CN105608839B

CN105608839B - 一种老人室内摔倒求救系统

Info

Publication number: CN105608839B
Application number: CN201610140863.8A
Authority: CN
Inventors: 车玲; 王滟; 杨丹; 杨卫东; 成行洁; 袁霏
Original assignee: Nantong Vocational College
Current assignee: Nantong Vocational College
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2017-09-22
Anticipated expiration: 2036-03-11
Also published as: CN105608839A

Abstract

本发明涉及一种老人室内摔倒求救系统，该系统包括压电电缆、控制器、摄像头和无线路由器。通过在室内铺设的压电电缆在受到压力时的输出电压，检测出老人摔倒时产生的瞬间压力信号，一旦检测到老人摔倒，立即向老人监护人或子女的手机发送消息，并打开室内的摄像头，将拍摄的图片也发送到上述手机。或者也可以将消息和图片发送到社区医院。通过这一过程，可在最短时间内通知到相关人员，以避免老人伤亡的发生。

Description

一种老人室内摔倒求救系统

【技术领域】

本发明属于智能家居领域，涉及信号采集、处理、特征提取等技术，尤其涉及一种老人室内摔倒求救系统。

【背景技术】

现在，随着社会老龄化的不断发展，空巢老人、日常独居老人数量激增。据统计，65岁以上的老年人群中，每年有超过三分之一的老人都有摔倒经历，三分之二老人的意外死亡是有摔倒引起的，而在75岁以上老人中这个比例更是高达70％。

老人如果在室外摔倒，还容易被其他人看到，但是空巢老人在家中时经常没有其他人，如果在室内无其他人的情况下老人摔倒，如不能及时发现，会产生较为严重的后果。因此，老人的独居安全已成为社会的重要问题。针对老人摔倒的问题，除了事前防范、教育之外，最重要的就是在第一时间内尽快送到医院，以降低伤害。因此建立一套完善准确方便的老人室内摔倒求救系统是非常重要的。

目前，大多数的老人已配备手机，老人手机具有一键拨通功能，可通知家属救助。但老人不可能时刻手机不离手，若摔倒后手机较远，则无法求救。另外，现有的老人监测系统一般都是在老人身体上或衣物上安装一些穿戴式的传感设备，实时监测老人是否摔倒。但是，此类穿戴式传感设备并不能时刻穿戴在老人身上，例如老人为了洗澡、睡觉需要取下这些设备，在这些情况下，这些传感设备就不能再检测到老人是否摔倒。因此，现在急需一种独居老人的实时检测系统，可以实时检测到老人摔倒，并且不依赖于老人自身。

【发明内容】

本发明的目的在于提出一种老人室内摔倒求救系统，其能自动检测老人摔倒，并可使老人摔倒后在限定时间内由系统自动报警，通知家属或社区服务站，使老人及时得到救治。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种老人室内摔倒求救系统，其特征在于，该系统包括压电电缆、控制器、摄像头和无线路由器，其中：

所述压电电缆安装于室内地面，可检测室内人员对地面的压力，所述压电电缆在受到压力时产生电压，并通过前置放大器提高输出电压。

所述压电电缆的输出电压与所受到的压力成正比，设输出电压为U，受到的压力为F，则有U＝KF，其中K是压电比例常数；

所述控制器与压电电缆连接，接收压电电缆输出的电压信号，从中识别出老人摔倒的信号；

所述摄像头安装在室内，在正常情况下，所述摄像头是关闭的，只有在所述控制器识别出老人摔倒的信号时，控制器向所述摄像头发出触发信号，触发摄像头开启；所述摄像头在开启后拍摄室内情况，将拍摄到的图片通过无线路由器发送给老人的监护人的手机，或者发送给社区卫生服务站的电脑终端；

所述控制器识别老人摔倒信号的具体步骤如下：

1)控制器接收压电电缆的输出电压U，持续判断U是否满足老人正常情况下的正常范围电压，即是否满足AKWg<U<BKWg；如果满足，则继续下述步骤；其中A是预设的下误差系数，B是预设的上误差系数，W是老人的体重，g是重力加速度；

2)控制器持续监测压电电缆的输出电压，如果输出电压U从正常范围下跌到U<N₁KWg，则控制器将输出电压开始下降的时间点设为时间零点，从时间零点开始计时，记录输出电压U下跌到N₁KWg的时间t₁，如果t₁小于第一阶段时间阈值，则继续执行以下步骤，否则返回步骤1；其中N₁是预设的第一阶段系数；

3)控制器继续监测压电电缆的输出电压，如果输出电压U在时间点t₂前上升到第二阶段电压阈值以上，则继续下述步骤，否则返回步骤1；其中，第二阶段电压阈值U₁通过下述公式计算：

t₃是预先设定的撞击时间系数；

4)控制器继续监测压电电缆的输出电压，如果输出电压在时间点t₄之前，重新回归到正常范围电压，则可以确认出现了一次老人摔倒事件，否则返回步骤1。

优选的，控制器的工作时间可以由用户自行设定。

优选的，根据室内具体情况安装多个摄像头，从而达到摄像头拍摄无死角。

优选的，所述摄像头在启动后，每隔一段时间发送一次拍摄的图片，时间间隔可由用户自行设定。

优选的，所述压电电缆嵌设于地板内部，或者埋设在地毯内部。

优选的，N₁＝27％，所述第一阶段时间阈值为150毫秒，时间点t₂＝500毫秒，时间点t₄＝1500毫秒，t₃＝300毫秒。

本发明具有以下有益效果：

1)可以远程获得老人摔倒的图像。

2)可以及时通知监护人或社区医院救治摔倒的老人。

3)对老人自身无要求，可以自动24小时实时监控。

4)检测准确，在老人摔倒后可以第一时间报警，并支持手机远程推送。

【附图说明】

此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1是本发明系统的架构图。

【具体实施方式】

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本发明的主要思想是：通过在室内铺设的压电电缆，检测老人在室内活动时产生的压力信号，由于老人摔倒产生的压力信号与正常活动的压力信号具有区别，因此在老人摔倒时，可以检测出摔倒时产生的瞬间压力信号，一旦检测到老人摔倒，立即向老人监护人或子女的手机发送消息，并打开室内的摄像头，将拍摄的图片也发送到上述手机。或者也可以将消息和图片发送到社区医院。通过这一过程，可在最短时间内通知到相关人员，以避免老人伤亡的发生。

参照图1，是本发明提出的一种老人室内摔倒求救系统的架构图，可应用于独居老人的家中，该系统包括压电电缆、控制器、摄像头、无线路由器。

所述压电电缆安装于室内地面，例如可以将压电电缆嵌设于地板内部，或者埋设在地毯内部。无论采用哪种方式安装，该压电电缆密集布设与整个室内地面，使得老人在室内无论走到哪里，压电电缆都能检测到老人对地面的压力。该压电电缆能够检测动态力的作用，在受力时产生电荷，可以通过前置放大器提高输出电压。老人在正常走路和摔倒时产生的压力不同，压电电缆的输出也不同。

所述控制器与压电电缆连接，接收压电电缆输出的电压信号，判别信号的类别，根据模糊控制排除老人正常走路、客人来访等正常情况，从中识别出老人摔倒的信号。对于完全独居的老人，控制器可以24小时工作采样。对于只有白天独自在家的老人，可以根据子女在家时间自行设定控制器的工作、采样时间。

所述摄像头安装在老人家中，可以根据室内的具体情况布置多个摄像头，从而达到摄像头拍摄无死角。正常情况下，摄像头是关闭的，这样可以保护老人的个人隐私。当控制器识别出老人摔倒的信号时，其向摄像头发出触发信号，触发摄像头开启，摄像头拍摄室内情况，将拍摄到的图片通过无线路由器发送出去，可以发送给老人的监护人的手机，或者发送给社区卫生服务站的电脑终端，以便根据情况采取相应的救助措施。可以每隔一段时间发送一次拍摄的图片，摄像头可以设置发出图片的时间间隔。对于安装有一键报警装置的，控制器可以直接发出信号自动通知社区医院，起到及时救治的作用。

老人摔到的判断方法：

压电电缆的输出电压与所受到的压力成正比关系，设输出电压为U，受到的压力为F，则有U＝KF，其中K是压电比例常数。因此，对正常活动的老人而言，假设老人的体重为W公斤，则在老人站立、行走时，理想情况下压电电缆输出的电压U＝KWg，其中g是重力加速度。考虑到可能出现的误差，老人穿的衣物多少等引起的波动，因此需要引入一个下误差系数A，一个上误差系数B，从而该压电电缆在老人正常情况下输出的电压U₀是在一个误差范围内波动，即U₀满足：AKWg<U₀<BKWg。这一误差范围被称为正常范围电压。

通过对老人摔倒情况的统计研究，可以总结出老人摔倒的普遍规律。在摔倒之前，老人对压电电缆的压力是在正常范围内的，压电电缆输出满足上述误差范围的正常电压U₀，一旦老人开始摔倒，其对压电电缆的压力有一个短时间内急速减小的过程，甚至可能减小到零，这是摔倒的第一阶段。在摔倒的第二阶段，老人某个部位着地(以后仰摔倒为例，首先臀部着地)，此时压力突然增大，出现一个峰值。在摔倒的第三阶段，老人全身着地，压力回归正常范围。

根据上述摔倒的普遍规律，本发明提出了根据压电电缆的输出电压，判断老人摔倒的方法，具体步骤如下：

1)控制器接收压电电缆的输出电压U，持续判断U是否满足老人正常情况下的正常范围电压，即是否满足AKWg<U<BKWg；如果满足，则说明老人处于正常行走、站立等状态，从而继续下述步骤。

2)控制器持续监测压电电缆的输出电压，如果输出电压U突然在短时间内从正常范围下跌到U<N₁KWg，则说明可能进入摔倒第一阶段；上述N₁是第一阶段系数，经过对大量情况的统计分析，优选N₁＝27％；另外，控制器将输出电压开始下降的时间点设为时间零点，从时间零点开始计时，记录输出电压U下跌到N₁KWg的时间t₁，如果t₁小于第一阶段时间阈值，则可以认为进入摔倒第一阶段，继续执行以下步骤，否则返回步骤1；优选的，上述第一阶段时间阈值为150毫秒。

3)控制器继续监测压电电缆的输出电压，如果输出电压U在时间点t₂前上升到第二阶段电压阈值以上，则说明可能进入摔倒第二阶段；优选的，时间点t₂＝500毫秒；所述第二阶段电压阈值U₁通过下述公式计算：

其中H是预先输入的老人的身高，t₃是预先设定的撞击时间系数，优选的，t₃＝300毫秒。如果在时间点t₂之前，输出电压没有上升到第二阶段电压阈值以上，返回步骤1。

4)控制器继续监测压电电缆的输出电压，如果输出电压在时间点t₄之前，重新回归到正常范围电压，则可以确认出现了一次老人摔倒事件，否则返回步骤1；其中，优选的，t₄＝1500毫秒。

通过上述判断方法，在老人摔倒时，控制器可以通过压电电缆的输出电压检测到。通过实验人员在日常生活中的大量的实验测试，在摔倒发生时，本发明的老人室内摔倒求救系统检测到摔倒的成功率高于95％，误报率小于3％。比较完美的实现了室内老人的摔倒检测和报警。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims

1.一种老人室内摔倒求救系统，其特征在于，该系统包括压电电缆、控制器、摄像头和无线路由器，其中：

所述压电电缆安装于室内地面，可检测室内人员对地面的压力，所述压电电缆在受到压力时产生电压，并通过前置放大器提高输出电压；

所述控制器识别老人摔倒信号的具体步骤如下：

t₃是预先设定的撞击时间系数；H是预先输入的老人的身高；

2.根据权利要求1所述的老人室内摔倒求救系统，其特征在于，控制器的工作时间可以由用户自行设定。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的老人室内摔倒求救系统，其特征在于，根据室内具体情况安装多个摄像头，从而达到摄像头拍摄无死角。

4.根据权利要求1所述的老人室内摔倒求救系统，其特征在于，所述摄像头在启动后，每隔一段时间发送一次拍摄的图片，时间间隔可由用户自行设定。

5.根据权利要求1所述的老人室内摔倒求救系统，其特征在于，所述压电电缆嵌设于地板内部，或者埋设在地毯内部。

6.根据权利要求1所述的老人室内摔倒求救系统，其特征在于，N₁＝27％。

7.根据权利要求1所述的老人室内摔倒求救系统，其特征在于，所述第一阶段时间阈值为150毫秒。

8.根据权利要求1所述的老人室内摔倒求救系统，其特征在于，时间点t₂＝500毫秒。

9.根据权利要求1所述的老人室内摔倒求救系统，其特征在于，时间点t₄＝1500毫秒。

10.根据权利要求1所述的老人室内摔倒求救系统，其特征在于，t₃＝300毫秒。