CN104700564B - 一种跌倒检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及检测领域，提供一种跌倒检测装置及方法，通过三轴加速度传感器检测加速度值并发送给控制模块，通过控制模块在跌倒的第一时间更全面地对跌倒状况进行准确判断并进行通知，提高判断的准确度，减少了误判，并能实时给出跌倒报警信息，及时通知亲属及医疗服务中心以提供医疗救助。

Description

一种跌倒检测装置及方法
技术领域
本发明涉及检测领域，尤其涉及一种跌倒检测装置及方法。
背景技术
意外摔倒是老人主要的健康威胁以及死亡原因，有因摔倒而需要医疗护理的，有因摔倒致死的，在身体状况相对差的老者中，2/3的意外摔倒可导致死亡，在老人家庭及养老院中，报告不完全统计每年至少有72％的居民会有一次意外摔倒，目前国内外已经有一些类似的检测装置，但是由于传感信号不准确，信号处理不当等原因使得误判率较高，并且装置功耗过大，成本较高，不能远程监控跌倒事件，给装置推广造成了很大障碍。
发明内容
本发明提供了一种跌倒检测装置及方法，旨在解决现有检测装置中传感信号不准确以及误判率高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
本发明实施例提供一种跌倒检测装置，包括：加速度传感器、声音采集模块、控制模块、电源模块以及提示模块；
所述加速度传感器的输出端与所述控制模块的输入端连接，用于采集三维正交坐标系的各轴的加速度分量并输出给所述控制模块；
所述声音采集模块的输出端与所述控制模块的输入端连接，用于采集人体发出的声音并输出声音信号给所述控制模块；
所述控制模块的输出端与所述提示模块的控制端连接，
所述控制模块包括计算单元，与所述计算单元连接的第一判断单元、第二判断单元以及与所述第一判断单元和所述第二判断单元相连的输出单元，
所述计算单元根据所述各轴的加速度分量计算其中任意两轴加速度分量差的绝对值以得到第一差异值、第二差异值和第三差异值；
所述第一判断单元判断所述第一差异值、所述第二差异值和所述第三差异值是否分别在第一预设范围、第二预设范围和第三预设范围内；
所述第二判断单元判断所述声音信号的声音分贝值是否大于第一预设值；
所述输出单元用于在所述第一判断单元和所述第二判断单元均判断为是时，判定为跌倒动作发生，并将跌倒信息发送给提示模块进行提示；
所述电源模块的输出端与所述控制模块的输入端连接，用于为所述控制模块提供工作电压。
所述控制模块包括第一接口；所述加速度传感器连接于所述第一接口，所述加速度传感器在检测的任一轴的加速度分量达到第二预设值并持续第一预设时间时，产生中断信号并发送给所述控制模块，以使所述控制模块读取所述加速度传感器测量的三轴加速度分量。
所述第二预设值不小于一个重力加速度，所述第一预设时间不小于1秒。
所述控制模块还包括与所述输出单元连接的计时单元，所述计时单元用于在所述输出单元判定跌倒动作发生时开始计时。
所述提示模块包括与所述控制模块连接的LED灯和蜂鸣器。
所述跌倒检测装置还包括与所述控制模块连接通讯模块，所述通讯模块用于将所述跌倒信息发送至服务器上。
本发明实施例还提供一种跌倒检测方法，包括：
加速度传感器采集三维正交坐标系的各轴的加速度分量并输出给控制模块；
声音采集模块采集人体发出的声音并输出声音信号给控制模块；
控制模块根据各轴加速度分量计算其中任意两轴加速度分量差的绝对值以得到第一差异值、第二差异值和第三差异值，并判断所述第一差异值、所述第二差异值和所述第三差异值是否分别在第一预设范围、第二预设范围和第三预设范围内，且判断所述声音信号是否大于第一预设值；
控制模块在所述第一差异值、所述第二差异值和所述第三差异值在第一预设范围、第二预设范围和第三预设范围内，且所述声音信号的声音分贝值大于所述第一预设值时，判定为跌倒动作发生，并将跌倒信息发送给提示模块进行提示。
所述加速度传感器采集三维正交坐标系的各轴的加速度分量，并输出给控制模块的步骤具体为：
加速度传感器检测的任一轴的加速度分量超过第二预设值并持续第一预设时间时，产生中断信号并发送给控制模块，以使控制模块读取各轴的加速度分量。
所述跌倒检测方法还包括：
所述控制模块判断跌倒发生时开始计时，将跌倒时间和跌倒持续时间发送给服务器，使所述服务器发送给与所述检测装置相绑定的通信设备。
本发明提供一种跌倒检测装置及方法，通过三轴加速度传感器检测加速度值并发送给控制模块，通过控制模块在跌倒的第一时间更全面地对跌倒状况进行准确判断并进行通知，提高判断的准确度，减少了误判，并能实时给出跌倒报警信息，及时通知亲属及医疗服务中心以提供医疗救助。
附图说明
图1是本发明实施例提供的跌倒检测装置的实施例示意图；
图2是本发明实施例提供的跌倒检测装置中的另一实施例示意图；
图3是本发明实施例提供的跌倒检测方法的实施例流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：
图1示出了本发明实施例提供的一种跌倒检测装置的模块结构，为了便于说明，仅列出与本发明实施例相关的部分，详述如下：
作为本发明实施例提供一种跌倒检测装置的一个实施例，包括：
加速度传感器201、声音采集模块202、控制模块203、电源模块204以及提示模块205；
所述加速度传感器201的输出端与所述控制模块203的输入端连接，用于采集三维正交坐标系的各轴的加速度分量并输出给控制模块203；
所述声音采集模块202的输出端与所述控制模块203的输入端连接，用于采集人体发出的声音并输出声音信号给所述控制模块203；
所述控制模块203的输出端与所述提示模块205的控制端连接，所述控制模块203包括计算单元209，与所述计算单元209连接的第一判断单元206、第二判断单元207以及与所述第一判断单元206和所述第二判断单元207相连的输出单元208，
所述计算单元209根据所述各轴的加速度分量计算其中任意两轴加速度分量差的绝对值以得到第一差异值、第二差异值和第三差异值，
所述第一判断单元206判断所获得的第一差异值、第二差异值和第三差异值是否分别在第一预设范围、第二预设范围和第三预设范围内；
所述第二判断单元207判断所述声音信号的声音分贝值是否大于第一预设值；
所述输出单元208用于在所述第一判断单元206和第二判断单元207均判断为是时，判断为跌倒动作发生，并将跌倒信息发送给提示模块205进行提示；
所述电源模块204的输出端与所述控制模块203的输入端连接，用于为所述控制模块提供工作电压。
本实施例中加速度传感器为三轴加速度传感器，对正交坐标系的X轴、Y轴以及Z轴的各轴方向的加速度分量进行检测，输出加速度分量数据，
具体的，加速度分量数据由其值的符号(“+”或“－”)表示加速度分量的方向，对于加速度分量的方向来说，能够对X轴+方向、X轴－方向、Y轴+方向、Y轴－方向、Z轴+方向以及Z轴－方向的六个方向的加速度分量进行检测。
优选的，所述加速度传感器为超低功耗三轴加速度计ADXL345，分辨率高(13位)，测量范围可达±16G，因此可以很容易检测出人体的跌落并立即报告以做出反应。
所述声音采集模块可以为驻极体传声器或者声音传感器或者分贝测量仪。
所述控制模块可以包括微处理器(MCU)，该MCU可以包括中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)、只读存储模块(read-onlymemory，ROM)、随机存储模块(randomaccess memory，RAM)、定时模块、数字模拟转换模块(A/D converter)、以及复数输入/输出。当然，控制模块也可以采用其它形式的集成电路，如：特定用途集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)或现场可程序化门阵列(FieldProgrammable GateArray，FPGA)等。
优选的，所述加速度传感器与控制模块之间通过12C接口进行通讯。
所述控制模块的计算单元根据各轴加速度分量计算其中任意两轴加速度分量差的绝对值得到第一差异值、第二差异值和第三差异值，即通过抽取三轴加速度传感器测量的三轴上的加速度分量值，通过计算得到X与Y轴、X与Z轴、Y与Z轴上加速度值的差异值，例如通过测量得到X轴、Y轴与Z轴的加速度值分别为A、B、C，首先通过计算得到X与Y轴的差异值︱A-B︱＝△M1X与Z轴的差异值︱A-C︱＝△M2、Y与Z轴的差异值︱B-C︱＝△M3，然后将所获取的差异值发送给第一判断单元，所述第一判断单元判断所获得的第一差异值、第二差异值和第三差异值是否分别在第一预设范围、第二预设范围和第三预设范围内，所述第一预设范围、第二预设范围和第三预设范围通过实验手段得到，优选的，所述△M1在0～1.5g、△M2在2～5g,、△M3在1～3g之间，符合人体跌倒的运动状态，第一判断单元向输出单元输出判断处于跌倒状态控制信号。
所述控制模块的第二判断单元判断采集的声音信号的声音分贝值是否大于第一预设值，优选的，所述声音采集模块为驻极体传声器时，所述第一预设值为65HZ，优选的，所述第二判断单元判断采集的声音信号位于65HZ至1000HZ时，所述第二判断单元向输出单元输出判断处于跌倒状态控制信号。
所述输出单元用于在第一判断单元和第二判断单元均判断为是时，判断为跌倒发生，将跌倒信息发送给提示模块进行提示，所述提示模块为设置在外壳上的蜂鸣器、闪光灯之类的报警模块，所述提示模块还可以为与远端服务器进行通信的通信模块，通信模块的通信方法包括WiFi或Zigbee等。
所述跌倒检测装置上还可以包括诸如一个或多个按钮之类的输入模块，例如用于手工启动或取消报警。
本发明提供一种跌倒检测装置，通过三轴加速度传感器检测加速度值并发送给控制模块，通过控制模块在跌倒的第一时间更全面地对跌倒状况进行准确判断并进行通知，提高判断的准确度，减少了误判，并能实时给出老年人跌倒报警信息，及时通知亲属及医疗服务中心以提供医疗救助。
本发明实施例提供一种跌倒检测装置的另一个实施例，请参阅图2，
所述控制模203包括第一接口，所述加速度传感器201连接于所述第一接口，所述加速度传感器201在检测的任一轴的加速度分量达到第二预设值并持续第一预设时间时，产生中断信号使所述控制模块读取所述加速度传感器测量的三轴加速度分量。
优选的，所述第二预设值不小于一个重力加速度，所述第一预设时间不小于1秒。
所述加速度传感器在检测的其中一个轴的加速度分量大于一个重力加速度并且持续时间大于1秒时，产生中断信号并发送给所述控制模块，所述控制模块为能够被外部中断唤醒的低功耗模式的单片机，加速度传感器将内部的中断信号发送到控制模块的接口上。
所述控制模块203还包括与所述输出单元连接的计时单元210，用于输出单元判断跌倒动作发生时开始计时。
所述提示模块205包括与所述控制模块连接的LED灯211和蜂鸣器212。
所述跌倒检测装置还包括与所述控制模块连接通讯模块213，通信模块的通信方法包括WiFi或Zigbee等，所述通讯模块213通过网关214将跌倒状态信息和跌倒时间上传至服务器215，通过使用手机应用软件远程监控摔倒信息及伤者情况，用以提醒医疗机构及紧急服务中心，并通过电话联系家人提醒事故发生。
本发明提供一种跌倒检测装置，在跌倒的第一时间更全面地对跌倒状况进行准确判断并进行通知，提高判断的准确度，减少了误判，并能实时给出老年人跌倒报警信息，及时通知亲属及医疗服务中心以提供医疗救助。
如图3所示，本发明实施例还提供一种电源输出方法，包括：
301、加速度传感器采集三维正交坐标系的各轴的加速度分量并输出给控制模块；
302、控制模块根据各轴加速度分量计算其中任意两轴加速度分量差的绝对值得到第一差异值、第二差异值和第三差异值；
303、判断所述第一差异值、所述第二差异值和所述第三差异值是否分别在第一预设范围、第二预设范围和第三预设范围内，如果不是，执行步骤301；
304、声音采集模块采集人体发出的声音并输出声音信号给控制模块；
305、判断采集的声音信号的声音分贝值是否大于第一预设值，如果不是，执行步骤303；
306、控制模块判断所获得第一差异值、第二差异值和第三差异值在第一预设范围、第二预设范围和第三预设范围内并且采集的声音信号的声音分贝值大于第一预设值时，判断为跌倒发生，将跌倒信息发送给提示模块进行提示。
其中所述步骤301的具体步骤为：加速度传感器检测的任一轴的加速度分量超过第二预设值并持续第一预设时间时，产生中断信号并发送给控制模块使控制模块读取各轴的加速度分量。
所述步骤306之后还包括：所述控制模块判断跌倒发生时开始计时，将跌倒时间和跌倒持续时间发送给服务器，使所述服务器发送给与所述跌倒检测装置相绑定的通信设备。
具体的，所述服务器内存储有与所述跌倒检测装置相绑定的通信设备的联系方式，如家人的手机号码或者医疗机构的电话号码等，服务器将跌倒信息发送给家人或医疗机构，以及时对跌倒的对象进行救助。
本发明提供一种跌倒检测方法，通过三轴加速度传感器检测加速度值并发送给控制模块，通过控制模块在跌倒的第一时间更全面地对跌倒状况进行准确判断并进行通知，提高判断的准确度，减少了误判，并能实时给出老年人跌倒报警信息，及时通知亲属及医疗服务中心以提供医疗救助。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种跌倒检测装置，其特征在于，包括：加速度传感器、声音采集模块、控制模块、电源模块以及提示模块；
所述加速度传感器的输出端与所述控制模块的输入端连接，用于采集三维正交坐标系的各轴的加速度分量并输出给所述控制模块；
所述声音采集模块的输出端与所述控制模块的输入端连接，用于采集人体发出的声音并输出声音信号给所述控制模块；
所述控制模块的输出端与所述提示模块的控制端连接；
所述控制模块包括计算单元，与所述计算单元连接的第一判断单元、第二判断单元以及与所述第一判断单元和所述第二判断单元相连的输出单元，
所述计算单元根据所述各轴的加速度分量计算其中任意两轴加速度分量差的绝对值以得到第一差异值、第二差异值和第三差异值；
所述第一判断单元判断所述第一差异值、所述第二差异值和所述第三差异值是否分别在第一预设范围、第二预设范围和第三预设范围内；
所述第二判断单元判断所述声音信号的声音分贝值是否大于第一预设值；
所述输出单元用于在所述第一判断单元和所述第二判断单元均判断为是时，判定为跌倒动作发生，并将跌倒信息发送给提示模块进行提示；
所述电源模块的输出端与所述控制模块的输入端连接，用于为所述控制模块提供工作电压；
所述控制模块包括第一接口；所述加速度传感器连接于所述第一接口，所述加速度传感器在检测的任一轴的加速度分量达到第二预设值并持续第一预设时间时，产生中断信号并发送给所述控制模块，以使所述控制模块读取所述加速度传感器测量的三轴加速度分量。
2.如权利要求1所述的跌倒检测装置，其特征在于，所述第二预设值不小于一个重力加速度，所述第一预设时间不小于1秒。
3.如权利要求1所述的跌倒检测装置，其特征在于，所述控制模块还包括与所述输出单元连接的计时单元，所述计时单元用于在所述输出单元判定跌倒动作发生时开始计时。
4.如权利要求1所述的跌倒检测装置，其特征在于，所述提示模块包括与所述控制模块连接的LED灯和蜂鸣器。
5.如权利要求1所述的跌倒检测装置，其特征在于，还包括与所述控制模块连接通讯模块，所述通讯模块用于将所述跌倒信息发送至服务器上。
6.一种基于如权利要求1所述的跌倒检测装置的跌倒检测方法，其特征在于，包括：
加速度传感器采集三维正交坐标系的各轴的加速度分量并输出给控制模块；
声音采集模块采集人体发出的声音并输出声音信号给控制模块；
控制模块根据各轴加速度分量计算其中任意两轴加速度分量差的绝对值以得到第一差异值、第二差异值和第三差异值，并判断所述第一差异值、所述第二差异值和所述第三差异值是否分别在第一预设范围、第二预设范围和第三预设范围内，且判断所述声音信号的声音分贝值是否大于第一预设值；
控制模块在所述第一差异值、所述第二差异值和所述第三差异值在第一预设范围、第二预设范围和第三预设范围内，且所述声音信号的声音分贝值大于所述第一预设值时，判定为跌倒动作发生，并将跌倒信息发送给提示模块进行提示；
所述加速度传感器采集三维正交坐标系的各轴的加速度分量，并输出给控制模块的步骤具体为：
加速度传感器检测的任一轴的加速度分量超过第二预设值并持续第一预设时间时，产生中断信号并发送给控制模块，以使控制模块读取各轴的加速度分量。
7.如权利要求6所述的跌倒检测方法，其特征在于，所述加速度传感器采集三维正交坐标系的各轴的加速度分量，并输出给控制模块的步骤具体为：
加速度传感器检测的任一轴的加速度分量超过第二预设值并持续第一预设时间时，产生中断信号并发送给控制模块，以使控制模块读取各轴的加速度分量。
8.如权利要求6所述的跌倒检测方法，其特征在于，还包括：
所述控制模块判断跌倒发生时开始计时，将跌倒时间和跌倒持续时间发送给服务器，使所述服务器发送给与所述跌倒检测装置相绑定的通信设备。
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