CN108204679A - 一种电热水器及人体跌倒检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电热水器及人体跌倒检测方法，所述电热水器包括水箱、分别与所述水箱连通的进水管和出水管、主控单元，还包括：流速传感器，用于检测水流的流速并发送至所述主控单元；射频收发模块，用于接受所述主控单元的控制向空间内发射电磁波信号，并接收反射信号将反射信号发送至所述主控单元；主控单元计算出目标的移动速度，若目标的移动速度大于预设值，则判断为跌倒。本发明的电热水器，具有跌倒检测功能无需佩戴，解决了在特定的洗浴环境下用户使用习惯问题，通过检测计算出水速度，将由于水流造成的信号干扰滤除掉，得到纯粹的目标检测信号，检测判断结果更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测方法，具体地说，是涉及一种电热水器及人体跌倒检测方法。
背景技术
卫生间尤其是洗浴过程中，地面积水，最容易滑倒，尤其是独居的老人带来了很大的安全隐患。
现有的摔倒检测方法一般有以下几种：
1. 穿戴式或手持式防摔倒检测，原理是利用加速度传感器结合其他传感器进行检测。产品有智能手环、智能手表、手机等。这些产品一是很少有解决洗浴过程中防水的问题，另外即使防水可以解决，也无法解决用户习惯，很多人尤其老人不愿意在洗澡过程中带手表等。
2. 基于摄像头的智能视频分析方法。该方法即使用摄像头拍摄的视频，做人员定位，摔倒识别。这种方法在洗浴环境中无法使用，除了洗浴的水蒸气、光线等阻碍视频分析给算法增大难度之外，更重要涉及了用户的隐私。
3. 再一种是基于超声波方法，由于洗澡过程中会产生动态的水流，其将会对超声波检测造成干扰，导致检测结果不准确。
以上几种方法都无法很好的解决洗浴环境中的摔倒检测问题。
发明内容
本发明为了解决现有在洗浴环境下的摔倒检测方法，采用穿戴式对防水要求高且不符合用户使用习惯，或者非穿戴式检测结果容易受水流影响的技术问题，提出了一种电热水器及人体跌倒检测方法，可以解决上述问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种电热水器，包括水箱、分别与所述水箱连通的进水管和出水管、主控单元，还包括：
流速传感器，设置在所述进水管或者出水管内，用于检测水流的流速并发送至所述主控单元；
射频收发模块，用于接受所述主控单元的控制向空间内发射电磁波信号，并接收反射信号将反射信号发送至所述主控单元；
主控单元根据所述射频收发模块发射电磁波信号和接收的反射信号计算出多普勒总频移，根据所述水流的流速计算出淋浴喷头的出水速度，并且根据所述出水速度计算出由水流对电磁波信号造成的多普勒频移，从所述多普勒总频移中滤除掉由水流对电磁波信号造成的多普勒频移，根据滤波结果计算出目标的移动速度，若目标的移动速度大于预设值，则判断为跌倒。
进一步的，所述射频收发模块设置在所述水箱的前面板上。
进一步的，所述电热水器还包括与所述主控单元连接的无线通信模块。
进一步的，所述电热水器还包括与所述主控单元连接的报警装置。
本发明同时提出了一种人体跌倒检测方法，包括如前面所述的电热水器，所述人体跌倒检测方法包括以下步骤：
水流干扰检测计算步骤，包括：
（11）、检测进水管或者出水管水流的流速；
（12）、根据水流的流速计算出淋浴喷头的出水速度；
（13）、根据所述出水速度计算出由水流对电磁波信号造成的多普勒频移；
目标空间频移检测步骤，包括：
（21）、向目标空间内发射电磁波信号，并接收反射信号；
（22）、将发射电磁波信号和接收的反射信号进行混频，得到两路信号的频差信号s(f)；
（23）、对频差信号s(f)进行滤波，滤除掉由水流对电磁波信号造成的多普勒信号s(f)’， s(f)’对应的频谱的峰值为；
（24）、根据计算出目标的移动速度，并将目标的移动速度与预设阈值进行比较，若目标的移动速度大于预设阈值，则判断为跌倒。
进一步的，步骤（13）中由水流对电磁波信号造成的多普勒频移的计算方法为：
，其中，为所发射电磁波信号的载波频率，为光速，为水流方向与所发射电磁波信号的夹角。
进一步的，的取值范围为0～45°。
进一步的，步骤（24）中，目标的移动速度计算方法为：。
进一步的，步骤（12）中，淋浴喷头的出水速度的计算方法为：
其中，为经验系数，≥1。
进一步的，当判断为人体跌倒后，还包括报警的步骤，所述报警步骤包括本地报警和通过无线网络向移动终端发送远程报警。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的电热水器，具有跌倒检测功能无需佩戴，解决了在特定的洗浴环境下用户使用习惯问题，通过检测计算出水速度，将由于水流造成的信号干扰滤除掉，得到纯粹的目标检测信号，检测判断结果更加准确。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所提出的电热水器的一种实施例结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例提出了一种电热水器，如图1所示，包括水箱11、分别与水箱11连通的进水管12和出水管13、主控单元（图中未示出），还包括：
流速传感器14，设置在进水管或者出水管内，由于出水管内水温较高，为了延长其使用寿命，本实施例图1中所示优选设置在进水管12内，用于检测水流的流速并发送至主控单元；
射频收发模块15，用于接受主控单元的控制向空间内发射电磁波信号，并接收反射信号将反射信号发送至主控单元；
主控单元根据射频收发模块发射电磁波信号和接收的反射信号计算出多普勒总频移，根据水流的流速计算出淋浴喷头的出水速度，并且根据所述出水速度计算出由水流对电磁波信号造成的多普勒频移，从所述多普勒总频移中滤除掉由水流对电磁波信号造成的多普勒频移，根据滤波结果计算出目标的移动速度，若目标的移动速度大于预设值，则判断为跌倒。
本实施例的电热水器具有跌倒检测功能，无需佩戴，解决了用户在洗浴环境下不喜欢佩戴的使用习惯问题，而且通过检测计算出水速度，将由于水流造成的信号干扰滤除掉，得到纯粹的目标检测信号，检测判断结果更加准确。
为了提高检测范围，优选将射频收发模块15设置在水箱11的前面板上。
为了能够在检测到人体跌倒时及时通知家人进行救助，电热水器还包括与主控单元连接的报警装置15，通过发出报警信息，如声音报警，进行报警提示。
对于一些独居老人，房间内可能没有其他人，本实施例的电热水器还包括与主控单元连接的无线通信模块，用于将报警信息通过通信网络远程发送至监护人的移动终端上进行报警。
实施例二
本实施例提出了一种人体跌倒检测方法，包括实施例一中所记载的电热水器，本实施例的人体跌倒检测方法包括以下步骤：
水流干扰检测计算步骤，包括：
S11、检测进水管或者出水管水流的流速；其中，本步骤由流速传感器14实现检测。
S12、根据水流的流速计算出淋浴喷头的出水速度；流速传感器14将水流的流速发送至控制单元，由控制单元根据水流的流速计算出淋浴喷头的出水速度。
S13、根据出水速度计算出由水流对电磁波信号造成的多普勒频移；本步骤仍由控制单元完成。
目标空间频移检测步骤，包括：
S21、射频收发模块接受控制单元的控制，向目标空间内发射电磁波信号，并接收反射信号；
S22、视频收发模块将反射信号发送至控制单元，控制单元将发射电磁波信号和接收的反射信号进行混频，得到两路信号的频差信号s(f)；其中，本步骤通过将两路信号输入混频器可完成计算。
由于多普勒总频移还存在由于淋浴喷头的出水造成的频移干扰，因此，为了消除干扰，本方法还包括：
S23、对频差信号s(f)进行滤波，滤除掉由水流对电磁波信号造成的多普勒信号s(f)’，s(f)’对应的频谱的峰值为；
S24、根据目标造成的多普勒频移计算出目标的移动速度，并将目标的移动速度与预设阈值进行比较，若目标的移动速度大于预设阈值，则判断为跌倒。
其中，步骤S13中由水流对电磁波信号造成的多普勒频移的计算方法为：
，其中，为所发射电磁波信号的载波频率，为光速，为水流方向与所发射电磁波信号的夹角。
根据淋浴喷头一般的安装角度，的取值范围为0～45°，因此，由水流对电磁波信号造成的多普勒频移结果相应具有一个取值区间范围，在步骤S23中，需要将取值区间内的所有频率值均滤除掉，可以进一步提高检测结果精度。
优选在本实施例中的步骤S24中，目标的移动速度计算方法为：。
由于水管内的水流速度直接反应了淋浴喷头的出水速度，两者具有一定的相关性，步骤S12中，淋浴喷头的出水速度的计算方法为：
其中，为经验系数，考虑到水从淋浴喷头喷出后，具有一定的加速度，且不受管壁的压力，因此≥1，也就是说淋浴喷头的出水速度不小于水管水流的流速。
为了能够在检测到人体跌倒时及时通知家人进行救助，当判断为人体跌倒后，还包括报警的步骤，所述报警步骤包括本地报警和通过无线网络向移动终端发送远程报警。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1. 一种电热水器，包括水箱、分别与所述水箱连通的进水管和出水管、主控单元，其特征在于， 还包括：
流速传感器，设置在所述进水管或者出水管内，用于检测水流的流速并发送至所述主控单元；
射频收发模块，用于接受所述主控单元的控制向空间内发射电磁波信号，并接收反射信号将反射信号发送至所述主控单元；
主控单元根据所述射频收发模块发射电磁波信号和接收的反射信号计算出多普勒总频移，根据所述水流的流速计算出淋浴喷头的出水速度，并且根据所述出水速度计算出由水流对电磁波信号造成的多普勒频移，从所述多普勒总频移中滤除掉由水流对电磁波信号造成的多普勒频移，根据滤波结果计算出目标的移动速度，若目标的移动速度大于预设值，则判断为跌倒。
2.根据权利要求1所述的电热水器，其特征在于，所述射频收发模块设置在所述水箱的前面板上。
3.根据权利要求1或2所述的电热水器，其特征在于，所述电热水器还包括与所述主控单元连接的无线通信模块。
4.根据权利要求3所述的电热水器，其特征在于，所述电热水器还包括与所述主控单元连接的报警装置。
5.一种人体跌倒检测方法，其特征在于，包括具有权利要求1所述的电热水器，所述人体跌倒检测方法包括以下步骤：
水流干扰检测计算步骤，包括：
（11）、检测进水管或者出水管水流的流速；
（12）、根据水流的流速计算出淋浴喷头的出水速度；
（13）、根据所述出水速度计算出由水流对电磁波信号造成的多普勒频移；
目标空间频移检测步骤，包括：
（21）、向目标空间内发射电磁波信号，并接收反射信号；
（22）、将发射电磁波信号和接收的反射信号进行混频，得到两路信号的频差信号s(f)；
（23）、对频差信号s(f)进行滤波，滤除掉由水流对电磁波信号造成的多普勒信号s(f)’， s(f)’对应的频谱的峰值为；
（24）、根据计算出目标的移动速度，并将目标的移动速度与预设阈值进行比较，若目标的移动速度大于预设阈值，则判断为跌倒。
6.根据权利要求5所述的人体跌倒检测方法，其特征在于，步骤（13）中由水流对电磁波信号造成的多普勒频移的计算方法为：
，其中，为所发射电磁波信号的载波频率，为光速，为水流方向与所发射电磁波信号的夹角。
7.根据权利要求6所述的人体跌倒检测方法，其特征在于，的取值范围为0～45°。
8.根据权利要求6所述的人体跌倒检测方法，其特征在于，步骤（24）中，目标的移动速度计算方法为：。
9.根据权利要求5-8任一项所述的人体跌倒检测方法，其特征在于，步骤（12）中，淋浴喷头的出水速度的计算方法为：
其中，为经验系数，≥1。
10.根据权利要求5-8任一项所述的人体跌倒检测方法，其特征在于，当判断为人体跌倒后，还包括报警的步骤，所述报警步骤包括本地报警和通过无线网络向移动终端发送远程报警。
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