基于传感器设计解决监督和保护老人的问题

世界上许多国家的社会都在变老。首次加入劳动力队伍的年轻男女比例低于进入更久坐不动的人数，不幸的是，在许多人衰弱的时间。老龄化是一场我们最终都会失败的战斗，但潜在的问题是：少数人如何在照顾许多人的同时自己享受丰硕的生活呢？

人类不会让我们的老人浮潜一座冰山，所以照顾他们是唯一的选择。然而，痴呆症等疾病的急剧增加以及降低人们照顾自己能力的类似情况正在加剧这一问题。只有两种选择：更多的人监控这些患者，或者技术允许更少的人更有效地监控更多的数据。本文着眼于基于传感器的设计方法和可用于的可能的架构解决方案监督和保护老人。

独立生活

前瞻性技术有望对老年人的生活质量产生重大影响，特别是那些能够独自生活或不会自愿进入辅助生活设施的人。跌倒检测传感器是一个很好的例子，可以通过快速为已经摔倒的人提供帮助来挽救生命，尤其是当先前的解决方案如紧急呼叫按钮无法工作因为受害者已经失去意识和/或没有移动的能力。手机，智能手机和平板电脑的广泛使用使得可靠，低成本的多轴加速度计可用于老年护理设备。以STMicroelectronics的3轴基于MEMS的FC30TR为例。这款小巧的表面贴装重力参考14引脚器件具有高冲击耐受性，可提供正交的6位3D感应。它非常适合用于跌落检测传感器。

FC30TR在这方面的一个特别有趣的方面是如何使用肖像中断简化与低功耗，混合信号嵌入式处理器的接口和景观变化。类似于3位真值表的界面表示6个相对位置变化中每一个都以重力为参考的运动（图1）。这样可以让微控制器休眠，在需要时消耗更少的功率。该部件还可以作为分接检测器使用，并作为紧急呼叫按钮使用，作为集成解决方案的一部分。

图1：重力作为恒定参考，3轴检测可用于指示跌落。

类似的部件可从飞思卡尔（MMA8652FCR1）和ADI公司（ADXL343BCCZ）获得;两者都是小尺寸，低功耗，低成本的3轴加速度计，具有串行总线，如I 2 C和SPI作为连接方式。

Analog Devices部分值得注意的是，因为它的状态寄存器中有一个“自由落体”位，如果检测到自由落体状态超过预定（和可编程）的时间阈值，它就会跳闸。状态寄存器中的类似位也可用作抽头检测器，为单击和双击检测提供中断（图2）。

图2：单击和双击检测可以使同一个跌落检测传感器加倍作为紧急呼叫按钮，提供更加集成的解决方案。

使用快速学习和开发过程加速度计，Parallax 28028等教育套件以及ST STEVAL-IDI003V2，Mikroelectronika MIKROE-1941和Sparkfun SEN-12786等几款低于50美元的套件可以教授和测试几种竞争技术，而无需花费大量时间或资金。

流浪癖

在记忆中失误的老年人可能会徘徊，有时只是走出他们的家园（甚至是从辅助生活设施走出来），没有陪伴，也不知道他们在哪里。

在规定的空间内，有几种技术可以提供可行的解决方案。例如，腕带中的简单RFID标签可以指示某人何时超过阈值。这与商店多年来作为防盗技术使用的低成本，广泛部署的技术相同。

对RFID最大的吸引力之一是实际的RFID标签不需要电源。读取甚至写入标签所需的所有能量来自RFID阅读器。与加速度计一样，可以从Digi-Key获得RFID演示，评估和学习工具包。

RF转发器标签只能读取（第1代），以实现最低成本或读/写（第2代，如艾利丹尼森600465）允许每个腕带保存可以实时更新的患者特定信息。艾利丹尼森还提供了一个良好的RFID产品培训模块，以协助开发。

当在一个已知和受控设施外面时，寻找和跟踪可能在迷雾中徘徊的人的唯一方法是通过通信网络。模块化解决方案最适合上市时间问题，特别是因为有国家和国际标准需要应对。 GSM，EDGE和GPRS无线模块可用于试验和可行性测试，但最终使用单芯片手机收发器IC设计和认证您自己的设计可能是大批量设计的最具成本效益的解决方案。 p>

此处，可以使用Lime Microsystems的LMS6002D现场可编程RF（FP-RF）收发器IC等部件，在并行工程设计周期内从模块转换为离散。这种外围式手机芯片可以耦合到您的嵌入式流程，以提供与点对点位置的全球连接，或作为基于云的聚合器，以验证被跟踪个人的位置和状态。 Lime Microsystems培训模块和评估套件（指定为MyriadRF）均可用。

图3：用于蜂窝连接的开发套件和评估单元等资源物联网可以允许并行设计技术，以最大限度地缩短上市时间并降低最终成本。 （图示：Lime Microsystems Myriad RF）

重要的是要注意，不仅位置感兴趣。医疗设备可能需要与远程服务器通信以实时进行医疗报告，并允许医生操纵药物输注，调整心率并检测冠状动脉事件。在这里，使用蜂窝服务可以提供最高级别的连接。

但是，如果不需要基于时间的关键功能，则替代方案可能是Wi-Fi。通过许多可用的Wi-Fi热点，低成本的解决方案将是基于嵌入式传感器的系统搜索开放链路并以此方式报告。该解决方案还将消除对其他方式所需的有源蜂窝服务的昂贵订阅。

Wi-Fi可进一步用于以两种方式定位流浪个体。第一种方式是在报告模式下：每当感测到打开的链接时，设备都会通过消息。链接路线指示原点，因此监控服务可以地理定位甚至重新创建人员行踪的历史地图。第二种方式是转发器模式。在这里，手持式跟踪器可以与搜索团队一起携带，以找到响应信号的来源。

与此难题的其他关键部分一样，Wi-Fi模块和Wi-Fi芯片随时可用工程师和Wi-Fi开发套件一样。在从模块转换到成品设计时可以使用并行工程技术，如果您进行调查，您会发现许多单芯片Wi-Fi收发器制造商为Wi-Fi堆栈提供源代码，从而提供成本和时间效益的解决方案。

总结

虽然我们无法逆转衰老，但我们都可以安全地老去，并且在我们需要的时候给予我们最好的机会。正如我们在本文中所讨论的那样，基于传感器的设计解决方案，特别是与高效的无线通信方式一起使用时，将使我们能够在没有无法管理的社会人力和财务负担的情况下这样做。