摘 要

进入21世纪，社会快速发展。年轻人奔走于事业，忽视了家中的空巢老人。老人独守空巢，生活无人照料，生活中面临多种困境，如看不清闹钟、经常忘记吃药。随着科学技术的发展，通过视频监控，子女方便实时掌握父母在家的情况，关心老人的身体健康。

为了提高空巢老人生活质量，本次设计为老人设计一套“基于无线网络的空巢老人居家安全监控系统”。主要内容为，设计一套系统可以24小时实时关注居家老人的活动状态，可将老人在家的活动情况通过网络视频传到子女手机的客户端上，并具有能够语音通话提醒吃药的功能。本次设计选用树莓派为设计的开发板硬件。基于树莓派主板，连接外围设备，摄像头模块，音响模块，麦克风模块。通过百度智能语音识别，手机客户端采用接入微信公众号端口，实现上述功能。

关键词：树莓派；空巢老人；微信公众号；视频监控

Abstract

In the 21st century, society has developed rapidly. The young man ran away from his career and ignored the empty nesters at home. The old man is alone in the empty nest, life is unattended, and he faces many difficulties in his life. For example they can't see the alarm clock, they often forgets to take medicines. With the development of science and technology, through video monitoring, children can easily grasp the situation of parents at home and care about the health of the elderly.

In order to improve the quality of life of empty nesters, this design is designed for the elderly to set up a "wireless network based empty nest elderly home security monitoring system."The main content is that the design of a system can pay attention to the activity status of the elderly at home for 24 hours in real time. The activity of the elderly at home can be transmitted to the client of the child's mobile phone through the network video, and has the function of being able to call and remind the medicine. This design uses the Raspberry Pi design board hardware. Based on the Raspberry Pi motherboard, connect peripheral devices, camera modules, audio modules, and microphone modules.Through Baidu intelligent voice recognition, the mobile client uses the WeChat public account port to achieve the above functions.

Key Words：Raspberry Pi；empty nester；WeChat public account；video monitoring

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究的背景、目的和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 课题研究内容、预期目标 2

第2章 总体方案设计 3

2.1 设计介绍与需求分析 3

2.2 设计方案的比较与选择 3

2.3 系统总体结构设计 5

第3章 系统硬件设计 6

3.1 整体硬件结构 6

3.2 摄像头与麦克风模块 6

3.3 音响模块 6

3.4 按键模块 7

第4章 系统软件设计 9

4.1软件整体方案 9

4.2 视频监控程序设计 10

4.3 SOS与天气查询程序设计 14

4.4 提醒吃药程序设计 17

4.5 语音问答程序设计 19

4.6 微信公众号程序设计 21

第5章 系统调试与实现 25

5.1 系统调试准备 25

5.2 居家监控的实现 26

5.3 老人便捷按键功能实现 27

5.4 提醒吃药的实现 28

5.5 语音问答的实现 29

5.6 微信公众号的实现 29

第6章 系统误差分析 31

6.1 硬件误差分析 31

6.2 软件误差分析 32

第7章 结论 34

7.1 总结 34

7.2 展望 35

参考文献 37

附 录 38

附录A 程序代码 38

附A1 视频监控代码 38

附A2 按键代码 40

附A3 麦克风配置代码 45

附A4 机器人代码 45

附A5 微信公众号代码 48

附录B 元器件清单及设计经费预算 49

致 谢 50

第1章 绪论

1.1 研究的背景、目的和意义

经济与城市化的发展，使得越来越多年轻人去大城市工作打拼。然而与此同时空巢老人的人数也变得越来越多。社会老龄化日趋严重，空巢老人增加，已变成人们关心的问题。据新闻报道，安徽老人王某，因为子女常年在外打工养家糊口，很少有时间回家看望老人，造成空巢老人孤独死。老人日常生活有诸多不便，如因为眼花看不清钟表时间，因错过天气预报，不知道明天天气状况，因年老记忆力不好，经常忘记吃药。老人在家的状况子女也不能实时了解。因为类似案例时有发生，为此需要为空巢老人设计一套居家安全的监控系统，给老人提供生活便利化，让子女更加方便轻松了解老人居家情况。

本次设计的目的和意义是通过为老人量身定制一款，方便，安全的监控物联网系统，使得在外打工拼搏的子女可以24小时随时查看老人在家安全状况。避免了空巢老人孤独在家，生活质量极差，导致老人孤独死，而无人知晓的情况。本设计专门为老人定制，考虑老人普通话不标准，记忆力差忘记吃药，眼睛老花看不清时间。解决老人独自在家也能实时查询天气数据，方便生活出行。同时解决子女探亲难的问题，可以通过手机客户端，提醒父母吃药，注意身体。通过无线网视频查看老人居家安全情况。让远隔千里的子女和父母也能随时保持联系，体验到爱就在身边。

1.2 国内外研究现状

国内，丁莉等^[1]研究ZigBee无线传感器搭建网络，在空巢老人的身上配备监测传感设备，针对老人生命参数实时监测。采集老人的生命状态特征，将获取的数据通过无线网络传递给社区的监护中心，管理人员通过监控中心收集的数据实时查看监测，掌握老人居家生活的状况。监控中心通过RS232串口将数据发送到各社区路由器节点上，进而准确定位出现异常状况的老人。主要技术为ZigBee网络的构建以和数据收集服务器。张斌彪^[2]研究得出，为老年人佩戴手环，监测血压，心跳，使用GPS网络对老人实时位置进行锁定，在家中安装传感器实现物联网系统，设定安全警戒值，当老人出现危险向外界求助。

国外，Ravi Kishore Kodali等^[3]利用德州仪器TI-CC3200 Launchpad板，它带有一个嵌入式微控制器和一个板载Wi-Fi保护，给老人家中安装多种传感器，利用智能收集应用控制和管理家中的所有居家电气。设置一套完整的物联网系统，利用摄像头对老人体态进行识别判断，当老人摔倒，摄像头可检测老人形态，进而通过报警向子女手机发送消息，提醒查看老人情况，作出处理。E. A. Elkamchouchi, H.^[4]研究智能家居自动化系统提出，利用Wi-Fi技术将其分布式传感器与家庭自动化服务器互连，所提出的框架具有很大的灵活性。利用IOT系统将老人日常所需的要求集中到一个小遥控器上，定制化制作，方便了老人操作。