社区养老服务系统关键技术分析.doc

1、1社区养老服务系统关键技术分析【摘要】本论文将针对我国老龄化问题逐渐显现，为解决空巢老人居家安全问题而设计的社区养老服务管理系统的关键技术进行解析。社区养老服务系统通过网络实现居家老人家庭里温度、湿度、水浸、烟感进行检测，当实际数值超出预设安全范围系统将发出警报提示，社区的工作人员可以立即前往检查，为老人居家安全提供保障。同时系统支持老人通过手持 POS 进行点餐、家政、医疗的定制，为居家老人提供生活便利。 【关键词】智能网关 传感器 TCP 传输 消息队列 一、系统功能框架 社区养老服务管理系统包含的功能模块如下图所示： 传感器数据通过 zigbee 技术传输到智能家庭网关，然后通过 TCP

2、 将数据传输到服务器与社区养老报警监控模块进行通信。其原理图如下所示： 二、系统功能介绍 1.居家环境检测 本系统支持烟感传感器、水浸传感器、温度传感器、湿度传感器以及红外传感器数据的采集与传送。传感器将实时采集到的数据通过网关传送到服务器后，服务器根据系统设定的安全范围进行检测，如果环境数值超出了安全范围，系统将发出报警信息，提示工作人员尽快核实潜2在的危险因素，为老人居家环境提供安全保障。系统可以对各个不同功能的终端设备进行参数的设置，以适应不同的用户环境，本系统通过图形用户界面方便管理人员设置和调整，具体包括以下几方面的系统参数设置以及安防无线传感器参数报警范围的设定，这里包括无线烟感传

3、感器、无线煤气传感器、无线温湿度传感器，同样通过服务器可设定几个档次的报警范围，不同报警范围采取不同的措施，同时配合服务器记录、显示和报警呼叫等功能，无线温湿度传感器报警范围的设置可以根据不同的季节和个人不同的喜好具体的动态调整，使得温湿度超范围的提示和报警更具人性化。 各种无线传感器通过心跳包和数据重发机制保证数据传输的可靠性，通过服务器设置各终端节点的心跳包的时间间隔和数据重传次数，使得智能网关及时掌握各终端节点的好坏。 2.点餐服务 点餐服务是用户通过手持 POS 进行餐品的选择以及送餐时间、送餐地点的确认。POS 每次加电开机后首先向服务器发送本机菜品菜单版本号，如果低于服务器的版本号

4、，服务器将立刻下发最新的餐品目录以及价格信息。用户下载菜单后可以依菜单浏览餐品，然后选择订餐操作，同时选定数量和送达时间。系统会自动计算价格。服务器端收到订单后，会安排餐品的加工和派送，派送员工送达后按照小票收取用户的费用。 3.家政服务 家政服务点选模式和餐品的选择处理模式是相同的，服务器端收到家政服务器请求后，会将用户请求转给家政服务公司，公司会根据用户3请求和用户约定家政服务时间以及服务内容的细节并安排家政服务。 4.医疗服务 医疗服务的菜单处理同点餐服务。服务器端收到医疗服务器请求后，工作人员会安排老人特定医疗服务人员进行医疗服务。 三、系统主要技术介绍 1.数据传输技术 首先烟感传感

5、器、水浸传感器、温度传感器、湿度传感器、红外传感器等传感器实时检测室内环境相应值，并且通过 zigbee 技术将数据传输到家庭网关。Zigbee 是基于 IEEE802.15.4 标准的低功耗局域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（bee）是靠飞翔和“嗡嗡” （zig）地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee 就是一种便宜的，低功耗

6、的近距离无线组网通讯技术。 网关收到数据以后，通过 TCP 与服务器建立传输连接，并将烟感数据，同时打包网关 ID 一同传给服务器。这里涉及 TCP 传输技术与传输时数据协议的定义。 应用层向 TCP 层发送用于网间传输的、用 8 位字节表示的数据流，然后 TCP 把数据流分割成适当长度的报文段（通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传送单元（MTU）的限制） 。之后 TCP 把结果包传4给 IP 层，由它来通过网络将包传送给接收端实体的 TCP 层。TCP 为了保证不发生丢包，就给每个字节一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的字节发回一个相

7、应的确认（ACK） ；如果发送端实体在合理的往返时延（RTT）内未收到确认，那么对应的数据（假设丢失了）将会被重传。TCP 用一个校验和函数来检验数据是否有错误；在发送和接收时都要计算和校验。 首先，TCP 建立连接之后，通信双方都同时可以进行数据的传输，其次，它是全双工的；在保证可靠性上，采用超时重传和捎带确认机制。 在流量控制上，采用滑动窗口协议，协议中规定，对于窗口内未经确认的分组需要重传。 在拥塞控制上，采用广受好评的 TCP 拥塞控制算法（也称 AIMD 算法），该算法主要包括三个主要部分：1，加性增、乘性减；2，慢启动；3，对超时事件做出反应。 2.服务器处理技术 服务器通过建立

8、TCP 的侦听，将收到来自家庭网关的 TCP 连接。一旦建立连接，系统将建立连接的队列。同时启动线程不断监测从相应连接接收的数据。同时根据采集到的数据解析出网关 ID，通过数据库查询得出是哪一家发送的数据。 监测客户端连接的代码如下： private void Start（） ServerListenner.Start（） ； 5int n = 0； while （ClassLibraryGlobalData.ClassGlobalData.ServerRunningState.ServerRunning） if （ServerListenner.Pending（） ） Socket temp

9、Socket = ServerListenner.AcceptSocket（） ； tempSocket.SendTimeout = ClassNetworkParameter.SendTimeOut； tempSocket.ReceiveTimeout =ClassNetworkParameter ReciveTimeOut； ClassUnit tempPlyer = new lassUnit（tempSocket，ServerPort） ；tempPlyer.StartUnit（） ； n+； ClassLog.AddLogInfo（“端口：“+ServerPort.ToString（）

10、+“ 第“ +n ToString（）+“个链接“） ； else Thread.Sleep（100） ； 6 服务器通过多线程接收的数据，经过简单解析后，将数据提交到消息队列，然后再进行下一轮的数据接收检测，这样保证了不会因为数据处理时间较长而影响后续数据的的接收。 服务器同时启动了数据处理线程，它循环检测消息队列中是否有数据。检测到数据以后，根据数据内容再提交给相应的数据处理程序进行处理。 message 是在两台计算机间传送的数据单位。消息可以非常简单，例如只包含文本字符串；也可以更复杂，可能包含嵌入对象。消息被发送到队列中。 “消息队列”是在消息的传输过程中保存消息的容器。消息队列管理

11、器在将消息从它的源中继到它的目标时充当中间人。队列的主要目的是提供路由并保证消息的传递；如果发送消息时接收者不可用，消息队列会保留消息，直到可以成功地传递它 “消息队列” （Microsoft 消息处理技术）为任何应用程序提供消息处理和消息队列功能。此外，它还在装有 Microsoft Windows 的计算机的任意组合之间提供消息处理和消息队列功能，这与这些计算机是否在同一个网络上或者是否同时联机无关。 经过关键技术分析，在我们初期做的功能设计的基础上，社区养老服务系统将可以逐步进行开发。系统实现后将为社区养老服务提供强有力的软件支持，尤其对居家老人的家庭环境监测，为老人居住环境提供了安全的

12、保障。同时对于餐饮服务、家政服务以及医疗服务的 POS 点选，为老人提供生活上的便利。系统在具体实现细节有的处理的不是太好，7系统的稳定性和健壮性也有待提高，我们将通过后期的不断测试逐步提高系统的稳定性与可靠性。 参考文献： 1李新.基于 CC2530 的 Zigbee 网络节点设计J.可编程控制器与工厂自动化.2011（03） 2谭开洪.基于 W5300 的嵌入式以太网接口设计J.中国西部科技，2010（09）. 3熊俊俏，冯进维，罗帆.基于 JN5139 的无线传感器网络节点设计与实现J. 武汉工程大学学报，2010（05）. 4韦宁.无线传感器网络节点动态部署研究D.大连理工大学，201

13、3. 5王晨辉，郭英军，仝浩，卢娜.基于 ARM 和 Linux 的嵌入式异步电机监测系统J. 仪表技术与传感器，2011（11）. 6张超.无线网络中 TCP 性能的研究J.电脑与电信.2011（05）. 7陈作田，周金芳，陈抗生.无线网络 TCP 协议纯端到端解决方案研究J.计算机应用，2005（07）. 8刘芳，孙爱萍.提高无线网络 TCP 流量性能的方法J.山东通信技术，2003（03）. 9IBOM U.O.TCP performance over MANET.ICOIN 2008. 10Papanastasiou，S，Ould-Khaoua，M.TCP congestion window evolution and spatial reuse in MANETs. J. Wireless Communications and Mobile Computing . 2004 811H Zhai，XChen，Y Fang.Alleviating intra-flow and inter-flow contentions for reliable service in mobile ad hoc networks.IEEE Military Communications Conference （MILCOM 2004） ，2004