CN104900010A - 一种悬浮隔空触控跌倒报警浴室垫系统 - Google Patents

一种悬浮隔空触控跌倒报警浴室垫系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种悬浮隔空触控跌倒报警浴室垫系统，电源管理模块安装在本体内部，电源管理模块还电连接有单片机和传感器，传感器前端设置有片状结构的隔空触控感应片，隔空触控感应片分布在本体四周，电源管理模块还电连接有无线通讯模块；单片机将实时位置信息进行计算得出人体与浴室垫的接触面积的大小及形状、接触变化的反应时间，同时也计算出人体的移动方向；能够准确判定使用者是否跌倒。本发明体积小、功耗低、监测面积大、监测精度高、同时能实时监测接触面积的大小及形状、接触变化的反应时间、人体的移动方向，能够准确判定使用者是否跌倒以及跌倒的方向，同时能够预判可能摔伤的位置为救援提供辅助。

Description

一种悬浮隔空触控跌倒报警浴室垫系统
技术领域
本发明涉及安全防护领域，具体涉及一种悬浮隔空触控跌倒报警浴室垫系统。
背景技术
在我们日常生活中，浴室发生意外事件时有发生，如煤气泄漏，触电问题，跌倒问题等等，同时，随着人类社会的发展，全球大多数国家都不同程度上出现老龄化的问题，且老龄化问题越来越严重，老人在浴室跌倒造成的伤害非常普遍。如何解决在浴室跌倒后能自动报警，以便对伤者能及时得到救治，避免伤者因为无人监护而被迫自行移动而造成的二次伤害变得非常期待。
随着通讯技术及微传感器技术的不断发展及信息社会的不断进步，使得研制方便又可靠的跌倒报警装置成为可能，人们希望有一种出现跌倒意外损伤时能够自动报警的装置，以便对伤者及时救治。
针对浴室环境潮湿容易跌倒，能准确判断人体跌倒并报警，同时不需要用户对浴室进行改造，既能防滑倒，同时能监控跌倒并自动报警的装置非常必要。
目前浴室跌倒检测常用的技术有：A针对音频信号的分析，跌倒事件由分析冲击导致振动的频率来判断，安装复杂，容易误判，通用性差。B针对视频的图像分析，通过摄像头实时监测对象的运动状态，用户隐私容易暴露。C针对跌倒后的压力变化数据来分析，需要使用者的跌倒位置位于压力传感器的覆盖范围内才能监控，但是浴室潮湿，布置起来十分麻烦。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种低功耗反应灵敏准确度高覆盖范围大安装简单的悬浮隔空触控跌倒报警浴室垫。
为实现该技术目的，本发明的方案是：一种悬浮隔空触控跌倒报警浴室垫系统，包括本体、电源管理模块，所述电源管理模块安装在本体内部，所述电源管理模块还电连接有单片机和传感器，所述传感器前端设置有片状结构的隔空触控感应片，所述隔空触控感应片分布在本体四周，所述电源管理模块还电连接有无线通讯模块；
所述传感器通过分布在本体周围的隔空触控感应片实时感应周围人体电流大小变化，进而确定人体在浴室垫中所接触到的位置，传感器将位置信息传递给单片机；
所述单片机将实时位置信息进行计算得出人体与浴室垫的接触面积的大小及形状、接触变化的反应时间，同时也计算出人体的移动方向；
分析上述数据，当位置出现异常时，分析此时的接触面积是否大于阀值(之前的接触面积或者是正常站立面积)，若大于则继续分析，当反应时间超过阀值(快速倒地)则判定使用者发生跌倒，同时结合移动方向和接触面积的变化位置分析是正面跌倒还是背向跌倒，此时单片机发出信号给电源管理模块激活无线通讯模块，将信息发给监护人或者服务中心；同时传感器继续监控使用者状态，判断是否跌倒持续与否、使用者清醒与否。
作为优选，所述电源管理模块还电连接有独立电源，所述独立电源为纽扣电池。
作为优选，所述单片机还连接有麦克风和扬声器，在无线通讯模块的辅助，监护人可以通过麦克风和扬声器与使用者进行通话确定跌倒状况。
作为优选，所述传感器处于持续工作状态，单片机处于休眠状态，当有人体接触隔空触控感应片时，才唤醒单片机切换至工作模式，进行实时数据分析。
作为优选，所述无线通讯模块为蓝牙4.0模块，蓝牙4.0模块与其他带有蓝牙模块的设备无线通讯连接。
作为优选，所述单片机通过分析跌倒时的接触面积的形状变化过程和接触变化的反应时间，可以分析出使用者跌倒过程中受到冲击的部位，进而预判可能摔伤的位置，为服务中心提供救援数据。
作为优选，所述隔空触控感应片为正六边形结构。
本发明的有益效果，精确有效解决浴室防摔倒问题，与浴垫一体，不需要增加额外的电气设备或对浴室环境进行额外的改造，弱电工作，防水设计，准确率达到95％以上，安全可靠；同时本系统体积小、功耗低、监测面积大、监测精度高、同时能实时监测接触面积的大小及形状、接触变化的反应时间、人体的移动方向，能够准确判定使用者是否跌倒以及跌倒的方向，同时能够预判可能摔伤的位置为救援提供辅助；采用纽扣电池安装方便、使用时间长；采用蓝牙4.0作为通讯模块，功耗小，成本低，稳定性高；采用麦克风和扬声器进行实时交互，可以减少隐私泄露，而又能及时交流跌倒情况。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的结构框图；
图3为本发明的工作流程图；。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1、2、3所示，本发明所述的具体实施例为一种悬浮隔空触控跌倒报警浴室垫系统，包括本体1、电源管理模块2，所述电源管理模块2安装在本体1内部，所述电源管理模块2外侧包裹有防水用的密封仓6，所述电源管理模块2还电连接有单片机3和传感器4，所述传感器4前端设置有片状结构的隔空触控感应片5，所述隔空触控感应片5分布在本体1四周，所述电源管理模块2还电连接有无线通讯模块7；
所述传感器通4过分布在本体1周围的隔空触控感应片5实时感应周围人体电流大小变化，进而确定人体在浴室垫中所接触到的位置，传感器将位置信息传递给单片机；
所述单片机3将实时位置信息进行计算得出人体与浴室垫的接触面积的大小及形状、接触变化的反应时间，同时也计算出人体的移动方向；
分析上述数据，当位置出现异常时，分析此时的接触面积是否大于阀值(之前的接触面积或者是正常站立面积)，若大于则继续分析，当反应时间超过阀值(快速倒地)则判定使用者发生跌倒，同时结合移动方向和接触面积的变化位置分析是正面跌倒还是背向跌倒，此时单片机3发出信号给电源管理模块2激活无线通讯模块7，将信息发给附近的人、监护人或者服务中心；同时传感器4继续监控使用者状态，判断是否跌倒持续与否、使用者清醒与否。
为了方便安装，所述电源管理模块2还电连接有独立电源，所述独立电源为纽扣电池。纽扣电池安装简单，体积小，适合本设备的低功耗小体积。单颗纽扣电池的工作时间续航力持久，正常能实现半年左右才更换一次电池。
为了方便监护人和使用者进行安全对接，所述单片机3还连接有麦克风和扬声器，在无线通讯模块的辅助，监护人可以通过麦克风和扬声器与使用者进行通话确定跌倒状况。由于浴室属于私密场所，若采用摄像头很容易暴露使用者的隐私，采用麦克风和扬声器可以保证安全的同时进行紧急通话，可以即使反馈使用者跌倒后的情况。麦克风和扬声器可以设置在浴室垫内部，也可以独立与浴室垫，通过蓝牙通讯进行无线连接。
为了提高设备的待机时间，所述传感器处于持续工作状态，单片机处于休眠状态，当有人体接触隔空触控感应片时，才唤醒单片机切换至工作模式，进行实时数据分析。通常浴室是无人使用的，通过让单片机休眠，可以节约用电，延长设备的待机时间。
为了方便通讯，所述无线通讯模块为蓝牙4.0模块，蓝牙4.0模块与其他带有蓝牙模块的设备无线通讯连接。蓝牙4.0功耗小稳定性高，能够长时间不间断的工作，能够有效降低功耗；同时现在的手机、平板电脑等设备都有蓝牙和无线通讯模块，通过蓝牙进行传输，能有效减降低设备功耗和成本。
为了提高救援效率，所述单片机通过分析跌倒时的接触面积的形状变化过程和接触变化的反应时间，可以分析出使用者跌倒过程中受到冲击的部位，进而预判可能摔伤的位置，为服务中心提供救援数据。通过预判摔伤的位置，医护人员会有更多时间准备救援方案和专业器材，在赶到现场后，能够立刻准确的实施救援。
为了提高灵敏度，所述隔空触控感应片为正六边形结构。正六边形的感应片组合位置能够更好的布置，减少重叠感应区域，提高灵敏度。
本系统中用于检测的传感器的型号为DS_TI0240，本传感器的悬浮触控技术有别于传统的电容触控技术，传统的电容触控技术需要人体与感应材料进行皮肤的接触才能识别触控产生，而本传感器的悬浮触控技术，可以实现感应材料和人体在不直接接触，中间隔着一定间隙空气或非合金材料(塑胶、木质材料、纤维、陶瓷等)的条件下，侦测到人体的感应，其有效隔空间隙可以达到30CM甚至更高。每个隔空触控感应片均可以覆盖30CM甚至更高的隔空距离，单个隔空触控感应片的覆盖面积较高，可以大大减小浴室垫的整体面积。同时，即是被检测人体身穿衣服鞋袜都不影响检测效果，隔空触控感应片使用通常的铜皮或者石墨之类的导电体即可，均可隔空检测人体信息，故浴室垫的形式可以非常多样化，几乎不受感应材料的限制。
使用时，传感器通过隔空触控感应片来电容触摸感应人体电流大小变化，进而确定人体在浴室垫中所接触到的位置，同时单片机运行算法通过获取传感器的位置信息计算人体与浴室垫接触的面积，同时也计算接触面积变化的反应时间，以及人体移动的方向。当人体跌倒在浴室垫上时，单片机算法通过传感器传递的数据，计算出人体跌倒在浴室垫上与浴室垫接触的面积大大超出正常站立面积或者跌倒前的接触面积，同时接触变化的反应时间也是远远小于正常接触时间，同时结合算法过滤误触发数据，进而准确判断人体是否真正跌倒。
当确认人体跌倒后，进入报警状态，电源管理模块立刻激活无线通讯模块，通过无线通讯模块发送信息，通过装置传递给附近的人、服务中心或监护人员的终端。所述的接收装置为带蓝牙功能和无线通讯功能的装置，如：手机，蓝牙手镯，电脑，平板电脑等。同时也会将跌倒过程的接触面积变化数据传输给医务人员。
同时本系统还会继续进行监控，如果一小会儿后接触面积发生变化恢复正常接触，使用者可以手动解除报警状态；如果仍旧是大面积且不发生面积变化，说明跌倒状态严重，则启动麦克风和扬声器进行实时交互；如果仍旧是大面积且小面积变化，说明使用者可能清醒，则启动麦克风和扬声器进行实时交互。通过持续监控和实时交互，确保跌倒后的使用者能得到持续关怀，并提供最佳的救援方案。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种悬浮隔空触控跌倒报警浴室垫系统，其特征在于：包括本体、电源管理模块，所述电源管理模块安装在本体内部，所述电源管理模块还电连接有单片机和传感器，所述传感器前端设置有片状结构的隔空触控感应片，所述隔空触控感应片分布在本体四周，所述电源管理模块还电连接有无线通讯模块；
所述传感器通过分布在本体周围的隔空触控感应片实时感应周围人体电流大小变化，进而确定人体在浴室垫中所接触到的位置，传感器将位置信息传递给单片机；
所述单片机将实时位置信息进行计算得出人体与浴室垫的接触面积的大小及形状、接触变化的反应时间，同时也计算出人体的移动方向；
分析上述数据，当位置出现异常时，分析此时的接触面积是否大于阀值(之前的接触面积或者是正常站立面积)，若大于则继续分析，当反应时间超过阀值(快速倒地)则判定使用者发生跌倒，同时结合移动方向和接触面积的变化位置分析是正面跌倒还是背向跌倒，此时单片机发出信号给电源管理模块激活无线通讯模块，将信息发给监护人或者服务中心；同时传感器继续监控使用者状态，判断是否跌倒持续与否、使用者清醒与否。
2.根据权利要求1所述的悬浮隔空触控跌倒报警浴室垫系统，其特征在于：所述电源管理模块还电连接有独立电源，所述独立电源为纽扣电池。
3.根据权利要求1所述的悬浮隔空触控跌倒报警浴室垫系统，其特征在于：所述单片机还连接有麦克风和扬声器，在无线通讯模块的辅助，监护人可以通过麦克风和扬声器与使用者进行通话确定跌倒状况。
4.根据权利要求1所述的悬浮隔空触控跌倒报警浴室垫系统，其特征在于：所述传感器处于持续工作状态，单片机处于休眠状态，当有人体接触隔空触控感应片时，才唤醒单片机切换至工作模式，进行实时数据分析。
5.根据权利要求1所述的悬浮隔空触控跌倒报警浴室垫系统，其特征在于：所述无线通讯模块为蓝牙4.0模块，蓝牙4.0模块与其他带有蓝牙模块的设备无线通讯连接。
6.根据权利要求1所述的悬浮隔空触控跌倒报警浴室垫系统，其特征在于：所述单片机通过分析跌倒时的接触面积的形状变化过程和接触变化的反应时间，可以分析出使用者跌倒过程中受到冲击的部位，进而预判可能摔伤的位置，为服务中心提供救援数据。
7.根据权利要求1所述的悬浮隔空触控跌倒报警浴室垫系统，其特征在于：所述隔空触控感应片为正六边形结构。
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