CN110443978B - 一种摔倒报警设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种摔倒报警设备及方法，涉及雷达检测技术领域，设备控制器，设备控制器上设置有水平转动电机，水平转动电机的转动端固定设置垂直转动电机，垂直转动电机的转动端上设置激光传感器，激光传感器与设备控制器电连接，设备控制器上还设置报警设备，报警设备与设备控制器电连接。水平转动电机、垂直转动电机和激光传感器组成三维激光雷达，实现对三维空间点云数据的采集，进而通过设备控制器确定出对应人员的动态数据点，根据动态数据点的点变化量对人员的状态进行判断。如果判断出人员摔倒，则控制报警设备报警，告知他人有人员摔倒。同事解决了传统穿戴类设备或传感器必须带在身上才能报警的局限性和视频类报警容易涉及隐私的问题。
Description
技术领域
本申请涉及雷达检测技术领域，具体涉及一种摔倒报警设备及方法。
背景技术
老年人常患的心脑血管疾病,如高血压、冠心病、脑动脉硬化、椎基底动脉供血不足、心律紊乱等,均可导致短暂的脑供血不足,致大脑缺血缺氧,使病人突然发生脑功能失调,出现意识丧失而昏倒。如何能够及时获知老年人摔倒尤为重要，从而可以使得老年人得到及时的救治。
目前市面上针对老人摔倒报警的装置主要有两类，一类是可穿戴类（专利：CN105726034B、CN103854440A、CN105469546B），老人通过佩戴手环或对应的摔倒报警传感器，实现摔倒判断，此类判断依赖佩戴的传感器，是一种被动式报警。另一类是通过视频监控来实现摔倒报警（专利：CN107103733B、CN109348190A）。
但是对于可穿戴类的报警装置，需要时刻带着设备，对于居家使用，特别是老人来说经常出现忘带、忘充电等情况。而另一类是基于视频分析，此类方式存在识别率低的缺点，同时，由于涉及到个人生活隐私，很多人不愿意安装，很多地方不适合安装。。
发明内容
本申请为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供了一种摔倒报警设备，包括：设备控制器，所述设备控制器上设置有水平转动电机，所述水平转动电机的转动端固定设置垂直转动电机，所述垂直转动电机的转动端上设置激光传感器，所述激光传感器与设备控制器电连接，所述设备控制器上设置报警设备，所述报警设备与所述设备控制器电连接。
采用上述实现方式，水平转动电机、垂直转动电机和激光传感器组成三维激光雷达，实现对三维空间点云数据的采集，进而通过设备控制器确定出对应人员的动态数据点，根据动态数据点的点变化量对人员的状态进行判断。如果判断出人员摔倒，则控制报警设备报警，告知他人有人员摔倒。既解决了传统穿戴类设备或传感器必须带在身上才能报警的局限性，也解决了视频类报警容易涉及隐私的问题。
结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述水平转动电机两侧设置有人体红外传感器，所述人体红外传感器固定设置在所述设备控制器上。人体红外传感器可以判断是否有人员存在，如果空间内没有人员存在，则可以控制设备低功耗待机。
结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述设备控制器上还设置有透光保护罩，所述水平转动电机、所述垂直转动电机、所述激光传感器和所述人体红外传感器均设置在所述透光保护罩内。透光保护罩既不会影响激光传感器和人体红外传感器的正常工作，还可以对水平转动电机、水平转动电机、激光传感器和人体红外传感器进行保护。
结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述透光保护罩内还设置有多色LED灯，所述多色LED灯固定设置在所述所述垂直转动电机的转动端上。当报警时，LED灯闪烁，整个设备就是一个警灯，更加有利于报警信息的传输。
结合第一方面或第一方面第一至三种任一可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述设备控制器上还设置有USB接口、开关量输出接口、电源插口和RJ45网口，所述USB接口、开关量输出接口、电源插口和RJ45网口均与所述设备控制器电连接。USB接口用于更新配置和升级软件，开关量输出接口可外接门禁或报警器，电源插口用于外接电源，RJ45网口实现设备联网。
第二方面，本申请实施例提供了一种摔倒报警方法，其特征在于，采用第一方面或第一方面任一项所述的摔倒报警设备，所述方法包括：水平转动电机和垂直转动电机同时带动激光传感器运动获取三维空间点云数据；设备控制器将所述三维空间点云数据中的动态数据点和静态数据点进行分离，以确定空间中所述动态数据点，所述动态数据点对应空间的人员信息；根据所述动态数据点的点变化量，判断人员的状态，所述点变化量包括：所述动态数据点的速度变化和加速度变化。
结合第二方面，在第二方面第一种可能的实现方式中，所述设备控制器将所述三维空间点云数据中的动态数据点和静态数据点进行分离，包括：所述设备控制器判断所述三维空间点云数据中的第一数据点是否发生移动；如果所述第一数据点移动，则所述第一数据点对应的为动态数据点，所述第一数据点为所述三维空间点云数据中的任一数据点。
结合第二方面第一种可能的实现方式，在第二方面第二种可能的实现方式中，如果红外探测器探测到当前区域内没有人员，且存在发生移动的第二数据点，则确定所述第二数据点为空间物体的数据点。
结合第二方面第二种可能的实现方式，在第二方面第三种可能的实现方式中，如果所述红外探测器探测到当前区域内没有人员，则所述设备控制器控制所述水平转动电机和所述垂直转动电机降低转动速度。
结合第二方面第二种可能的实现方式，在第二方面第四种可能的实现方式中，所述根据所述动态数据点的点变化量，判断人员的状态，包括：如果第三数据点存在速度和加速度的变化，则所述人员处于正常行走状态，所述第三数据点为所述第一数据点中除所述第二数据点以外的动态数据点；或者，如果所述第三数据点的速度变化和加速度变化为0，如果所述第三数据点距离地面的距离与前一时刻保持一致，则所述人员处于正常停止状态；或者，如果所述第三数据点距离地面的距离贴近地面，且所述第三数据点在速度变化和加速度变化为0的前一预设时间段内，加速度急剧变化，则判断所述人员摔倒。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种摔倒报警设备的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种摔倒报警设备的仰视图；
图3为本申请实施例提供的一种摔倒报警方法的流程示意图；
图1-3中，符号表示为：
1-设备控制器，2-水平转动电机，3-垂直转动电机，4-激光传感器，5-报警设备，6-人体红外传感器，7-透光保护罩，8-多色LED灯，9-USB接口，10-开关量输出接口，11-电源插口，12-RJ45网口。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。
图1为本申请实施例提供的一种摔倒报警设备的结构示意图，参见图1，本申请实施例中的摔倒报警设备包括设备控制器1，所述设备控制器1上设置有水平转动电机2，所述水平转动电机2的转动端固定设置垂直转动电机3，所述垂直转动电机3的转动端上设置激光传感器4，所述激光传感器4与设备控制器电连接，所述设备控制器1上设置报警设备5，所述报警设备5与所述设备控制器电连接。
本实施例中水平转动电机2的转动端转动时，带动垂直转动电机3沿着水平方向转动，同时垂直转动电机3的转动端带着激光传感器4沿着垂直方向运动。因此激光传感器4可以实现水平和垂直三维方向的扫描。本实施例中水平转动电机2、垂直转动电机3和激光传感器4组成三维激光雷达，实现对三维空间点云数据的采集，并发送给设备控制器。进而通过设备控制器确定出对应人员的动态数据点，根据动态数据点的点变化量对人员的状态进行判断。如果判断出人员摔倒，则控制报警设备5报警，告知他人有人员摔倒。本实施例中报警设备5可以为蜂鸣器，报警的时候发出警报声。
所述水平转动电机两侧设置有人体红外传感器6，所述人体红外传感器6固定设置在所述设备控制器1上。人体红外传感器6判断是否有人员存在，如果空间内没有人员存在，则可以控制设备低功耗待机或者降低三维激光雷达的扫描频率，进而提高设备的使用寿命。参见图2，本实施例中固定底座1为方形固定底座，人体红外传感器6设置有两个，对应设置在所述固定底座1的两个对角的位置。
本实施例中的水平转动电机2、垂直转动电机3、激光传感器4和人体红外传感器6可能随着设备的运行受到外界物体的碰撞或杂质的落入导致设备无法正常运行。因此在所述设备控制器1上还设置有透光保护罩7，所述水平转动电机2、所述垂直转动电机3、所述激光传感器4和所述人体红外传感器6均设置在所述透光保护罩7内。透光保护罩7既不会影响激光传感器4和人体红外传感器6的正常工作，还可以对水平转动电机2、垂直转动电机3、激光传感器4和人体红外传感器6进行保护。
所述透光保护罩7内还设置有多色LED灯8，所述多色LED灯8固定设置在垂直转动电机3的转动端上。当报警时，多色LED灯8闪烁，整个设备就是一个警灯，更加有利于报警信息的传输。
本实施例中，所述设备控制器1上还设置有USB接口9、开关量输出接口10、电源插口11和RJ45网口12，所述USB接口9、开关量输出接口10、电源插口11和RJ45网口12均与所述设备控制器电连接。USB接口9用于更新配置和升级软件，开关量输出接口10可外接门禁或报警器，电源插口11用于外接电源，RJ45网口12实现设备联网。
需要指出的是，本申请实施例中的摔倒报警设备不仅可以通过RJ45网口12实现有线的设备联网。本申请实施例提供的摔倒报警设备还可以包括无线通信组件，用于接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，4G或5G，或它们的组合。通信组件经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。通信组件还包括近场通信（NFC）模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别（RFID）技术，红外数据协会（IrDA）技术，超宽带（UWB）技术，蓝牙（BT）技术和其他技术来实现。
相应的，通过有线或无线网络，可使得本申请实施例中的摔倒报警设备与远程的终端通信连接，实现远程报警。例如，与远程的手机、电脑或无线报警设备通信连接，通过手机和电脑能接收到报警信号提醒，而无线报警设备则可以直接实现远程报警。
由上述实施例可知，本实施例提供了一种摔倒报警设备，包括：设备控制器1，所述设备控制器1上设置有水平转动电机2，所述水平转动电机2的转动端固定设置垂直转动电机3，所述垂直转动电机3的转动端上设置激光传感器4，所述激光传感器4与设备控制器电连接，所述设备控制器1上设置报警设备5，所述报警设备5与所述设备控制器电连接。水平转动电机2、垂直转动电机3和激光传感器4组成三维激光雷达，实现对三维空间点云数据的采集，进而通过设备控制器确定出对应人员的动态数据点，根据动态数据点的点变化量对人员的状态进行判断。如果判断出人员摔倒，则控制报警设备5报警，告知他人有人员摔倒。既解决了传统穿戴类设备或传感器必须带在身上才能报警的局限性，也解决了视频类报警容易涉及隐私的问题。
与上述实施例提供的一种摔倒报警设备相对应，本申请还提供了一种摔倒报警方法实施例。参见图3，本实施例中的摔倒报警方法包括：
S101，水平转动电机和垂直转动电机同时带动激光传感器运动获取三维空间点云数据。
水平转动电机的转动端转动时，带动垂直转动电机沿着水平方向转动，同时垂直转动电机的转动端带着激光传感器沿着垂直方向运动。因此激光传感器可以实现水平和垂直三维方向的扫描。本实施例中水平转动电机、垂直转动电机和激光传感器组成三维激光雷达，实现对三维空间点云数据的采集。本实施例中采集的三维空点点云数据包括了采集空间人员和非人员以外的所有物体的数据点。
S102，设备控制器将所述三维空间点云数据中的动态数据点和静态数据点进行分离。
将三维空间点云数据中的静态和动态信息分离，分离出墙面、地面等静态的背景信息对应的静态数据点和人员活动的动态信息对应的动态数据点，所述动态数据点对应空间的人员信息。
具体地，所述设备控制器判断所述三维空间点云数据中的第一数据点是否发生移动，如果所述第一数据点移动，则所述第一数据点对应的为动态数据点，所述第一数据点为所述三维空间点云数据中的任一数据点。
需要指出的是，上述判断出的第一数据点为发生移动的数据点，如果在客厅中一钟表的指针运动，则反映到数据点上也是移动的，但是该数据点对应的是钟表，而不是活动人员。因此本实施例中在如果红外探测器探测到当前区域内没有人员，且存在发生移动的第二数据点，则确定所述第二数据点为空间物体的数据点。则后续有人员活动时，将第二数据点从确定出的第一数据点中剔除，则剩余的动态数据点直接对应人员信息。
并且在红外探测器探测到当前区域内没有人员，则所述设备控制器控制所述水平转动电机和所述垂直转动电机降低转动速度。这样可以实现设备低功耗工作，延长设备的使用寿命。
S103，根据所述动态数据点的点变化量，判断人员的状态。
由上述可知，对应人员信息的为第一数据点中剔除第二数据点后剩余的动态数据点。而且通过点云数据中的数据点可以计算人员和地面距离和变化速度，判断人员的姿态是站立、倒地、蹲座、卧床等。人员倒地，加速度过大，倒地或长时间不动等规则判断，分析出异常摔倒事件，触发报警。
具体地，如果第三数据点存在速度和加速度的变化，则所述人员处于正常行走状态，所述第三数据点为所述第一数据点中除所述第二数据点以外的动态数据点。
如果所述第三数据点的速度变化和加速度变化为0，此时存在两种情况，一种是人员正常的静止不动或者摔倒。如果所述第三数据点距离地面的距离与前一时刻保持一致，此时说明人员时主动停止，身体也没有接触地面，则所述人员处于正常停止状态。
如果所述第三数据点距离地面的距离贴近地面，且所述第三数据点在速度变化和加速度变化为0的前一预设时间段内，加速度急剧变化。此时则说明人体身体贴近地面，且身体状态在预设时间段内发生剧烈变化，例如人员摔倒时，人体是迅速向地面靠近，因此在这种情况下判断所述人员摔倒。然后出发报警设备报警，通知有人员摔倒。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本申请未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本申请的技术方案并非是对本申请的限制，如来替代，本申请仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本申请的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本申请的宗旨，也应属于本申请的权利要求保护范围。
Claims (9)
1.一种摔倒报警设备，其特征在于，包括：设备控制器，所述设备控制器上设置有水平转动电机，所述水平转动电机的转动端固定设置垂直转动电机，所述垂直转动电机的转动端上设置激光传感器，所述激光传感器与设备控制器电连接，所述设备控制器上还设置报警设备，所述报警设备与所述设备控制器电连接；所述水平转动电机两侧设置有人体红外传感器，所述人体红外传感器固定设置在所述设备控制器上，所述设备控制器通过红外探测器探测到当前区域内没有人员，且存在发生移动的第二数据点，则确定所述第二数据点为空间物体的数据点，则后续有人员活动时，将第二数据点从确定出的第一数据点中剔除，则剩余的动态数据点直接对应人员信息。
2.根据权利要求1所述的摔倒报警设备，其特征在于，所述设备控制器上还设置有透光保护罩，所述水平转动电机、所述垂直转动电机、所述激光传感器和所述人体红外传感器均设置在所述透光保护罩内。
3.根据权利要求2所述的摔倒报警设备，其特征在于，所述透光保护罩内还设置有多色LED灯，所述多色LED灯固定设置在所述垂直转动电机的转动端上。
4.根据权利要求1-3任一项所述的摔倒报警设备，其特征在于，所述设备控制器上还设置有USB接口、开关量输出接口、电源插口和RJ45网口，所述USB接口、开关量输出接口、电源插口和RJ45网口均与所述设备控制器电连接。
5.一种摔倒报警方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的摔倒报警设备，所述方法包括：
水平转动电机和垂直转动电机同时带动激光传感器运动获取三维空间点云数据；
设备控制器将所述三维空间点云数据中的动态数据点和静态数据点进行分离，以确定空间中所述动态数据点，所述动态数据点对应空间的人员信息；
根据所述动态数据点的点变化量，判断人员的状态，所述点变化量包括：所述动态数据点的距离变化、速度变化和加速度变化。
6.根据权利要求5所述的摔倒报警方法，其特征在于，所述设备控制器将所述三维空间点云数据中的动态数据点和静态数据点进行分离，包括：
所述设备控制器判断所述三维空间点云数据中的第一数据点是否发生移动；
如果所述第一数据点移动，则所述第一数据点对应的为动态数据点，所述第一数据点为所述三维空间点云数据中的任一数据点。
7.根据权利要求6所述的摔倒报警方法，其特征在于，如果红外探测器探测到当前区域内没有人员，且存在发生移动的第二数据点，则确定所述第二数据点为空间物体的数据点。
8.根据权利要求7所述的摔倒报警方法，其特征在于，如果所述红外探测器探测到当前区域内没有人员，则所述设备控制器控制所述水平转动电机和所述垂直转动电机降低转动速度。
9.根据权利要求7所述的摔倒报警方法，其特征在于，所述根据所述动态数据点的点变化量，判断人员的状态，包括：
如果第三数据点存在速度和加速度的变化，则所述人员处于正常行走状态，所述第三数据点为所述第一数据点中除所述第二数据点以外的动态数据点；或者，
如果所述第三数据点的速度变化和加速度变化为0，如果所述第三数据点距离地面的距离与前一时刻保持一致，则所述人员处于正常停止状态；或者，如果所述第三数据点距离地面的距离贴近地面，且所述第三数据点在速度变化和加速度变化为0的前一预设时间段内，加速度急剧变化，则判断所述人员摔倒。
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