CN104519796B - 用于检测跌倒的地面覆盖部件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检测跌倒的覆盖部件1，包括：由边缘5、7、9、11界定的主体3；位于主体3内、按照选定的几何形状分布的多个压力传感器23；处理单元27，该处理单元与至少一些压力传感器23相连，并且被布置为用于收集这些压力传感器23的状态信息；以及与处理单元27相连的至少一个第一端子15、17、21和一个第二端子19，位于边缘5、7、9、11附近并且被布置为用于能够与另一类似部件的端子相连。处理单元27被布置用于将从所述状态信息中提取的定位信息与部件1的定位信息相关联，通过第一端子15、17、21接收来自第一另一类似部件的信息，通过第二端子19将被关联的信息和/或接收到的所述信息向第二另一类似部件发送。

Description

用于检测跌倒的地面覆盖部件
技术领域
本发明涉及地面覆盖部件领域，更具体地说，涉及能够检测人跌倒的地面覆盖部件。
背景技术
所有发达国家都面临着人口加速老龄化的问题。老龄化表现在60岁及以上的人口数量剧增。这一状况对公共保健系统构成了严峻的挑战，同时也产生了老年人管理方面的严重问题。
事实上，老年人的预期寿命逐年上升。此外，社会结构的变迁也使得老年人越来越多地独自生活，或由专业养老机构看护。
对于独自生活的人来说，这种隔绝状态成为了严峻的问题，因为在跌倒时无法通知救援而可能导致死亡。而在专业养老机构中，如果希望看护人员、护理设施方面的成本比较合理，而又不至于因此惹上监护失职方面的官司，那么检测跌倒同样很重要。
基于对这些问题越来越多的关注，有研究表明：法国每年有多于7500人因为跌倒后没有及时发现或处理不及时而死亡。
申请人曾提出一种可以检测这类跌倒的设备，形状就是标准尺寸的地毯或整个地面。该设备在法国专利申请FR11/02512中有描述。这种设备例如可以用于医院或养老院，其原理是将跌倒形成的压力转换成与已知位置相关联的电信号，从而检测出跌倒。该设备可以覆盖保健机构的整个地面，或者至少覆盖老年患者经过的那部分地面。
这种设备受到好评、满足需要。不过，这种设备的出现又引起了新的需求。申请人注意到这种设备的设计和制造没有考虑其所处地点的特殊性，从而使“敏感地毯”与其使用环境，即房间、走廊、公共大厅不太协调。事实上，待铺设的地面和形状、面积差异很大。因此，要么提供一套形状、面积迥异甚至专门定制的，昂贵的地毯，要么提供一小套不太合适但便宜的样式。当然都不能完全令人满意。
此外，这些敏感地面覆盖物还需要采用电缆，与其覆盖面积成正比。当需要大面积覆盖时，例如保健机构的走廊，大量庞杂的电缆就成了严重的麻烦。电缆成本的上升进一步限制了其应用，无论从所需电缆的数量、还是从安装所需的时间来考虑都是如此。
发明内容
本发明的目的就是改善这种状况。
为此，本发明提出一种用于检测跌倒的覆盖部件，包括：
由边缘界定的主体；
位于主体内、按照选定的几何形状分布的多个压力传感器；
处理单元，该处理单元与至少一些压力传感器相连，并且被布置为用于收集这些压力传感器的状态信息；
与处理单元相连的至少一个第一端子和一个第二端子，位于边缘附近并且被布置为用于与另一类似部件的端子相连；
处理单元被布置用于：
将从所述状态信息中提取的定位信息与部件的定位信息相关联；
通过第一端子接收来自第一另一类似部件的信息；
通过第二端子将被关联的信息和/或接收到的所述信息向第二另一类似部件发送。
此外，这种部件还可以具有如下可选择的特征：
表面层和下层各包含一层膜，膜相对的两面各带有一组导体箔，每组内的导体箔基本上平行，两组导体箔被布置成使得不同的两组导体箔基本上相互垂直并在中间层的镂空处交叉，以便每次构成压力传感器。
主体整体形状为矩形或正方形，处理单元位于主体的一角。
此外，本发明还涉及包括多个部件的成套装备。该成套装备还可以包括用于检测跌倒的中央单元，该中央单元包括：
适于与至少一个部件的至少一个端子相连的端子；
处理器，与所述端子相连并被布置用于：
收集压力传感器的状态信息，这些状态信息与所述压力传感器的定位信息相关联，所述定位信息与部件的标识信息耦合；
根据收集到的信息计算相互连接的部件组合的状态矩阵；
根据状态矩阵检测报警状态；
根据检测的报警状态发送选择的报警信号。
附图说明
参照附图阅读下文的描述后，本发明的其它特征和优点将会进一步显示出来。下文的描述针对的是说明性的、非限制性的实例。
图1是根据本发明的覆盖部件的俯视图，图中部件的表面层已被去掉；
图2是图1的部件的检测部分的简化电气图；
图3是图2的元件及其环境的简化电气图；
图4是图1的部件根据另一实施方式的检测部分的简化电气图；
图5是图4的元件及其环境的简化电气图；
图6是图1的部件的一部分的分解图；
图7是图6的覆盖部件处于静态的部分剖视图；
图8与图7相似，是部件受到压力时的部分剖视图；
图9示意性地表示了组装件，包括根据本发明的多个覆盖部件；
图10是图9的组装件的配置函数流程图示例；
图11是一组压力传感器的状态矩阵图；
图12是本发明采用的函数的流程图示例；
图13用拆解图展示了根据本发明的覆盖部件的一种实施方式。
具体实施方式
附图及下文的描述从本质上包含了确定的特征元件，因此不仅有助于解释本发明，在必要时也有助于定义本发明。
如图1所示，覆盖部件1包括由边缘5、7、9、11界定的主体3；端子15、17、19、21；压力传感器23；电缆25；处理单元27。
本文中，术语“部件”采用的是其一般性意义，是专用于构成一个装配的一大套组合件的组成部分的元件，就像拼图的组成部分一样。术语“部件”也可以指地面覆盖元件，例如方砖、石板、薄板，等等。
部件1包括主体3的表面层，该表面层没有在图1中显示出来，目的是为了显示覆盖部件1的内部结构。根据本实例，主体3形状扁平，有两个主要方向和厚度方向，用坐标(x；y；z)表示。主体3为基本上正方形，有四个边5、7、9、11。为便于描述，在下文中称边5为“北边”，边7为“东边”，边9为“西边”，边11为“南边”。安装完成后，这一命名与覆盖部件1的实际取向无关。边5、7、9、11分别支撑端子15、17、19、21。此处主体3边长约60cm。作为变型，主体3的边长可以介于20cm至150cm之间，例如100cm，也就是说表面积介于400cm2至2.25m2之间。
根据其它变型，主体3可以不是正方形的，例如可以是矩形的或任何其它多边形或具有适当的封闭轮廓。覆盖部件1可以与其它类似的覆盖部件组装，主体3的形状和尺寸被选择具有相应的形状。换句话说，主体3是由多个覆盖部件组合成的图案网格。覆盖部件1的主体3的形状和尺寸可以根据美学标准或功能标准调整，相互之间又能组合拼装，就像铺设木地板、方砖这类普通地面覆盖物一样。
如下文所述，主体3具有上层或表面层41，下层或底层45。
主体3的下层45支撑着处理单元27和压力传感器23。处理单元27将参照图3详细说明。
每个传感器23都与处理单元27进行电连接。电连接由导线25实现。根据本实例，处理单元27包括16个输入端，每个输入端与一根导线25相连，每根导线与压力传感器23相连。此处的处理单元27包括的输入端数量至少等于与之相连的压力传感器23的数量，并且另外还要包括四个输入/输入端与端子15、17、19、21相连。作为变型，压力传感器23与处理单元27之间的连接可以采用一个或多个扁平柔性电缆，例如Axon公司销售的“Axojump(注册商标)–扁平柔性电缆”。处理单元27另外还与各个端子15、17、19、21相连。其电连接采用的电缆与压力传感器23与处理单元27之间的连接电缆相似。专业人士也可以考虑任何其它合适的电连接方式。
图2是部件1的检测部分的简化电气图，包括压力传感器23和处理单元27。当没有检测到压力的时候，压力传感器23相当于断开的开关。当检测到压力的时候，相当于闭合的开关。覆盖部件1包括电源31。为简明起见，电源只在图2中表示出来了。此处端子15、17、19、21中至少有带有电源31。当压力传感器23受到压力时，电气回路闭合。通过解释电流的变化，处理单元27能确定每个压力传感器23的状态。
压力传感器23按照选择的几何形状分布于下层45的表面。根据本实例，压力传感器23有16个，按x方向和y方向均匀分布于四行四列，形成传感器矩阵。图6至8描述了压力传感器23的一种实施方式的单个结构和功能。图13描述了另一种实施方式。
图3表示的是图2的处理单元27及其环境。此处的处理单元27包括微处理器28，型号“PIC24FJ64GA306”。该型号适合于10行10列的矩阵，即100个传感器23。微处理器28在选型时主要要考虑其性能与待连接的传感器矩阵23相匹配。处理单元27与大容量存储器29相连。微处理器28与一个传感器端口30和四个端子端口32相连。一个传感器端口30被布置用于通过导线25与压力传感器23相连。四个端子端口32分别与端子15、17、19、21相连。此处的处理单元27包括的输入端数量至少等于其连接的压力传感器23的数量(此处为16)，另外还包括四个输入/输出端与端子15、17、19、21相连。如下文所述，在部件1的配置阶段，每个输入/输出端将被根据实际情况定义为输入端或输出端。处理单元27的功能将参照图9至12详述。
图4显示了部件1的检测部分的另一实施方式。此处的压力传感器23也按x方向和y方向分布成四行四列。此处的每个传感器23包括由表面层41支撑的上面部分48，和由下层45支撑的下面部分50。表面层41和下层45没有表示出来。各行的压力传感器23的上面部分48通过公共导线31a、31b、31c、31d与处理单元27相连。同样，各列的压力传感器23的下面部分50通过公共导线33a、33b、33c、33d与处理单元27相连。处理单元27可以是下文参照图5所示的实例。根据本实例，上面部分48是导线31a、31b、31c、31d之一的部分。同样，下面部分50是公共导线33a、33b、33c、33d的部分。根据本实例，行的导线沿主体3的x主方向布置，列的导线与前者垂直，沿y主方向。
当部件1的具有厚度z方向分量的压力作用于压力传感器23时，上面部分48与下面部分50接触。换句话说，行31a、31b、31c、31d的相关导线与列33a、33b、33c、33d的相关导线之间建立了电气接触，就像开关闭合了一样。根据这种配置，行31a、31b、31c、31d的导线与列33a、33b、33c、33d的导线的每个交点限定了一个压力传感器23。
作为一种变型，导线可以在交点处，也就是在压力传感器23处作些改变，以便具有比两导线的交点更大的电气接触面。例如，可以在相关导线段上装备一些触点或关于导线面面相对的基本上平的接触面。根据另一种变型，导线可以换成包含导电材料的柔性带。例如可以用铜或铝作导电材料。带的接触面有更好的再现性，与导线相比较而言可以降低检测遗漏的风险。压力传感器23可以由导线与导电带组合构成。图13所示的实施方式包括一套导体箔，将在下文中描述。
在运行过程中，处理单元27向各行(或列)持续供电，同时读取/检测各列(行)的电流变化。处理单元27通过对行(或列)连续地读取，可以确定各导线交点中哪些产生了电气接触，并从而确定各压力传感器23的状态。根据本实例，压力传感器23与处理单元27之间的导线数量，以及处理单元27上分配给压力传感器23的输入端数量都减少了(8个，而不是16个)。用于处理单元27的检测部分的输入端数量和导线数量等于传感器矩阵行列数量之和，此处为4+4。从压力传感器来的信号采用了多路复用。
图5表示了图4的处理单元27及其环境。此处的处理单元27包括微处理器28，型号为“PIC24FJ64GA306”。处理单元27与大容量处理器29相连。微处理器28与“行传感器”端口30a、“列传感器”端口30b、四个“端子”端口32相连。“行传感器”端口30a和“列传感器”端口30b分别通过导线31a、31b、31c、31d和导线33a、33b、33c、33d与传感器23相连，在下文中详述。四个“端子”端口32各与端子15、17、19、21相连。此处的处理单元27比图3所示的处理单元包括更少的输入端(8个)。另外还有四个输入/输出端口与端子15、17、19、21相连。如下文所述，在部件1的配置阶段，每个输入/输出端将根据实际情况被定义为输入端或输出端。处理单元27的运行将在下文参照图9至12说明。
如图6所示，覆盖部件1的主体3包括表面层41、中间层43、下层45。此处的部件1是可以多路复用的图4实施方式的变型。各压力传感器23的上面部分48和下面部分50都包括导电材料板。这些板：
上面部分48由导线31a、31b、31c按行连接；
下面部分50由导线33a、33b、33c按列连接。
中间层43位于表面层41之下，与上面部分48接触；并在下层45上与下面部分50接触。根据本实例，中间层43由电绝缘材料制成，例如一层绝缘塑料。此处采用的是带孔的聚酯材料。作为变型，例如采用了聚丙烯(PP)膜，例如利用其防火特性，或采用聚酰亚胺。表面层41和/或下层45也可以由聚酯、聚丙烯(PP)或聚酰亚胺膜制成。根据实施需要，表面层41、中间层43、下层45可以由同一种材料或不同材料制成。
中间层43包括多个镂空部47或孔，使得上面部分48和下面部分50可以面对面。
镂空部47为贯穿厚度z方向的孔，在中间层43上均匀分布。根据本实例，镂空部47为圆形，半径1cm。根据其它实施方式，镂空部47的形状可以不同，例如矩形、菱形或任何其它合适的多边形，或任何一种封闭的轮廓，尤其是回转的。镂空部47具有选定的面积，例如，对于厚度介于75μm至12mm例如100、200或300μm的中间层43，其面积介于小于1cm2至9cm2之间。根据本实例，镂空部47为圆形，直径大约10mm，即面积大约0.8cm2，中间层43的厚度大约100μm。
事实上，镂空部47被设置用于允许表面层41变形、从中穿过，以便上面部分48与下面部分45接近和/或接触(毗邻)。
根据本实例，在顺序上，表面层41叠放在中间层43上，中间层43叠放在下层45上。换句话说，中间层43夹在上面的表面层41与下面的下层45之间。
图7和图8分别以剖视图显示了覆盖部件1在静态和响应于具有垂直分量的压力时的状态。此处的覆盖部件1是根据图2的实施方式的一种变型，每个压力传感器23作为与其它传感器23的回路相独立的回路的开关运行。
表面层41包括电导体49，该电导体延伸为沿与覆盖部件1的x方向的平行的多个行。
根据本实例，导体49是直径大约1mm的单股电线，与电源相连，电源未在图中画出。根据本实例，导线49附着在表面层41的下表面，对其进行电气绝缘。导线49也可以用或不用护套进行绝缘。电线49的直径可以根据电流需要和计划的供电方式变化。单股电线49可以换成多根相互电绝缘的导线，每根导线与独立的电源相连。也可以采用导体系统，例如单导体或多导体印刷电路类型的，或类似的。也可以采用导电层，覆盖表面层41的下表面。
导线49的功能是：在沿基本上竖直方向z的压力下发生变形，从而建立电接触，通过电接触可以检测到压力。
中间层43与图6中的描述相似。此处的镂空部47使表面层41发生变形，从其中穿过，以便使导线49与下层45接近或接触或毗邻。导线49与下层45接近或接触的部分构成了导电段。
下层45带有多个电触点51，各电触点51根据图2的实施方式通过电线与处理单元27相连。根据该实施方式，压力传感器25包括电线段49、位于其对面的电触点51、和容纳二者的镂空部47。
根据本实例，下层45的电触点51的接触面积是表面层41的电导体49的接触面积的3至5倍。从而在表面层41受压变形时便于与后者接触，避免检测失误。不过，根据各种变型，电触点51的表面积可以被选择为与电导体49的相同或更小。
根据另一实施方式，传感器23还可以是按钮。
覆盖部件1在铺设时下层45与原地面接触，表面层41作为步行的接触面。为此，表面层41，至少其向上的外表面最好采用油毡、塑料、植绒，或其它任何符合卫生标准的材料和地面结构。
作为变型，表面层41向上的表面可以再附加一层普通的地面覆盖物，必要时可以带有胶以便固定所述普通覆盖物。覆盖部件1因此作为地面覆盖物的下层，而附加层则构成了表面层用于步行。在这种情况下，表面层41的弹性、压力传感器23灵敏度和/或所述普通附加覆盖层都要调整，以免改变或抵消覆盖部件1的功能。例如，附加覆盖层要能在竖直压力下发生足够的变形，在施加压力处表面层41陷入镂空部47中，如前文所述。最好不要使用太硬的附加覆盖层比如方砖，太硬的附加覆盖层可能会将作用力分散于覆盖部件上，从而使测量不准确。
表面层41最好比中间层43更易变形，例如抗压能力大约15kg/m2至25kg/m2。因此在压力作用下，表面层41能更容易发生变形，进入镂空部47内，从而可以提升检测的灵敏度。
同理，下层45要适合与地面结合。例如可以采用橡胶，具有防滑属性，采用适宜于粘合的材料和/或包括其它固定手段。
层41、43、45除了重叠，要特别被布置成导体49与镂空部49相对，或至少与其绝大多数相对，以便电触点51自己与镂空部47或其绝大多数相对。
覆盖部件1的主体3包括下层45和表面层41。这两层41、45共边组成图1所示的边缘5、7、9、11。此处是沿边焊接组装到一起。作为变型，两层41、45可以编织、粘合、镶接在一起，和/或采用任何其它合适的方法。根据另一变型，下层45和表面层41由对折的一整片构成。因此边缘5、7、9、11中有一边由折边构成，另三边则分别由自由边相互组合。通常，主体3构成保护性的和/或密闭性的外壳或封装，将覆盖部件1的内部元件与外部环境隔离。尤其是当部件1与水接触时电子元件受到保护。
如图8所示，当压力(图中用箭头表示)施加在表面层41上时，例如由人体重量产生的压力，表面层41变形并在受压处陷入镂空部47中。于是导体49在相关镂空部47中与电触点51接触。
根据本实例，镂空部47沿覆盖部件1的主方向x、y相互之间的中心距大约7.5cm，对于表面积1.6mx2.1m的覆盖部件1而言，就有252个压力传感器23，压力传感器23由导体49、镂空部47、触点51三者构成。镂空部47的间距最好介于5cm至20cm之间。
根据图13表示的实施方式，其功能与前述实施方式中相似的元件都按同样的方式标注。中间层3的厚度和组分根据其弹性或刚性选择。表面层41和下层45都由一层膜构成，分别为411和451，材料为聚酯、聚乙烯、或聚酰亚胺。膜411和451的厚度介于1mm至5mm之间，例如3mm。
膜411和451的相对的表面，也就是朝向主体3的内部的表面，分别带有导体箔31和33。表面层41的膜411的向内的表面带的导体箔31构成一组导体箔31。下层45的膜451的向内的内表面带的导体箔33构成另一组导体箔33。
导体箔31、33的材料是铜箔、铝箔或任何其它合适的导体，采用沉积法或涂料法制成，从而形成平电缆，也就是厚度相对于表面积很小。
作为变型，两组导体箔31、33分别固定在膜411、451上，例如粘合或采用热再活化树脂。采用两个滚轮间的压力或者采用加热，导体箔31、33分别直接贴在膜411、451上。这一过程称为“涂敷”：膜材料本身是热再活化的。例如可以采用聚酯-酰亚胺作为材料，该材料与铜的粘合性好。
此处的导体箔31、33厚度介于30至200μm之间，例如50μm。导体箔31、33彼此形状相似。导体箔31、33的长度和宽度根据部件1的尺寸调整。根据本实例，导体箔31、33的长度略小于部件1的长度，此处即小于50cm。导体箔31、33的宽度介于2至20mm之间，例如6mm。
导体箔31、33分别在膜411、451的内表面平铺。第一组的导体箔31相互平行。第二组的导体箔33相互平行。导体箔31、33分别沿部件1的主平面的平行面中的x方向和y方向延伸。第一组导体箔31沿x方向、第二组导体箔33沿y方向，x、y方向二者相互垂直。导体箔31、33相互之间的间距固定。两组导体箔31、33叠放形成基本上均匀、规则的网格。第一组导体箔31形成一系列沿x方向的行。第二组导体箔33形成一系列沿y方向的列。
第一组导体箔31与第二组导体箔33在镂空部47处交叉。此处，交叉的意思是沿垂直于部件主平面的方面(z方向)看到的交叉，当部件1不受应力时导体箔31、33不相互接触。各组导体箔31、33沿z方向保持的距离为中间层43的厚度。
当具有z方向分量的压力作用于第一组导体箔与第二组导体箔之间的交叉点时，相对应的导体箔31的部分48与导体箔33的部分50接触。相关导体箔31与相应导体箔33之间建立电接触，就像开关闭合一样。根据这种配置，导体箔31、33的每个交叉点构成压力传感器23。
导体箔31的部分48与导体箔33的部分50通过镂空部47相对。每对通过共同镂空部47相对的导体箔31、33的部分48、部分50构成压力传感器23。固定在层41；45的膜411；451的内表面的导体箔31；33的各对部分48；51的整体构成了压力传感器23矩阵。
处理单元27包括印刷电路，例如专用集成电路(英文ASIC，表示“Application-Specific integrated Circuit”)，可编程逻辑电路(例如英文缩写为FPGA的，表示“Field-Programmable Gate Array(现场可编程门阵列)”)，或片上集成系统(即英文SoC，表示“System on Chip(片上系统)”。
根据一种优先的实施方式，主体3采用矩形或正方形的总体形状。处理单元27位于主体3的一角。因此，与此角相对的边就可以在安装覆盖部件1之前切割掉，从而可以在铺设时根据要覆盖的地面形状和尺寸调整覆盖部件1的形状。此处切割可以采用剪刀或铺设地面的工人常用的壁纸刀，等等此类常用工具。事实上，在房间的角落铺设时，处理单元27所在角的对边上的两个端子就没有用了。于是覆盖部件1的相应部分就可以切割下来以便与铺设的房间的形状相适应。铺设过程非常灵活，因此覆盖部件1可以用标准模子制作，同时还能与复杂、不常用的形状相适应。
本文至此描述了覆盖部件1的几种实施方式。正如上文所提到的那样，本发明的覆盖部件用于与类似覆盖部件组装，以便覆盖现有地面。因此覆盖部件1可以被布置为与其它类似覆盖部件相连接，至少可以与其它的兼容覆盖部件相连接。为此，最好提供由多个覆盖部件1组成的成套装备，例如以安装成套装备件的形式。
图9显示了这种组装的实例，包括九件覆盖部件101至109，相互安排成三行三列。
覆盖部件101至109的端子15、17、19、21被布置为与并置的覆盖部件的端子15、17、19、21中至少一个相连接。根据本实例，各覆盖部件101至109的北端子15和东端子17是阳端子。作为匹配，各覆盖部件101至109的西端子19和南端子21是阴端子。通常，要相互连接组合的两个端子的形状是互补的。
根据一种组装状态，例如图9所示的，地面覆盖部件101至109是相互连接的。各覆盖部件101至109的各处理单元27之间的信息传输通过端子15、17、19、21的相互连接来实现。
端子的这种布置还可以起到防错的作用。根据这种配置，如果各覆盖部件101至109的下层45朝向地面并且表面层41朝向上方，那么各覆盖部件101至109必然相互之间取向相同，从而可以相互连接。表面层41的可见表面与下层45表面之间的质地、材料和/或颜色差异可以减少部件101至109的两个主要表面颠倒的可能性。
作为变型，当在地面铺设覆盖部件不关心表面的朝向时，表面层41和下层45可以相同。于是覆盖部件就可翻转使用了。
作为变型，端子可以都是同一类型的，例如都是阳的或都是阴的。在这种情况下，需要单独的元件插在在要连接的两个端子之间，例如骑马钉，骑马钉例如可以是阴-阴的或阳-阳的。这一变型的优点是只需要一个类型的端子，降低了生产成本。另外覆盖部件的取向也可自由了，便于工人在铺设时的工作。这种部件在铺设时没有取向的限制。这种部件的取向只在以后配置过程中才会根据其与其它部件的位置关系来确定，如下文所述。
根据另一种变型，端子可以至少部分相互重叠。换句话说，在一个覆盖部件紧挨着已经铺设好的覆盖部件再铺设的过程中，第二个部件的端子至少部分遮盖第一个部件的端子。于是连接沿着与主体平面基本上垂直的方向实现。从而可以在铺设的同时用竖直方向的动作完成连接操作。如果端子在被布置成遮盖或被遮盖的情况下功能相同，那么这种变型与骑马钉的变型可以组合到一起。
根据其它变型，端子可以是非接触性的器件，例如电容性或电感性的通信元件。在这种情况下，两个相邻块的端子可以分别位于各块的主体内部，穿过各块的主体构成的外套与相应的端子通信，而从外面接触不到。这种方式便于主体的内部与外部环境隔离。流体通过端子渗透到覆盖部件内部、损坏的风险大大降低。
在运行状态下，成套装备除了包括覆盖部件101至109之外，还包括中央单元71或分析器，用于检测跌倒。
中央单元71包括端子73。端子73可以与覆盖部件101至109中至少一个相连接，例如通过所述部件的端子15、17、19、21相连接。此处中央单元71的阳端子73连接到覆盖部件101的西面阴端子19，覆盖部件101位于成套装备的西北角。
中央单元71包括处理器75，处理器75与端子73相连。
一组覆盖部件101至109在地面铺设并相互连接后，处理器75就与覆盖部件101至109之一的处理单元27相连并加电。在开机、重启动、或复位时，处理器75执行配置操作。
图10的流程图可以由处理器75和处理单元27执行以便实施。在操作201，处理器75通过中央单元71的输出端即此处的端子73发出配置信号，即“ping”。
在操作202，配置信号由与端子73相连的第一覆盖部件收到，在图9的情况下即部件101收到。部件101的处理单元27通过端子之一即此处的西端子19收到信号。处理单元27识别出配置信号以及接收信号的源端子，此处为西端子19。
配置信号包含中央单元71所连接的第一部件的唯一定位标识，此处的第一部件是覆盖部件101。该标识在此处是一对(x，y)类型的坐标，位于地面相应的平面，定义为原点(0，0)。如下文所述，定义该原点可以定义部件组101至109和中央单元71内的信息传播。此处的定位标识既是部件101的识别信息又是部件101相对于部件组的定位信息。
在操作203，部件101的处理单元27将配置信息解释为指定覆盖部件101为部件组的第一部件。处理单元27将覆盖部件101的定位标识(0，0)存储在其存储器中。
操作204可以在操作203执行之前、之中、之后执行。在操作204，处理单元27将配置信号的来源解释为称为源端子，此处的西端子19。例如，处理单元27在其存储器中存储源端子或输入端子的标识。该标识在此处是“西”。通过确定这一取向还可以定义部件组101至109以及中央单元71中的信息传播。西端子19于是被定义为输入端。
作为变型，中央单元71发射的配置信号可是空白的，也就是说不包含任何定位信息。在这种情况下，每个处理单元27被布置成用于响应于接收到空配置信号而将定义原点(0，0)的定位标识赋给它所属的覆盖部件。
在操作205，第一部件(此处为101)的处理单元27发射多个修改后的配置信号。这些修改后的配置信号中的每一个都发向另外三个端子15、17、21之一，于是这另外三个头就变为输出端了。此处修改后的配置信号包括发射覆盖部件101的定位标识、接收覆盖部件102、104的定位标识、源端子的标识，此处对部件102而言是“西”端子，对部件104而言是“北”端子。部件101的处理单元27根据发射覆盖部件101的标识和发射信号的端子来分别确定部件102、104的标识。例如，部件101的东端子17要传输的标识对应于部件101的东-西向坐标(x)增加1，即(1，0)。类似地，部件101的南端子21要传输的标识对应于部件101的南-北向坐标(y)减1，即(0，-1)。要传输的标识信息在此由处理单元27以迭代方式选定。
在操作206，每个修改后的配置信号被每个称为接收器的覆盖部件102、104接收，覆盖部件102、104与发射部件101的三个输出端子15、17、21之一相连。每个所述部件102、104的处理单元27通过端子之一接收信号，此处通过部件102的西端子19和部件104的北端子15接收。每个处理单元27都识别出修改后的配置信息以及接收信号的端子。处理单元27将源端子的标识存入存储器，此处部件102、部件104分别是西端子19、北端子15。该端子于是被定义为输入端子。
在操作207，各处理单元27解释修改后的配置信号。此处各处理单元27向其存储器中分别存入其所属的覆盖部件102、104的定位标识(1，0)、(0，-1)、以及从发射部件101收到的信号中所包含的源覆盖部件101的定位标识(0，0)。处理单元27根据其它定位信息计算出部件的定位信息。采用的是迭代计算。
接下来，接收部件102、104各自通过其未定义为输入端、即定义为输出端的另外三个端子中的每一个传输信号。该操作与操作205相似，接收部件102、104这次自己变成了发射部件，向并置的其它部件103、105、107发射修改后的配置信号。例如，覆盖部件102的处理单元27通过比较部件101和102的定位标识确定：部件101和102沿与坐标轴x相应的方向排成一行。事实上，覆盖部件101和102之间的x坐标增加了。于是覆盖部件102的处理单元27可以以某种方式增加(或减少)自己的定位标识(1，0)以便计算出向各输出端子传输的定位标识，此处为：通过东端子17向覆盖部件103传输(2，0)；通过南端子21向覆盖部件105传输(1，-1)。配置信号就这样逐步传输，不断地对部件组中相互连接的各部件进行配置。
一旦定位标识和“输入”端子设定并存入处理单元27的存储器，处理单元27就会忽略配置信号，以便只定义唯一一个“输入”端子。例如，针对部件105的情况，该部件的处理单元27将只处理从部件102或只处理从104接收到的信号。该特征可逆，并且可以通过复位命令取消。例如，中央单元71发射的专门信号可以清除处理单元27的存储器中存储的信号。
作为变型，配置信号可以限制为只向某些输出端子传输，以便限制信息交换。
根据配置过程的变型，各覆盖部件101至109的压力传感器23的触发状态被重建并被设定为参考状态。在该校准步骤中，如果某些压力传感器23被检测为激活状态(检测到压力)，那么处理器75将来在运行过程中会忽略这些传感器23相关的状态信息。部件上无人而只有日常家具时采用这种校准方式。这样压力传感器23检测到压力，例如由家具产生的压力时，可以后续计算过程中消除、至少可以忽略这些压力。通过这种方式，家具的存在不会干扰测量，也就保证了报警的真实性。
根据另一实施方式，可以每隔固定时间，例如每隔六小时，就进行一次校准，由处理器75发送配置信号。根据这一实施方式，并置的两个部件的两个端子之间的连接故障可以自动解决。配置信号可以经由绕开缺陷连接的路径逐步传输。只要有效连接足够，就可以定义信息传输的适宜路径或线路。该实施方式适用于包含多余端子的覆盖部件，例如包含四个端子。根据这一实施方式，在连续校准过程中，当检测到持续存在的压力时就可以取消(neutralisation)某些传感器23。
部件配置完成后，也就是说其定位标识和源端子的标识存入其处理单元27的存储器中之后，该部件就从配置状态进入检测状态。
在检测状态，各处理单元27传输状态消息。该状态消息包括与处理单元27相连的至少某些压力传感器23的“检测到压力”或“未检测到压力”的状态。该传输通过输入端子进行，输入端子的标识存储在处理单元27的存储器中。在检测状态，配置阶段的“输入”端子用作输出端子，反之亦然。状态消息还包含与相关部件有关的每个所述传感器23的定位标识、部件在配置过程中建立的定位标识、时间标记。利用这一对标识即部件的定位标识/传感器在部件中的定位标识可以识别并定位部件组中的各传感器23。各处理单元27将这些信息关联起来，以便形成消息。换句话说，除了其相连的各压力传感器23的激活状态和标识以外，处理单元27还应用包含部件的定位信息的标记，以便区分两个不同部件的两个对应传感器23的信息。这样就可以在以后识别出带有所述压力传感器23的覆盖部件。
根据本实例，每个传感器23的状态或仅仅状态改变了的传感器的状态包含在消息中，消息按预定的时间间隔传送。
作为变型，只要一检测到传感器23的状态发生了变化就将整个传感器组的状态包含在消息中。
根据另一变型，只有当检测到至少一个传感器23的状态发生变化时才传送消息，并且只有检测到变化的传感器23的状态包含在所述消息中。可以称之为“活动等待”或“轮询”。
此外，在检测状态，各处理单元27通过其“输出”端子之一接收状态消息，通过其“输入”端子传送该消息。状态消息如此逐步传送，与配置操作中信号的传送方向相反，一直到达处理器75。处理单元27将被关联的信息以及接收到的信息按预定的时间间隔发送。通过处理单元27的这种安排可以重组不同的原始信息，以便通过数量有限的通道将其发送，此处也就是通过输入端子发送。
处理器75收集部件组101至109的各部件的全部状态消息。
处理器75利用从覆盖部件101至109的状态消息中提取的信息计算出相互连接的覆盖部件101至109的压力传感器23的状态矩阵91或图形。图9的各覆盖部件101至109的各压力传感器23的状态图形91如图11所示。
画叉的空间表示压力传感器23是活动的，即检测到大于设定检测阈值的压力。空白空间表示压力传感器23不活动，即检测到小于预定检测阈值的压力。
检测所需要计算可以在中央单元71中进行。为此，中央单元71可以包括运算单元，以嵌入式器件、专用卡或任何其它合适的器件的形式。中央单元71还可以包括通信装置，有线的(普通电话线或网络，例如以太网)或无线的(例如通过GSM、GPRS、3G、或Wifi通信接口或模块)。通信模块与处理器75的输出端相连。
此外，中央单元71也可以由多个部分构成。在这种情况下，中央单元71的第一部分包括与压力传感器23连接的处理器75，第一部分包括与上述类似的通信接口。
第一部分与分离的第二部分通信，第二部分可以进行下述的检测计算，而且也包括与上述类似的通信接口。
这些通信接口或模块可以用来在检测到跌倒时发出报警，例如发向中央服务器、远程监视中心、救援中心，或者对于医院、诊所、养老院而言，发向医务室。
最后，中央单元71可以只包括与上述类似的通信接口，而检测跌倒的全部计算都转移到检测服务器上进行，检测服务器通过该接口与中央单元71相连。
图12是流程图实例，跌倒检测计算单元可以采用该流程图。
在操作300，计算单元利用包括与跌倒检测相关的参数以及通信接口的初始化来进行初始化。
然后在操作310，检测循环开始。该循环包括收集部件101至109的压力传感器23的状态，即与状态矩阵91相应的数据。
然后在操作320，计算单元检查压力传感器23的标识、部件的定位标识和时间标记清单，以便确定这些数据是否符合下文所述的跌倒检测条件。
如果符合，那么通信接口会在操作330被激活，以便发送跌倒检测信号，然后回到操作310进行检测。如果不符合，循环就直接回到操作310。
跌倒检测信号的发送可以包括任何有用的信息，包括根据相关压力传感器23及其所属部件101至109的标识推算出来的跌倒位置、与时间标记相关的时长以便指明跌倒时间，等等。
当人跌倒时，必然仰卧、俯卧，或至少有一部分较大的身体面接触地面。于是可以通过足够密集的网格来区分跌倒和有一个或多个人站在覆盖部件101至109上。
图7、图8所示的实例中的网格很密集，故精确度高。事实上，通过躺倒的人的伸展范围，可以在如下情况下检测到跌倒：
-当多于10个检测点即压力传感器23，在边长约30cm的正方形内，或在对角线大约35cm的类似的矩形内，即面积大约0.09cm2，并且在最小持续时间，例如一分钟左右期间被激活时；或者
-当在第一主方向、对角线、或第二主方向上排成一排的四个检测点在最小持续时间，例如一分钟左右期间被激活时。
通常，对于检测而言，最小持续时间可以设定为大于15秒。根据一种变型，检测可以不依赖于最小持续时间。
根据传感器在部件中的布置并且尤其是它们之间的间距，计算算法被调整，例如为了能够选择测量精度。
这些场景实际上排除了多人在铺有部件101至109的地面上行走或停留的情况。事实上，成年人的脚绝大多数都短于35cm，35cm相当于53码。因此，上文所述的检测标准可以区分出站立状态，站立状态下只有脚与地面接触。此外，在有多人的情况下，就算他们紧靠在一起，由于上述的网格，这些人也不会触发检测，就算镂空部47的中心距为20cm也是如此。
根据一种变型，通过设置计算单元的参数，可以在检测到站立或行走的个人时触发专门的报警。因而本发明除了可以检测跌倒以外，还可以检测非法进入，或者在一般情况下可以检测到人的存在并定位，无论是否处于站立状态都可以检测到。这些数据的归纳分析可以当与数据存储系统耦接后变得更精确、有效。对于老年人保健机构，这样设置参数可以例如迅速地在机构内检测并定位迷路的人。这种功能对于患记忆障碍的人特别有用。
根据另一变型，某些功能，例如上一段落所述的功能，可以自动启动或关闭。例如，只有在预先设定的时间段，例如夜间，站立的人才能触发报警。
这种覆盖部件一方面可以通过工业过程设计并制造，另一方面又在铺设时很好地适应要铺设的空间。养老院的房间或走廊可以采用上述覆盖部件，适当调整其数量和相互搭配，就像例如铺设方砖一样。通过覆盖部件的相互连接可以按多种组合构建传感器网络。所需覆盖部件的数量与要覆盖的总面积基本上成比例。此外，覆盖部件之间的组装也简化了，从而减少了铺设中的失误和缺陷。
根据上文所述实例，所提出解决方案特别利用了覆盖部件的一致性，以便简化铺设安装工人的工作，并降低了铺设中失误的风险。例如，各边都带端子的矩形部件很容易安装并构成一组。
根据具体情形，最好将部件的制造成本最小化，并且/或者使覆盖部件与待覆盖表面尽可能一致。为此，可以为具体的用途改变具体的部件。例如，对于沿墙或角落铺设，可以去除矩形覆盖部件一边或两边的端子。同理，所有覆盖部件可以都只带两个端子，以便定义唯一一个输入和唯一一个输出，从而定义唯一一个逐步传送信息的路径。在这种情况下，各部件的端子的相互位置、部件组中各部件的相互位置都互相关联，需要根据具体情况调整。
本发明不局限于上文所述的、仅仅作为例子的覆盖部件实例，而是包括了业内人士在下面的权利要求书中所能考虑到的所有变型。
此外，本发明还涉及由上文所述的多个覆盖部件或盖板构成的成套装备。这种成套装备还可以包括上文所述的中央单元。
本发明还涉及一种检测跌倒的方法，包括：
重建相互连接的多个覆盖部件中的所有压力传感器的状态；
向中央单元传送从多个覆盖部件重建中提取的传感器状态数据；
在选定的额定时段期间检测下列条件中至少之一：
-相邻的“受压”状态的压力传感器对应的面积大于预定阈值；或
-与“受压”状态的压力传感器相关的定位数据表明：连续排列的传感器中，两端部的传感器的距离大于预定阈值；
-检测到以上两种情况之一后发射报警信号。

Claims (13)

1.一种用于检测跌倒的覆盖部件(1)，包括：
由边缘(5、7、9、11)界定的主体(3)；
位于主体(3)内、按照选定的几何形状分布的多个压力传感器(23)；
处理单元(27)，该处理单元与至少一些压力传感器(23)相连，并且被布置为用于收集这些压力传感器(23)的状态信息；以及
与处理单元(27)相连的至少一个第一端子(15、17、21)和一个第二端子(19)，位于边缘(5、7、9、11)附近并且被布置为用于能够与另一覆盖部件的端子相连；
处理单元(27)被布置用于：
将从所述状态信息中提取的定位信息与覆盖部件(1)的定位信息相关联；
通过第一端子(15、17、21)接收来自第一另一覆盖部件的信息；
通过第二端子(19)将被关联的信息和/或接收到的所述信息向第二另一覆盖部件发送，
其中主体(3)包括表面层(41)、中间层(43)和下层(45)，中间层(43)位于表面层(41)和下层(45)之间并且包括多个至少部分容纳压力传感器(23)的镂空部(47)；每个传感器(23)包括由表面层(41)支撑的上面部分(48)，和由下层(45)支撑的下面部分(50)；镂空部(47)被设置用于允许表面层(41)变形、从中穿过，以便上面部分(48)与下面部分(45)接近和/或接触。
2.根据权利要求1所述的覆盖部件，其中处理单元(27)被布置用于按预定的时间间隔发送被关联的信息和接收到的信息。
3.根据权利要求1所述的覆盖部件，其中处理单元(27)被布置用于响应于压力传感器(23)的状态改变发送被关联的信息。
4.根据权利要求3所述的覆盖部件，其中表面层(41)和下层(45)各包括一层膜，该膜在相对的表面上带有一组导体箔(31；33)，导体箔(31；33)在每组内平行，各组导体箔(31；33)被布置使得不同组的导体箔(31；33)相互垂直并在中间层(43)的镂空部(47)处相互交叉，以便使得导体箔(31；33)的每个交叉点构成压力传感器(23)。
5.根据上述任一项权利要求所述的覆盖部件，其中主体(3)为矩形或正方形的总体形状，处理单元(27)位于主体(3)的一角。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的覆盖部件，其中处理单元(27)还被布置用于根据迭代计算的定位信息计算所述覆盖部件的定位信息。
7.根据权利要求6所述的覆盖部件，其中处理单元(27)被布置用于以迭代的方式根据所述覆盖部件(1)的标识信息计算另一覆盖部件的标识信息。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的覆盖部件，其中主体(3)呈扁平形状，主体(3)的面积介于400cm2和2.25m2之间。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的覆盖部件，其中第一端子(15、17、21)和第二端子(19)被相互地以匹配方式布置以便为所述覆盖部件的安装形成防错标记。
10.一种用于检测跌倒的覆盖部件成套装备，包括多个根据上述任一项权利要求所述的覆盖部件(101、102、103、104)。
11.根据权利要求10所述的成套装备，还包括用于检测跌倒的中央单元(71)，中央单元(71)包括：
适于与至少一个覆盖部件(101)的至少一个端子(15、17、19、21)相连的第三端子(73)；
处理器(75)，与所述第三端子(73)相连并被布置用于：
收集压力传感器(23)的状态信息，所述状态信息与所述压力传感器(23)的定位信息相关联，所述定位信息与覆盖部件(101、102、103、104)的标识信息耦合；
根据收集到的信息计算相互连接的覆盖部件(101、102、103、104)组合的状态矩阵(91)；
根据状态矩阵(91)检测报警状态；
根据检测的报警状态发送选择的报警信号。
12.根据权利要求11所述的成套装备，还包括通信模块，该通信模块与处理器(75)的输出端相连并被布置用于向中央服务器发送报警信号。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的成套装备，其中处理器(75)被布置用于忽略至少一些压力传感器(23)的状态信息。
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