CN104700570A - 一种起居监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起居监测装置，设置有薄膜触点传感器、主控单元、通讯单元和供电单元；所述薄膜触点传感器采用压电薄膜制成多个排列成一排或者形成多行多列的矩阵状的薄膜触点，每一个薄膜触点的上层导电电路和下层导电电路分别与上层导线和下层导线对应连通，并通过上层导线和下层导线分别与传感器的两个接线端子对应连通；所述接线端子连接主控单元，通过主控单元检测生成着床、离床或者翻身的数字信息，通过通讯单元发送至远程终端。本发明通过设计一种低成本的薄膜型触点传感器，铺设在床垫上或者沙发座椅上，从而在有效监测家中老人日常起居的同时，可以尽量减少铺设所述传感器对老人躺卧时造成的不舒适影响，铺设方便，便于推广使用。

Description

一种起居监测装置

技术领域

本发明属于智能监护技术领域，具体地说，是涉及一种用于对独居老人的起居情况进行自动监测的装置。

背景技术

在网络、报纸或电视媒体上经常会看到独居老人在家中死亡多日无人知晓的新闻报道，这源于中国社会的发展现状：独居老人、空巢老人占比日益升高，子女不能与老人常常见面，政府提供的养老保障又极为有限。在这种社会背景下，一些低成本的养老看护技术手段在一定程度上弥补了目前养老人员短缺的不足，可以协助子女间接地了解和监测家中老人的睡眠情况。

目前已经提出的睡眠监测方法和监测装置大多是通过检测人体的呼吸、心跳等生命体征来判断睡眠情况，这种监测手段，其监测装置的组成结构较为复杂，成本较高，不宜推广使用。还有些睡眠监测装置采用一整块金属板制成片状的压力传感器，考虑到躺卧舒适性问题，必须将其放置到床垫内部、床垫下方或者床脚下使用，检测精度不高，不易铺放，因此实际使用情况并不理想，不便于推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本的起居监测装置，通过设计一种低成本的薄膜型触点传感器，铺设在床垫上或者沙发座椅上，从而在有效监测家中老人日常起居的同时，可以尽量减少铺设所述传感器对老人躺卧时造成的不舒适影响，铺设方便，检测精度高。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种起居监测装置，设置有薄膜触点传感器、主控单元、通讯单元和供电单元；所述薄膜触点传感器采用压电薄膜制成多个薄膜触点，所述的多个薄膜触点排列成一排或者形成多行多列的矩阵状，将每一个薄膜触点的上层导电电路与上层导线连通，将每一个薄膜触点的下层导电电路与下层导线连通，所述上层导线和下层导线分别与传感器的两个接线端子对应连通；将所述传感器的接线端子连接主控单元，通过主控单元检测传感器中薄膜触点的触动情况，并生成着床、离床或者翻身的数字信息，通过通讯单元发送至远程终端；所述供电单元为所述主控单元和通讯单元供电。

优选的，所述主控单元对生成的着床、离床或者翻身的数字信息进行记录，并在远程终端访问所述起居监测装置时，将记录的所述数字信息发送至远程终端；所述主控单元在检测到着床时间超过设定阈值时，生成报警信号，通过通讯单元发送至远程终端，通过远程终端直接输出报警信号，及时提醒远程的监护人员注意。

优选的，所述通讯单元可以是GPRS模块，通过GPRS网络与远程的手机链接通讯；或者，所述通讯单元可以是蓝牙模块，所述蓝牙模块首先与本地手机无线通信，然后通过本地手机与远程的手机链接通讯；或者，所述通讯单元可以采用WiFi模块，所述WiFi模块首先与本地路由器无线通信，然后通过有线网络与远程计算机链接通讯，远程用户通过登陆计算机访问所述起居监测装置，调取记录信息，所述计算机在接收到报警信号时，直接将报警信号推送至与其绑定的手机，向手机用户报警，避免延误救治时间。

为了实现主控单元对薄膜触点触动情况的准确检测，所述主控单元利用其两路GPIO口连接所述传感器的两个接线端子，并在其中一路所述的GPIO口上连接上拉电路，所述主控单元将其另外一路所述的GPIO口置为低电平，通过检测连接上拉电路的所述GPIO口的高低电平状态，即可准确地判断出传感器中是否有薄膜触点被触动。

为了保证所述起居监测装置能够长期连续工作，连续记录老人的起居情况，以便于日后能够对老人身体状况的分析提供有效、准确的数据，本发明利用所述主控单元检测供电单元的剩余电量，在检测到供电单元的剩余电量不足时，立即生成提醒信号通过通讯单元发送至所述的远程终端，提醒远程的监护人员及时补充电力，以维持所述起居监测装置持续工作。

为了减少误判，分清躺在床上或者坐在沙发座椅上的是人体还是被褥或者家中宠物，本发明设计所述的每一个薄膜触点在其上施加有10牛顿或者以上的压力时，才使其上层导电电路与下层导电电路贴合，即所述薄膜触点被触动。

进一步的，在所述的每一个薄膜触点中均包含有上下两层塑料薄膜层，在每一层塑料薄膜层上依次印刷有铝箔层导电电路和碳浆层导电电路，以形成所述的上层导电电路和下层导电电路，在所述的上层导电电路与下层导电电路之间设置有中间层，通过改变塑料薄膜层的硬度或者所述中间层的材质或厚度来调节所述薄膜触点触动时所需的外力。

优选的，所述的每一个薄膜触点为圆形，直径在1cm-3cm之间，单排薄膜触点的总长度在80cm-100cm之间，且相邻两个薄膜触点的间距在4cm-6cm之间；当所述薄膜触点排列成多行多列的矩阵状时，相邻两排薄膜触点的间距在15cm-25cm之间。

为了简化工艺，降低成本，各个所述的薄膜触点以及连接在各薄膜触点之间的上层导线和下层导线可以采用对一块压力薄膜直接冲压的方式形成。

为了起到防水作用，将所述上层导线和下层导线通过灌胶封装头与所述传感器的两个接线端子对应连通；为了进一步提高铺设所述起居监测装置后的舒适性，在所述薄膜触点传感器、主控单元、通讯单元和供电单元外部还可以进一步铺设海绵层，在海绵层外部套装织物外套；所述起居监测装置在使用时可以直接铺设在床垫上方或者沙发座椅的坐垫之上，以方便用户使用。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

（1）本发明设计薄膜触点传感器来感测老人的起居活动，成本低，可以直接铺设在床垫上方、被褥下方或者沙发、座椅的坐垫上使用，不仅易于铺设和维护，而且不会影响老人的日常生活，便于市场推广；

（2）本发明通过对薄膜触点传感器的形态以及薄膜触点的布局进行特殊设计，使得薄膜触点均匀地分布在受力表面上，由此可以实现对老人作息活动数据的有效采集，将采集到的作息数据传递到外部系统，可以实现对数据的累计分析，活动能力趋势的预测以及异常数据的告警，从而使得监护工作更加精准，避免出现老人在家中死亡多日才被发现的恶性事件；

（3）本发明根据应用场景调整薄膜触点的触发临界压力，由此可以减少误判的产生，提高监测的精确度；

（4）本发明的起居监测装置在使用过程中无需老人执行任何操作，实现了老人最少介入的目的，将对老人生活环境的影响降至最低。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其它特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明所提出的起居监测装置的一种实施例的电路原理框图；

图2是图1中薄膜触点传感器的一种实施例的薄膜触点布局图；

图3是图1中薄膜触点传感器的另外一种实施例的薄膜触点布局图；

图4是薄膜触点传感器与主控单元连接的一种实施例的电路原理图；

图5是薄膜触点传感器与主控单元连接的另外一种实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。

本实施例的起居监测装置主要由薄膜触点传感器、主控单元、通讯单元和供电单元等部分组成，参见图1所示。其中，薄膜触点传感器用于感应人体的压力，使用时可以铺设在床垫上方或者被褥下方或者沙发、座椅的坐垫上，以采集家中老人是否上床或者入座的活动信息，并通过主控单元进行信息处理后，经由通讯单元将检测到的活动数据发送至远程终端，以实现监护人员对家中老人起居情况的远程监测。

为了实现老人最少介入的目标，在所述装置中设置供电单元，在供电单元中设置一次性电池或者可充电电池，连接所述的主控单元和通讯单元，为所述主控单元和通讯单元供电，并利用所述主控单元定时检测电池的剩余电量，当主控单元检测到电池的剩余电量不足时，生成提醒信号发送至通讯单元，进而通过通讯单元传送至远程终端，通知监护人员及时充电或者更换电池，以保证监护工作的持续进行。

为了降低起居监测装置的硬件成本，并简化装置的安装与维护，本实施例采用压电薄膜来设计所述的薄膜触点传感器。具体来讲，可以将压电薄膜设计成一个个体积较小的薄膜触点1，结合图2、图3所示，例如直径d1在1cm-3cm之间的圆形触点，本实施例优选将每一个薄膜触点1都设计成直径d1为1.5cm的圆形，然后将所述的薄膜触点1排列成一排（如图2所示）或者形成多行多列的矩阵状（如图3所示），通过将单排薄膜触点的总长度d3设计在80cm-100cm之间，且相邻两个薄膜触点之间的间距d2设计在4cm-6cm之间（优选设计d2=5cm），并且在所述薄膜触点1排列成多行多列的矩阵状时，设计相邻两排薄膜触点的间距d4在15cm-25cm之间（优选设计d4=20cm），以此使得各薄膜触点1能够在人体通常可以触及的受力表面上均匀分布，进而实现传感器对人体着床或者入座等活动的准确感测。

当然，各薄膜触点1的具体形状、尺寸、触点间的距离以及总长度都可以根据实际实施情况相应调整，本实施例对此不进行具体限制。

在本实施例的每一个薄膜触点1中均设置有上、下两层塑料薄膜层，在上层塑料薄膜层上依次印刷铝箔层导电电路和碳浆层导电电路，形成上层导电电路；在下层塑料薄膜层上依次印刷铝箔层导电电路和碳浆层导电电路，形成下层导电电路；在上层导电电路和下层导电电路之间设置中间层，通过中间层将所述的上层导电电路和下层导电电路粘结在一起，构成复合结构。将每一个薄膜触点1的上层导电电路与传感器中的上层导线2连通，将每一个薄膜触点1的下层导电电路与传感器中的下层导线3连通，将所述上层导线2和下层导线3通过灌胶封装头4与外置传感器的两个接线端子J1、J2一一对应连通。当外部有压力施加到所述薄膜触点1上时，薄膜触点1发生形变，若施加的外力小于临界压力，则上层导电电路与下层导电电路不会贴合，保持不接触状态，此时两个接线端子J1、J2的电连接状态保持断开，传感器未触发。当施加到任何一个薄膜触点1上的外力达到或者超过临界压力时，则该薄膜触点1的上层导电电路与下层导电电路贴合接触，从而改变传感器的两个接线端子J1、J2的电连接状态，使两个接线端子J1、J2连通，通过主控单元检测所述两个接线端子J1、J2的连通状态，即可准确地判断出是否有人体躺卧在铺设所述起居监测装置的床上或者坐到铺设所述起居监测装置的沙发或者座椅上。

为了使本实施例的起居监测装置能够自动分辨出床上或者沙发座椅上是的动物、被褥还是人体，以尽量减少误判的出现，本实施例对薄膜触点1触发时所需的临界压力进行调整，根据人体和动物（或被褥）产生的压力不同，调整薄膜触点1的临界压力为10牛顿，即调整传感器中的每一个薄膜触点1在其上施加有10牛顿以上的外力时，才能使其上层导电电路和下层导电电路贴合，产生感应信号，由此来判定此时施压于薄膜触点传感器上的是人体，进而通过主控单元进行老人着床或者入座的活动信息记录。

在本实施例中，所述薄膜触点1的临界压力可以根据不同的应用场景进行适当调整，具体可以采用改变塑料薄膜层的硬度或者材质的方式来进行调整，或者可以采用改变薄膜触点1的中间层的材质或者厚度的方式来调节所述薄膜触点被触动时所需的外力。

为了简化薄膜触点传感器的加工工艺，进一步降低起居监测装置的制作成本，本实施例优选采用直接对一块压电薄膜（其长度和宽度满足薄膜触点传感器的总长度和总宽度的设计要求）进行冲压的方式来形成所述的各个薄膜触点1以及连接在各薄膜触点1之间的上层导线2和下层导线3。

通过采用塑料薄膜来设计所述的薄膜触点1，并在上层导线2和下层导线3的端部加设灌胶封装头4，上层导线2和下层导线3自身即包覆有绝缘外皮，由此可以使得设计出的薄膜触点传感器具有防水功能，保证装置使用的安全性。当然，也可以在所述薄膜触点传感器的外部进一步套装一层防水套，以加强传感器的防水效果。

为了进一步提高所述起居监测装置铺设后的舒适性，本实施例还可以在所述薄膜触点传感器、主控单元、通讯单元和供电单元的外部铺设一层薄海绵，海绵层的外部套装一个柔软透气的织物外套，以便于清洗或更换。

由于本实施例所设计的起居监测装置厚度小、柔软、防水性能好，因此可以直接将其铺设在床垫上方、或者薄被褥的下方、亦或者沙发、座椅的坐垫上，铺设后不会让老人产生不舒适感，不仅解决了传统监护装置必须内置于床垫中或者铺设在床脚下所导致的铺设难度大、不易于维护的问题，而且还可以有效提高检测精度，将对老人日常生活的影响降至最低。

为了使主控单元能够准确地检测到薄膜触点传感器所感应到的人体活动信息，本实施例将薄膜触点传感器的两个接线端子J1、J2分别连接至主控单元。在本实施例中，所述主控单元可以采用单片机或者其他具有数据处理能力的集成芯片，作为整个装置的核心处理部件。本实施例以单片机MCU为例进行说明，参见图4所示，选用单片机MCU的两个GPIO口GPIO1、GPIO2分别与传感器的两个接线端子J1、J2一一对应连接，在其中一路GPIO口（例如GPIO1）上连接上拉电路，例如通过上拉电阻R连接直流电源VCC，所述直流电源VCC可以直接采用供电单元输出的直流电压。单片机MCU在工作时，将其未连接上拉电路的GPIO口（例如GPIO2）置为低电位，并实时检测GPIO1口的电位。当老人躺在床上时，传感器的薄膜触点1因受人体重量的压力作用而使其上层导电电路与下层导电电路贴合，从而使得两个接线端子J1、J2电连通，单片机MCU的GPIO1口电位为低，此时，单片机MCU判定老人着床，生成老人在何时着床的数字信息。若老人离床，则传感器的薄膜触点1因外力消失而使其上层导电电路与下层导电电路分隔开，从而切断两个接线端子J1、J2的电连通回路，此时单片机MCU的GPIO1口因上拉电路的存在而转为高电位，由此判定老人离床，生成老人在何时离床的数字信息。若单片机MCU在短时间内其GPIO1口反复出现高电平和低电平，则判定老人在床上辗转，生成老人在何时翻身的数字信息。

当然，也可以只利用单片机MCU的一路GPIO口连接传感器的一路接线端子，例如连接接线端子J1，如图5所示，并在所述GPIO口上连接上拉电路，而将传感器的另一路接线端子J2接地，单片机MCU通过检测其所述GPIO口的高、低电平状态，即可分析、判断出老人着床、离床、翻身等的活动情况，进而生成有意义的可读信息，例如着床、离床、翻身等数字信息，进行本地保存或者直接传输至通讯单元，通过通讯单元发送至远程终端，以实现监护人员对家中老人起居情况的远程监测。

当单片机MCU在短时间内检测到有人体着床但很快又离开了，则不将此次检测判定为一次有效的着床动作，过滤掉此时的检测数据，以提高检测结果的准确性。

在本实施例中，可以设计所述单片机MCU在生成着床、离床或者翻身等数字信息后，直接将生成的数字信息发送至通讯单元，通过通讯单元传送至远程终端，实现远程监护人员对家中老人起居活动的实时监测，并在远程终端一侧完成对老人活动状况是否异常的分析和判断。当然，也可以设计所述单片机MCU在生成着床、离床或者翻身等数字信息以后，首先进行本地保存并根据一段时间内记录的数字信息进行老人活动状况是否异常的分析和判断；在远程终端访问所述起居监测装置时，再将记录的数字信息和/或活动状况的分析和判断结果（或统称活动信息）发送至远程终端，供远程终端调用。在采用后一种设计方式时，为了避免老人发生意外，设计所述单片机MCU在检测到老人着床时间超过设定阈值时，判定老人可能出现昏迷或者死亡的危险，此时单片机MCU生成报警信号，立即通过通讯单元发送至远程终端。设计远程终端在接收到所述报警信号时，立即启动输出告警，以及时提醒远程的监护人员注意。

在本实施例中，所述通讯单元可以采用GPRS模块，远程终端可以具体指手机，通过GPRS网络实现家中起居监测装置与远程子女手机的无线通讯。当然，所述通讯单元也可以采用蓝牙模块或者WiFi模块。当采用蓝牙模块时，需要在老人家中放置一部手机，通过本地手机与蓝牙模块进行无线通信，接收活动信息，并通过本地手机发送到远程的子女手机上。当老人家中安装有无线路由器时，可以采用WiFi模块设计所述的通讯单元，利用WiFi模块首先与本地路由器无线通信，然后通过有线网络与远程计算机链接通讯，远程用户通过登陆计算机访问所述起居监测装置，调取记录的活动信息。为了实现老人在发生危险时及时报警的功能，设计所述计算机在接收到报警信号时，直接将报警信号推送至与其绑定的手机，向手机用户报警，避免延误救治时间。

当然，以上所述仅是本发明的一种优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种起居监测装置，其特征在于：设置有薄膜触点传感器、主控单元、通讯单元和供电单元；所述薄膜触点传感器采用压电薄膜制成多个薄膜触点，所述的多个薄膜触点排列成一排或者形成多行多列的矩阵状，将每一个薄膜触点的上层导电电路与上层导线连通，将每一个薄膜触点的下层导电电路与下层导线连通，所述上层导线和下层导线分别与传感器的两个接线端子对应连通；将所述传感器的接线端子连接主控单元，通过主控单元检测传感器中薄膜触点的触动情况，并生成着床、离床或者翻身的数字信息，通过通讯单元发送至远程终端；所述供电单元为所述主控单元和通讯单元供电。

2.根据权利要求1所述的起居监测装置，其特征在于：所述主控单元对生成的着床、离床或者翻身的数字信息进行记录，并在远程终端访问所述起居监测装置时，将记录的所述数字信息发送至远程终端；所述主控单元在检测到着床时间超过设定阈值时，生成报警信号，通过通讯单元发送至远程终端，通过远程终端直接输出报警信号。

3.根据权利要求2所述的起居监测装置，其特征在于：所述通讯单元为GPRS模块，通过GPRS网络与远程的手机链接通讯；或者，所述通讯单元为蓝牙模块，所述蓝牙模块首先与本地手机无线通信，然后通过本地手机与远程的手机链接通讯；或者，所述通讯单元为WiFi模块，所述WiFi模块首先与本地路由器无线通信，然后通过有线网络与远程计算机链接通讯，远程用户通过登陆计算机访问所述起居监测装置，调取记录信息，所述计算机在接收到报警信号时，直接将报警信号推送至与其绑定的手机，向手机用户报警。

4.根据权利要求1所述的起居监测装置，其特征在于：所述主控单元利用其两路GPIO口连接所述传感器的两个接线端子，并在其中一路所述的GPIO口上连接上拉电路，所述主控单元将另外一路所述的GPIO口置为低电平，通过检测连接上拉电路的所述GPIO口的高低电平状态来判断是否有薄膜触点被触动。

5.根据权利要求1所述的起居监测装置，其特征在于：所述主控单元检测供电单元的剩余电量，在剩余电量不足时，生成提醒信号通过通讯单元发送至所述的远程终端。

6.根据权利要求1至5任一项所述的起居监测装置，其特征在于：所述的每一个薄膜触点在其上施加有10牛顿或者以上的压力时，其上层导电电路与下层导电电路贴合。

7.根据权利要求6所述的起居监测装置，其特征在于：在所述的每一个薄膜触点中均包含有上下两层塑料薄膜层，在每一层塑料薄膜层上依次印刷有铝箔层导电电路和碳浆层导电电路，以形成所述的上层导电电路和下层导电电路，在所述的上层导电电路与下层导电电路之间设置有中间层，通过改变塑料薄膜层的硬度或者所述中间层的材质或厚度来调节所述薄膜触点触动时所需的外力。

8.根据权利要求7所述的起居监测装置，其特征在于：所述的每一个薄膜触点为圆形，直径在1cm-3cm之间，单排薄膜触点的总长度在80cm-100cm之间，且相邻两个薄膜触点的间距在4cm-6cm之间；当所述薄膜触点排列成多行多列的矩阵状时，相邻两排薄膜触点的间距在15cm-25cm之间。

9.根据权利要求8所述的起居监测装置，其特征在于：各个所述的薄膜触点以及连接在各薄膜触点之间的上层导线和下层导线采用对一块压力薄膜直接冲压的方式形成。

10.根据权利要求7所述的起居监测装置，其特征在于：所述上层导线和下层导线通过灌胶封装头与所述传感器的两个接线端子对应连通；在所述薄膜触点传感器、主控单元、通讯单元和供电单元外部铺设有海绵层，海绵层外部套装有织物外套；所述起居监测装置在使用时铺设在床垫上方或者沙发座椅的坐垫之上。