一种基于无线技术远程监护系统的研究与实现

摘要

自古以来，关爱老人一直是我们生活中不可或缺的一部分，也是我国传统道德的重要组成部分。但是，由于国家人口政策的原因，我国已进入老龄化社会，并且，有相当一部分的老年人独居。近年来，关于独居老人生病因无人知而致死致瘫的报道越来越多，而现有的监护系统在这方面的应用还存在诸多的不足。
　　 针对该问题，本课题提出了一种基于无线通信技术的新型远程监护系统的设计方案。本监护系统的设计方案采用了Zigbee无线传输方案以及GSM移动通信网络，最终实现了Zigbee无线网络、GSM移动通信网络以及Internet的融合。以TI公司的第一款真正针对IEEE802.15.4片上系统解决方案的超低功耗无线射频发送芯片CC2530为控制核心，构建一个基于Zigbee协议的家庭无线监护网络，并将终端节点设计成一个穿戴式的紧急信号发射器。以新一代高速/低功耗/超强抗干扰单片机STC12C5A60S2为GSM通讯模块的控制芯片，结合Zigbee网络中的协调器节点，组建一个家庭无线基站。该基站能接受来自终端节点的报警信号，并同时触发执行拨号和发短信的任务。
　　 为了提高Zigbee无线网络的稳定性和延长网络的生存时间，本课题基于LEACH路由算法，通过优化簇头节点的阈值计算方法，提出了一种改进的路由算法模型。通过仿真实验表明，改进的算法模型有助于均衡节点的能量消耗，从而延长节点的生存时间，有助于提高Zigbee网络中数据的传输效率和延长网络的生存时间。
　　 本课题研究的远程无线监护系统是嵌入式技术在家庭监护领域的一个具体应用，是针对我国巨大的独居老年人群而研究的一种新型远程监护系统，可弥补现有监护系统的一些不足。该监护系统不仅适用于独居老人的家庭监护，也可用于其他的独居人群、养老院、医院以及偏远地区，可以有效避免当用户发生突发性事件时，因无人知而致死致残的情况发生。采用无线通信技术，使得设备便于使用和部署，价格低廉，具有广阔的市场前景和潜在的用户市场。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 远程监护系统研究现状

1．2．2 无线通信技术研究现状

1．2．3 基于无线技术的远程监护系统研究现状

1．3 课题的主要研究内容

1．4 本文的组织结构

第2章 远程监护系统几种关键技术介绍

2．1 嵌入式系统

2．2 几种常用短距离无线通信技术介绍

2．3 Zigbee协议介绍及架构分析

2．3．1 协议简介

2．3．2 架构分析

2．4 Z-stack协议栈

2．5 GSM通信网络

2．6 本章小结

第3章 一种基于LEACH路由算法的改进模型

3．1 无线传感网络路由算法

3．2 LEACH路由算法

3．2．1 算法简介

3．2．2 算法基本思想

3．2．3 能耗分析

3．2．4 算法不足

3．3 改进的LEACH路由算法模型

3．4 实验结果对比分析

3．5 本章小结

第4章 远程监护系统总体设计方案

4．1 系统介绍

4．1．1 系统工作原理

4．1．2 系统设计原则

4．2 系统总体架构

4．2．1 家庭无线监护网络

4．2．2 家庭无线基站

4．2．3 远程呼叫中心

4．3 本章小结

第5章 系统实现

5．1 MCU选择

5．2 系统各功能部件结构模型

5．2．1 紧急信号发射器

5．2．2 路由节点

5．2．3 家庭无线基站

5．3 呼叫中心

5．4 家庭无线监护网络软件设计

5．4．1 终端节点

5．4．2 路由节点

5．4．3 协调器节点

5．5 GSM控制程序

5．6 GUI用户交互界面设计

5．7 本章小结

第6章 系统功能测试

6．1 硬件系统功能测试结果

6．2 系统整体功能测试结果

6．3 本章小结

第7章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

在读期间公开发表论文(著)及科研情况