徐家錦，陳華強(qiáng)，楊小青，唐艷，何巍

（四川師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院，四川成都，610101）

0 引言

2015年中國65歲及以上人口為14434萬人，近十年65歲及以上人口逐年增加，隨著中國人口的結(jié)構(gòu)即將步入老齡化，因此，養(yǎng)老問題的嚴(yán)重性和必要性浮出水面，社會(huì)對(duì)老年人的關(guān)懷問題日益凸顯，因此我們準(zhǔn)備利用所學(xué)專業(yè)知識(shí)，設(shè)計(jì)制作針對(duì)此類人群的健康關(guān)懷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有檢測(cè)生理指數(shù)如血壓、心跳，檢測(cè)戶外環(huán)境如溫度、PM2.5等，實(shí)時(shí)定位，報(bào)警通知等功能，雖然目前已有的智能手環(huán)和智能手表也有類似的功能，但我們的系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)防走失報(bào)警，能將老人的健康狀態(tài)實(shí)時(shí)與App端同步。當(dāng)老年人的生理指數(shù)不正常，所處環(huán)境不適于活動(dòng)，系統(tǒng)能夠提供報(bào)警提示，將向移動(dòng)APP端口發(fā)送報(bào)警信息并及時(shí)告知家人子女，具有很高的時(shí)效性，便利性，友好性。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

老年人健康關(guān)懷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分來實(shí)現(xiàn)：一是數(shù)據(jù)采集硬件部分，二是軟件設(shè)計(jì)部分。

數(shù)據(jù)采集硬件部分可以分為七個(gè)模塊：分別是電源模塊，PM2.5模塊，溫度模塊，GPS模塊，血壓脈搏模塊，藍(lán)牙模塊，報(bào)警模塊。

各個(gè)模塊說明如下：

輪滑運(yùn)動(dòng)中，學(xué)生往往忽略防護(hù)裝備的重要性，經(jīng)過對(duì)于輪滑愛好者的調(diào)查中能夠發(fā)現(xiàn)，約有75 %的輪滑運(yùn)動(dòng)者未曾進(jìn)行防護(hù)用具的使用，26 %的輪滑運(yùn)動(dòng)者佩戴頭盔保護(hù)頭部不會(huì)受到傷害；13 %的輪滑運(yùn)動(dòng)者佩戴護(hù)肘保護(hù)肘部，同時(shí)，調(diào)查發(fā)現(xiàn)佩戴防護(hù)用具的大部分是老年輪滑運(yùn)動(dòng)者，在青年輪滑運(yùn)動(dòng)者中無人佩戴防護(hù)用具，因此導(dǎo)致大部分因輪滑運(yùn)動(dòng)受傷的運(yùn)動(dòng)者都是青年人，以上調(diào)查現(xiàn)象能夠表明，不使用防護(hù)用具能夠加大受傷的幾率。

◎ 電源模塊：該模塊用9v電池通過穩(wěn)壓模塊提供5v和3.3V兩種電壓為本系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定的供電。

2.2 煙臺(tái)市紅富士葉片養(yǎng)分含量的相關(guān)性分析 果樹體內(nèi)的營養(yǎng)元素，除與土壤養(yǎng)分含量有直接關(guān)系外，也與果樹體內(nèi)元素間的相互作用密切相關(guān)[9-11]。各元素之間既有拮抗關(guān)系，也有協(xié)同關(guān)系。眾多的試驗(yàn)證實(shí)，營養(yǎng)元素間的拮抗作用相當(dāng)普遍，在施肥中應(yīng)予以充分考慮。對(duì)紅富士果樹體內(nèi)養(yǎng)分相關(guān)性進(jìn)行分析，有助于了解元素間可能產(chǎn)生的關(guān)系，在紅富士養(yǎng)分管理中可根據(jù)這些關(guān)系采用適宜的措施來協(xié)調(diào)養(yǎng)分的平衡，有時(shí)還可以通過減少種養(yǎng)分的過量施用達(dá)到糾正另一種養(yǎng)分缺乏的目的。該研究通過對(duì)紅富士葉片養(yǎng)分含量的相關(guān)性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，探討葉片中營養(yǎng)元素間的相互關(guān)系(表2)。

◎ PM2.5模塊：該模塊主要負(fù)責(zé)測(cè)量用戶所在地區(qū)空氣中細(xì)顆粒物的濃度，濃度越高，空氣污染越嚴(yán)重。濃度超過150ug/m3時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

◎ 溫度模塊：該模塊主要負(fù)責(zé)測(cè)量用戶周圍環(huán)境溫度的大小。

(1)土地利用屬性，該屬性反映城市不同類型土地的面積比例。城市化建設(shè)勢(shì)必破壞原有的植被、土壤、水體等，人工建筑物如商場(chǎng)、學(xué)校、學(xué)校等逐漸增多，導(dǎo)致自然綠色景觀破碎度增大，僅存的自然、半自然綠色景觀遭嚴(yán)重分割，綠色景觀的結(jié)構(gòu)、功能極度脆弱。因此，對(duì)土地利用屬性的監(jiān)測(cè)有利于判斷區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況。

① 借助SQLiteOpenHelper類，建立SQLite數(shù)據(jù)庫，創(chuàng)建表，完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理。

抗戰(zhàn)結(jié)束以后，中國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)在長期戰(zhàn)亂與自然災(zāi)害多重打擊之下，風(fēng)雨飄搖，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)政策仍以發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，因此合作組織仍以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)合作社為組織重點(diǎn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)合作社占比進(jìn)一步增大，同時(shí)圍繞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之運(yùn)銷、消費(fèi)、供給等合作社也有所發(fā)展。而信用合作社占比則持續(xù)下降，至1949年信用合作社占比已不足30%。

◎ 血壓脈搏模塊：該模塊主要負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)用戶的血壓脈搏情況，高壓不在90—140范圍內(nèi)時(shí)進(jìn)行報(bào)警，低壓不在60—90范圍內(nèi)時(shí)進(jìn)行報(bào)警，脈搏不在60—100范圍時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

◎ 藍(lán)牙模塊：該模塊主要負(fù)責(zé)將主控CPU接收到的數(shù)據(jù)傳回手機(jī)端，在手機(jī)端顯示所測(cè)數(shù)據(jù)。

◎ 報(bào)警模塊：各個(gè)模塊數(shù)據(jù)超出理想或者規(guī)定值時(shí)，啟動(dòng)各個(gè)模塊的報(bào)警。數(shù)據(jù)管理顯示軟件部分負(fù)責(zé)收集顯示硬件部分傳回的數(shù)據(jù)信息。

②連接已配對(duì)的設(shè)備或配對(duì)未知的設(shè)備進(jìn)行連接。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖

2 數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)以STC15F2K60S2作為主控單片機(jī)，利用它的兩個(gè)串口，一個(gè)用來和各模塊arduino單片機(jī)從機(jī)通信，另一個(gè)通過藍(lán)牙模塊用來和手機(jī)端通信。具體為串口通過藍(lán)牙模塊接收手機(jī)端發(fā)送來的命令，加以識(shí)別并通過串口二發(fā)送獲取各模塊數(shù)據(jù)的命令。串口二接收完各模塊的數(shù)據(jù)后，由串口一將接收到的數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙傳給手機(jī)。

即可獲得使用權(quán)。

2.1 溫度模塊

針對(duì)測(cè)量環(huán)境溫度，我們選用的傳感器是DS18B20。它支持“一線總線”接口，工作電壓是3.0V～5.5V，測(cè)量溫度范圍在—55℃～ +125℃，在—10℃～ +85℃范圍內(nèi),精度為±0.5℃?，F(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，顯著提高了系統(tǒng)的抗干擾性，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量。DS18B20傳感器通過單片機(jī)讀取對(duì)應(yīng)IO口的脈沖，進(jìn)行時(shí)序轉(zhuǎn)換即可得到對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)。DS18B20接入arduino單片機(jī)的D2腳。

借助式(7), 可評(píng)估一個(gè)給定的有限差分格式是否傾向于產(chǎn)生偽波. 另外, 可調(diào)控線性格式的系數(shù), 使之滿足色散-耗散條件.

圖2 數(shù)據(jù)采集硬件結(jié)構(gòu)圖

2.2 PM2.5模塊

PM2.5模塊選用的是SDS011（激光傳感器），SDS011使用激光檢測(cè)原理，能夠得到空氣中0.3～10微米懸浮顆粒物濃度，數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠；內(nèi)置風(fēng)扇，數(shù)字化輸出，集成度高；采用激光檢測(cè)原理進(jìn)行工作：由專用的激光模塊產(chǎn)生一束特定的激光，當(dāng)顆粒物經(jīng)過時(shí)，其信號(hào)會(huì)被超高靈敏的數(shù)字電路模塊檢測(cè)到，通過對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能識(shí)別分析得到顆粒計(jì)數(shù)和顆粒大小，根據(jù)專業(yè)的標(biāo)定技術(shù)得到粒徑分布與質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換公式，最終得到跟官方單位統(tǒng)一的質(zhì)量濃度。

SDS011測(cè)量量程是0.0—999.9微克/立方米，我們直接用單片機(jī)的串口對(duì)其讀取數(shù)據(jù)。

2.3 血壓脈搏模塊

血壓模塊選用的是MKB0705，其工作電壓是3.3V,該智能穿戴血壓測(cè)試模塊主要由YKB1712脈搏波血壓傳感器芯片搭配HRB6708心率脈搏芯片和算法芯片SFB9710實(shí)現(xiàn)。該模塊的脈搏波血壓傳感器芯片采用光電式容積脈搏波描記（PPG）的方式感應(yīng)人體的脈搏信息并加以提取，通過心率脈搏芯片HRB6708和算法芯片SFB9710輸出脈搏和血壓的串口信號(hào)。我們直接用單片機(jī)的串口對(duì)其讀取數(shù)據(jù)。

2.4 GPS模塊

GPS模塊采用的是型號(hào)為ATGM332D—5N—3X，支持中國的BDS系統(tǒng)和美國的GPS系統(tǒng)。工作電壓為3.3V～5V，板載EEPROM,可掉電記憶設(shè)置的波特率為數(shù)據(jù)幀等信息；板載可充電電子，可以加速熱啟動(dòng)搜星過程，默認(rèn)波特率為9600，波特率可以設(shè)置。帶有SAM和IPEX兩種天線接口。

GPS模塊使用Ardunio的Rx0接收數(shù)據(jù)，Ardunio將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后通過模擬串口serial發(fā)送給主控機(jī)。

學(xué)校邀請(qǐng)醫(yī)院專家共同制訂教學(xué)計(jì)劃，編制人才培養(yǎng)方案，制定課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，共同編寫符合醫(yī)院需求的教材，由專業(yè)建設(shè)委員會(huì)進(jìn)行評(píng)審。學(xué)校在國家改革發(fā)展示范校建設(shè)期間取得的一系列專業(yè)建設(shè)成果均源于校院合作平臺(tái)。

2.5 藍(lán)牙模塊

藍(lán)牙技術(shù)是如今使用最廣泛的無線通信技術(shù)之一，具有低延時(shí)，連接穩(wěn)定可靠，傳輸速度快等優(yōu)點(diǎn)，適合短距離數(shù)據(jù)傳輸。本次使用的藍(lán)牙模塊為 HC—05（主從一體）藍(lán)牙2.0，外置8M FLASH，它具有使用靈活，操作簡(jiǎn)單，傳輸穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn) ，適合本系統(tǒng)的實(shí)際需求。

圖3 數(shù)據(jù)采集硬件程序流程圖

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)[5]主要有兩大部分，一是安卓客戶端的設(shè)計(jì)，二是主控單片機(jī)的通信設(shè)計(jì)。前者要實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙通信的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)管理，后者要實(shí)現(xiàn)各模塊數(shù)據(jù)的獲取，與藍(lán)牙模塊的通信連接，響應(yīng)安卓端的請(qǐng)求。

3.1 安卓客戶端的設(shè)計(jì)

安卓客戶端需要獲取本地藍(lán)牙的權(quán)限支持，擁有搜索藍(lán)牙，配對(duì)藍(lán)牙設(shè)備，連接或斷開藍(lán)牙通信連接的功能；發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求命令，能讀取傳輸過來的數(shù)據(jù)，做一定判斷，滿足條件再將其存入SQLite數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)查詢，更新，增加，刪除的功能。

3.1.1 設(shè)置藍(lán)牙[2]

（1）安卓APP要使用藍(lán)牙必須要獲得權(quán)限，在Android Manifest.xml文件中添加：

數(shù)據(jù)采集硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，數(shù)據(jù)采集硬件程序流程圖如圖3所示。

利用STC15F2K60S2單片機(jī)的兩個(gè)串口（Usart1 和Usart2），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串口通信交互。Usart1實(shí)現(xiàn)與藍(lán)牙模塊的通信[1]，Usart2實(shí)現(xiàn)與各模塊分時(shí)請(qǐng)求數(shù)據(jù)的串口通信[3]。單片機(jī)通信設(shè)計(jì)需要完成串口初始化，串口中斷處理，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)包，分時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。

（2）獲取本地藍(lán)牙適配器，使能藍(lán)牙

3.1.2 建立藍(lán)牙連接

①搜索藍(lán)牙設(shè)備。

軟件設(shè)計(jì)部分：負(fù)責(zé)與藍(lán)牙模塊連接，請(qǐng)求各模塊的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)管理并在界面顯示。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本文抽取的10個(gè)樣本城市房地產(chǎn)交易額均位居全國前列，其房地產(chǎn)企業(yè)數(shù)量眾多，交易量也頗為巨大，這表明，其區(qū)域房地產(chǎn)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)性仍然較強(qiáng)。我們?cè)倏礃颖境鞘兄惺袌?chǎng)規(guī)模較大的前10位重點(diǎn)企業(yè)的產(chǎn)品銷售情況，本文參考CRIC大數(shù)據(jù)和中國指數(shù)研究院發(fā)布的2015～2017年各大城市銷售額TOP10的房地產(chǎn)企業(yè)數(shù)據(jù) （篇幅所限，具體數(shù)據(jù)從略），測(cè)算每個(gè)樣本城市的行業(yè)集中度指標(biāo)CR4和CR8，通過這兩個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)來反映區(qū)域房地產(chǎn)市場(chǎng)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況。

③通過Socket套接字建立數(shù)據(jù)交互連接。

④利用InputStream、OutputStream流完成數(shù)據(jù)接收與命令發(fā)送。

捷太格特(JTEKT)是2006年由光洋精工(Koyo)和豐田工機(jī)(TOYODA)合并成立的一家跨國企業(yè)。作為“汽車零部件”、“軸承”、“機(jī)床”的全球綜合系統(tǒng)供應(yīng)商，捷太格特通過為客戶提供世界頂級(jí)的No.1產(chǎn)品和Only One技術(shù)，為社會(huì)的發(fā)展持續(xù)做出貢獻(xiàn)。捷太格特在華共設(shè)立了 25 家企業(yè)，在華員工人 數(shù)近 5 000 人。

3.1.3 數(shù)據(jù)管理[2]

區(qū)區(qū)一個(gè)村霸，何以有恃無恐、喪心病狂地橫行鄉(xiāng)里十多年，直至從個(gè)人涉黑發(fā)展到家族涉黑，竟至驚動(dòng)中央由全國打黑辦掛牌督辦才被懲辦？是當(dāng)?shù)卣畬?duì)此毫不知情嗎？報(bào)道中講：“在此期間，有村民多次向河源鎮(zhèn)反映問題，但始終沒有回音?！睘槭裁礇]有回音？是某些干部失察、失職、不作為，還是包庇、縱容、沆瀣一氣，乃至充當(dāng)保護(hù)傘？筆者不禁要問個(gè)為什么。

◎ GPS模塊：該模塊主要負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)用戶的活動(dòng)位置，超出規(guī)定范圍，模塊自動(dòng)報(bào)警，并在手機(jī)端顯示位置信息。

② 借助ContentProvider類，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢、更新、刪除、增加等操作。數(shù)據(jù)表如表1所示。

表1 安卓端的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表

3.2 單片機(jī)的通信設(shè)計(jì)

（5）在發(fā)電機(jī)不允許失磁運(yùn)行時(shí)，一旦出現(xiàn)勵(lì)磁消失故障，應(yīng)該同時(shí)斷開自動(dòng)滅磁開關(guān)和發(fā)電機(jī)斷路器開關(guān)，增設(shè)直接反應(yīng)發(fā)電機(jī)失磁時(shí)電氣參數(shù)變化的專用失磁保護(hù)，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障、解決故障創(chuàng)造了有利的條件。比如保護(hù)配置發(fā)出信號(hào)后，由運(yùn)行人員及時(shí)進(jìn)行處理、自動(dòng)減負(fù)荷，提升電力系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)的安全性、穩(wěn)定性。

3.2.1 串口初始化

① 設(shè)置串口1、串口2的波特率，使用定時(shí)器2做共享波特率發(fā)生器。

② 設(shè)置串口通信模式，波特率是否加倍，裝定時(shí)器初始值。

③ 使能串口中斷，打開總中斷開關(guān)。

比較橢球擬合法前后的初始誤差數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),使用橢球擬合法可以將加速度計(jì)初始誤差由0.2 m/s2降低到0.05 m/s2以內(nèi),說明該算法可以有效對(duì)加速度計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差補(bǔ)償,提高了加速度計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)的初始精度。

3.2.2 串口中斷處理

①標(biāo)志位清零。

那個(gè)女人飛走時(shí)，柳紅才三歲，現(xiàn)在已經(jīng)沒有一點(diǎn)印象了，只模模糊糊地記得當(dāng)時(shí)她和蘇秋琴、蘇石在一起玩，蘇家的院子里坐著蘇長河，他就像一座石佛似地坐在地上，兩只白煞煞的眼睛空空洞洞地望著南天門，一動(dòng)也不動(dòng)。他已經(jīng)坐很久了。柳紅看他空洞的眼眶里慢慢地流下了眼淚，她忍不住走到他的跟前，用小小的雙手抱住他大大的腦袋，抱得緊緊的。

② 讀取串口數(shù)據(jù)（接收中斷），校驗(yàn)數(shù)據(jù)包，若數(shù)據(jù)包有誤，請(qǐng)求重發(fā)。

③ 識(shí)別命令，反饋問題。

在高中語文教學(xué)中，由于受傳統(tǒng)應(yīng)試教育的影響，許多教師仍然注重閱讀效果，忽視了學(xué)生散文閱讀美學(xué)的過程。許多教師過分關(guān)注學(xué)生的閱讀結(jié)果，如教師提出的問題，學(xué)生的答案合理，學(xué)生回答的答案與標(biāo)準(zhǔn)答案不同。而且，由于教師教學(xué)重點(diǎn)的偏差，學(xué)生的學(xué)習(xí)重點(diǎn)也存在偏差。許多學(xué)生根據(jù)教師的講課標(biāo)準(zhǔn)閱讀散文，學(xué)生自己只關(guān)注最終閱讀結(jié)果，忽視了散文閱讀的審美過程。

3.2.3 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)包

為保證串口通信數(shù)據(jù)的正確性，采用了自定義數(shù)據(jù)包協(xié)議的方式處理。

①固定數(shù)據(jù)包長度。

② 添加幀頭幀尾。

圖4 軟件執(zhí)行流程圖

3.2.4 分時(shí)數(shù)據(jù)傳輸

由于只能使用主控單片機(jī)的串口2 與從機(jī)進(jìn)行通信，因此為保證數(shù)據(jù)的正常傳輸與接收，就必須分時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，通過設(shè)置優(yōu)先級(jí)來區(qū)分個(gè)從機(jī)的順序。待主控單片機(jī)接收各模塊數(shù)據(jù)完成后，通過串口1傳給藍(lán)牙模塊，再送給安卓端接收。軟件執(zhí)行流程圖如圖4所示。

4 總結(jié)

本系統(tǒng)為老年人健康關(guān)懷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該設(shè)備是一個(gè)高度集成的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過各個(gè)傳感器模塊的協(xié)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)多方面的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，達(dá)到關(guān)愛老人健康和安全的目的。該系統(tǒng)涉及兩個(gè)部分，一是數(shù)據(jù)采集硬件部分，包括各個(gè)傳感器模塊，負(fù)責(zé)測(cè)量用戶本身以及周圍數(shù)據(jù)，通過串口將數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)。二是軟件部分通過藍(lán)牙模塊建立無線傳輸連接，安卓端發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求命令，主控單片機(jī)接收到后，就發(fā)送命令來接收各模塊的數(shù)據(jù)，完成后又通過藍(lán)牙傳給手機(jī)APP端，若數(shù)據(jù)完整將存入SQLite數(shù)據(jù)庫，并實(shí)現(xiàn)在手機(jī)界面顯示各模塊數(shù)據(jù)的功能。若有模塊的數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，會(huì)及時(shí)地提示報(bào)警，提前防范風(fēng)險(xiǎn)。該系統(tǒng)適合用戶在家或者外出使用，靈活好用，應(yīng)用前景好，能很方便的關(guān)注到老人的健康安全問題。