#赛事案例分享#基于物联网的智能老人陪伴器

#封面

一、作品信息

参加赛项：第十八届宋庆龄少年儿童发明奖-创意作品

参赛组别：初中组

参赛选手：董承骐

学校名称：北京市三里屯一中

指导老师：王岚

二、创意来源

根据国家卫健委披露的《2021年度国家老龄事业发展公报》中的数据显示，截至2021年底，我国60岁及以上老年人达到2.6736亿，其中65周岁及以上老年人口为2.0056亿人。随着年龄增长，老年人的生理机能、行动能力等都会出现衰退情况，而老年人的子女往往忙于工作甚至在另外的城市生活，无法常伴左右，这已成为了当前一项突出的社会问题。

物联网（Internet of Things，IoT）就是物物相连的互联网，它是以互联网作为核心和基础，并进一步实现对互联网的延伸和扩展的网络。在物联网中，通过传感器等设备，按约定的协议，将相关物体与网络连接，进行信息采集和通信，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。物联网架起了虚拟世界与现实世界相连接的桥梁，是信息科技领域的一次重大变革。

近年来，随着互联网、大数据、传感器、移动网络等相关领域的不断发展，“物联网”这个概念开始越来越多地出现在我们的视野中，它逐步变成人们日常生活中不可缺少的一部分。借助物联网技术，可以通过各类传感器我们可实时了解老年人的身体状况、帮助老年人预防药物滥用、甚至实现远程医疗服务等。物联网技术的出现，为解决人口老龄化引发的社会问题提供了有效的技术支持，并为其赋予了新的思路与可能性。

三、作品简介

简要说，这款“基于物联网的智能老人陪伴器”模型，是一个智能老年人安全防护者，为身边老年人保驾护航，防止老人无人陪伴时突然跌倒，由于无法移动和呼救，可能导致的非常严重后果，消除潜在的风险。最重要的是还可与手机相联，将老人求救信息上传到子女端（台机或手机）。

作品通过软件的代理服务器，使两个掌控板远程传输信号。利用了网络传输信息速度快、信息精准的特点，经测试使用，确实可作为智能老年人安全防护者。此模型设计简单，除老年人外还可拓展应用在更广泛人群，如婴幼儿、病人等，可满足不同人群需要。

四、功能说明

这款“基于物联网的智能老人陪伴器”，目前主要实现以下4方面功能：

1.这款智能测量装置，利用掌控板自带的三轴加速度传感器，动态获取使用者身体倾斜角度的变化，模拟老人突然跌倒，及时将信息传输到正在上班的子女，以方便及时救助。

2.安装简单、使用方便，通过软件的代理服务器，使两个掌控板远程传输信号。

3.掌控板支持WiFi和蓝牙通信，与手机微信小程序相配合，可上传数据，方便子女及时接收到信息，更可拓展更多功能。

4.成本低、安装便捷，尝试拓展应用在更广泛人群，让作品具有一定推广价值。

五、制作步骤

1. 查资料，设计主要结构思维导图

2.明确设计思路及最终效果方案

**设计过程:

老人端：

（1）首先利用无线网连接模块连接无线网

（2）利用led显示模块显示出提示

（3）使用MQTT网络传输模块连接服务器。

（4）利用led显示模块显示出提示

（5）当老人跌倒（掌控板摇晃时） 向服务器发送老人跌倒受伤指令

（6）利用led显示模块显示出提示

子女端：

（1）首先利用无线网连接模块连接无线网

（2）利用led显示模块显示提示

（3）使用MQTT网络传输模块连接服务器

（4）利用led显示模块显示提示

（5）运用接受指令从服务器取得信息

（6）在子女端显示老人受伤

**演示效果:

老人端：按动掌控板的A键，点击EasyIoT平台设备框中的“查看详情”，即可看到掌控板通过MQTT代理发布到平台的信息。利用掌控板的OLED屏添加提示语，以便得知WiFi已成功连接、信息已成功发布等。将求救信号同时上传到页面或是手机中，方便及时收到。

子女端：老人在摔倒后，老人端掌控板感受到高度的突然变化，远程向子女端发送信号。利用掌控板的OLED屏的滚动显示多条接收到的信息，以提醒子女发生紧急情况。

3.选定硬件、服务器

本作品中应用到掌控板自带的三轴加速度传感器，动态获取使用者身体倾斜角度的变化，模拟老人突然跌倒，及时将信息传输给子女。

远程传输信号是不可缺少的一个环节，本作品设计通过软件的代理服务器，使两个掌控板连接在一起，用到EasyIoT平台。在mPython中编程控制掌控板向EasyIoT平台发布信息，则在EasyIoT平台即可看到掌控板通过MQTT代理发布到平台的信息数据，实现数据的互通（网页或手机小程序数据）。

4.编程分解实施项目

对项目进行计划分解，并用框图画出项目任务分解图。详细描述每个小任务的实施方法。任务分解图：

5.实际操作

（1）注册并配置EasyIoT平台

访问EasyIoT平台 http://iot.dfrobot.com.cn/，并完成注册。

登陆平台后，查看平台为你分配的Iot_id（用户名）和Iot_pwd（密码）。将用户名、密码、主题名称记下，以备后面的步骤使用。

（2）在mPython中编程控制掌控板向EasyIoT平台发布信息

添加扩展MQTT服务器端，

实现老人端功能：按动掌控板的A键，点击EasyIoT平台设备框中的“查看详情”，即可看到掌控板通过MQTT代理发布到平台的信息。约30秒不再发送消息后，代理自动在该主题下发布一条消息，通知该客户端已离线。利用掌控板的OLED屏添加提示语，以便得知WiFi已成功连接、信息已成功发布等。

（3）在mPython中编程控制掌控板接收信息

实现子女端功能：点击EasyIoT平台设备框中的“发送信息”，即可在该主题下发布信息，掌控板作为一个订阅了此主题的终端，将立即收到该信息。同时利用掌控板的OLED屏的滚动显示多条接收到的信息，以提醒子女发生紧急情况。

（4）老人跌倒侦测功能

掌控板上集成了三轴加速度传感器，传感器精度为+/-2G，通过该传感器可以实时检测掌控板的摆放姿态，比如前/后倾斜，左/右倾斜，同时也能检测掌控板的运动状态，比如加速，减速。

我们将掌控板正面向上，平放于手心，它的x、y、z轴如上图所示。以y轴为例，如果此刻掌控板向箭头方向（左侧）倾斜，此时传感器将返回一个正数，向箭尾方向（右侧）倾斜时将返回一个负数。

数值的大小不仅仅取决于倾斜的角度，也由在该方向上运动的速度决定，根据运动方向的不同，传感器最大可以返回的数值为+2或-2。

实际中需一直侦测老人状态。

（5）实现数据传递

连接网络

让掌控板连接网络，输入WiFi名称和密码。

手机微信小程序EasyloT --注册--登录--查看物联网的设备账号和密码。

添加新设备，就可以通过微信小程序平台发送消息、查看消息列表、设置等操作。

利用mPython进行编程

找到MQTT-Easy loT模块并填写id和密码并填写，向服务器发送数据

查看数据

微信小程序或平台上查看接收到信息数据                  紧急呼救按键A

增加按“A”键，紧急呼救按键  

手机同步提示：

6.测试及展示，共享成果

创客成果只有在分享与应用中才能体现价值，除请同学老师们测试使用外，也将联系社区，让养老院的爷爷奶奶们使用，智能陪伴老人，让老人更安全。我们也借助学校平台，主动展示，吸取同学们对作品的评价、分析和提出意见，促进后期改进和完善。但目前还是实验试用阶段，在外表的美观性等方面还存在不足。

7.收获与体会

这次作品的设计和实施中，不仅综合提升了能力，也让我体会到为人服务的快乐。作品得到老师和同学们的认可和喜爱，同时提出了很多建议及希望，也激励了同学们设计热情，利用所学知识，创新服务。

随着科技的发展和我们知识的增加，我们会继续创新，从生活中发现问题并运用科学解决，尽自己所能去创新，去改善生活，助力社会发展，履行自己社会义务。利用所学，服务社会，奉献他人。

六、硬件清单

掌控板2个

七、作品图片

老人端 发送信息：

三轴加速度传感器 跌倒侦测功能：

子女端 接收到信息：