM支持向量机的二分类模型可以很好地应对这一情景，它可以有效解决有限样本下的高维数据模型构建问题，并具有泛化能力强、收敛到局部最优、维数不敏感等优点。

具体的，SVM支持向量机可以包括：数据预处理模块，判决模块和输出模块。数据预处理模块用于将摔倒监测设备200传来的压力信息进行预处理；判决模块用于根据数据预处理模块传入的压力信息给出判决结果；输出模块用于将判断后的结果输出。其具体过程如下：

云平台700每0.1秒一次将压力信息传入SVM支持向量机中，SVM支持向量机内的数据预处理模块对传入的压力信息进行预处理，这里采取的预处理方法主要包括：归一化、数据清洗以及去除噪声；

之后数据预处理模块将预处理后的压力信息传入判决模块中，判决模块根据预训练好的三层前馈神经网络模型判断是否摔倒的情况发生，并通过输出模块将判断后的结果输出。

一种实现方式中，环境监测设备300包括：第三ZigBee终端节点、温湿度传感器、气体传感器、光敏传感器以及红外传感器；

第三ZigBee终端节点分别与网络协调器500、温湿度传感器、气体传感器、光敏传感器以及红外传感器连接。

在实施中，各个传感器通过第三ZigBee终端节点将自身采集到的环境信息发送至网络协调器500，网络协调器500经由网关600将接收到的环境信息上传至云平台700，云平台700存储接收到的环境信息，并向家居管理终端800转发环境信息，以使家居管理终端800实时显示环境信息。

一种实现方式中，家居控制设备400包括：第四ZigBee终端节点、第二微处理器以及家居设备接口模块；

第二微处理器分别与第四ZigBee终端节点以及家居设备接口模块连接；

第四ZigBee终端节点与网络协调器500连接。

在实施中，家居控制设备400可以通过第四ZigBee终端节点接收网络协调器500转发的控制指令，并经由第四ZigBee终端节点向网络协调器500发送所控制家居设备的状态信息。

比如，家居管理终端800接收到用户发送的开灯指令之后，将开灯指令发送至云平台700；云平台700经由网关600向网络协调器500发送开灯指令；网络协调器500接收到开灯指令之后，通过第四ZigBee终端节点向家居控制设备400中的第二微处理器发送开灯指令；第二微处理器接收到开灯指令之后，通过家具设备接口控制电灯打开。

电灯打开之后，第二微处理器通过家具设备接口采集电灯的工作状态，并通过第四ZigBee终端节点向网络协调器500发送采集到的工作状态；网络协调器500经由网关600向云平台700发送接收到的工作状态；云平台700通过运营商网络将接收到的工作状态发送至家居管理终端800，以使家居管理终端800能够实时显示电灯的工作状态。

一种实现方式中，云平台700包括：网络通信模块、处理器和存储器；

处理器分别与网络通信模块和存储器连接；

网络通信模块分别与网关600和家居管理终端800连接。

处理器用于对网关600传来的数据进行分析、判断和打包，其上的神经网络用于指纹识别，向量机用于压力数据分析；存储器用于提供处理器的运行环境，并且可以存储数据；网络通信模块用于与网关600、家居管理终端800进行通信，可以接收数据，也可以发送数据和指令。

一种实现方式中，网络协调器500可以采用ZigBee协调器。

应用本实用新型实施例提供的方案，通过指纹识别设备来防止非法用户进入；通过摔倒监测设备实时监测用户是否摔倒，并在监测到用户摔倒时及时告警；通过环境监测设备实时监测房间的居住环境，并通过家居控制设备来实时调整房间的居住环境。能够实现对空巢老人的日常生活进行监护，从而保障空巢来人的生活质量。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种智慧养老系统，其特征在于，所述系统包括：指纹识别设备、摔倒监测设备、环境监测设备、家居控制设备、网络协调器、网关、云平台以及家居管理终端；其中，

所述家居管理终端与所述云平台连接；

所述云平台与所述网关连接；

所述网关与所述网络协调器连接；

所述网络协调器分别与所述指纹识别设备、摔倒监测设备、环境监测设备以及家居控制设备连接。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述指纹识别设备包括：相互连接的第一ZigBee终端节点和指纹采集模块；

所述第一ZigBee终端节点与所述网络协调器连接。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述摔倒监测设备包括：压力信息采集模块、第一微处理器以及第二ZigBee终端节点；

所述第一微处理器分别与所述压力信息采集模块以及第二ZigBee终端节点连接；

所述第二ZigBee终端节点与所述网络协调器连接。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述环境监测设备包括：第三ZigBee终端节点、温湿度传感器、气体传感器、光敏传感器以及红外传感器；

所述第三ZigBee终端节点分别与所述网络协调器、温湿度传感器、气体传感器、光敏传感器以及红外传感器连接。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述家居控制设备包括：第四ZigBee终端节点、第二微处理器以及家居设备接口模块；

所述第二微处理器分别与所述第四ZigBee终端节点以及家居设备接口模块连接；

所述第四ZigBee终端节点与所述网络协调器连接。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述云平台包括：网络通信模块、处理器和存储器；

所述处理器分别与所述网络通信模块和存储器连接；

所述网络通信模块分别与所述网关和家居管理终端连接。

7.如权利要求1-6任一项所述的系统，其特征在于，所述网络协调器采用ZigBee协调器。

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