CN108831110A - 基于穿戴式设备的老人跌倒检测及防走失监护系统及方法 - Google Patents

基于穿戴式设备的老人跌倒检测及防走失监护系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于穿戴式设备的老人跌倒检测及防走失监护系统及方法，包括穿戴式设备、云平台和监护终端，所述的穿戴式设备连接云平台，所述的监护终端连接穿戴式设备和云平台，其特征在于，所述的穿戴式设备包括处理器模块以及分别与之连接的跌倒检测传感器、定位模块和通信模块，所述的云平台和监护终端分别通过通信模块通信连接穿戴式设备。与现有技术相比，本发明监测可靠，能有效保证老人出行安全。

Description

基于穿戴式设备的老人跌倒检测及防走失监护系统及方法
技术领域
本发明涉及家用安防领域，尤其是涉及一种基于穿戴式设备的老人跌倒检测及防走失监护系统及方法。
背景技术
近年来，我国人口结构发生着巨大的变化，随着老龄化进程加快，面向老年人的健康监护越来越成为研究的热点话题。对于老年人而言，随着身体机能的老化，其在日常生活中愈发可能出现跌倒的情况，而伴随着可能引发许多方面的问题，例如骨折、脑溢血。况且一旦发生意外，常常不能及时被人发现并得到救助，往往造成令人遗憾和不可挽回的后果。因而如何监护老年人活动、控制老年人跌倒造成的伤害具有很高的研究探索意义。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于穿戴式设备的老人跌倒检测及防走失监护系统及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于穿戴式设备的老人跌倒检测及防走失监护系统，包括穿戴式设备、云平台和监护终端，所述的穿戴式设备连接云平台，所述的监护终端连接穿戴式设备和云平台，所述的穿戴式设备包括处理器模块以及分别与之连接的跌倒检测传感器、定位模块和通信模块，所述的云平台和监护终端分别通过通信模块通信连接穿戴式设备。
所述的跌倒检测传感器包括三轴加速度传感器。
所述的定位模块包括GPS定位模块。
所述的通信模块包括GPRS数据通信子模块、GSM通信子模块、WIFI通信子模块和蓝牙通信子模块。
所述的处理器模块包括：
跌倒持续监测单元：该单元根据跌倒检测传感器检测的数据初步判定老人是否发生跌倒事件；
撞击判定单元：该单元在初步判定发生跌倒事件后判定老人是否发生撞击事件；
延时单元：该单元在撞击判定单元判定发生撞击事件后延时设定时间；
静止判定单元：该单元在撞击判定单元未发生撞击时以及延时单元延时设定时间后判定老人是否处于静止状态；
报警单元：该单元在静止判定单元判定老人处于静止状态后发送老人位置和状态信息至云平台和监护终端。
一种基于穿戴式设备的老人跌倒检测及防走失监护方法，该方法基于上述老人跌倒检测及防走失监护系统，所述的方法包括如下步骤：
(1)穿戴式设备持续监测老人位置信息和状态信息，并判断老人是否发生跌倒，若发生跌倒则执行步骤(4)，否则执行步骤(2)；
(2)穿戴式设备将监测的老人位置信息和状态信息发送至云平台进行存储；
(3)监护终端从云平台获取老人位置信息和状态信息进行监控；
(4)穿戴式设备向监护终端发送报警信息。
穿戴式设备采用三轴加速度传感器监测老人状态信息。
步骤(1)判断老人是否发生跌倒具体为：
(11)根据三轴加速度传感器监测的三个方向的加速度ax、ay和az得到特征值SMV：
(12)判断SMV是否超过跌倒判定阈值，若是则执行步骤(13)，否则返回步骤(11)；
(13)判定时间窗口内相邻SMV值之差的平方和是否小于连续撞击判定阈值，若是则执行步骤(14)，否则执行步骤(15)；
(14)延时设定时间，执行步骤(15)；
(15)判定时间窗口内相邻SMV值之差的平方和是否小于静止状态阈值，若是，则老人发生跌倒，否则返回步骤(11)。
技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明能对老人位置信息和状态信息进行实时有效监测，并在老人跌倒时第一时间向监护终端进行报警，提高了老人安全性；
(2)本发明集合跌倒持续监测单元、撞击判定单元、延时单元和静止判定单元，实现了跌倒有效检测，防止误检测，提高了系统可靠性。
附图说明
图1为本发明基于穿戴式设备的老人跌倒检测及防走失监护系统的结构框图；
图2为实施例中跌倒检测的流程框图。
图中，1为穿戴式设备，2为云平台，3为监护终端，11为处理器模块，12为跌倒检测传感器，13为定位模块，14为通信模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。
实施例
如图1所示，一种基于穿戴式设备的老人跌倒检测及防走失监护系统，包括穿戴式设备1、云平台2和监护终端3，穿戴式设备1连接云平台2，监护终端3连接穿戴式设备1和云平台2，穿戴式设备1包括处理器模块11以及分别与之连接的跌倒检测传感器12、定位模块13和通信模块14，云平台2和监护终端3分别通过通信模块14通信连接穿戴式设备1。监护终端3通常为监护人的手机，以APP的形式呈现老人的位置及运动信息，并可以在其发生跌倒情况时接收报警短信。穿戴式设备1实时传送位置信息和加速度等数据至云平台2，当老人处于跌倒危险状态下，穿戴式设备1也会通过发短信的方式直接将跌倒信息发送至监护终端3，实现及时报警。
跌倒检测传感器12包括三轴加速度传感器。本实施例中跌倒检测传感器12具有如下特征：a、本发明实施例中采用的MMA7660FC是±1.5G三轴数字输出的低功率、紧凑型电容式微电机加速度计。b、具有低通滤波器，用于0g偏移和增益误差补偿，用户可自行配置输出速率。c、集成了众多智能的运动功能，如方向，震动和敲击检测。d、包括智能电源管理功能和自动唤醒休眠功能。
定位模块13包括GPS定位模块13，本实施例中定位模块13具有如下特征：a、本发明实施例中采用的MT3332/MT3333可支持GPS、北斗、GLONASS、Galileo及QZSS等五种全球卫星导航系统的信号，藉由多系统的相互辅助，能大幅提升导航定位的精度和可靠性，避免误差随时间推移及行程增加而累积。b、MT3332/MT3333还具备优越的信号撷取及跟踪灵敏度，有效改善导航系统信号受到环境遮挡的问题，无论是在建筑密集的城市、隧道里，或是在多楼层停车场中，都能为使用者带来更精确迅速的导航定位。c、精度：10米左右。
通信模块14包括GPRS数据通信子模块、GSM通信子模块、WIFI通信子模块和蓝牙通信子模块。其中，GPRS数据通信子模块传输数据，GSM通信子模块发送与接收短信，WIFI通信子模块和蓝牙通信子模块用于通信连接其他穿戴式设备1。
处理器模块11包括：
跌倒持续监测单元：该单元根据跌倒检测传感器12检测的数据初步判定老人是否发生跌倒事件；
撞击判定单元：该单元在初步判定发生跌倒事件后判定老人是否发生撞击事件；
延时单元：该单元在撞击判定单元判定发生撞击事件后延时设定时间；
静止判定单元：该单元在撞击判定单元未发生撞击时以及延时单元延时设定时间后判定老人是否处于静止状态；
报警单元：该单元在静止判定单元判定老人处于静止状态后发送老人位置和状态信息至云平台2和监护终端3。
本实施例穿戴式设备1主要采用联发科和矽递科技(Seed Studio)合作推出的一款开源硬件LinkIt One，它的开发平台提供一个或更多芯片组和个别的API，可以满足客制式开发和设备的要求。板卡实际尺寸仅为3.3*2.1英寸，正面布局十分简单，但其功能非常强大，在开发板设计上兼容了时下流行的Arduino Uno接口，可以相当便利的使用Arduino现有的丰富例程进行开发，减少学习成本。同时集成了目前智能可穿戴设备及物联网领域炙手可热的GSM/GPRS、Wi-Fi/BT、GPS等无线通信功能模块，不仅能够提供用户端口的控制和反馈选项，还可以使用GSM短信、GPRS、Wi-Fi或蓝牙连接来与其它智能设备和云应用来交换数据和共享信息。
一种基于穿戴式设备的老人跌倒检测及防走失监护方法，该方法基于上述老人跌倒检测及防走失监护系统，方法包括如下步骤：
(1)穿戴式设备1持续监测老人位置信息和状态信息，并判断老人是否发生跌倒，若发生跌倒则执行步骤(4)，否则执行步骤(2)；
(2)穿戴式设备1将监测的老人位置信息和状态信息发送至云平台2进行存储；
(3)监护终端3从云平台2获取老人位置信息和状态信息进行监控；
(4)穿戴式设备1向监护终端3发送报警信息。
穿戴式设备1采用三轴加速度传感器监测老人状态信息。
如图2所示，步骤(1)判断老人是否发生跌倒具体为：
(11)根据三轴加速度传感器监测的三个方向的加速度ax、ay和az得到特征值SMV：
(12)判断SMV是否超过跌倒判定阈值，若是则执行步骤(13)，否则返回步骤(11)；
(13)判定时间窗口内相邻SMV值之差的平方和是否小于连续撞击判定阈值，若是则执行步骤(14)，否则执行步骤(15)；
(14)延时设定时间，执行步骤(15)；
(15)判定时间窗口内相邻SMV值之差的平方和是否小于静止状态阈值，若是，则老人发生跌倒，否则返回步骤(11)。
上述步骤(11)实现了跌倒持续检测，步骤(12)实现了跌倒的初步判定，当初步判定为跌倒状态时进入步骤(13)，步骤(13)进行撞击检测，当发生撞击时进入步骤(14)延时设定时间，否则直接进入步骤(15)，步骤(15)进行静止行为的判定，如果判定为非静止，说明是一些日常剧烈的运动，便继续进入步骤(11)进行持续监测；如果判定为静止，则说明有跌倒事件发生。
上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (8)

1.一种基于穿戴式设备的老人跌倒检测及防走失监护系统，包括穿戴式设备(1)、云平台(2)和监护终端(3)，所述的穿戴式设备(1)连接云平台(2)，所述的监护终端(3)连接穿戴式设备(1)和云平台(2)，其特征在于，所述的穿戴式设备(1)包括处理器模块(11)以及分别与之连接的跌倒检测传感器(12)、定位模块(13)和通信模块(14)，所述的云平台(2)和监护终端(3)分别通过通信模块(14)通信连接穿戴式设备(1)。
2.根据权利要求1所述的一种基于穿戴式设备的老人跌倒检测及防走失监护系统，其特征在于，所述的跌倒检测传感器(12)包括三轴加速度传感器。
3.根据权利要求1所述的一种基于穿戴式设备的老人跌倒检测及防走失监护系统，其特征在于，所述的定位模块(13)包括GPS定位模块(13)。
4.根据权利要求1所述的一种基于穿戴式设备的老人跌倒检测及防走失监护系统，其特征在于，所述的通信模块(14)包括GPRS数据通信子模块、GSM通信子模块、WIFI通信子模块和蓝牙通信子模块。
5.根据权利要求1所述的一种基于穿戴式设备的老人跌倒检测及防走失监护系统，其特征在于，所述的处理器模块(11)包括：
跌倒持续监测单元：该单元根据跌倒检测传感器(12)检测的数据初步判定老人是否发生跌倒事件；
撞击判定单元：该单元在初步判定发生跌倒事件后判定老人是否发生撞击事件；
延时单元：该单元在撞击判定单元判定发生撞击事件后延时设定时间；
静止判定单元：该单元在撞击判定单元未发生撞击时以及延时单元延时设定时间后判定老人是否处于静止状态；
报警单元：该单元在静止判定单元判定老人处于静止状态后发送老人位置和状态信息至云平台(2)和监护终端(3)。
6.一种基于穿戴式设备的老人跌倒检测及防走失监护方法，其特征在于，该方法基于如权利要求1～5任意一项所述的老人跌倒检测及防走失监护系统，所述的方法包括如下步骤：
(1)穿戴式设备(1)持续监测老人位置信息和状态信息，并判断老人是否发生跌倒，若发生跌倒则执行步骤(4)，否则执行步骤(2)；
(2)穿戴式设备(1)将监测的老人位置信息和状态信息发送至云平台(2)进行存储；
(3)监护终端(3)从云平台(2)获取老人位置信息和状态信息进行监控；
(4)穿戴式设备(1)向监护终端(3)发送报警信息。
7.根据权利要求6所述的一种基于穿戴式设备的老人跌倒检测及防走失监护方法，其特征在于，穿戴式设备(1)采用三轴加速度传感器监测老人状态信息。
8.根据权利要求7所述的一种基于穿戴式设备的老人跌倒检测及防走失监护方法，步骤(1)判断老人是否发生跌倒具体为：
(11)根据三轴加速度传感器监测的三个方向的加速度ax、ay和az得到特征值SMV：
(12)判断SMV是否超过跌倒判定阈值，若是则执行步骤(13)，否则返回步骤(11)；
(13)判定时间窗口内相邻SMV值之差的平方和是否小于连续撞击判定阈值，若是则执行步骤(14)，否则执行步骤(15)；
(14)延时设定时间，执行步骤(15)；
(15)判定时间窗口内相邻SMV值之差的平方和是否小于静止状态阈值，若是，则老人发生跌倒，否则返回步骤(11)。
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