CN107967786A - 一种老人安全监护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种老人安全监护装置，属于安全监护装置技术领域。老人安全监护装置，包括携带端、家庭端及监护人端，所述携带端包括携带端处理器及与携带端处理器连接的血氧传感器、心率传感器、体温传感器、定位模块、陀螺仪、携带端GSM通信模块，所述家庭端包括家庭端处理器及与家庭端处理器连接的人体红外感应模块、水温检测电路、家庭端GSM通信模块，所述监护人端包括服务器及与服务器通信连接的手机APP，携带端GSM通信模块、家庭端GSM通信模块均与服务器通信连接。本发明运用多传感器相结合，实现自动检测老人跌倒、走失、身体异常自动报警的功能及方案。

Description

一种老人安全监护装置
技术领域
本发明具体涉及一种老人安全监护装置，属于安全监护装置技术领域。
背景技术
随着老龄化社会的到来，老人的数量急剧上升。随着年纪的增长，身体素质和生理机能会逐渐变弱，各种疾病也随之出现，子女们照顾老人时间和精力也有限。据相关统计，老人在家中日常活动或外出运动时容易发生意外（比如心脏问题、跌倒昏迷、煤气中毒或迷路走丢等）。一旦老人独自在家或外出发生意外，得不到及时的救助，后果将不堪设想。
现有的大多数技术方案中，具有电话通讯、大屏幕显示、随带式紧急呼叫器可在室内外实现紧急呼叫及自动播放呼叫信息，独具来电显示、远程遥控、双方通话、以便实施最佳救援方案。现有的技术方案中，都是一对一报警，而且报警方式都是电话语音呼叫报警，有的只是手动按击紧急呼叫器的按钮实施报警，报警渠道单一有延时，没有多方位监控老人的安全，现有的报警时机都是在发生之后最紧急的时候报警，都没有根据老人的生理指标作预处理和判断提示。
发明内容
因此，本发明针对现有技术的上述问题，设计一种老人安全监护装置，能有效地避免在老人身上出现的各种安全问题，更能防止这些意外的发生。此发明主要用在老人的日常生活中，能够实时监测老人的生理状态（血氧、心率、体温）、家庭有害气体浓度、老人外出提醒和外出活动定位。并且能够根据上述所监测的数据作出相应的报警和其他处理。
具体的，老人安全监护装置，包括携带端、家庭端及监护人端，所述携带端包括携带端处理器及与携带端处理器连接的血氧传感器、心率传感器、体温传感器、定位模块、陀螺仪、携带端GSM通信模块，所述家庭端包括家庭端处理器及与家庭端处理器连接的人体红外感应模块、水温检测电路、家庭端GSM通信模块，所述监护人端包括服务器及与服务器通信连接的手机APP，携带端GSM通信模块、家庭端GSM通信模块均与服务器通信连接。
进一步的，所述携带端安装在防水手表上，所述家庭端安装在家庭浴室内。
进一步的，所述携带端处理器、家庭端处理器均为ATmega328。
进一步的，所述携带端还设有与携带端处理器连接的携带端蓝牙模块，所述家庭端还设有与家庭端处理器连接的家庭端蓝牙模块。
进一步的，所述携带端还设有携带端供电充电电路、工作指示灯、OLED模块，所述家庭端还设有家庭端供电充电电路、LCD显示屏幕。
进一步的，所述家庭端还包括环境温湿度检测电路及有害气体检测模块，环境温湿度检测电路连接负离子净化装置，有害气体检测模块连接浴室抽风机。
本发明的有益效果在于：本发明的老人安全监护装置与现有技术相比，具有以下优点。
老人的摔倒检测运用多传感器相结合，使信息的可靠度大大提高，同时弥补了浴室安全和生理异常无察觉的大窟窿，打破现有老人监护设备功能的局限性和单一性，本发明能实时监测老人的生理状态和所处环境的安全性，当出现异常时多种信息渠道通知监护人，定位围墙和实时追踪能及时找回走丢的老人。无论在医疗和安全方面，都大大降低老人发生意外的概率。
附图说明
图1为本发明老人安全监护装置的示意图。
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说明：
如图1所示。
本发明提供一种基于物联网的老人安全监护装置，主要运用多传感器相结合，实现自动检测老人跌倒、走失、身体异常自动报警的功能及方案。
老人安全监护装置包括：穿戴设备、浴室环境检测设备和手机监控管理端。穿戴设备端包括微处理器(MPU)与微处理器连接的传感器模块(六轴陀螺仪、蓝牙定位、北斗定位、心率传感器、血氧传感器、体温传感器)，GSM通信模块，OLED显示屏，以及为上述设备供电的电源管理模块。浴室环境检测设备包括微处理器(MPU)与微处理器连接的传感器模块(人体红外感应模块、湿度传感器、水温传感器、有害气体传感器、光照强度传感器、蓝牙定位），GSM通信模块，以及为上述设备供电的电源管理模块。手机监控管理端包括紧急报警处理模块、数据实时读取和历史数据查看及数据异常提示。
微处理器，主要功能有以下几点：（1）控制传感器数据的采集，以及判断老人摔倒的各种算法。（2）切换北斗和室内定位。（3）控制报警信息的发送。（4）控制继电器，开关等外设的正常工作。考虑到外设和性能，使用的微处理器(MPU)为ATmega 328P。
负离子空气净化模块，用来处理受污染的空气。运用电荷移动的特性（在电场中，带不同电荷的粒子运动方向不同），在电场中添加过滤网，以吸收空气中漂浮的带电污染物。
GSM通信模块，其主要作用是在突发情况下，MPU发送求救指令唤醒GSM通信模块，指令的格式为AT指令，该模块以GPRS的形式将报警信息发送到手机监控管理端。也是用来上传所有传感器的数据。
数据库，主要用来存放GSM通信模块上传的数据。
光照强度传感器，主要用来控制灯光的开关，当光照强度低于设定值时，开关开启，当光照强度高于设定值时，开关关闭。
蓝牙定位，主要用于判断老人是否离家外出，老人在家时，穿戴设备能自动与浴室环境检测设备连接，当连接断开时，穿戴设备自动发送短信到手机监控管理端。
北斗定位，主要用于判断老人是否迷路走丢，手机监控管理端设置电子围墙，当老人位置超出设定范围外，穿戴设备自动发送报警信息到手机监控管理端。
生理检测，主要运用心率传感器、血氧传感器、体温传感器来实时检测老人的生理状态，当生理指标超出正常范围或趋于非正常范围时（正常范围：心率为60～100次/分，血氧为动脉血:约98%、静脉血:约75%，体温为36.3℃～37.2℃(口腔)、36.1℃～37℃(腋窝)），通过显示屏幕显示通知老人，同时穿戴设备自动发送报警信息到手机监控管理端。
OLED显示屏，主要在老人生理出现异常时，闪烁提示老人，也用于显示老人的生理数据。
水温检测，主要用来防止高温烫伤老人，检测出水口的温度，温度高于设定值时关闭水源。
湿度传感器，主要用来防止湿度过高滑倒老人，检测浴室的湿度，湿度高于设定值时打开继电器，浴室的排气扇接继电器。
跌倒检测方法，包括以下步骤：
1)通过MPU采集六轴陀螺仪的加速度信息，计算得到合加速度(a)和位移后的高度，合加速度的算法：a²=a1²+a2²+a3²。
2)人体红外感应模块（以下简称：红外探头），用于检测老人的沐浴状态，红外探头安装在一定高度，当在沐浴时间段内，人体红外感应模块没有检测到老人的身体时，向微处理器发送指令，作出报警。
穿戴设备由锂电池通过电源管理模块供电，接通穿戴设备的电源，等待两秒电源稳定，初始化显示屏，并在显示屏中显示“Welcome...”界面，同时初始化微处理器(MPU)的IO口及其外设，初始化完成后，读取心率传感器、血氧传感器、体温传感器的数据，经过微处理器(MPU)处理后，最终数据在显示屏上显示，所有数据上传数据库，以便向手机监控管理端作出报警，显示屏显示数据的条件是陀螺仪发生翻滚。摔倒检测是通过微处理器(MPU)采集六轴陀螺仪的加速度信息和红外探头的数据来判断，北斗定位模块是在蓝牙定位失效后启动。传感器的所有数据均通过GSM通信模块发送至数据库。
接通浴室环境检测设备的电源，等待两秒电源稳定，初始化显示屏并显示“欢迎使用”界面，同时初始化处理器(MPU)的IO口及其外设，初始化完成时，显示屏显示一切正常，进入监测工作。当光照强度检测电路检测到环境光线较弱时（通过模数转换），当光照强度低于设定值时，开关开启，当光照强度高于设定值时，开关关闭。在有害气体超标和检测浴室的湿度大于设定值时（通过模数转换），打开继电器，浴室的排气扇接继电器进行工作。通过微处理器(MPU)采集六轴陀螺仪的加速度信息，计算得到合加速度(a)和位移后的高度，同时结合红外探头，用于检测老人的摔倒。红外探头安装在一定高度，当在沐浴时间段内，人体红外感应模块没有检测到老人的身体，和合加速度(a)瞬间大于0.5g后的0.5s内，合加速度(a)的值大于4g，同时满足后认为是老人摔倒。向微处理器(MPU)发送指令，作出报警。微处理器(MPU)不断检测蓝牙定位模块的连接状态，当微处理器(MPU)检测到蓝牙定位模块的连接状态失效时，控制GSM通信模块发送信息到手机监控管理端，手机监控管理端作出提示，所有数据均通过GSM通信模块发送至数据库。
手机监控管理端通过手机所接的网络来访问数据库，从数据库中下载数据，并在手机监控管理端各显示界面中显示数据。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种老人安全监护装置，包括携带端、家庭端及监护人端，其特征在于，所述携带端包括携带端处理器及与携带端处理器连接的血氧传感器、心率传感器、体温传感器、定位模块、陀螺仪、携带端GSM通信模块，所述家庭端包括家庭端处理器及与家庭端处理器连接的人体红外感应模块、水温检测电路、家庭端GSM通信模块，所述监护人端包括服务器及与服务器通信连接的手机APP，携带端GSM通信模块、家庭端GSM通信模块均与服务器通信连接。
2.如权利要求1所述的老人安全监护装置，其特征在于，所述携带端安装在防水手表上，所述家庭端安装在家庭浴室内。
3.如权利要求1所述的老人安全监护装置，其特征在于，所述携带端处理器、家庭端处理器均为ATmega328。
4.如权利要求1所述的老人安全监护装置，其特征在于，所述携带端还设有与携带端处理器连接的携带端蓝牙模块，所述家庭端还设有与家庭端处理器连接的家庭端蓝牙模块。
5.如权利要求1所述的老人安全监护装置，其特征在于，所述携带端还设有携带端供电充电电路、工作指示灯、OLED模块，所述家庭端还设有家庭端供电充电电路、LCD显示屏幕。
6.如权利要求1所述的老人安全监护装置，其特征在于，所述家庭端还包括环境温湿度检测电路及有害气体检测模块，环境温湿度检测电路连接负离子净化装置，有害气体检测模块连接浴室抽风机。
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