基于物联网的老年人室内居住环境监测系统

基于物联网的老年人室内居住环境监测系统

秦涛

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随着生活水平越来越高，人们对家居环境的舒适性要求也越来越高，伴随着科技发展和医疗水平的不断提高，人们的预期寿命也不断提高，我国老龄化进程不断加速。而老年人作为一类特殊群体，身体机能下降，抵抗差，对环境的适应性差，温度和湿度等环境的变化都很容易生病，应特别注意保持室内温度以免睡时受寒，引起腹痛、泄泻等病。老人是社会弱势群体，还有时不时的健忘。由于健忘而常常忘记锁好门窗，未及时关闭煤气阀。从而导致窃贼入室盗窃造成财物损失，以及煤气中毒。老人居住环境安全隐患如此之多，那么，有一个安全、舒适的居住环境对于老年人来说尤其重要。

1  总体设计

该系统采用Ardunio nano板作为系统控制的核心单元，该系统由主控制模块、环境监测模块、及数据显示模块这三大模块组成。Ardunio nano板作为主控芯片模块，DHT11温湿度传感器、人体红外传感器、光敏传感器以及MQ-2烟雾检测模块作为环境监测模块，液晶屏作为数据显示模块组成。最终做出一个能实时监控老年人室内居住环境，并将老人室内居住环境的数据信息在APP上实时更新显示的系统。产品设计图如下：

图1 产品方案工作原理图

系统工作时，能实时监测环境数据；当室内有火源引发火灾时，产生的浓烟会触发烟雾传感器，发出报警，并打开排风扇进行排烟；当有陌生人闯入老人的居住环境，门窗口的人体红外会检测到有人闯入，同时蜂鸣器进行报警状态；室内温度则通过SHT11温湿度传感器进行检测并显示在液晶显示屏上起到让老人通过看见室内的温度变化及时添衣，所有室内数据通过WIFI模块上传数据可在终端APP进行查看。而光敏传感器控制走廊开关灯则是起到了节能减排的作用。

2硬件电路的设计

3.2.1主控制模块

主控制模块选择了Arduino Nano 板，Arduino Nano 是一款基于 ATmega328P的开发板。选择nano板是因为操作性强，体积较小便于实物产品的包装，其次因其端口较多便于直接使用，它可以直插面包板的。Arduino Nano 与Arduino Uno十分类似。它与Uno的区别是Nano没有直流电压供电接口同时Nano通过Mini-B USB接口与电脑连接。

图3 nano原理图

3.2.2人体红外模块

当有陌生人闯入老人的居住环境，门口的人体红外会检测到有人闯入，同时蜂鸣器进行报警状态。人体红外传感器是用来检测人或动物身体上发出的红外辐射的模块，最大测量范围为6m。如果有人在量程内运动，DO引脚将会输出有效信号。

图4 红外传感器原理图

3.2.3烟雾报警模块

    当烟雾进入时，内外电离室因极性相反，所产生的离子电流保持相对稳定，处于平据，火灾发生初期释放的气溶胶亚微粒子及可见烟雾大量进入检测电离室，吸附并中和正负离子，使电离电流急剧减少，改变电离平衡状态而输出检测电信号，经后级电路处理识别后，发出报警，并打开排风扇进行排烟。

图5 MQ-2烟雾传感器原理图

3.2.4温湿度显示模块

室内温度则通过SHT11温湿度传感器进行检测并显示在液晶显示屏上起到让老人通过看见室内的温度变化及时添衣。子女可在终端APP上查看老人居住环境的温湿度数据变化。

图6 DHT11温湿度传感器原理图

元件清单

WIFI模块连接成功后能远程开关灯，室内数据通过WIFI模块上传，从而实现环境数据的实时更新上传；当室内有火源引发火灾时，产生的浓烟会触发烟雾传感器，发出报警，并打开排风扇进行排烟；当有陌生人闯入老人的居住环境，门窗口的人体红外会检测到有人闯入，同时蜂鸣器进行报警状态；室内温度则通过SHT11温湿度传感器进行检测，所有数据可在终端APP进行查看。

四、作品(产品)特点

1、操作简单：操作方式简单，便于老年人使用，子女可通过终端APP时实看到老人生活环境的数据变化以及安防情况，更好的照顾老人。

2、扩展功能多：智能家居系统可以满足不同类型、不同档次、不同风格的住宅用户的需求，智能家居控制主机的软件系统可以实现在线升级，控制功能会不断增多并完善。

3、稳定性强：老年人室内居住环境监测系统采了WiFi技术、来发送数据，实时更新数据，即使在网速不稳定的地方也可以照常使用。

五、参考文献

[1]宋保业.无线传感网络关键技术研究[D].青岛科技大学，2008.

[2]刘军良.WIFI技术在温湿度远程监测系统中的应用[J].自动化仪表,2014.(06):83-86.

[3]谢自美.电子线路设计实验测试第二版[M].武汉:华中科大出版社,2002.1-40。