CN108542420B - 一种老年人看护系统 - Google Patents

Abstract

本发明的一种老年人看护系统，系统包括若干前端检测装置，装置包括若干多普勒传感器，用于向人体发射微波信号，并接收人体的反馈信号；滤波放大器模块，对反馈信号进行噪音滤波和信号放大；控制模块，通过计算该信号的振幅和相位，得到人体心跳和呼吸频率；通信模块，提供有线LAN接口或无线通信模块，实现控制模块与监控终端之间的网络通信；所述的系统设置有至少一个监控终端，包括服务器主机，用于接收所有前端检测装置采集到数据；人机交互界面，用于将每一个前端检测装置采集的实时数据及其关联对象信息显示在显示屏上。在不接触老年人的情况下测量呼吸和心跳，实现对老年人生命状态的实时监控，达到理想的看护效果。

Description

一种老年人看护系统

技术领域

本发明涉及生命体征感知技术领域，具体的说是一种老年人看护系统。

背景技术

在现代社会中，由于老年人数量的增多，大量老年人进入专业的看护场所，导致养老院、社区护理院的数量也随着增多。在养老院、社区护理院等机构中，由于受到成本和看护人员素质的制约，看护人员相对于老年人的数量还是存在较大的缺口，与此同时，看护人员始终不能24小时陪护在老年人身边，特别是在晚上老年人入睡以后，一旦在睡眠中发生突发疾病或猝死等情况，看护人员如果不能及时发现，可能会导致悲剧的发生。

当看护人员不在现场时，目前专业的看护场所一般会进行视频监控或设置呼叫设备。对于视频监控来说，一方面，居所内的一些涉及隐秘的场所并不能设置摄像头，而且，当老年人在睡眠状态时，监控画面上也很难察觉到老年人睡眠中的状态。对于呼叫设备而言，往往需要老年人主动进行呼叫，当老年人突发疾病时，老年人往往没有时间和精力去按呼叫设备，因此不能实现对老年人的实时看护。

发明内容

为了解决上述问题，提供了一种老年人看护系统，利用多普勒传感器的原理，在不接触老年人的情况下测量呼吸和心跳，实现对老年人生命状态的实时监控，达到理想的看护效果。

本发明实施例提供了一种老年人看护系统，所述的系统包括：

若干前端检测装置，每一个前端检测装置分别对应一个老年人的房间，每一个前端检测装置包括：

若干多普勒传感器，安装于屋顶，用于向人体发射微波信号，并接收人体的反馈信号；

滤波放大器模块，用于接收多普勒传感器获取的反馈信号，并对反馈信号进行噪音滤波和信号放大；

控制模块，接收滤波放大模块滤波和放大后的反馈信号，通过计算该信号的振幅和相位，得到人体心跳和呼吸频率；

通信模块，提供有线LAN接口或无线通信模块，实现控制模块与监控终端之间的网络通信；

所述的系统设置有至少一个监控终端，监控终端包括：

服务器主机，用于接收所有前端检测装置采集到数据；

人机交互界面，用于将每一个前端检测装置采集的实时数据及其关联对象信息显示在显示屏上，所述的实时数据包括心跳数和呼吸数，所述的关联对象信息包括老年人的房间号、姓名。

进一步的，所述的系统还包括：

呼叫装置，包括操作端和响应端，所述的操作端设置在老年人的房内，并通过输入输出接口连接控制模块；所述的响应端设置在人机交互界面所在地，通过通信模块与控制模块实现网络连接。

进一步的，所述的系统还包括：

摄像头，包括多个，用于监控老年人房内的实时画面，并将画面传输并显示在人机交互界面上。

进一步的，所述的系统还包括：

红外传感器，包括若干组，每一组设置在老年人房内的一个区域边界上，每一个区域按照功能或面积进行划分，红外传感器用于检测老年人在室内的行动轨迹并对老年人在室内的位置进行定位。

进一步的，所述的系统还包括：

门锁检测模块，利用接近开关、位移传感器等设备检测门锁的开关状态，结合红外传感器判断老年人是进门还是外出，并在老年人外出时发出休眠信号，将前端检测装置调整为休眠状态；在老年人进门时，发出启动信号，开启前端检测装置。

进一步的，所述的监控终端还包括：

界面报警模块，设置在人机交互界面上，用于检测心跳数和呼吸数是否处于医学上的正常范围，并在心跳数或呼吸数超出医学上的正常范围时，通过颜色变换或闪烁的方式显示在人机交互界面上。

进一步的，所述的监控终端还包括：

报警器，与界面报警模块连接，当发出界面报警的同时，界面报警模块驱动报警器发出声音或光学报警。

进一步的，所述前端检测装置还包括：

电源模块，提供3.3V直流电压，作为前端检测装置的主电源或备用电源。

进一步的，所述的前端检测装置还包括：

温度传感器，与控制模块连接，用于实时测量并显示老年人所在室内的温度。

进一步的，所述的前端检测装置还包括：

USB模块，与控制模块连接，用于实现USB设备与控制模块之间的数据交互。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

1、利用多普勒传感器，采用正交检测的原理计算振幅和相位测量人体生命特征，较大的振幅输出需要较强的接收信号，如果输入的信号较弱，内部的杂音会变大，S/N信号(杂音与信号的比率)会变差，利用滤波放大模块消除内部的杂音，即使是微弱的信号，S/N比也会变好，因此可以捕捉到呼吸，心跳等极微弱的信号。同时，利用人机交互的方式，将所有被检测对象的实时数据集合到一个人机交互界面上，不仅可以大大减少人力成本，而且能够保证对被看护对象生命体征的实时监控，大大提升看护的效率和效果。

2、通过呼叫设备，可以在老年人轻微不适，或者有其他需求时，能够自主呼叫看护人员，便于看护人员及时获知老年人的需求，让老年人得到更好的看护效果。

3、通过设置摄像头，可以实时查看老年人在室内的画面，一方面可以辅助监控老年人的状态，另一方面，在呼吸或心跳数据出现异常时，可以及时进行画面确认或复核，既可以防止误判，也可以确保看护效果。

4、通过对房间划分区域，在两个相邻区域的边界上设置一组红外传感器，可以通过观察红外传感器检测到人体的顺序，结合红外传感器所在的位置，判断出老年人的活动轨迹，并最终可以确认老年人所处的位置。

5、利用门锁检测模块可以获知老年人外出状态，同时，在老年人外出时将前端检测装置调整为休眠状态，可以大大延长前端检测装置的使用寿命。

6、利用界面报警和声光报警，可以自动判断老年人的生命体征状态，及时提醒看护人员进行及时处理，特别是声光报警，即使是看护人员没有及时观察显示屏，也可以知道有老年人需要帮助，大大保证了老年人的安全。

7、设置电源模块，利用电源模块，可以提高供电质量，如果作为主电源，可以保证供电稳定性，保证装置24小时稳定运行，如果作为备用电源，可以在外部断电时，确保装置仍然可以运行。

8、设置了温度传感器，主要目的在于直观显示室内温度，特别是在看护的时候，温度高低对于被看护人员的休息和运动状态都会产生影响，甚至对人体的生命特征也会产生影响，直观的温度数据可以帮助看护人员提升看护质量。

9、设置USB模块，可以快速将装置内的数据导入USB设备中，实现数据的快速转移，也可以将USB设备中的数据快速导入装置中，当需要大规模布置同类装置时，可以大大减少布置时间，提高效率。

附图说明

图1是本发明系统实施例1的原理框图；

图2是滤波放大模块的原理框图；

图3是本发明系统实施例2的原理框图；

图4是本发明系统实施例3的原理框图；

图5是本发明系统实施例4的原理框图；

图6是本发明系统实施例5的原理框图；

图7是本发明系统实施例6的原理框图；

图8是本发明系统实施例7的原理框图；

图9是本发明系统实施例8的原理框图；

图10是本发明系统实施例9的原理框图；

图11是本发明系统实施例10的原理框图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供了一种老年人看护系统，所述的系统包括若干前端检测装置和至少一个监控终端。

每一个前端检测装置分别对应一个老年人的房间，每一个前端检测装置包括若干多普勒传感器，安装于屋顶，用于向人体发射微波信号，并接收人体的反馈信号；滤波放大器模块，用于接收多普勒传感器获取的反馈信号，并对反馈信号进行噪音滤波和信号放大；控制模块，接收滤波放大模块滤波和放大后的反馈信号，通过计算该信号的振幅和相位，得到人体心跳和呼吸频率；通信模块，提供有线LAN接口或无线通信模块，实现控制模块与监控终端之间的网络通信。

为了实现上述功能，多普勒传感器选用的是日本新日本无线株式会社生产的24GHz微波多普勒传感器NJR4262，该传感器通过正交检测输出两个信号：I信号和Q信号。

需要注意的是：在传感器装置中，每增设一台传感器，探测范围会扩大，功能会增加，安装用于增设传感器的连接器以达到最好的效果。例如，可同时实现对房屋内全部生命体的存在以及床上的生命体征的检测，用一台传感器装置便可以同时检测宽阔房间内的全部生命体的存在以及其中的2个生命体征。

所述的滤波放大器模块，利用多级滤波电路，特别是低通滤波器，用于对反馈信号进行滤波和放大，滤波放大模块上安装着I信号、Q信号2种回路，滤波电路由运算放大器和电阻电容器构成，属于有源滤波器，拥有增幅的功能。如图2所示，其使用时的工作原理为：

当多普勒传感器为一个时，B点是断开的，多普勒传感器(OP)是不存在的，可以测量普通的心跳，此时的滤波放大模块只使用OUT2，此时的②-2、②-3可以不用安装零部件，仅仅连接图中的A点即可。

当多普勒传感器为一个时，为了对心跳进行高精准的测量，连接图中的A，此时的②-1、②-2、②-3、②-4均保留，测量呼吸和体动等信号使用OUT2，测量心跳使用OUT1。

需要注意的是：要高精准的测量心跳的话，为了减小体动和呼吸的影响，要排除心跳的波段(0.8～2Hz程度)来进行观测。因此，使用一台传感器的情况下，通常的信号(OUT2)、以及通过心跳频带范围并经过②-2高频滤波器的信号(OUT1)，经由其他的滤波器进入CPU。

当多普勒传感器为2个时，B点是连接的，A点和C点是断开的，内置的多普勒传感器使用OUT1，多普勒传感器(OP)使用OUT2。需要注意的是：当人在很远的地方渐渐靠近时，只使用放大器的增幅率的话，随着人的接近，输出会接近饱和，观测便无法进行。为了防止这样的情况，可以准备用增幅率较低的输出(OUT3)，这样当人靠近时，即使OUT 2输出已经饱和，也可以正常观测呼吸和体动。

为了实现上述工作原理，滤波放大模块中各个滤波器的选用标准如下：

②-1的低通滤波器为正反馈有源滤波器，增幅度约12dB，截止频率约为10Hz。截止频率控制在10Hz范围内，因为人类的呼吸在0.3Hz程度，心跳在1Hz程度，体动也在10Hz的程度时可以充分的检测到。

②-1的低通滤波器中使用的运算放大器全部为LMV 324(或者是可与它替换的产品)。此传感器装置的电路除去一部分输出，要通过3.3V的电压，为了使CPU的A/D转换器也能将电压达到最大3.3V，尽可能将动态范围扩大。

②-2的高通滤波器运用2段正反馈的OP放大器，增幅度约24dB，截止频率约为0.8Hz，其增幅度、截止频率要加上②-1。

②-3的低通滤波器使用2段正反馈OP放大器，增幅度约58dB，截止频率约为0.9～4Hz，其增幅度、截止频率要加上②-1、②-2。由此电路输出后，输入CPU的A/D转换器。

②-4的低通滤波器使用3段正反馈OP放大器，连接②－1时OUT2的增幅度约为58dB，截止频率约为10Hz，其增幅度、截止率要加上②-1。使用扩张用的多普勒传感器(OP)时，OUT2的增幅度约为52dB，截止频率约为1.5Hz。使用OUT3时，增幅度与OUT2相比减小18dB。因此在近距离当OUT2达到饱和，也可以用OUT3对生命体征和体动进行检测。检测出的实际强度，可以用CPU软件进行修正。

所述的控制模块，通过计算反馈信号的振幅和相位，获取人体心跳和呼吸频率。控制模块结合传感器采集到的两路正交信号，通过下面计算方法可以取得下面2种数据：振幅输出：

相位输出：tan^-1*(Q÷I)。

控制模块中的CPU使用STM32f103(64P)，使用此CPU的理由有以下几点：

1)A/D转换器有12位的分辨率，可同时使用上述I/Q信号的OUT1,2,3信号。

2)A/D转换器有12位的分辨率满足了医疗上对分辨率最低要有12位(4096阶段)的要求。此外如前所述，本传感器装置使用的多普勒传感器，动态量程较广，即使是微弱的信号，其中也包含着生命体征和体动等，因此，相较于一般工业需要的10位分辨率(1024阶段)，A/D转换器采用了12位的分辨率。

3)串行电路具备3种线路，为了方便控制，此电路装备了I/O端口。并行端口具备外部输入接点2点，外部接点输出2点，设定用端口2点，温度传感器用的输入1点，动作电压3.3V单一，由于以低耗能电压运作多普勒传感器时产生的电压与实际低电压相同，所以可以实现3.3V的操作。

4)数据的处理过程需要足够的内存。RAM最低64千字节，ROM(flash)最低128千字节。

除了CPU，也要安装外围硬件，包括水晶振荡器、表示灯、设定开关、调试用端口。

本CPU通常使用内部振荡器，多普勒传感器的样品也以此振荡器为基准运行。用于医疗等用途时，为了提高样品的精度，安装一台水晶振荡器，根据它的震荡，可以提高时间的精准度。通过应用程序，可以使本传感器装置在某些场合进行不同的动作，例如，只在夜间开启看护高龄者的看护功能，通过定时器指定运行的时间。

所述的表示灯用于显示控制模块运行状态，通过应用程序，可以任意点亮指示灯。

所述的设定开关装有2种，在使用时可以进行选择。主要是根据应用程序，可选择运行时必要的项目，例如，是否使用多普勒感应器选项，是否输出特定的信号。

所述的调试端口用来开发和调试，作为调试专用的连接器。

有线LAN根据IEEE.802的有线LAN插件IC，由脉冲变压器内置的EthernetConnector TM11RD对CPU的3线式串行通信进行输入输出。

为防止有线LAN产生噪音，在TX、RX中分别插入线路滤波器DLW 21S900。并且在医院等场合使用时，为避免影响医疗器械的使用，在地面线路内插入EMS滤波器BLM31PG330。

无线通信模块可以选用120A连接器，120A连接器中装载着市场流通的Wifi插件(ESP8266)，进行Wifi变换后输出CPU 3线式串行通信。此外，不使用无线LAN的话，可以通过J20-A连接器，使用3线式的串行接口。

在串行接口与其他机器进行组装时使用本传感器装置。通常串行接口在组装时，由于无法与无线LAN同时使用，可以使用专用的无线局域网。此外，在串行接口的使用中，装载驱动程序(74LCX07)可以实现在5V-3.3V范围内的变换。

监控终端包括服务器主机，用于接收所有前端检测装置采集到数据；人机交互界面，用于将每一个前端检测装置采集的实时数据及其关联对象信息显示在显示屏上。

所述的实时数据包括心跳数和呼吸数，在人机交互界面上，既可以包含数字形式，也可以包含图表形式。

所述的关联对象信息包括老年人的房间号、姓名，也可以包含老年人的身体基本状况、病史等信息。

为了更好的了解本申请的测量原理，下面结合实际例子进行进一步的阐述。

案例1：单个被测对象

被测对象为单个人，且没有其它生命体对被测对象产生干扰，此时，只要被测对象处于多普勒传感器的测量范围内，即可根据人体的轻微变动获得相应的反馈信号，反馈信号在滤波放大模块，一方面会滤除噪音，强化信号，另一方面会将信号进行适度放大，得到较为清晰和完整的反馈信号，并发送给控制模块。控制模块会利用正交检测计算出反馈信号中振幅和相位，得到一组频率值，然后，利用FFT演算多获取的频率值进行叠加，得到一组连续的频率数值及曲线，从数值和曲线中，可以得到呼吸数和心跳数。

呼吸数和心跳数具有以下对应关系：

假设呼吸次数为每一分钟20次，意味着胸腔和腹部等处就会有规律地进行20次的上下运动。将时间段改为一秒钟，算出频率，其具体频率为0.3Hz(利用20次÷60秒得出)。多普勒传感器具有能接收从身体表面反射回来的电波(频率0.3Hz)的多普勒效应的性能。

同理，假设心跳次数为60次，其对应的频率为1Hz。

在实际应用中，可针对被测对象的不同，其常态下的呼吸次数和心跳次数可以采用以下两种方式采集，一种方式下，根据医学上的呼吸和心跳波动范围，可以推导出两个频率区间，在这两个频率区间内，频率最高的数值对应的即为呼吸和心跳；另一种方式下，可以预先测量被测对象的常态呼吸和心跳波动范围，依次为标准修正测量频段，可以获得更好的检测效果。

当被测对象进行活动时，其呼吸和心跳与静止时相比较会发生变化，会增加超出呼吸和心跳频段之外的体动频段。如果预先对被测对象进行数据采集，确定被测对象不同体动下的频段、频率和强度，即可在实时测量过程中与预先采集的数据进行比对，从而确定此时被测对象的活动状态。

除此之外，如果配备了多个多普勒传感器，那么就有可能多个多普勒传感器同时测量到被测对象的生命体征，对于此种情况，可以采用以下测量原理：

1)将多个多普勒传感器的测量数据进行取平均值，得到一个结果，此时，每个多普勒传感器在最终结果中的贡献是相等的。

2)以其中一个多普勒传感器为基础，其它传感器的测量数据用以修正，此时，选择作为基础的多普勒传感器，可以采用就近原则，因为每个传感器离被测对象的距离不同，那么接收到反馈信号的时间就有差别，因此选择第一组测量数据作为基础，将后续的测量数据用来修正。所述的修正，主要是增加基础中没有的频段，或者是基础中变动较大的频段，对于修正的数据，可以通过颜色、标注等方式与基础数据区分。

案例2：单个被测对象和其它生命体

如果被测对象养了猫、狗等哺乳类的小动物，那么从理论上来说，这些小动物也能测量到生命体征信号，针对此情况，可以采用以下两种措施：

1)针对滤波放大模块而言，在目前设计的第一低通滤波电路、第一高通滤波电路、第二低通滤波电路、第三低通滤波电路的基础上，可以适当增加几级滤波电路，特别是低通滤波电路，将微弱的信号进行多次滤除，由于小动物测量到的信号身份微弱，再加上增加了几级滤波，基本上就可以将小动物对于人体的干扰消除，获得准确的人体生命特征。

2)通过预先采集被测对象的人体生命特征，获取被测对象的呼吸、心跳和体动等特征下的频段、频率、强度，在实时测量中，利用预先采集的数据，可以修正采集到的数据，从而得到更加准确的人体生命特征。

此外，如果设置了多个多普勒传感器，可以利用案例1中的测量原理，然后结合案例2中的两种措施同步进行。

案例3：单个被测对象和其它人混合

当被测对象和其它人混在一起时，比如保姆来照顾，此时，获取到的人体生命特征可能是两个人生命体征的叠加平均值，在设置了一个多普勒传感器的情况下，可以通过预先采集被测对象的标准数据，首先通过标准数据在获取的实时数据中还原出另一组未知数据，此数据即为其他人的生命体征，然后在后续检测中，利用其他人的生命体征作为模板，对采集的实时数据进行拆分，即可获得被测对象的实时生命体征。

如果设置了多个多普勒传感器，可能会出现以下状况：

1)两个多普勒传感器分别测到两个不同的生命体征，此时，由于预先采集过被测对象的生命体征，因此可以很容易比对出哪一个是被测对象。

2)两个传感器均测到的是混合数据，此时，我们会获得三组数据，被测对象的标准数据、被测对象和他人混合数据1、被测对象和他人混合数据2，此时，以被测对象的标准数据为基础，从被测对象和他人混合数据1、被测对象和他人混合数据2中分别得到一组属于其他人的生命体征数据，用这两组数据建立其他人的生命体征模板，在后续测量中分离出该模板，即可得到被测对象的生命体征。

实施例2

如图3所示，在实施例1的基础上增加了呼叫装置，呼叫装置包括操作端和响应端，用于实现老年人的主动呼叫。

所述的操作端设置在老年人的房内，并通过输入输出接口连接控制模块，为了保证老年人可以及时呼叫，呼叫装置的操作端(一般是按键)可以设置多个，放置在床头、桌子、厕所等不同的位置。

输入接点是利用J20连接器在线路板外部连接无电压a接点的开关和继电器等。不仅如此，在实际应用中，可以在外部插入二极管，在外部错误连接5V时起保护作用。输出接点是无电压a接点，通过J5连接器在外部进行输出。

所述的响应端设置在人机交互界面所在地，通过通信模块与控制模块实现网络连接，当操作端发出信号时(一般是按下呼叫键)，响应端发出声音或声光提醒，提醒看护人员进行及时处理。

实施例3

如图4所示，在实施例2的基础上，设置了多个摄像头，用于监控老年人房内的实时画面，并将画面传输并显示在人机交互界面上。在实际应用中，既可以按照房间内的功能区域进行划分，并在合适的位置设置一个能监控整个区域的摄像头，或者统一将地面按照面积进行划分，并将摄像头设置在该划分区域中心正上方的屋顶处。

实施例4

如图5所示，在实施例3的基础上，设置了若干组红外传感器，用于探测老年人在房间内的行为。

由于已经将房间内进行了区域划分，每一个区域边界上均需要设置一组红外传感器，由于每一组传感器都有其编号，可以通过观察红外传感器检测到人体的顺序，结合红外传感器所在的位置，判断出老年人的活动轨迹，并最终可以确认老年人所处的区域。

为了更好的确认老年人的状态，当老年人固定不动时，可以结合摄像头进行确认。

实施例5

如图6所示，在实施例4的基础上，设置了门锁检测模块，判断老年人的外出状态。

可以利用接近开关、位移传感器等设备检测门锁的开关状态，当门锁变动时，结合红外传感器判断老年人是离门越来越近还是越来越远，就能知道是进门还是外出。

当老年人外出时，控制模块可以发出休眠信号，将前端检测装置调整为休眠状态；在老年人进门时，控制模块接收到门锁检测模块的信号，发出启动信号，开启前端检测装置。

实施例6

如图7所示，在实施例5的基础上，所述的监控终端还包括界面报警模块，用于在人机交互界面上显示报警信息。

界面报警模块设置在人机交互界面上，用于检测心跳数和呼吸数是否处于医学上的正常范围，并在心跳数或呼吸数超出医学上的正常范围时，通过颜色变换或闪烁的方式显示在人机交互界面上。

实施例7

如图8所示，在实施例6的基础上，由于界面报警可能会被忽略，在所述的监控终端设置报警器，与界面报警模块连接，发出界面报警的同时，界面报警模块驱动报警器发出声音或光学报警。

实施例8

如图9所示，在实施例7的基础上，可以增加电源模块，提供3.3V直流电压，作为装置的主电源或备用电源。如果将该模块作为主电源，那么该模块即为装置的常备模块，需要24小时为装置提供电力；如果将该模块作为备用电源，装置平时的主要电力供应来自外界，此时电源模块可以常规设置，也可以不设置。

电源部分输入5V～6V的电压(连接AC/DC插件)，用两个串联调节器AMS 117－3.3分别用于3.3V的数字回路(CPU、通信模块、输出输入接点模块)以及用于模拟用(传感器、滤波放大器部分)。设置二极管用于电源正负极反接保护，设置电感可以用于为电源降噪。此外，GND的数字接地、模拟接地不同，所以数字电路的噪音尽量不要影响到模拟电路。

此外，要高精度使用本装置的话，有必要通过此高精度的基准电源电路对模拟部分进行低噪音处理和高精度化操作。使用高精度的LM4041基准电源，制造1.56V的电压，并在中间电位连接模拟部分和运算放大器。

实施例9

如图10所示，在实施例8的基础上，所述的装置还包括温度传感器，用于测量并显示室内温度。利用J16连接器来连接线路板和DH111温度传感器。DH111温度传感器价格较低，可以显示温度，不需要演算处理。

同理，所述的装置还包括湿度传感器，用于测量并显示室内湿度。

实施例10

如图11所示，在实施例9的基础上，增设USB模块，用于连接USB设备实现数据交互。USB使用CPU中内置的USB2.0对应的外设接口USB连接器J2方面，使用微型USB-B规格。

在与USB连接口连接、传感器与其他器件连接时，双方有时会产生电位差。如果直接进行连接，因为存在电位差，可能会有较大电流(浪涌电流)通过，为了防止CPU被较大电流烧坏，因此插入了PRTR5V。

用手触摸USB等连接口时会产生干扰，从而影响设备的动作，为预防此现象所采取的对策为EMS对策。反之，传感器对周围的器件也会产生影响，为降低此影响所采取的对策为EMI对策。为降低上述两方的影响所采取的对策为EMC。使用EMS滤波器BLM31PG330，可以在接触USB连接口等时，防止GND被干扰，达到防止EMC的目的。

需要注意的是，虽然实施例1-9是采用逐步叠加的方式进行描述，但是并不代表仅有这一种叠加方式，在保留实施例1的基础上，实施例2-9中增设的部件可以按照不同的排列组合进行叠加，仍然属于本申请装置的保护范围。

尽管说明书及附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (8)

1.一种老年人看护系统，其特征是：所述的系统包括：

若干前端检测装置，每一个前端检测装置分别对应一个老年人的房间，每一个前端检测装置包括：

若干多普勒传感器，安装于屋顶，用于向人体发射微波信号，并接收人体的反馈信号；

多普勒传感器选用的是日本新日本无线株式会社生产的24GHz微波多普勒传感器NJR4262，该传感器通过正交检测输出两个信号：I信号和Q信号；

滤波放大器模块，用于接收多普勒传感器获取的反馈信号，并对反馈信号进行噪音滤波和信号放大；

滤波放大模块上安装着I信号、Q信号2种回路，滤波器由运算放大器和电阻电容器构成，滤波放大模块包括②-1低通滤波器、②-2高通滤波器、②-3低通滤波器、②-4低通滤波器，在②-1低通滤波器和②-4低通滤波器设置可连接或断开的A点；在备用的多普勒传感器和②-4低通滤波器之间设置可连接或断开的B点；在②-1低通滤波器和②-3低通滤波器之间设置可连接或断开的C点；

其使用时的工作原理为：

当多普勒传感器为一个时，B点断开，A点连接，滤波放大模块只使用OUT2；

当多普勒传感器为一个时，A点连接，此时的②-1低通滤波器、②-2高通滤波器、②-3低通滤波器、②-4低通滤波器均保留，测量呼吸和体动等信号使用OUT2，测量心跳使用OUT1；

当多普勒传感器为2个时，B点连接，A点和C点均断开，内置的多普勒传感器使用OUT1，备用的多普勒传感器使用OUT2；

控制模块，接收滤波放大模块滤波和放大后的反馈信号，通过计算该信号的振幅和相位，得到人体心跳和呼吸频率；

控制模块结合传感器采集到的两路正交信号，通过下面计算方法可以取得下面2种数据：振幅输出：

相位输出：tan^-1*(Q÷I)；

根据医学上的呼吸和心跳波动范围，假设每一分钟的呼吸次数和心跳次数，将时间段改为一秒钟，推导出两个频率区间，在这两个频率区间内，频率最高的数值对应的即为呼吸和心跳；

通信模块，提供有线LAN接口或无线通信模块，实现控制模块与监控终端之间的网络通信；

所述的系统设置有至少一个监控终端，监控终端包括：

服务器主机，用于接收所有前端检测装置采集到数据；

人机交互界面，用于将每一个前端检测装置采集的实时数据及其关联对象信息显示在显示屏上；

红外传感器，包括若干组，每一组设置在老年人房内的一个区域边界上，每一个区域按照功能或面积进行划分，红外传感器用于检测老年人在室内的行动轨迹并对老年人在室内的位置进行定位；

门锁检测模块，利用传感器检测门锁的开关状态，结合红外传感器判断老年人是进门还是外出，并在老年人外出时发出休眠信号，将前端检测装置调整为休眠状态；在老年人进门时，发出启动信号，开启前端检测装置。

2.根据权利要求1所述的一种老年人看护系统，其特征是：所述的系统还包括：

呼叫装置，包括操作端和响应端，所述的操作端设置在老年人的房内，并通过输入输出接口连接控制模块；所述的响应端设置在人机交互界面所在地，通过通信模块与控制模块实现网络连接。

3.根据权利要求1所述的一种老年人看护系统，其特征是：所述的系统还包括：

摄像头，包括多个，用于监控老年人房内的实时画面，并将画面传输并显示在人机交互界面上。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种老年人看护系统，其特征是：所述的监控终端还包括：

界面报警模块，设置在人机交互界面上，用于检测心跳数和呼吸数是否处于医学上的正常范围，并在心跳数或呼吸数超出医学上的正常范围时，通过颜色变换或闪烁的方式显示在人机交互界面上。

5.根据权利要求4所述的一种老年人看护系统，其特征是：所述的监控终端还包括：

报警器，与界面报警模块连接，当发出界面报警的同时，界面报警模块驱动报警器发出声音或光学报警。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种老年人看护系统，其特征是：所述前端检测装置还包括：

电源模块，提供3.3V直流电压，作为前端检测装置的主电源或备用电源。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的一种老年人看护系统，其特征是：所述的前端检测装置还包括：

温度传感器，与控制模块连接，用于实时测量并显示老年人所在室内的温度。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的一种老年人看护系统，其特征是：所述的前端检测装置还包括：

USB模块，与控制模块连接，用于实现USB设备与控制模块之间的数据交互。

Images