[[alternative]]Design and implementation of embedded system for health care monitoring in Internet of Things

碩士[[abstract]]近年來，物聯網(Internet of Things, IoT)產業受到許多的關注，尤其在健康照護領域，透過物聯網中隱藏式的感測與行為辨識，並對於老人日常健康狀態進行資料收集，有迫切的需要。本論文擬設計一應用於物聯網中的「嵌入式健康照護系統」(Embedded Health care and monitoring system)，此系統整合了智慧型感測元件與各種無線通訊技術，蒐集常照環境當中獨居老人的各種生理以及影像狀態，提供給遠端的親人或是醫護人員進行短、中、長期的監控，以提升生活品質與生理安全的基本保障與警示。[[abstract]]In recent years, the Internet of Things (Internet of Things, IoT) industry has been a lot of attention in the networking environment, a variety of terminal devices using many different wireless technology (such as Bluetooth, ZigBee, Wi-Fi, infrared, etc.), resulting in real-time information and status of the device can not be effectively integrated, and thus make things in a heterogeneous network of integration were necessary. Additionally, horizing of the attention of the health care of the aging society promotion, for everyday basic health status there is an urgent need to collect. In this paper, we design a "Embedded Health Care Monitoring System" in internet of thins environment, this system incorporates intelligent sensing element with a variety of wireless communication technology, the goal is often to collect photos and images of various physiological state of the environment in which to provide to the remote relatives or medical staff is short, medium and long-term monitoring. Enhancing the quality of life and physical safety of basic security and alerts.[[tableofcontents]]目錄 圖目錄 VI 第一章、簡介 1 第二章、相關研究 4 第三章、背景知識 7 3.1 物聯網之基本架構 7 3.2 ZIGBEE技術 9 3.3 紅外線技術 11 3.4 近距離無線通訊科技 13 第四章、系統架構 15 4.1應用層(Application) 16 A.日常生活監測(Activities of Daily Living Monitoring) 子系統 16 B.生醫量測(Physiological Monitoring) 子系統 16 C.健康判定(Wellness Determination) 子系統 16 D.生活輔助(Life Assistance Object Control) 子系統 16 4.2 資料儲存與處理(Data Storing/Processing) 16 4.3 感測器/智能物件(Sensors) 17 第五章、硬體設計與整合 19 5.1感測元件與無線通訊模組介紹 19 A. Arduino微電腦控制板 19 B. Octopus X無線感測器 20 C. 壓力感測器 23 D.被動式紅外線動作感測器 24 E. e-Health Sensor Platform生醫療測模組 25 5.2「嵌入式健康照護系統」硬體設計與整合 26 A.「無線傳輸模組」 (Wired/Wireless Communication Module) 27 B.「感測模組」 (Sensing Module) 29 C.「生醫量測模組」 (Physiological Monitoring Module) 31 D. 「資料儲存與處理電腦伺服器」 32 E. 「CCD IPCam攝影系統」 (Self-Designed Smart Object) 33 F.「顯示終端」 33 第六章、系統流程與實作 35 6.1 生醫量測系統(Health care monitoring system) 35 6.2資料蒐集系統(Data collection system) 37 6.3智能提示系統(Notification and warning system) 38 6.4生活輔助(Life Assistance Object Control) 39 6.5智慧攝像系統(Life Assistance Smart Object) 41 第七章、效能分析 43 第八章、結論 49 參考文獻 50 附錄-英文論文 53 圖目錄 圖1.物聯網基本架構 8 圖2.ZigBee無線網路協定架構圖 9 圖3.常見的ZigBee網路架構 10 圖4.紅外線通訊協定階層架構圖 12 圖5.紅外線三種工作模式 13 圖6.「嵌入式健康照護系統」之系統架構圖 15 圖7.Arduino微電腦控制板 19 圖8.Arduino微電腦控制板硬體系統架構圖 20 圖9. Octopus X無線感測器 21 圖10.Octopus X無線感測器硬體系統架構圖 22 圖11.磁簧開關 23 圖12.被動式紅外線動作感測器(PIR) 24 圖13.e-Health Sensor Platform V2.0生醫療測模組 25 圖14.e-Health Sensor Platform V2.0生醫療測模組裝置圖 25 圖15.「嵌入式健康照護系統」硬體線路設計與設備整合示意圖 27 圖16.「嵌入式健康照護系統」無線傳輸模組電路連接圖 27 圖17.感測模組設計，PIR動作感測器設置 29 圖18.感測模組設計，按壓感測器設置 30 圖19.生醫量測模組 31 圖20.資料儲存與處理伺服器 32 圖21.「CCD IPCam攝影系統」 32 圖22.顯示終端 33 圖23.生醫資訊量測系統架構 35 圖24.生醫量測資訊手機應用程式 36 圖25.日常監測之系統流程與實作 37 圖26.智慧提示系統手機應用實際圖 38 圖27.電器控制之系統流程與實作 39 圖28.智慧生活之手機畫面展示 40 圖29.智慧攝像系統流程與實作 41 圖30.嵌入式健康照護系統實際展示空間 43 圖31.通訊距離對封包遺失率之影響 44 圖32.紅外線與ZigBee之轉換反應時間 45 圖33.在不同距離下，各紅外線編碼對封包遺失率之影響 46 圖34.ZigBee與藍牙的傳送封包大小與傳輸時間關係 47 圖35.ZigBee通訊距離對反應時間之影響 48[[note]]學號: 603410019, 學年度: 10