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基于WSN的空巢老人室内环境监测系统
摘要
随着我国老龄化进程的加速，空巢老人的数量也逐渐增加。为了提高空巢老人的生活质量和健康状况，本文研究了基于无线传感器网络（WSN）的空巢老人室内环境监测系统。通过对室内环境数据的采集、处理和分析，实现对老人居住环境的实时监测和预警。该系统具有实用性和普适性，可为空巢老人提供更安全、舒适和便捷的居住环境。
关键词：空巢老人，室内环境监测，无线传感器网络，实时监测，预警
Abstract
WiththeaccelerationoftheagingprocessinChina,thenumberofempty-nestershasgraduallyincreased.Inordertoimprovethelivingqualityandhealthofempty-nesters,thispaperstudiestheindoorenvironmentmonitoringsystemforempty-nestersbasedonwirelesssensornetwork(WSN).Throughthecollection,processingandanalysisofindoorenvironmentdata,thereal-timemonitoringandwarningofelderlylivingenvironmentisrealized.Thissystemhaspracticalityanduniversality,anditcanprovideempty-nesterswithasafer,morecomfortableandconvenientlivingenvironment.
Keywords:empty-nester,indoorenvironmentmonitoring,wirelesssensornetwork,real-timemonitoring,warning
1.引言
我国老龄化进程加速，空巢老人的数量逐渐增加。空巢老人一般指已婚，子女已成家，结构性脱离家庭，独自生活的老年人群体。由于子女的工作原因或其他社会因素，他们往往倍感孤独和无助，生活环境也相对单一。出现健康状况不佳的可能性也更高。因此，如何提高空巢老人的生活质量和健康状况，成为国家和社会所关注的问题。本文研究了基于无线传感器网络（WSN）的空巢老人室内环境监测系统，旨在通过实时数据采集、处理和分析，了解老人居住环境的变化情况，从而提供更有针对性的服务和支持。
2.相关工作
目前，关于老年人监测的研究主要集中在身体状态监测和日常活动监测两个方面。其中，身体状态监测主要包括心率、血压、呼吸等生理指标的检测；日常活动监测主要包括日常行为、运动情况等方面的监测。然而，老年人的健康除了身体状态和日常活动外，还与其居住环境密切相关。因此，基于无线传感器网络（WSN）的老年人室内环境监测系统的研究也日益受到关注。
3.系统设计
3.1系统架构
如图1所示，基于无线传感器网络（WSN）的空巢老人室内环境监测系统包括传感器、数据采集器、通信网络和数据存储与处理模块。
3.2传感器节点
传感器节点主要包括温度传感器、湿度传感器、甲醛传感器、CO2传感器、光线传感器等。传感器节点通过无线传感器网络（WSN）向数据采集器传输数据，实现环境参数的实时监测。
3.3数据采集器
数据采集器主要包括无线收发器、数据处理器和存储器。收发器负责接收传感器节点发送的数据，并将其传输给数据处理器进行处理。数据处理器则负责对数据进行分析、计算和处理，并将处理后的数据储存至存储器中，以便随时查询和使用。
3.4通信网络
通信网络包括无线传感器网络、无线路由器和远程监测系统。无线传感器网络作为数据流的传输通道，使得数据的传输更加便捷和高效。无线路由器实现了传感器节点和远程监测系统之间的数据传输。远程监测系统可通过云服务或其他方式，实现对数据的分析和监控。
3.5数据存储与处理
数据存储与处理主要包括数据管理、数据存储和数据分析。数据管理负责数据的格式转换和存储结构管理。数据存储则主要包括传感器节点数据和环境状态数据。数据分析则采用算法对数据进行分析和处理，以实现数据的有效利用。
4.系统实现
4.1硬件实现
硬件方面，采用了无线传感器节点和单片机实现数据采集和处理。传感器节点选用的是SHT11温湿度传感器、MQ135甲醛传感器、MQ7CO2传感器和光敏电阻传感器。同时，还选用了Nordic51822单片机，实现了数据的采集、处理和存储。
4.2软件实现
软件方面，采用KeilμVision开发环境和nRF51822软件开发工具套件进行开发。其中，KeilμVision环境主要实现