CN109330101A - 一种智能鞋垫 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能鞋垫。所述智能鞋垫包括：鞋垫本体，安装在鞋垫本体内的微处理器以及与微处理器连接的摔倒检测模块、报警模块、GPS模块和无线通信模块；摔倒检测模块包括压力传感器，压力传感器用来测量鞋垫使用者的体重，当所述体重小于第一阈值的持续时间超过第二阈值时判为使用者摔倒，微处理器输出控制信号触发报警模块，并通过无线通信模块向使用者家人的手机发送短信。本发明能够实现家人对鞋垫使用者的位置、行走速度和里程等数据的监控；当使用者摔倒时能够自动发出报警信号向路人求救，并通过短信通知使用者家人以便及时与家人取得联系。

Description

一种智能鞋垫

技术领域

本发明属于智能运动设备技术领域，具体涉及一种智能鞋垫。

背景技术

目前，人口老龄化日益严重。2017年中国60周岁以上人口达2.4亿，占总人口的17.3％，中国已成为老年型国家。人口老龄化滋生了各类社会问题，老年人已成为一个不容忽视的群体。年轻人受工作压力、生活压力影响，不能常伴老人左右，导致大量空巢老人出现。老人独居易发生危险。老年人随着年龄的增加，各项生理功能开始衰退，精神活动减弱、反应迟钝、记忆力衰退，容易发生摔倒、走失等突发危险情况。子女不在身边，老人一旦突发意外，后果将难以预料。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种智能鞋垫，老人摔倒时能够自动发出报警信号向路人求救，并向家人发送手机短信。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种智能鞋垫，包括：鞋垫本体，安装在鞋垫本体内的微处理器以及与微处理器连接的摔倒检测模块、报警模块、GPS模块和无线通信模块。摔倒检测模块包括压力传感器，压力传感器用来测量鞋垫使用者的体重，当所述体重小于第一阈值的持续时间超过第二阈值时判为使用者摔倒，微处理器输出控制信号触发报警模块，并通过无线通信模块向使用者家人的手机发送短信。

进一步地，所述微处理器、报警模块、无线通信模块和一部分压力传感器安装在第一鞋垫本体(左脚或右脚鞋垫)内，GPS模块和另一部分压力传感器安装在第二鞋垫本体(右脚或左脚鞋垫)内，无线通信模块包括手机通信子模块和蓝牙通信子模块，蓝牙通信子模块用于实现微处理器与第二鞋垫本体内的压力传感器和GPS模块之间的数据通信。

更进一步地，在第一鞋垫本体和第二鞋垫本体对应前脚掌的2个位置点和对应脚后跟的1个位置点均分别安装1个压力传感器，前脚掌的2个位置点分别为甲状腺反射区和肺反射区，脚后跟的1个位置为生殖腺的反射区。

进一步地，所述摔倒检测模块还包括与微处理器相连的水银开关，使用者摔倒时水银开关的通断状态发生改变，微处理器根据体重数据结合水银开关的通断状态判断使用者是否摔倒。

进一步地，所述智能鞋垫还包括与微处理器连接的健康感应芯片和运动感应芯片。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提出的一种智能鞋垫，通过设置鞋垫本体，安装在鞋垫本体内的微处理器以及与微处理器相连的摔倒检测模块、报警模块、GPS模块和无线通信模块，摔倒检测模块包括压力传感器，实现了家人对鞋垫使用者的位置、行走速度和里程等数据的监控；当使用者摔倒时能够自动发出报警信号向路人求救，并通过短信通知使用者家人以便及时与家人取得联系。通过增加健康感应芯片和运动感应芯片，可以方便地扩展所述智能鞋垫的功能，使家人能够对使用者的心率等健康数据以及走路步数、姿势、步幅等运动数据进行监测。

附图说明

图1为本发明实施例一种智能鞋垫的方框图；

图2为本发明另一实施例的安装位置示意图，左边为左脚鞋内的鞋垫本体，右边为右脚鞋内的鞋垫本体。

图中：11-第一鞋垫本体，12-第二鞋垫本体，2-微处理器，3-报警模块，4-摔倒检测模块，41-压力传感器，42-水银开关，5-GPS模块，6-无线通信模块，61-手机通信子模块，62-蓝牙通信子模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例一种智能鞋垫，其结构如图1、2所示，所述鞋垫包括：鞋垫本体，安装在鞋垫本体内的微处理器2以及与微处理器2连接的摔倒检测模块4、报警模块3、GPS模块5和无线通信模块6。摔倒检测模块4包括压力传感器41。压力传感器41用来测量鞋垫使用者的体重，当所述体重小于第一阈值的持续时间超过第二阈值时判为使用者摔倒，微处理器2输出控制信号触发报警模块3，并通过无线通信模块6向家人手机发送短信。

在本实施例中，所述智能鞋垫由鞋垫本体和安装在鞋垫本体内的一些电子装置组成。使用时像一般的鞋垫一样将所述智能鞋垫放入使用者的鞋内。所述电子装置主要由微处理器2以及与微处理器2连接的摔倒检测模块4、报警模块3、GPS模块5和无线通信模块6组成。所述连接可以是有线连接也可以是无线连接，比如与微处理器2设置在同一鞋垫本体内的模块与微处理器2之间就是有线连接，设置在不同鞋垫本体(左脚鞋内和右脚鞋内)内的模块与微处理器2之间就是通过无线通信模块6实现无线连接的。GPS模块5用于实时测量使用者的位置坐标。微处理器2根据所述坐标可以计算使用者走过的里程、即时速度等数据，并将这些数据通过无线通信模块6定时发送到使用者家人(如子女)的手机上，使用者家人可以随时掌握使用者的位置和行走情况。进一步地，利用GPS的定位功能，GPS模块5与微处理器2配合(或通过无线通信模块6与家人手机配合)，可以对附近的医院进行搜索，进而通知最近的适宜医院前来救治。摔倒检测模块4主要由压力传感器41组成。压力传感器41通过测量使用者的身体对压力传感器41的压力测量使用者的体重。为了提高体重的测量精度需要设置多个压力传感器41，而且这些压力传感器应尽量安装在鞋垫本体受力较大的位置(其它模块应尽量安装在受力小最好不受力的位置)，通过计算多个压力传感器读数的和得到体重。使用者摔倒时体重已不再主要由脚掌承受，因此由压力传感器41测得的体重值将远小于真实体重，甚至接近于0。如果测得的体重值小于设定的阈值(第一阈值)，且这种状态持续的时间超过设定的阈值(第二阈值)，就认为使用者摔倒了。这就是微处理器2与摔倒检测模块4配合进行摔倒检测的原理。第一阈值和第二阈值可根据经验进行设定，如第一阈值可设为100牛(约10公斤)，第二阈值可设为10秒。当检测到使用者摔倒时，微处理器2输出控制信号至报警模块3，报警模块3被触发发出报警信号，以引起路人注意从而得到路人的救助；同时通过无线通信模块6向使用者的家人发送短信，以便及时与家人取得联系。报警模块3可以选用语音芯片，事先录制好求救的语音信号，触发后反复播放；也可以选用其它合适的芯片，如声光报警芯片等。

优选地，微处理器2选用STM32系列32位ARM单片机；GPS模块5选用5N 11卫星定位+IPEX短天线；压力传感器41选用FSR电阻式薄膜压力传感器+电压转换模块。

本实施例通过设置微处理器2以及与微处理器2连接的主要由压力传感器41组成的摔倒检测模块4、报警模块3、GPS模块5和无线通信模块6，实现了家人对鞋垫使用者的位置、行走速度和里程等数据的监控；当使用者摔倒时能够自动发出报警信号向路人求救，并通过短信通知家人。

作为一种可选实施例，所述微处理器2、报警模块3、无线通信模块6和一部分压力传感器安装在第一鞋垫本体11内，GPS模块5和另一部分压力传感器安装在第二鞋垫本体12内，无线通信模块6包括手机通信子模块61和蓝牙通信子模块62，蓝牙通信子模块62用于实现微处理器2与第二鞋垫本体12内的压力传感器41和GPS模块5之间的数据通信。

本实施例给出了微处理器2、报警模块3、无线通信模块6和摔倒检测模块4的一种安装方式。如图2所示，微处理器2、报警模块3、无线通信模块6和一部分压力传感器安装在第一鞋垫本体11内，GPS模块5和另一部分压力传感器安装在第二鞋垫本体12内。第一鞋垫本体11为左脚(或右脚)鞋内的鞋垫本体，第二鞋垫本体12为右脚(或左脚)鞋内的鞋垫本体。将压力传感器41安装在不同的鞋垫本体内是测量体重的需要，因为体重由左右两个脚掌分担。GPS模块5可以安装在第一鞋垫本体11内，也可以安装在第二鞋垫本体12内，本实施例将其安装在第二鞋垫本体12内，主要是出于安装空间的考虑，使第一鞋垫本体11不必过于拥挤。安装在第二鞋垫本体12内的芯片只能以无线方式将数据传递给安装在第一鞋垫本体11的微处理器2，由于两个鞋垫本体之间的距离很近，因此可以采取适合近距离通信的蓝牙通信方式。所以本实施例的无线通信模块6包括手机通信子模块61和蓝牙通信子模块62，手机通信子模块61用于微处理器2与使用者家人的手机通信，如发送监测数据和短信；蓝牙通信子模块62用于实现微处理器2与第二鞋垫本体12内的压力传感器41和GPS模块5之间的数据通信，这就要求第二鞋垫本体12内的压力传感器41和GPS模块5自身具有蓝牙通信功能，或者在第二鞋垫本体12内再设置一个微处理器2和蓝牙通信芯片专门用于两个不同鞋垫本体内的芯片之间的通信。本实施例采用的是第二鞋垫本体12内芯片自身具有蓝牙通信功能的技术方案。当然，第一鞋垫本体11和第二鞋垫本体12内还均应留出电池的安装位置，如脚心位置。

作为上一实施例的一种可选实施例，在第一鞋垫本体11和第二鞋垫本体12对应前脚掌的2个位置点和对应脚后跟的1个位置点均分别安装1个压力传感器41，前脚掌的2个位置点分别为甲状腺反射区和肺反射区，脚后跟的1个位置为生殖腺的反射区。

本实施例在上一实施例的基础上，给出了压力传感器41安装位置的一种较佳的实施方式。通过反复试验发现，足底即脚掌有3个位置最适宜安装压力传感器41，其中2个点位于前脚掌，1个位于脚后跟，如图2中标数字41的3个位置。前脚掌的2个位置点分别为甲状腺反射区和肺反射区，脚后跟的1个位置为生殖腺的反射区。试验表明，将压力传感器41安装在这3个位置时，既能有效测量体重数据，又能使鞋垫轻便、灵巧且触感好。本实施例共6个压力传感器41，其中3个安装在第一鞋垫本体11的上述3个位置，另外3个安装在第二鞋垫本体12的上述3个位置。

作为一种可选实施例，所述摔倒检测模块4还包括与微处理器2相连的水银开关42，使用者摔倒时水银开关42的通断状态发生改变，微处理器2根据体重数据结合水银开关42的通断状态判断使用者是否摔倒。

本实施例给出了摔倒检测模块4的一种较佳的实施方式。在本实施例中，摔倒检测模块4除了压力传感器41外，还包括一个与微处理器2相连的水银开关42。水银开关是利用水银良好的导电性和流动性对电路进行通断控制的，竖直放置时导通，倾斜一定角度后断开。使用者摔倒时，水银开关42的通断状态发生改变，微处理器2从水银开关42采集到的电平信号的高低发生改变(由高变为低，或由低变为高)。根据压力传感器41测得的体重数据结合水银开关42输出电平信号的高低，判断使用者是否摔倒(两个条件同时满足时判为摔倒)，可以避免只根据体重数据进行判断产生的误判情况，提高摔倒检测的准确度。比如，当使用者坐下时(如乘坐公交或地铁)，测得的体重数据很可能小于第一阈值且持续时间超过第二阈值，从而被误判为摔倒。而本实施例采用体重数据结合水银开关42输出电平信号的高低进行判断，因水银开关42在使用者坐下时与正常行走时相比，其通断状态不发生改变，其输出电平信号的高低不发生改变，所以不会判为摔倒。

作为一种可选实施例，所述智能鞋垫还包括与微处理器2连接的健康感应芯片和运动感应芯片。

本实施例给出了对所述智能鞋垫进行功能扩展的一种方法。通过增加健康感应芯片和运动感应芯片，可以方便地扩展所述智能鞋垫的功能，使家人能够对使用者的心率等健康数据以及走路步数、姿势、步幅等运动数据进行监测。

上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所做出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种智能鞋垫，其特征在于，包括：鞋垫本体，安装在鞋垫本体内的微处理器以及与微处理器连接的摔倒检测模块、报警模块、GPS模块和无线通信模块；摔倒检测模块包括压力传感器，压力传感器用来测量鞋垫使用者的体重，当所述体重小于第一阈值的持续时间超过第二阈值时判为使用者摔倒，微处理器输出控制信号触发报警模块，并通过无线通信模块向使用者家人的手机发送短信。

2.根据权利要求1所述的智能鞋垫，其特征在于，所述微处理器、报警模块、无线通信模块和一部分压力传感器安装在第一鞋垫本体内，GPS模块和另一部分压力传感器安装在第二鞋垫本体内，无线通信模块包括手机通信子模块和蓝牙通信子模块，蓝牙通信子模块用于实现微处理器与第二鞋垫本体内的压力传感器和GPS模块之间的数据通信。

3.根据权利要求2所述的智能鞋垫，其特征在于，在第一鞋垫本体和第二鞋垫本体对应前脚掌的2个位置点和对应脚后跟的1个位置点均分别安装1个压力传感器，前脚掌的2个位置点分别为甲状腺反射区和肺反射区，脚后跟的1个位置为生殖腺反射区。

4.根据权利要求1所述的智能鞋垫，其特征在于，所述摔倒检测模块还包括与微处理器相连的水银开关，使用者摔倒时水银开关的通断状态发生改变，微处理器根据体重数据结合水银开关的通断状态判断使用者是否摔倒。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的智能鞋垫，其特征在于，所述智能鞋垫还包括与微处理器连接的健康感应芯片和运动感应芯片。