CN100405409C - 确定居民是在家还是离家的系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于监测居民离开家(30)还是在家中无活动的系统(100)及方法。包括发射器(12)、处理器(14)、计时器(16)和检测器(18)的传感器(10，32)监视家中出现的运动。当检测到运动时，若计时器当前未运行，传感器发送表示运动的第一信号(38)，并等待运动结束。如果计时器已经在运行，则计时器从零重新开始。在预定计时周期到期时，传感器发送表示无活动的第二信号。通过将第二信号的计时和预定计时周期与外门传感器(32)发送的第三信号进行比较，可确定居民是已经离家还是在家中无活动。该系统包括用于确定家中的活动状态的数据库(46)、CPU(54)和状态模型(56)。

Description

确定居民是在家还是离家的系统及方法

技术领域

本发明一般涉及监测家中的活动的系统和方法。更具体来说，本发明涉及通过监测家中的运动来确定家中的居民是在家还是已经离家的系统和方法。

背景技术

随着医疗的进步以及不断提高对适当营养和足够锻炼的重视，全球人口的寿命变长。例如，居住在美国的老年人数量不断增加，以及随着婴儿潮这代人越来越大的年龄，美国的老年人数量在随后的数十载将显著增加。另外，对各种精神和身体缺陷的不断提高的认识和理解也使得失去部分精神和/或身体能力而独立生活的人数增加。

随着独立生活的老年和残疾人的增加，产生了对这些老年人和残疾人在其自己的住宅内的安全和保障的担忧。独自生活的老年人和残疾人越来越担忧，他们可能受到损伤或丧失能力以及无法请求协助。那种担心往往是住在远离独立生活的老年人和/或残疾人之处的亲人所共有的。

目前，独自生活的老年人和残疾人感到的担忧及其亲人们感到的担忧通过若干途径来解决。一种减轻担忧的方法是通过护理人员频繁拜访该家庭。这种拜访可能是打扰性的、费时的且往往不方便以及不合需要的。另一种方式是让老年人或残疾人搬家，搬到能够更好地监护其健康的机构。但是，这剥夺了人的独立性，费用高并且往往不受欢迎。另一种方式是通过技术协助或监测家中的人员。

帮助在家中的人的这类技术系统包括个人紧急响应系统。在这些系统中，老年人或残疾人佩戴手表、项坠或其它类似器件，并在紧急情况、如跌倒时按压按钮。按压的按钮启用告警信号。中央监测机构通过响应该告警信号来提供协助，以及呼叫此人以识别问题。机构呼叫例如亲属、邻居或急救服务等联系人的预定列表，视当时情况所要求的而定。虽然是一种有用的服务，但这些系统只识别个人能够按压紧急按钮时发生的问题。

一些已知的家中监测系统遇到的一个缺点是，没有能力准确地检测受监测家中的居民是否不寻常地无活动或者离家。这些已知的家中监测系统为居民提供可按压以表明居民在家还是离家的一个或多个按钮。居民表明其在家还是离开的责任往往无法实现，导致这类已知系统的高误告警率以及低灵敏度。

因此，仍然需要一种用于确定居民是在受监测的家中还是离家的系统及方法。

发明内容

本发明针对用于确定受监测家中的居民是在家还是已经离家的系统及方法。

在本发明的一个示范实施例中，提供一种用于确定家庭的居民在家中无活动还是离家的系统。该系统包括：至少一个运动传感器，设置成检测第一活动和发送表示第一活动的第一信号；以及至少一个外门传感器，设置成检测家庭外门的运动和发送表示此运动的第二信号。此外，该系统还包括与至少一个运动传感器以及至少一个外门传感器进行通信的监测中心。监测中心适合根据第一信号相对第二信号的计时来确定家中的居民是在家中无活动还是离家。

在本发明的系统实施例的一个方面，至少一个运动传感器是无线运动传感器，它包括适合在检测到第一活动之后运行预先选定的时间周期的计时器。此外，在该系统的这一方面，至少一个外门传感器包括设置成检测家庭的外门运动以及发送表示此运动的第二信号的至少一个无线外门传感器。

在本发明的系统实施例的另一方面，监测中心适合根据第一信号相对第二信号的计时来确定家庭处于活动状态、安静状态或离开状态。

本发明的另一个示范实施例是一种用于确定家中的活动状态的方法。该方法包括：提供至少一个运动传感器，以便检测家中的活动事件和发送表示此活动事件的第一信号；以及提供至少一个外门传感器，以便检测家中的外门运动事件和发送表示此外门运动事件的第二信号。此外，该方法包括通过适合利用来自状态模型中的第一和第二信号的信息的中央处理器，根据第一信号相对第二信号的计时来确定家庭处于活动状态、安静状态或离开状态。

本发明的另一个示范方法实施例是一种用于确定居民是在家还是离家的方法。该方法包括以下步骤：检测家中的运动；以无线方式向中央监测中心发送表明家庭处于活动状态的第一信号；以及在预定时间周期启动计时器。在预定时间周期到期而没有检测到家中的其它任何运动时，第二信号以无线方式发送给中央监测中心，表明家庭处于安静状态。此外，该方法还检测家庭外门的运动，以及向中央监测中心发送表示外门运动的第三信号。最后，该方法将第三信号的时间与第二信号的时间进行比较，从而确定家中的居民是已经离家还是在家中无活动。

通过以下结合附图提供的本发明的优选实施例的详细说明，这些及其它优点和特征将更易于理解。

附图说明

图1是根据本发明的一个示范实施例构成的运动传感器的示意图。

图2是采用图1的运动传感器的系统的示意图。

图3是图1的运动传感器在确定居民是在家还是离家时采取的过程步骤的流程图。

图4是传统的运动传感器在确定居民是在家还是离家时采取的过程步骤的流程图。

图5是示意图，说明在配备了图1的运动传感器的家庭中的状态。

图6是根据图5的状态图的更高级状态图。

具体实施方式

现在参照附图，附图中相同标号涉及相同特征，图1中表示根据本发明的一个示范实施例构造的无线运动传感器10。运动传感器10包括发射器12、处理器14和计时器16。处理器14包括传感器10的逻辑部分。

运动传感器10还包括检测器部分18。检测器部分18包括硬件部分20和信号处理器22。硬件部分20包括检测运动的检测部分。硬件部分20用于向信号处理器22传递检测部分的输出的已放大和滤波形式。信号处理器22包括确定来自硬件部分20的信号是否构成人类活动的必要逻辑。硬件部分20最好包括无源红外运动检测器装置。或者，硬件部分可包括超声波、微波、雷达或红外运动检测器，或者它们的任何组合、例如红外与微波或红外与雷达。信号处理器22从硬件部分20取出信号，并确定运动是什么。

参照图2，说明包括运动传感器10的活动监测系统100。活动监测系统100除了一个或多个运动传感器10之外，还包括一个或多个外门传感器32、通信中继板36以及远程处理或监测中心42。活动监测系统100没有干预家庭30或家庭30的任何子系统(设备、水、灯等)的机构。家庭30中的干预(若有的话)可通过从家庭之外与家庭30的居民进行通信来达到，例如经由电话呼叫或者护理人员或其它适当人员、如紧急响应专家的拜访。运动传感器10可包括设置在家庭30周围以检测居民活动的传感器，或者可以是室内传感器、箱式传感器、厨房和设备传感器以及其它适用于收集和传递与家庭30中正进行的活动有关的数据的任何传感器。此外，运动传感器10可采用任何适当形式，例如附在墙壁、内门、设备或橱柜抽屉上的模块。或者，运动传感器10可采用设置在床、躺椅或椅子上的垫子的形式以监测居民对这些设施的使用。外门传感器32可以是设置在提供家庭30的入口和出口的房门之上或附近的一个或多个传感器。传感器10、32最好是能够以无线方式向通信中继板36传递包含所收集数据的信号34的无线传感器。但应当理解，传感器10、32也可以是与通信中继板36硬连线的传感器。

通信中继板36通过经由例如有线电话、无线电话、双向步话机、寻呼机、电缆、因特网之类适当的有线或无线通信平台40或其它任何适当的有线或无线通信平台向远程监测中心42发送包含传感器数据的数据信号38来传递从传感器10、32收集的传感器数据。根据所选通信平台40，数据信号38可准实时地发送或者可按照不连续、不规则的间隔来发送。准实时发送表示在几乎瞬间到最多三分钟的范围内。例如，数据信号38可经由无线电话、双向步话机、寻呼机、电缆、因特网或其它任何无线通信平台以准实时方式发送。如果采用有线电话通信平台，则数据信号38可按照不同的间隔来缓冲及发送。

远离家庭30的监测中心42包括数据库46、可编程事件检测器48、连续状态报告生成器50、PERS 52、中央处理器(CPU)54以及状态模型56。数据库46用作经由信号38传递的传感器数据的收集容器。搜索机构44用于查找数据库46。对于来自护理人员的对状态报告的请求，传感器数据从数据库46转发到连续状态报告生成器50。状态报告生成器50向护理人员的个人计算机传递准实时状态信号。准实时表示在几乎瞬间到最多三分钟的范围之内在任何位置。例如，对于双向寻呼通信平台40，通信所需的时间量可在二到三分钟之间。状态报告生成器50可经过编程，以便以一定间隔、例如每十分钟更新每个家庭30的报告。状态信号包含连续状态报告生成器50产生的报告。报告的格式和实质内容取决于护理人员的请求，并且可根据护理人员的请求进行修改。应当理解，信号也可经由个人数字助理(PDA)、寻呼机、传真机、电缆或电话或语音邮件帐户而不是经由个人计算机来传递。

护理人员38也可选择某些活动，如果它们在家庭30中发生，则视作事件。事件一般包括活动或任何重要的转变出现，例如状态转变(从一种状态到另一种的改变，如从活动到安静)，这是护理人员要注意的。例如，外门的使用可视作重要的活动或状态转变出现。护理人员将构成事件的参数传递给远程监测中心42，例如经由网站设置这些参数。当护理人员没有确定某个事件是否已经发生时，护理人员可从构成事件的预定活动集中选择。此外，护理人员设置参数以便将事件配置成匹配家庭30中的居民的正常活动。例如，护理人员没有定义例如构成“睡醒”的参数，但护理人员可定义视作“醒来”较迟的时间。传感器数据在监测中心42存储及处理。如果数据表明事件的出现，则信号经由例如有线或无线电话、PDA、寻呼机、传真机、电缆、双向步话机、电子邮件等任何适当通信媒体或者其它因特网支持的通信媒体、如通过弹出通知格式发送给护理人员。护理人员则能够开启与居住在家庭30中的人的通信路径。通信路径可以通过有线或无线电话线路、因特网浏览器(即电子邮件或其它因特网发起的通信工具)、电缆、PDA、寻呼机或者例如护理人员或另一个适当人员的拜访等个人来进行。

传感器10、32可设置在家庭30的各种位置。传感器10、32可根据类型分类为例如运动、外门(传感器32)、食品或汽车传感器。应当理解，所使用的传感器10、32的数量可取决于家庭30的布局以及其它因素。

随后，具体参照图4，描述确定在运动传感器所监测的房间内发生运动的时间的传统过程。在步骤160，运动传感器监视运动或活动的任何可检测迹象。

当检测到运动时，在步骤162发送“开启”信号。在步骤164，运动传感器继续监视，直到在大约三到四秒钟没有发现进一步运动为止。在这时，在步骤166，传感器可以可选地发送“关闭”。不管步骤166是否出现，传感器则在步骤168，在大约三分钟转为睡眠或者暂时变为不活动。

通过在步骤168转到睡眠，传统无线运动传感器的使用可能导致异常结果。例如，居民可能打开外门、例如从厨房出去的门以便扔垃圾，在不到三或四分钟的时间间隔内扔出垃圾、门关闭然后再移动到卧室。通过打开外门，传统的运动传感器在步骤162报告了开启，然后在步骤168进入睡眠模式。在该睡眠模式期间，居民有充足时间关上外门、到卧室并上床睡觉。在这种情况下，系统将不会检测到家中的进一步运动，从而使系统断定居民已经离家。

活动监测系统100中的运动传感器10采用不同的逻辑方案来解决传统运动传感器遇到的大约四分钟长睡眠时期的缺点。

参照图3，下面描述运动传感器10的流程逻辑。在步骤60，运动传感器10的检测器18监视运动或活动的任何可检测迹象。当运动传感器10监视活动时，计时器16(图1)正在运行。如果运动传感器10在步骤66发现运动，则处理器14发起关于计时器16是否正在运行的查询68。在首次发现运动时，计时器16没有正在运行，因此在步骤70，经由来自发射器12的第一信号报告开启。通过开启表示检测器18已经检测到活动。运动传感器10的检测器18将继续监视；但是不报告进一步的运动，因为连续报告耗用电池电力。如果计时器16正在运行，则在步骤72，计时器16从零重新开始。如果计时器16没有运行，以及在已经报告开启之后，则在步骤72，计时器16从零重新开始。在步骤72之后，逻辑返回到步骤60，以及运动传感器10监视重新开始的运动。运动通常间歇地出现，因此如果检测器18在计时器在步骤62到期之前在步骤66再次发现运动，则对步骤68的查询的答复为“是”，然后，计时器16在步骤72从零重新开始。

在步骤72开始或重新开始并且在步骤62在N分钟之后出现的计时器16到期时，在步骤64，经由来自发射器12的第二信号报告关闭。通过关闭表示在N时间周期内没有检测到活动。计时器16在到期之前运行的N时间周期最好约为四分钟。但应当理解，任何时间量应该是适合的，只要N时间周期为已知的。在减少无线电业务量以及提高传感器10、32的电池寿命方面，更长的N时间周期可能是有用的。在步骤64报告关闭之后，逻辑返回到步骤60。

开启和关闭均可通过向监测中心42发送第一和第二信号来报告。一种算法用来计算计时器16的实际关闭时间，从而提供家庭30中活动停止的实际时间。通过将家庭30中活动已经停止的实际时间与来自外门传感器32的数据进行比较，可对家庭30中不活动是否是由于居民离开家庭30进行准确判定。或者，还可以更准确地确定家庭30中的不活动是否是由于居民停止移动。

接下来参照图5，描述由系统100识别的家庭30中的状态改变。每个状态由事件来确定。安静状态200是家庭30中的不活动的状态，表示家庭30中的所有传感器10、32对于某个时期整体不活动。描述由外门传感器32监测的外门开启的事件202a将家庭30从安静状态200转移到门开启状态204。如果传感器10监测家中30进一步的活动，如事件212b所述，则家庭30转移到活动状态216。如果传感器10或门传感器32在预定时间周期没有监测到进一步的活动，如事件202b所述，则家庭30回复到安静状态200。预定时间周期是可配置的。如果门传感器32监测到外门被关闭，如事件206所述，则家庭30改变为门关闭状态208。

当处于门关闭状态208时，门传感器32可能在事件210b超时，使家庭重新回到安静状态200。超时周期是可配置的预定时段。如果外门再次开启，如事件210a所描述的那样，则家庭30回复到门开启状态204。如果如事件214b所描述的传感器10监测到外门开启，则家庭30自门关闭状态208转移到活动状态216。

家庭30可通过如事件218b所描述的传感器10超时而从活动状态216转移到安静状态200。应当理解，事件状态218b中所描述的超时的时间量可预先选择，并且可在例如大约四分钟硬连线到传感器10。家庭30则可通过如事件218a所描述的传感器10监测家庭30中的运动而回复到活动状态。此外，家庭30可通过如事件212a所描述的门传感器32监测到外门开启而从活动状态216转到门开启状态204。最后，家庭30可通过如事件214a所描述的门传感器32监测到外门关闭而从活动状态216转到门关闭状态208。

图5的状态图说明系统100在确定家庭30的居民是已经离开住宅、还是只是在家庭30中无活动时的方法的第一步骤。例如，如果家庭30从活动状态216转到安静状态200而没有通过门开启状态204，则系统100认为居民在家庭30内并且只是无活动。另一方面，如果家庭30从活动状态216转到门开启状态204，然后再转到门关闭状态208，最后转到安静状态200，则系统100推断居民已经离开家庭30。其它转变也可产生居民已经离开家庭30的推断，诸如活动、门开启、活动、安静、门关闭。

图6说明图5的状态图的高级抽象，它比图5的状态图稍后发生。高级抽象包括安静状态300、活动状态316和离开状态220。安静状态300是在延长的时段中完全安静(没有监测到的活动)的状态。例如，如果安静状态200表示没有监测到活动的四分钟时段，则安静状态300可表示没有监测到活动的十至十五分钟时段。同样，如果活动状态216是其后已经监测到活动的四分钟时段，则活动状态316可表示大体上呈现监测到的活动的十至十五分钟时段，即使其中可能存在一些安静时段。如果家庭30处于活动状态316，传感器10超时(安静状态200)，并且在延长时段没有监测到进一步的活动，则家庭30转移到安静状态300。相反，如果家庭30处于安静状态300，并且传感器10监测到活动(活动状态216)，则家庭30转到活动状态316。当处于活动状态316时，如果门传感器32监测到外门开启(门开启204)，则家庭30从活动状态316转移到离开状态220。当处于离开状态220时，如果门传感器32监测到外门开启和关闭(门开启204和门关闭208)，并且传感器10监测到活动(活动状态216)，则家庭30转到活动状态316。

状态模型56(图2)包括其中包含图5和图6的状态图的逻辑的算法。CPU 54计算状态模型56的算法，并将输出提交给用户界面58。用户界面58由护理人员用于以不唐突的方式监测家庭30中的活动。

虽然仅结合有限数量的实施例详细描述了本发明，但应当容易理解，本发明不限于这些公开的实施例。相反，本发明可修改为结合前面没有描述的任何数量的变化、改变、替换或等效配置，但它们与本发明的精神和范围一致。另外，虽然已经描述本发明的各种实施例，但要理解，本发明的一些方面可能仅包含所述实施例的一部分。因此，本发明不能被看作受到上述说明的限制，而只是受到所附权利要求的范围的限制。

本发明要求保护的内容是新的并且期望受到美国专利证书的保护。

部件列表

部件编号	部件名称	图
			10	运动传感器	1，2
12	发射器	1
			14	处理器	1
16	计时器	1
			18	检测器	1
20	硬件	1
			22	信号处理器	1
30	家庭	2
			32	外门传感器	2
34	无线信号	2
			36	通信板	2
38	传感器数据	2
			40	无线平台	2
42	监测中心	2
			44	搜索机构	2
46	数据库	2
			48	可编程事件检测器	2
50	连续状态报告生成器	2
			52	PERS	2
54	CPU	2
			56	状态模型	2
58	用户界面	2
			60	监视步骤	3
62	计时器到期/N约4分钟	3
			64	报告关闭步骤	3
66	发现运动	3
			68	计时器运行查询	3
70	报告开启	3
			72	从零(重新)开始计时器	3
100	活动监测系统	2
			160	监视步骤	4
162	发送开启	4
			164	监视到运动停止为止(3-4秒)	4
166	发送关闭	4
			168	睡眠	4
200	安静状态	5，6
			202a	门运动	5
202b	超时	5
			204	门开启状态	5，6
206	门运动	5
			208	门关闭状态	5，6
210a	门运动	5

210b	超时	5
			212a	门运动	5
212b	传感器活动	5
			214a	门运动	5
214b	传感器活动	5
			216	活动状态	5，6
218a	传感器活动	5
			218b	超时	5
220	离开状态	6
			300	安静状态	6
316	活动状态	6

Claims (8)

1.一种用于确定家庭(30)的居民在家中无活动还是离家的系统(100)，包括：

至少一个运动传感器(10)，设置成检测第一活动并发送表示所述第一活动的第一信号(38)；

用于处理所述第一信号(38)的信号处理器(22)；

至少一个外门传感器(32)，设置成检测家庭的外门的运动，以及发送表示所述运动的第二信号(38)；以及

监测中心(42)，与所述至少一个运动传感器和所述至少一个外门传感器通信，其中，所述监测中心适合根据所述第一信号相对所述第二信号的计时来确定家中的居民是在家中无活动还是离开家；

且所述至少一个运动传感器包括适合在检测到所述第一活动后运行预先选定的时间周期的计时器(16)。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预先选定的时间周期不大于五分钟。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于还包括用于将所述第一和第二信号转发给所述监测中心的通信中继板(36)。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述至少一个运动传感器包括无线传感器。

5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述至少一个外门传感器包括无线传感器。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个运动传感器包括来自包含以下各项的组中的一个或多个传感器：内门传感器、橱柜传感器、厨房传感器、设备传感器、橱柜抽屉传感器、床传感器、躺椅传感器以及椅子传感器。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个运动传感器包括：

检测器(18)，用于检测活动，所述检测器包括处理器(22)和检测部分(20)；以及

发射器(12)，用于发送表示所述第一活动的所述第一信号。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述检测部分包括至少一个检测机构，其中采用来自包含无源红外、超声、微波、雷达、红外及其任何组合的组中的检测技术。

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