基于ZigBee系统的智能老人定位看护系统

邵伟栋++唐晓平+方雁峰

摘 要 近年来，中国的老龄群体居社会之首。老龄化速度快，老年人口数量急剧增多，传统老人看护系统已经不能满足人们的要求，老人看护系统智能化必然是人们今后的唯一选择。本文主要研究的是基于ZigBee技术的智能老人定位看护系统，通过与传统老人定位看护系统对比，发现传统老人定位看护系统存在许多严重的问题，如传统老人定位看护系统许多只有单一的定位功能，不能监测老人的身体状况，并且很多都是通过GPS定位的，当老人在室内的时候可能会因为没有GPS信号而定位失败。由于老人定位看护系统的不智能，老人身体不适时不能被及时发现。针对以上原因，本文提出了基于ZigBee技术的智能老人定位看护系统。

【关键词】ZigBee系统 智能老人 定位看护 系统研究

1 ZigBee智能看护系统的运转情况介绍

本文通過对老人定位看护系统进行分析和研究，针对老人定位看护系统的特点提出了一种基于ZigBee技术的智能老人定位看护系统。它通过ZigBee协调器组建无线网络，脉搏，温度传感器节点申请加入网络。在传感器节点成功加入网络后，传感器节点将会定时采集脉搏，温度传感器的数据，采集的数据通过ZigBee无线通信技术传输给协调器。协调器接收到传感器节点传送的数据后，对接收到的数据进行处理判断。同时设计一个上位机可以检测采集到的传感器数据信息，同时设计一个数据库，将采集到的信息存入数据库。

2 基于ZigBee系统的智能老人定位看护系统分析

2.1 ZigBee技术概括

ZigBee技术具有统一技术标准。IEEE 802.15.4协议标准定义其物理层和媒体接入控制层协议，ZigBee 技术联盟制定网络层协议，用户根据自己的应用需求对应用层进行开发利用，因此该技术能够为用户提供机动、灵活的组网方式。ZigBee技术采用免冲突多裁波信道接入方式，避免了信息传递过程中的冲突，建立了完整的应答通信协议，有效保证传输数据的可靠性。

2.2 ZigBee无线通信模块的选型

本系统我们采用ZigBee CC2530开发板，CC2530是德州仪器（TI）推出的一款符合IEEE 802.15.4协议规范的2.4GHz射频芯片，其拥有多达256个字节的闪存数据寄存器，功能强大、性能稳定且功耗极低是ZigBee技术最专业理想应用。

CC2530它分为核心板和扩展板两部分。其中核心板主要是CC2530芯片、2个外部时钟32MHz与32.768KHz。扩展板主要有程序下载接口、FT232串口芯片、USB转串口、IO口、按键以及LED灯等外设。

2.3 传感器整列检测和对比分析

技术人员应该定期对传感器运行状态进行整列检测和对比分析，依据采集节点数据进行周期性的对比，及时发现监控数据中的异常情况。

在ZigBee系统中，启动系统根据协调器初始化系统显示网络ID和频道号。进入无线搜索状态时，分配网络信号有节点连接时，可以进行远程帮助申请，如果无信号，系统只需要通过RS232向PC段发送远程数据就能够满足操作要求。在启动系统中，路由器初始化过程中监控人员通过接受入网请求，检查被监控对象是否加入网络成功。在分配网络地址的过程中，接收数据并且向协调器转发网络节点数据采集的信号。根据终端节点的请求信号，技术系统可以自行发送数据执行指令任务。

3 系统软件设计

本系统的软件设计主要包括四部分：ZigBee 协调器节点、传感器节点、BH1750光敏传感器的驱动以及上位机设计。

本系统ZigBee协议栈设计基于Z-Stack-2.3.3-1.4.0协议栈，在IAR软件平台上完成开发，通过ZigBee仿真器可以完成程序的下载和在线调试，降低了系统开发难度。

3.1 系统软件开发平台介绍

本系统的软件开发都是在IAR软件开发平台上完成的。

IAR Embedded Workbench（简称IAR）的交叉编译器和调试器是比较全面的和比较容易使用的专业嵌入式应用开发软件。IAR的用户操作界面非常简单直观。目前IAR已经支持大多数8/16/32位ARM的微处理器结构。

3.2 协调器节点软件设计

在ZigBee系统中，协调器的主要作用就是组建ZigBee网络。协调器发出请求命令建立一个新的网络，网络层管理实体将会优先选择没有网络或网络最少的信道。如果扫描到一个合适的信道，网络层管理实体将会为分配一个PAN ID，这个PAN ID是设备随机产生的，也可以通过自己指定。但这个PAN ID在所选信道内是唯一的，否则进程将会被终止。在确定好PAN ID后，一个新的网络就建立起来了。在建立好网络后，将会允许设备加入网络。

3.3 传感器节点软件设计

终端上电后，终端设备就会自动搜索附近范围内是否存在匹配的ZigBee网络，如果搜索到匹配的网络，终端就会自动请求加入网络。在传感器成功加入网络后，传感器节点就会定时读取光敏传感器的数据，将数据发送给协调器。

3.4 脉搏，温度传感器软件驱动

传感器采集到的数据，是通过IIC总线将数据传递给终端设备。我们将通过CC2530的普通I/O模拟IIC时序，实现与传感器的通信。

IIC总线是一种双线、双向、串行总线。微控制器可与外围设备之间可以通过它进行信息的传递。它是由两个线组成：一根是串行时钟线（SCL），另一根是串行数据线（SDA），可以发送和接收数据。信息传输的对象和方向以及信息传输的开始和结束均由微控制器决定。

4 结束语

基于ZigBee技术的智能老人定位看护系统是一种安全可靠的看护在院老人并将系统中每个人的信息和现实中的每个人一一对应的智能化福利院管理系统，从真正意义上实现监护管理信息化，步入“信息化福利院管理系统”的途径。福利院看护系统是采用目前最先进的Zigbee 无线识别技术，针对福利院看护的需求，专门设计开发的一套软硬件结合的应用系统，是一种安全可靠的对于福利院中的信息化智能化以及对于老人的位置信息和状态信息进行实时的智能管理系统，从真正意义上实现大型福利院信息管理系统集中统一信息化管理，能够提高大型福利院系统的科学管理水平。

参考文献

[1]赵一权，于忠清.基于云架构老人看护系统研究与设计[J].科技视界，2015（19）：138-140.

作者单位

绍兴文理学院元培学院 浙江省绍兴市 312000