CN109598896A - 一种病床碰撞预警方法、系统及装置 - Google Patents

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王博琛
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Abstract

本发明公开了一种病床碰撞预警方法，包括：对病床运动方向的障碍物进行检测，得到障碍物与病床的距离，当检测得到的距离超出预设阈值范围，防撞预警单元发出预警信号，或减速刹车单元驱动病床刹车；病床行驶中，速度检测单元测算出病床的运动速度，当病床的运动速度大于安全速度阈值时，减速刹车单元驱动病床速度减缓；所述病床包括病床碰撞预警系统和病床碰撞预警装置。本发明通过双目测距技术实时检测分析病床运动前方的障碍物情况，在有可能发生碰撞时进行预警提醒，在紧急情况下病床减速刹车，尽量避免碰撞的发生，提高安全性，有利于保证运输病人的安全，避免因为发生碰撞而影响病人的病情。

Description

一种病床碰撞预警方法、系统及装置
技术领域
本发明涉及医用技术领域，特别涉及一种病床碰撞预警方法、系统及装置。
背景技术
临床上病人外出检查、手术或转科都涉及病人的运送，对于一些不适宜移动过床(心肌梗死、主动脉瘤等病人)或难以移动过床的病人(骨折、气胸、多管道的危重病人)，一般都是让病人躺在病床或者运送床推至相应科室，病床和运送床有一定的宽度及重量，占用地方多，而医院人流量较多，推行时比较难控制，容易出现碰撞的情况，碰撞很容易发生病人跌倒，而导致增加病人痛苦，加重病情，甚至发生并发症。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：在使用病床运送病人的过程中容易发生碰撞。
本发明解决其技术问题的解决方案是：一种病床碰撞预警方法，包括病床，所述病床包括一种病床碰撞预警系统和一种病床碰撞预警装置，所述病床碰撞预警系统包括：防撞检测单元、防撞预警单元、减速刹车单元和速度检测单元，所述碰撞预警方法包括以下步骤：
步骤1：推动病床运动时，防撞检测单元对病床运动方向的障碍物进行检测，检测得到障碍物与病床的距离，预设第一阈值和第二阈值；
步骤2：当检测到障碍物与病床的距离小于第一阈值且大于第二阈值时，防撞预警单元发出预警信号；
步骤3：当检测到障碍物与病床的距离小于第二阈值时，减速刹车单元驱动病床刹车；
步骤4：病床行驶中，速度检测单元测算出病床的运动速度，并预设安全速度阈值；
步骤5：当病床的运动速度大于安全速度阈值时，减速刹车单元驱动病床速度减缓。
进一步，所述防撞检测单元对病床运动方向的障碍物进行检测的检测过程为：
开启设置在病床床头的防撞检测单元，所述防撞检测单元包括双目摄像头模块，其对病床运动方向进行图像采集，获得障碍物在双目摄像头模块成像图；
采用单摄像头标定方法获得双目摄像头模块的内、外参数，再通过同一世界坐标系中的一组定标点来建立两个摄像机之间的位置关系；
把同一场景在两个摄像机成像视图上对应的像点进行立体匹配，得到视差图和视差数据，根据视差数据计算出障碍物与病床的距离。
进一步，所述速度检测单元测算出病床的运动速度的过程为：
通过设置在病床上的速度传感器检测病床的运动速度。
一种病床碰撞预警系统，所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在所述系统的以下单元中：
防撞检测单元，用于检测病床运动方向是否有障碍物，并检测病床与障碍物的距离；
防撞预警单元，用于当病床有发生碰撞的危险时，发出预警信号；
速度检测单元，用于检测病床的运动速度；
减速刹车单元，用于通过减速刹车模块驱动病床减速或刹车。
一种病床碰撞预警装置，包括：双目摄像头模块、图像处理模块、速度传感器、语音报警芯片、扬声器、减速刹车模块和控制器，所述双目摄像头模块设置在病床的床头，且与图像处理模块相连接，所述语音报警芯片与扬声器相连接，所述图像处理模块、速度传感器、减速刹车模块、语音报警芯片分别与控制器相连接。
进一步，所述双目摄像头模块包括第一摄像头模块和第二摄像头模块，所述第一摄像头模块和第二摄像头模块设置在同一水平面上。
进一步，所述第一摄像头模块和第二摄像头模块为CCD传感器或CMOS传感器中任一种。
进一步，所述控制器为单片机，所述单片机的型号为 STM32F103RCT6。
进一步，所述语音报警芯片的型号为JQ6400。
本发明的有益效果是：本发明通过双目测距技术实时检测分析病床运动前方的障碍物情况，在有可能发生碰撞时进行预警提醒，在紧急情况下病床减速刹车，尽量避免碰撞的发生，提高安全性，有利于保证运输病人的安全，避免因为发生碰撞而影响病人的病情。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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设计方案和附图。
图1是本发明方法的整体流程图；
图2是本发明对障碍物检测和测距的流程图；
图3是本发明对障碍物进行双目测距的原理图；
图4是本发明装置的硬件模块整体示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接辅件，来组成更优的连接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
实施例1，参考图1，一种病床碰撞预警方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：推动病床运动时，防撞检测单元对病床运动方向的障碍物进行检测，检测得到障碍物与病床的距离，预设第一阈值和第二阈值；
步骤2：当检测到障碍物与病床的距离小于第一阈值且大于第二阈值时，防撞预警单元发出预警信号；
步骤3：当检测到障碍物与病床的距离小于第二阈值时，减速刹车单元驱动病床刹车；
步骤4：病床行驶中，速度检测单元测算出病床的运动速度，并预设安全速度阈值；
步骤5：当病床的运动速度大于安全速度阈值时，减速刹车单元驱动病床速度减缓；
所述病床包括病床碰撞预警系统和病床碰撞预警装置。
进一步地，在步骤1中，预设第一阈值为5米，第一阈值可进行调整，调整的范围为3～5米。
进一步地，在步骤1中，预设第二阈值为1.5米，第二阈值可进行调整，调整的范围为1.5～3米。
进一步地，在步骤4中，预设安全速度阈值为6km/h，安全速度阈值可进行调整，调整的范围为6～7.5km/h。
本发明公开了一种病床碰撞预警方法，其能够通过实时检测分析病床运动前方的障碍物情况，在有可能发生碰撞时进行预警提醒，在紧急情况下病床减速刹车，尽量避免碰撞的发生，提高安全性，有利于保证运输病人的安全，避免因为发生碰撞而影响病人的病情。
参考图2，作为优化，所述防撞检测单元对病床运动方向的障碍物进行检测的检测过程为：
开启设置在病床床头的防撞检测单元，所述防撞检测单元包括双目摄像头模块1，其对病床运动方向进行图像采集，获得障碍物在双目摄像头模块1成像图；
采用单摄像头标定方法获得双目摄像头模块1的内、外参数和双目相对位置关系，分别对两个摄像机成像视图进行消除畸变和行对准，使左右视图的成像原点坐标一致，再通过同一世界坐标系中的一组定标点来建立两个摄像机之间的位置关系；
把同一场景在两个摄像机成像视图上对应的像点进行立体匹配，得到视差图和视差数据，根据视差数据计算出障碍物与病床的距离。
参考图3，图3为本发明对障碍物进行双目测距的原理图，其中 P为待测障碍物上的某一点，OR与OT分别是两个摄像机的光心，点 P在两个摄像机感光器上的成像点分别为P1和P2(相机的成像平面经过旋转放在了镜头的前方)，f为摄像机的焦距，B为两个摄像机中心距，Z为待测障碍物与两个摄像头之间的垂直距离，设P1和P2之间的距离为D，P1在感光器成像距离为XR，P2在感光器上成像距离为XT，其中双目测距的视差为d，d＝XR-XT。则：
D＝B-(XR-XT)；
双目测距主要是利用点P在左右两个摄像感光器成像的横向坐标直接存在的差异与点P到成像平面的距离Z存在着反比例关系：
焦距f和摄像头中心距B可通过标定得到，因此，只要获得了视差d＝XR-XT的值即可求得距离Z的值。
作为优化，所述速度检测单元测算出病床的运动速度的过程为：设置在病床上的速度传感器3检测病床的运动速度。
参考图4，一种病床碰撞预警装置，包括：双目摄像头模块1、图像处理模块2、速度传感器3、语音报警芯片5、扬声器6、减速刹车模块7和控制器4，所述双目摄像头模块1设置在病床的床头，且与图像处理模块2相连接，所述语音报警芯片5与扬声器6相连接，所述图像处理模块2、速度传感器3、减速刹车模块7、语音报警芯片5分别与控制器4相连接。
本病床碰撞预警装置还设有电源模块，所述电源模块与控制器4 相连接。
作为优化，所述双目摄像头模块1包括第一摄像头模块和第二摄像头模块，所述第一摄像头模块和第二摄像头模块设置在同一水平面上。
作为优化，所述第一摄像头模块和第二摄像头模块为CCD传感器或CMOS传感器中任一种。
作为优化，所述控制器4为单片机，所述单片机的型号为STM32F103RCT6。
作为优化，所述语音报警芯片5的型号为JQ6400。
所述减速刹车模块7包括刹车片和电磁铁，病床设有万向轮，所述刹车片设置在病床的万向轮的上方，电磁铁与单片机的输出端电连接，单片机控制通过电磁铁的电压大小，来控制电磁铁吸附刹车片的磁力大小。病床正常运动时，电磁铁导电，吸附刹车片使得刹车片不会接触万向轮，当检测到有碰撞危险，需要刹车时，单片机降低通过电磁铁的电压，电磁铁导电减弱，吸附刹车片的磁力减弱，刹车片向下运动，增大与万向轮之间的摩擦力，实现病床的减速刹车运动。
本发明预警装置工作时，双目摄像头模块1开启检测病床运动方向前方是否有障碍物，并将检测所得图像发送至图像处理模块2，图像处理模块2对所得的图像进行分析并计算出障碍物与病床的距离。预设了第一阈值和第二阈值，当检测到障碍物与病床的距离小于第一阈值且大于第二阈值时，图像处理模块2向单片机发出预警信号，单片机接收到该信号后，控制语音报警芯片5通过扬声器6发出报警语音。当检测到障碍物与病床的距离小于第二阈值时，图像处理模块2 向单片机发出紧急预警信号，单片机接收到该信号后，单片机控制通过电磁铁的电压减小，电磁铁导电减弱，刹车片向下运动，增大刹车片与万向轮的摩擦，病床减速刹车；
在病床运动时，速度传感器3检测病床的运动速度，当病床运动速度大于安全速度阈值时，速度传感器3向单片机发出电平信号，单片机接收到该电平信号后，单片机控制通过电磁铁的电压减小，电磁铁导电减弱，刹车片向下运动，增大刹车片与万向轮的摩擦，病床减速；当病床运动速度小于安全速度阈值时，则通过电磁铁的电压恢复正常，电磁铁吸附刹车片，病床的万向轮正常运动。
本发明系统中的双目摄像头模块1实时检测障碍物情况，以及速度传感器3检测病床速度是否超过预设的阈值，通过语音预警以及控制病床减速，有效减少病床在运输病人时发生碰撞的情况，具有安全性和实用性。
一种病床碰撞预警系统，所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在所述系统的以下单元中：
防撞检测单元，用于检测病床运动方向是否有障碍物，并检测病床与障碍物的距离；
防撞预警单元，用于当病床有发生碰撞的危险时，发出预警信号；
速度检测单元，用于检测病床的运动速度；
减速刹车单元，用于通过减速刹车模块7驱动病床减速或刹车。
所述一种病床碰撞预警系统可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种病床碰撞预警系统，可运行的装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种病床碰撞预警系统的示例，并不构成对一种病床碰撞预警系统的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种病床碰撞预警系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor， DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是一种病床碰撞预警系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种病床碰撞预警系统可运行装置的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现一种病床碰撞预警系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、视频数据等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
尽管本公开的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本公开的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本公开进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本公开的非实质性改动仍可代表本公开的等效改动。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种病床碰撞预警方法，其特征在于：包括病床，所述病床包括一种病床碰撞预警系统和一种病床碰撞预警装置，所述病床碰撞预警系统包括：防撞检测单元、防撞预警单元、减速刹车单元和速度检测单元，所述碰撞预警方法包括以下步骤：
步骤1：推动病床运动时，防撞检测单元对病床运动方向的障碍物进行检测，检测得到障碍物与病床的距离，预设第一阈值和第二阈值；
步骤2：当检测到障碍物与病床的距离小于第一阈值且大于第二阈值时，防撞预警单元发出预警信号；
步骤3：当检测到障碍物与病床的距离小于第二阈值时，减速刹车单元驱动病床刹车；
步骤4：病床行驶中，速度检测单元测算出病床的运动速度，并预设安全速度阈值；
步骤5：当病床的运动速度大于安全速度阈值时，减速刹车单元驱动病床速度减缓。
2.根据权利要求1所述的一种病床碰撞预警方法，其特征在于：所述防撞检测单元对病床运动方向的障碍物进行检测的检测过程为：
开启设置在病床床头的防撞检测单元，所述防撞检测单元包括双目摄像头模块，其对病床运动方向进行图像采集，获得障碍物在双目摄像头模块成像图；
采用单摄像头标定方法获得双目摄像头模块的内、外参数，再通过同一世界坐标系中的一组定标点来建立两个摄像机之间的位置关系；
把同一场景在两个摄像机成像视图上对应的像点进行立体匹配，得到视差图和视差数据，根据视差数据计算出障碍物与病床的距离。
3.根据权利要求1所述的一种病床碰撞预警方法，其特征在于：所述速度检测单元测算出病床的运动速度的过程为：
通过设置在病床上的速度传感器检测病床的运动速度。
4.一种病床碰撞预警系统，其特征在于，所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在所述系统的以下单元中：防撞检测单元，用于检测病床运动方向是否有障碍物，并检测病床与障碍物的距离；
防撞预警单元，用于当病床有发生碰撞的危险时，发出预警信号；
速度检测单元，用于检测病床的运动速度；
减速刹车单元，用于通过减速刹车模块驱动病床减速或刹车。
5.一种病床碰撞预警装置，其特征在于：包括：双目摄像头模块、图像处理模块、速度传感器、语音报警芯片、扬声器、减速刹车模块和控制器，所述双目摄像头模块设置在病床的床头，且与图像处理模块相连接，所述语音报警芯片与扬声器相连接，所述图像处理模块、速度传感器、减速刹车模块、语音报警芯片分别与控制器相连接。
6.根据权利要求5所述的一种病床碰撞预警装置，其特征在于：所述双目摄像头模块包括第一摄像头模块和第二摄像头模块，所述第一摄像头模块和第二摄像头模块设置在同一水平面上。
7.根据权利要求6所述的一种病床碰撞预警装置，其特征在于：所述第一摄像头模块和第二摄像头模块为CCD传感器或CMOS传感器中任一种。
8.根据权利要求5所述的一种病床碰撞预警装置，其特征在于：所述控制器为单片机，所述单片机的型号为STM32F103RCT6。
9.根据权利要求5所述的一种病床碰撞预警装置，其特征在于：所述语音报警芯片的型号为JQ6400。
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