CN109805492A - 一种智能安全鞋 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能安全鞋，可以实时对穿戴者进行定位及监督(判断是否摔倒)。该智能安全鞋包括：左鞋体、设置左鞋体上的包括定位模块、运动检测模块A、通信模块A、供电模块A和控制单元A的功能单元A、右鞋体和设置在右鞋体上包括运动检测模块B、通信模块B、供电模块B和控制单元B的功能单元B。该智能鞋通过设置在两只鞋体上的运动检测模块实现穿戴者摔倒并主动报警，有效保障穿戴者的安全，且摔倒识别精度高，能够有效避免误报警，提高其使用性能；同时能够实现穿戴者的精确定位，当穿戴者走丢后监护人可以在客户端查询到穿戴者的位置。

Description

一种智能安全鞋

技术领域

发明涉及一种智能穿戴设备，具体涉及一种智能安全鞋。

背景技术

目前的智能鞋产品功能单一，主要是用于对使用者进行实时定位用，且多数定位仅限于室外定位，无法进行室内定位，且续航能力短基本一天充一次电，使用不方便。且目前的智能鞋多不能进行摔倒识别，监护性能不可靠。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种智能安全鞋，可以实时对穿戴者进行定位及监护(判断是否摔倒)。

所述的智能安全鞋，包括：左鞋体和右鞋体，其特征在于，在所述左鞋体上设置有包括定位模块、运动检测模块A、通信模块A、供电模块A和控制单元A的功能单元A；在所述右鞋体上设置有包括运动检测模块B、通信模块B、供电模块B和控制单元B的功能单元B；

所述定位模块用于实现智能安全鞋穿戴者的定位；

所述通信模块A包括用于实现左鞋体与监护人客户端之间通信的外部通信单元和用于和通信模块B配合实现左右两只鞋体之间通信的内部通信单元；

所述供电模块A用于为所述定位模块、运动检测模块A、通信模块A和控制单元A供电；

所述供电模块B用于为所述运动检测模块B、通信模块B和控制单元B供电；

所述运动检测模块A和运动检测模块B为惯性传感器，用于实时监测在所在鞋体的姿态角，所述姿态角包括横滚角和俯仰角；

所述控制单元A和控制单元B中均设置有对应鞋体的姿态角阈值，控制单元A和控制单元B实时采集其对应鞋体上惯性传感器的数据并计算得到鞋体姿态信息，将得到的姿态信息和其内部预设的姿态角阈值进行比对：当左右两只鞋体上的惯性传感器检测到的姿态角数据均超过对应控制单元中的姿态角阈值时，判断穿戴者摔倒；所述控制单元A通过通信模块A中的外部通信单元将摔倒所在位置的定位信息和摔倒信息发送到监护人客户端，并启动客户端的报警单元；

当两只脚的惯性传感器检测到的姿态角数据中有一个未超过姿态角阈值或两个均未超过姿态角阈值；判断穿戴者未摔倒。

进一步的，在所述控制单元A中还设置有摔倒姿态角数据库，所述摔倒姿态角数据库包括两种以上摔倒姿态下左鞋体的姿态角数据和右鞋体的姿态角数据；

当左右两只鞋体上的惯性传感器检测到的姿态角数据均超过对应控制单元中的姿态角阈值时，所述控制单元B将计算得到的右鞋体的姿态角数据通过通信模块B发送给所述控制单元A中进行进一步的判断：所述控制单元A同时将左鞋体的姿态角数据和右鞋体的姿态角数据在其内部预存的摔倒姿态角数据库中进行匹配，如果与摔倒姿态数据库中的某项数据匹配，则判断穿戴者摔倒；所述控制单元A通过通信模块A中的外部通信单元将摔倒所在位置的定位信息和摔倒信息发送到监护人客户端，并启动客户端的报警单元；如果没有与摔倒姿态角数据库中的任何一项数据匹配，则判断穿戴者未摔倒。

有益效果：

(1)该智能鞋通过设置在两只鞋体上的惯性传感器实现穿戴者摔倒并主动报警，有效保障穿戴者的安全，且摔倒识别精度高，能够有效避免误报警，提高其使用性能；同时能够实现穿戴者室内及室外的精确定位，当穿戴者走丢后监护人可以在客户端查询到穿戴者的位置。

(2)采用无线充电，只需要将智能鞋放在充电板上就可以实现鞋子的无线充电，操作简单方便。

(3)通过设置心率/心电模块，能够识别穿戴者(如老人和患病人士)心率/心电发生异常，且发现异常后能够及时向监护人报警。

(4)利用加速度计对智能鞋进行运动感知，当鞋子没人穿着时处于低功耗状态，使该智能安全鞋续航时间长。

(5)只有当穿着者摔倒或者走丢亲人发起位置请求时才开启定位及其相关通信模块，大大降低系统功耗。

附图说明

图1为该智能鞋左鞋体上功能模块的结构框图；

图2为该智能鞋右鞋体上功能模块的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种针对老年人及其他需要被监护群体使用的智能安全鞋，能够实现对穿戴者的摔倒主动报警和走丢定位，保障老年人及其他需要被监护群体的安全。

该智能安全鞋包括：左鞋体、设置左鞋体上的功能单元、右鞋体以及设置在右鞋体上的功能单元。为降低该智能安全鞋识别摔倒时的误报率，在左鞋体和右鞋体上设置不同的功能单元，通过其相互配合，实现该智能安全鞋的摔倒主动报警功能。

具体为：如图1所示，设置在左鞋体上的功能单元包括定位模块、运动检测模块A、通信模块A、供电模块A和控制单元A。

如图2所示，设置在右鞋体上的功能单元包括运动检测模块B、通信模块B、供电模块B和控制单元B。

其中定位模块用于实现智能安全鞋穿戴者的定位，为降低系统功耗，有当穿着者摔倒或者走丢亲人发起位置请求时才开启定位。定位模块具体包括AGPS模块；通信模块A包括GSM/GPRS模块、BLE模块和WIFI模块；通信模块B仅有BLE模块；运动检测模块A和运动检测模块B均为惯性传感器(六轴传感器)。

AGPS模块用于实现穿戴者的室外定位，“WIFI+基站”相配合能够实现穿戴者的室内定位；GSM/GPRS模块用于实现左鞋体与监护人客户端之间的通信；左右两只鞋体上的BLE模块用于实现左右两只鞋体之间的通信。

惯性传感器能够进行姿态识别，左右两个鞋体上的惯性传感器实时监测穿戴者两只脚的姿态，以判断穿戴者是否摔倒。为提高摔倒识别的判断精度，避免误报警，影响该智能安全鞋的使用性能，在左鞋体上的控制单元A和右鞋体上的控制单元B中均设置有鞋体的姿态角阈值(该姿态角包括横滚角和俯仰角)，同时在控制单元A中还设置有摔倒姿态角数据库，摔倒姿态角数据库包括各种摔倒姿态下左脚的姿态数据和右脚的姿态数据；通过两只鞋体上功能单元的相互配合，实现高精度的摔倒识别，具体为：

左右两只鞋体上的控制单元分别采集其上惯性传感器的输出数据并计算得到姿态信息然后与其内部预设的姿态角阈值进行比对：

当左右两只鞋体上的惯性传感器检测到的穿戴者的脚部姿态均超过对应控制单元中的姿态角阈值时，控制单元B将计算得到的右脚的姿态数据通过通信模块B发送给左脚的控制单元A中进行进一步的判断，控制单元A同时将左脚的姿态数据和右脚的姿态数据在其内部预存的摔倒姿态角数据库中进行匹配，如果与摔倒姿态数据库中的某个数据匹配时，判断穿戴者摔倒；控制单元A通过GSM/GPRS模块将摔倒所在位置的定位信息和启动报警指令发送到服务器，通过服务器发送到监护人客户端，启动客户端的报警单元；如果没有与摔倒姿态数据库中的任何一个数据匹配，则判断穿戴者不摔倒，不进行信息发送；

当两只脚的惯性传感器检测到穿戴者的姿态中有一个未超过姿态角阈值或两个均未超过姿态角阈值；判断穿戴者不摔倒，不进行信息发送。

通过在控制单元A中设置摔倒姿态角数据库，可以有效避免由于穿戴者脚部姿态的特殊变化而造成的误报警，如当穿戴者处于坐姿，两只鞋的鞋底相对时，此时两只脚单独的横滚角超过姿态角阈值，若不设置摔倒姿态角数据库，则会造成误报警；摔倒姿态角数据库通过预存多种摔倒姿态下左脚的姿态数据和右脚的姿态数据，能够有效的提供摔倒识别精度。

同时左鞋体上的惯性传感器(六轴传感器)实时监测穿戴者的运动状况(运动频率、步数等)，控制单元A实时采集左鞋体上惯性传感器所监测的穿戴者的运动信息，并预存运动信息然后按设定频率通过通信模块A发送到穿戴者本人或其监护人的客户端，由此穿戴者或监护人其利用大数据和人工智能分析的手段对运动数据进行分析。

供电模块A和供电模块B均包括电池和无线充电模块，无线充电模块用于和无线充电板配合实现对智能鞋内的电池进行无线充电，供电模块A中的电池用于向定位模块、运动检测模块A、通信模块A和控制单元A供电，供电模块B的电池用于向运动检测模块B、通信模块B和控制单元B供电。

实施例2：

目前单独检测心率和心电传感器需要依赖智能手机，对那些没有智能手机或对智能手机操作不便的群体造成了不便；基于此，在上述实施例1的基础上，增加与其配套使用的心率/心电模块，同时在智能鞋的左鞋体上设置报警单元。具体为：心率/心电模块包括：心率/心电传感器和低功耗蓝牙，心率/心电传感器通过低功耗蓝牙与左鞋体进行数据的传输，心率/心电传感器实时采集智能鞋穿戴者心率信号和心电信号，然后通过低功耗蓝牙发送给左鞋体中的控制单元A，控制单元A中设置有心率信号和心电信号的正常值范围，当心率/心电传感器检测的穿戴者的心率信号和心电信号不在该正常值范围内时，控制单元A启动报警单元报警，同时通过GSM/GPRS模块将报警信息到服务器，通过服务器发送到监护人客户端。

心率/心电传感器和智能鞋左鞋体通过BLE蓝牙主动相连，省去了用户自己连接手机蓝牙的操作，由此智能鞋和心率/心电模块组成了一套可穿戴系统，共同保护穿戴者的安全。

且该功能的实现不局限于穿戴者是否穿着智能鞋，只需智能鞋与穿戴者之间的距离在BLE蓝牙的信号传输范围内即可，如穿戴者睡觉时，将智能鞋摆放在其附近，心率/心电传感器实时监测穿戴者的心率信号和心电信号，然后通过低功耗蓝牙发送给智能鞋中的控制单元A，由控制单元A进行心率/心电的异常判断及报警。

实施例3：

为增加智能鞋的续航能力，在上述实施例1的基础上，在两只鞋体中均设置加速度计，利用加速度计对智能鞋进行运动感知，当鞋子没人穿着时处于低功耗状态，低功耗状态指只有控制单元和加速度计工作；当处于穿着状态时，启动其它功能单元。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能安全鞋，包括：左鞋体和右鞋体，其特征在于，在所述左鞋体上设置有包括定位模块、运动检测模块A、通信模块A、供电模块A和控制单元A的功能单元A；在所述右鞋体上设置有包括运动检测模块B、通信模块B、供电模块B和控制单元B的功能单元B；

所述定位模块用于实现智能安全鞋穿戴者的定位；

所述通信模块A包括用于实现左鞋体与监护人客户端之间通信的外部通信单元和用于和通信模块B配合实现左右两只鞋体之间通信的内部通信单元；

所述供电模块A用于为所述定位模块、运动检测模块A、通信模块A和控制单元A供电；

所述供电模块B用于为所述运动检测模块B、通信模块B和控制单元B供电；

所述运动检测模块A和运动检测模块B为惯性传感器，用于实时监测在所在鞋体的姿态角，所述姿态角包括横滚角和俯仰角；

所述控制单元A和控制单元B中均设置有对应鞋体的姿态角阈值，控制单元A和控制单元B实时采集其对应鞋体上惯性传感器的数据并计算得到鞋体姿态信息，将得到的姿态信息和其内部预设的姿态角阈值进行比对：当左右两只鞋体上的惯性传感器检测到的姿态角数据均超过对应控制单元中的姿态角阈值时，判断穿戴者摔倒；所述控制单元A通过通信模块A中的外部通信单元将摔倒所在位置的定位信息和摔倒信息发送到监护人客户端，并启动客户端的报警单元；

当两只脚的惯性传感器检测到的姿态角数据中有一个未超过姿态角阈值或两个均未超过姿态角阈值；判断穿戴者未摔倒。

2.如权利要求1所述的智能安全鞋，其特征在于，在所述控制单元A中还设置有摔倒姿态角数据库，所述摔倒姿态角数据库包括两种以上摔倒姿态下左鞋体的姿态角数据和右鞋体的姿态角数据；

当左右两只鞋体上的惯性传感器检测到的姿态角数据均超过对应控制单元中的姿态角阈值时，所述控制单元B将计算得到的右鞋体的姿态角数据通过通信模块B发送给所述控制单元A中进行进一步的判断：所述控制单元A同时将左鞋体的姿态角数据和右鞋体的姿态角数据在其内部预存的摔倒姿态角数据库中进行匹配，如果与摔倒姿态数据库中的某项数据匹配，则判断穿戴者摔倒；所述控制单元A通过通信模块A中的外部通信单元将摔倒所在位置的定位信息和摔倒信息发送到监护人客户端，并启动客户端的报警单元；如果没有与摔倒姿态角数据库中的任何一项数据匹配，则判断穿戴者未摔倒。

3.如权利要求1或2所述的智能安全鞋，其特征在于，所述定位模块包括AGPS模块，所述通信模块A包括GSM/GPRS模块、BLE模块A和WIFI模块，所述通信模块B包括BLE模块B；所述AGPS模块用于实现穿戴者的室外定位，通过“WIFI+基站”实现穿戴者的室内定位；所述GSM/GPRS为用于实现左鞋体与监护人客户端之间通信的外部通信单元；左右两只鞋体上的BLE模块为用于实现左右两只鞋体之间通信的内部通信单元。

4.如权利要求3所述的智能安全鞋，其特征在于，还包括心率/心电模块，同时在所述左鞋体上设置报警单元；所述心率/心电模块包括：心率/心电传感器和BLE模块C，所述心率/心电传感器通过BLE模块C与左鞋体进行数据的传输，所述心率/心电传感器实时采集智能鞋穿戴者心率信号和心电信号，然后通过所述BLE模块C发送给左鞋体中的控制单元A，所述控制单元A中设置有心率信号和心电信号的正常值范围，当所述心率/心电传感器检测的穿戴者的心率信号和心电信号不在该正常值范围内时，所述控制单元A启动报警单元报警，同时通过外部通信单元将报警信息发送到监护人客户端，启动监护人客户端的报警单元。

5.如权利要求1或2所述的智能安全鞋，其特征在于，在左鞋体和右鞋体中均设置加速度计，所述加速度计用于对其所在鞋体的进行运动感知，当其所在鞋体处于静止状态时，该鞋体上的功能单元处于低功耗状态，所述低功耗状态指该鞋体上的功能单元中仅控制单元、供电单元和加速度计处于工作状态；当处于运动状态时，启动其它功能单元。

6.如权利要求1或2所述的智能安全鞋，其特征在于，所述供电模块A和供电模块B均包括电池和无线充电模块，所述无线充电模块用于和无线充电板配合对所述电池进行无线充电。

7.如权利要求1或2所述的智能安全鞋，其特征在于，所述左鞋体上的惯性传感器实时监测穿戴者的运动信息，所述运动状况包括运动频率和步数；所述控制单元A实时采集左鞋体上惯性传感器所监测的穿戴者的运动信息，并预存运动信息然后按设定频率通过通信模块A中的外部通信单元发送到穿戴者本人或其监护人的客户端。