1、项目介绍
1.1 背景及意义
随着人口老龄化程度持续加深，独居、空巢、失能半失能老年群体规模逐年上涨，居家养老已然成为我国现阶段主流养老模式。国内超75%老年群体患有冠心病、糖尿病等一种及以上慢性疾病，慢性病老年人需要长期遵从医嘱定时服药、定时监测生理体征、规避高危行为，依托规范化医嘱管控维持身体指标稳定，降低突发心脑血管急症、跌倒意外的发病概率。老年群体记忆力衰退、认知能力下降，普遍存在漏服、错服、私自增减药量等违规服药行为，医嘱依从性普遍偏低，临床数据显示国内居家慢病老年人医嘱服药依从率不足42%，大幅提升慢病恶化、并发症发病风险。传统健康监测碎片化，家用血氧仪、智能手环等设备仅能独立采集体征数据，无法联动医生医嘱判定体征异常等级，体征超标后无针对性用药干预提醒，市面现有智能养老设备功能单一，智能手环侧重体征监测、智能药盒侧重服药提醒。
为了能够让老年人享受到便利的提醒服务、健康监测和紧急求助等便捷式功能，本文设计一款基于物联网的老年人医嘱联动健康监测装置，实现老年人体温、心率、血氧、步数、跌倒等参数进行监测，并能够进行医嘱录入、一键求助与手机端交互等功能，可以随时随地监测到老年人的健康数据，每天按医嘱服用药品或者保健品的情况，建立老年人与子女之间的数据远程交互，有助于保障老年人健康安全，提升医嘱依从性，减轻照护压力，推动健康监测行业转型。
1.2 实现的功能
（1）生理参数监测与预警
体温监测 ：通过体温传感器监测老年人的体温，若老年人的体温未处于设定阈值范围内，蜂鸣器报警提醒，体温阈值应为35.5℃~37℃。当老年人体温高于37℃时，语音播报"体温过高，需要吃退烧药"，并自动向监护人发送"老年人已发烧，请及时关注"预警信息提醒。当老年人体温低于35.5℃时，蜂鸣器报警提醒，并自动向监护人发送"老年人体温较低，请及时关注"预警信息提醒。
心率监测 ：通过心率传感器监测老年人的心率，当老年人的心率未处于设定阈值范围，蜂鸣器报警提醒，心率阈值应为60-100次/分钟。当老年人的心率高于阈值上限时，语音播报"心率过高，请及时就医"，并自动向监护人发送"老年人心率过高，请及时关注"预警信息提醒。当老年人的心率低于阈值下限时，蜂鸣器报警的同时，自动向监护人发送"老年人心率过低，请及时关注"预警信息提醒。
血氧监测：通过血氧传感器监测老年人的血氧情况，血氧阈值下限应为90%，当血氧低于阈值时，语音播报"血氧过低，请及时就医"，并自动向监护人发送"老年人血氧较低，请及时救助"预警信息提醒。
（2）运动与跌倒监测
步数检测：通过三轴加速度传感器监测老年人的运动步数，当运动步数超过设定阈值限值，语音播报"当前运动量过大，需要停下休息"，并自动向监护人发送"老年人运动量过大，请及时关注"预警信息提醒。
跌倒检测：通过三轴加速度传感器判断老年人的状态是处于站立或跌倒，当检测到老年人跌倒且大于30秒未站立时，语音播报"请帮帮我"，并向监护人发送"老年人已跌倒，请及时关注"预警信息提醒。
（3）紧急求助
在紧急情况下，老年人可以按下SOS求助按键进行求助，当按下求助按键时，蜂鸣器报警，并自动向监护人发送"老年人正在求助，请及时帮助"预警信息提醒。
（4）医嘱录入与服药提醒功能
医嘱录入：医师或监护人可以通过按下本地录放音模块按键录入老年人的医嘱内容，包括服药时间、药品名称、剂量、日常饮食起居注意事项和终端监测指标等内容。
定时吃药提醒：监护人可以通过手机端定时设定吃药提醒和次数，到达时间后，通过语音播报对应医嘱内容提醒老年人，
服药确认：吃药后，老年人就可以通过本地按键进行取消，以实现定时吃药功能。
医嘱播报：在老年人忘记医嘱时，可以按键控制医嘱的播报，也可以定时提醒老年人按照医嘱服药，以解决老年入记忆力较差的情况
（5）参数阈值远程与本地设定功能
监护人可以根据医嘱的重点监测目标通过本地按键或手机端设定体温、心率、血氧、运动步数与跌倒报警时长等参数数据的最适阈值。
（6）本地显示
通过OLED显示屏实时显示与更新健康监测手环装置采集的实时数据，为老年人提供一种本地人机交互界面，也可以便于本地更改健康参数阈值。
（7）具备远程交互与数据管理功能
通过WiFi无线通信技术将监测数据上传腾讯云平台进行数据存储，监护人可以通过手机端实现老年人健康情况查看、参数阈值设定与接收预警等功能。
1.3 硬件选型
- DS18B20接触式温度传感器
- PulseSensor心率传感器
- MAX30102血氧传感器
- ADXL345加速度传感器
- JQ8400语音播报模块
- ISD1820录放音模块
- OLED显示屏
- ESP8266 WiFi无线通信模块
1.4 开发环境
- Keil uVision5开发环境
- 腾讯云物联网平台
2、总体设计思路及框图
针对现阶段老年人个性化医嘱提供用药提醒、异常指标预警等实际需求，为了让老年人享受到便利的提醒服务、健康监测和紧急求助等功能，利用单片机技术、传感器技术、WiFi无线通信技术和云平台技术设计了一种基于物联网的老年人医嘱联动健康监测装置，由设备感知层、数据传输层和应用层构成，其中设备感知层采用STM32单片机作为主控单元，搭载体温检测模块、心率检测模块、血氧检测模块、语音播报模块、屏幕显示模块、三轴加速度监测模块、蜂鸣器报警模块实现对老人的健康检测，并能够根据预先设定的阈值实现和异常播报与预警；传输层是通过WiFi无线通信技术和MQTT协议将监测数据上传腾讯云平台，实现数据的远程交互；应用层是老年人监护人可以在通过手机端微信小程序来实现老人健康数据的查看、更改体温、心率、血氧的阈值和介绍预警信息及配置医嘱吃药提醒等功能。
