慈孝之“芯”-关爱老人智能穿戴设备
一、 项目需求
(1) 、解决老龄化带来的部分问题：随着我国经济的发展，老龄化问题日益突出，其中“空巢老人”现象尤其引人关注。2012 年 10 月 29 日，首届全国智能化养老战略研讨会中指出：我国空巢老人占比较大，到 2050 年，我国临终无子女的老年人将达到 7900 万左右，独居和空巢老年人将占 54% 以上。该智能穿戴设备可以在一定程度上保障这些老人的出行安全和身体安全。
(2) 、为阿尔兹海默症患者提供一份保障：中国 65 岁以上老人痴呆症年发病率约为24%。包括中国在内的发展中国家均出现较高的老年痴呆症发病率，说明老年痴呆已经成为一个日渐普遍的全球性问题。据世界卫生组织统计，现在全球以老年痴呆症患者为主的痴呆症患者总数约 3560 万，并且每年有约 770 万新增患者。一旦监护不到位， 这些患者的安全无法得到保障，出现阿尔兹海默症患者走丢的情况十分常见，该智能穿戴设备可以方便监护人随时查看当前位置，保障了患者的安全，可以极大降低患者走丢的风险。
(3) 、一定程度上解决儿女赡养问题：目前，大多数家庭为独生子女，子女在忙于工作的同时，可能也会随时担心老人的身体状况，陷入两难的局面。该智能穿戴设备可以随时监测老人的身体状况以及所处的位置，并且子女可以通过app 随时查看信息。可以帮助子女更好的照顾老人，也可以为子女们提供一些便利，让他们可以投入更多的精力去投入工作和对下一代的关爱。
二、 项目内容
1. 主要功能
腰带具有三个功能：
（1）为监护人提供老人精准的定位，防止老人走失。
（2）在腰带上配备wilf模块，可以远程监控，老人的身体状况，位置，并将数据上传到云端进而在配套app显示，即便监护人不在老人旁边也可以得知老人的状况。
（3）检测老人的身体状况，可以在第一时间发现老人的异常身体状况并进行警报。同时可以记录老人血压、血糖等信息，为医生提供更多信息，以便发现病症，精准治疗。
1. 产品构成：腰带由智能主机以及外接血压测定器组成，智能主机中有 gps 北斗定位模块，小型镜头，4g 通信模块，uwb 模块（进性无线载波通信），温度、湿度传感器，电源模块。腰带表面面防水透气层，中间夹着防静电层的复合尼龙织带，腰带外壳是pla 材料，靠近老人的外侧有防水透气膜；（后续也可以加上温度变化的功能，让腰带实现冬暖夏凉的作用），由于测量血压需要在手臂，因此可以给主机外接一个测量血压的装置。
2. 使用方法：通过我们自行开发的 app，监护人通过下载 app 进行腰带的激活，然后将腰带佩戴在老人身上便能在 app 上收到老人相关信息。在使用过程中需注意腰带的电量。
2. 设计理念
（1）系统构成
1、可充电电池：为主机提供能量，暂选为纽扣电池
2、状态灯：用来表示目前的主机状态
3、显示屏：显示功能和当前状态
4、光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出：制作测量温度模块
5、Esp8266 通信模块：用于数据传输
6、闪存芯片：用于存储数据
7、温度传感器等传感器：监控设备运行状况。如用温度传感器探测设备温度，对设备进行过热保护。
8、stm32 微处理器系统：系统的运算和控制核心
9、GPS 模块：实现精准定位功能
10、语音处理芯片：实现智能播报功能
（2）硬件系统设计
采用 stm32 单片机，利用 DS18B20 模块进行红外测温，该模块体积小，可以时间通过数码管或LCD 显示屏输出数字信号，因此老人自己也可以实时看到自己体温情况， 该模块只需把红外探头对准额头或是手腕就可以测出温度；因此我们该产品可以考虑 做成帽子，红外模块放在额头上方，红外模块可以实时测取温度。此外我们利用蜂鸣器配合红外模块可以实现报警的功能，设置一个温度上限，当该温度达到该上限，蜂鸣器会发出报警提示音，老人及周围的人可以很轻易听到，进而查看老人身体状况。ISD1820 语音播报模块可以实现定时提醒功能，我们通过 keil 编程设置中断和定时器， 假如老人需要每天吃药，该模块可以在固定时间来提醒老人吃药。最后，通过 GPS 模块对该设备进行定位，可以获取老人实时位置。
在完成了这些基础功能后，我们需要 ESP8266wilf 模块来对这些数据进行上传， ESP8266 可以和阿里云或者 ONENET 云平台进行对接，我们可以通过 wilf 模块编程实现数据的上传功能，将温度和位置等信息以不到 5 秒的误差实时上传到云平台，我们可以在云端实时进行查看，不管距离多远。
（3）软件设计
软件通过基于 JAVA 环境的 Android Studio 进行开发与设计，该软件已经初步完成了基本功能，注册登录以及主页面，该 app 采用一人一号制，必须经过在 SQLite 数据库注册才可以进入软件，查看老人的身体状况，该软件还设计了闹钟功能，到了时间会弹出铃声提醒子女老人该吃药了。
在实现了基本功能后，我们会实现关键步骤，即与云端进行通信。在云端我们购买了一个数据库如图 1 所示，可以通过安卓的接口和云数据库进行对接获取里面的数据， 在软件对应地方进行显示, 软件设计如图 2 所示。
（4）外观设计
外观我们会做成和普通帽子差不多的样子，外壳是 pla 材料，靠近老人的外侧有防水透气膜；（后续也可以加上温度变化的功能，让帽子实现冬暖夏凉的作用），表面还防水透气层，中间夹着防静电层的复合尼龙织带。帽子会设计成两层中间会放置我们的微处理器和传感器，会放置一个小型隔板，让老人不会感到不适，这就是我们外观设计的初步想法，后续会根据要求进行改进。
3. 项目特色
我们将体温测量，心率测量，GPS定位等多个模块结合起来，目前市面上类似的产品往往只具备一两个功能并且操作起来非常不方便，对于老人不是特别友好，我们这款设备只需随身佩戴便可以实时监测老人身体状况，并且可以把数据通过云端发送到我们自己制作的app上，子女可以超远距离看到老人身体状况，解决了空巢老人的问题。
三、 实用性分析
这款设备可以利用温度，血氧血压传感器实时监测老人身体状况，并将测出的数据利用wilf模块间隔一定时间发送到云端，制作的app可以从云端数据库读取数据并进行显示，这样子女即使远在千里也可以实时看到老人身体状况。此外，设备我们安装了语音播报模块，老人如果容易忘记吃药，设备会每天来提醒老人，此外app也设置了语音提醒来告诉子女老人该吃药了。外壳我们选用比较舒适的材料让老人佩戴起来尽可能舒适。
四、 市场分析
(1) 空巢老人越来越多空巢老人，一般是指子女离家后的中老年人。随着我国经济的发展，老龄化问题日益突出，其中“空巢老人”现象尤其引人关注。2012 年 10 月 29 日， 首届全国智能化养老战略研讨会介绍，空巢老人比例很大，到 2050 年，我国临终无子女的老年人将达到 7900 万左右，独居和空巢老年人将占 54% 以上。
(2) 阿尔兹海默症患者数量较多有调查显示：中国 65 岁以上老人痴呆症年发病率约为24%，包括中国在内的发展中国家出现较高的老年痴呆症发病率，说明老年痴呆已经成为一个日渐普遍的全球性问题。据世界卫生组织统计，现在全球以老年痴呆症患者为主的痴呆症患者总数约 3560 万，并且每年有约 770 万新增患者。
根据以上可以看出目前国内有很多老人需要该产品，很多子女无法平衡工作与家 庭，可以选择我们这款产品，在安心工作的同时也能查看老人的身体状况。目前，市场上虽然有类似的产品，但功能比较单一，没有把测温，报警和定位集成到一起的产品， 因此我们认为我们这款集成多种功能的智能穿戴设备在市场上是非常有竞争力的，市 场前景非常好。
五、 竞争和商业模式分析
目前国内有很多老人需要该产品，很多子女无法平衡工作与家庭，可以选择我们这款产品，在安心工作的同时也能查看老人的身体状况。目前，市场上虽然有类似的产品，但功能比较单一，没有把测温，报警和定位集成到一起的产品， 因此我们认为我们这款集成多种功能的智能穿戴设备在市场上是非常有竞争力的，市场前景非常好。
六、 产业效应
该项目可以帮助很多子女随时关注家里的老人，即使不在老人身边也可以看到老人身体状况，该产品可以促进子女更好的工作，不需要时刻关注老人，可以很好的推动产业的发展。
七、 社会效益
（1）解决老龄化带来的部分问题：随着我国经济的发展，老龄化问题日益突出，其中“空巢老人”现象尤其引人关注。2012 年 10 月 29 日，首届全国智能化养老战略研讨会中指出：我国空巢老人占比较大，到 2050 年，我国临终无子女的老年人将达到 7900 万左右，独居和空巢老年人将占 54% 以上。该智能穿戴设备可以在一定程度上保障这些老人的出行安全和身体安全。
（2）为阿尔兹海默症患者提供一份保障：中国 65 岁以上老人痴呆症年发病率约为24%。包括中国在内的发展中国家均出现较高的老年痴呆症发病率，说明老年痴呆已经成为一个日渐普遍的全球性问题。据世界卫生组织统计，现在全球以老年痴呆症患者为主的痴呆症患者总数约 3560 万，并且每年有约 770 万新增患者。一旦监护不到位， 这些患者的安全无法得到保障，出现阿尔兹海默症患者走丢的情况十分常见，该智能穿戴设备可以方便监护人随时查看当前位置，保障了患者的安全，可以极大降低患者走丢的风险。
（3）一定程度上解决儿女赡养问题：目前，大多数家庭为独生子女，子女在忙于工作的同时，可能也会随时担心老人的身体状况，陷入两难的局面。该智能穿戴设备可以随时监测老人的身体状况以及所处的位置，并且子女可以通过app 随时查看信息。可以帮助子女更好的照顾老人，也可以为子女们提供一些便利，让他们可以投入更多的精力去投入工作和对下一代的关爱。
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