CN110738819A - 一种非穿戴入厕摔倒监测报警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非穿戴入厕摔倒监测报警系统，包括监测单元、电源模块、处理单元、电磁锁单元，其中监测单元由布置于厕所顶面的多组红外模块，以及涂覆于厕所地面的红外反射涂层构成，每组红外模块分别包括红外发射管和红外接收管；电源模块通过电源线供电连接至各组红外模块，且电源线接入有第一可控开关；处理单元包括主处理器、第一无线通讯模块、信号采集模块，第一无线通讯模块、信号采集模块分别连接主处理器，主处理器通过信号采集模块分别与各组红外模块连接；电磁锁单元包括电磁锁、电磁锁电源、第二可控开关、电信号采集单元、电磁锁控制器、第二无线通讯模块。本发明具有判断准确性高、报警及时的有点。
Description
技术领域
本发明涉及健康监控系统领域，具体是一种非穿戴入厕摔倒监测报警系统。
背景技术
老年人由于身体机能下降，因此存在摔倒等风险，尤其是在入厕时，由于厕所多为隐秘封闭环境，老年人在入厕摔倒时往往存在难以及时发现的问题。现有技术对于摔倒监测一般基于穿戴式设备产生的数据实现，如佩戴于腕部的腕表，其内部集成陀螺传感器，通过陀螺传感器产生的数据判断老年人是否摔倒。而穿戴式设备用于老年人入厕监测时存在局限性，当老年人入睡时往往选择脱下穿戴式设备，在睡眠过程中入厕时不能及时佩戴穿戴式设备，因此迫切需要一种非穿戴式入厕摔倒监测系统。
发明内容 本发明的目的是提供一种非穿戴入厕摔倒监测报警系统，以解决现有技术老年人穿戴式摔倒监测设备存在应用局限性的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种非穿戴入厕摔倒监测报警系统，其特征在于：包括监测单元、电源模块、处理单元、电磁锁单元，其中：
监测单元由布置于厕所顶面的多组红外模块，以及涂覆于厕所地面的红外反射涂层构成，每组红外模块分别包括红外发射管和红外接收管，每组红外模块中红外发射管向厕所地面出射红外光，经厕所地面的红外反射涂层反射后由对应组红外模块中的红外接收管接收；
电源模块布置于厕所顶部，电源模块通过总分结构的电源线分别供电连接至各组红外模块，且总电源线接入有第一可控开关；
处理单元布置于厕所顶部，处理单元包括主处理器、第一无线通讯模块、信号采集模块，所述电源模块还供电连接至主处理器，主处理器的数字量输入端通过信号采集模块分别与各组红外模块中的红外接收管连接，由信号采集模块将各组红外模块中红外接收管产生的信号转换为数字量后送入主处理器，第一无线通讯模块与主处理器的通讯端连接，主处理器的模拟量输出端还与电源模块总电源线中的第一可控开关控制端连接；
电磁锁单元包括安装于厕所门的电磁锁，以及集成于厕所门中的电磁锁电源、第二可控开关、电信号采集单元、电磁锁控制器、第二无线通讯模块，所述电磁锁电源通过导线与电磁锁供电连接构成回路，电磁锁电源还供电连接至电磁锁控制器，所述第二可控开关接入回路，电信号采集单元采集回路中电信号，电磁锁控制器的模拟量输出端与第二可控开关的控制端连接，电磁锁控制器的数字量输入端与电信号采集单元连接，第二无线通讯模块与电磁锁控制器的通讯端连接，电磁锁控制器通过无线方式与主处理器通讯连接；
入厕者打开厕所门时向电磁锁单元中的电磁锁控制器输入触发信号，电磁锁控制器接收触发信号后向第二可控开关输出模拟信号使第二可控开关导通，第二可控开关导通时电磁锁电源向电磁锁供电使电磁锁处于打开状态，电信号采集单元从回路中采集信号并转换为数字量后送入电磁锁控制器，电磁锁控制器接收数字量后向主处理器发送第一无线数据，主处理器接收第一无线数据时向第一可控开关输出模拟信号，使第一可控开关导通，电源模块向各组红外模块供电，各组红外模块工作；
入厕者进入厕所时，部分红外模块中红外发射管出射的红外光经入厕者人体部分反射后返回至对应的红外接收管，主处理器根据每个红外接收管产生的信号对应的数字量，判断入厕者是否摔倒，当主处理器判断结果为摔倒时，主处理器产生报警无线数据，并通过第一无线通讯模块向外发送报警无线数据，同时主处理器产生第二无线数据并发送至电磁锁控制器，电磁锁控制器接收第二无线数据时向第二可控开关输出模拟信号，使第二可控开关保持导通。
所述的一种非穿戴入厕摔倒监测报警系统，其特征在于：各组红外模块在厕所顶面呈阵列分布。
所述的一种非穿戴入厕摔倒监测报警系统，其特征在于：所述电磁锁单元中，电磁锁为常闭状态，仅在电磁锁控制器接收触发信号或者第二无线数据时，电磁锁控制器向第二可控开关输出模拟信号使第二可控开关导通。
所述的一种非穿戴入厕摔倒监测报警系统，其特征在于：所述处理单元还包括声光报警模块，主处理器的模拟量输出端与声光报警模块连接，主处理器判断结果为摔倒时，主处理器向声光报警模块输出模拟信号使声光报警模块工作。
所述的一种非穿戴入厕摔倒监测报警系统，其特征在于：所述入厕者进入厕所并处于站立状态时，部分红外模块中红外发射管出射的红外光经入厕者人体部分反射后返回至对应的红外接收管，其余红外发射管出射的红外光入射至厕所地面以及厕所内的设施后返回至对应的红外接收管，主处理器中根据各组红外模块中红外发射管发射红外光以及红外接收管产生信号的时间差，计算得到各个高度值，其中最大高度值即为厕所顶面与地面之间距离，最小高度值即为厕所顶面与入厕者最高点之间距离，由此主处理器得到入厕者站立时的姿态数据；同时由于红外光入射至人体时，部分红外光被人体吸收，主处理器根据红外接收管信号的强度变化，可得到入厕者在厕所内所占区域；
入厕者在厕所内站立活动时，信号强度发生变化的红外接收管改变，主处理器中基于信号强度发生变化的红外接收管的改变范围，实现跟踪监测入厕者姿态。
所述的一种非穿戴入厕摔倒监测报警系统，其特征在于：主处理器中预设有姿态阈值和时间阈值，主处理器跟踪监测并得到入厕者姿态数据时，将姿态数据与姿态阈值进行比较，若姿态数据小于姿态阈值时，主处理器再将姿态数据小于姿态阈值的时间与时间阈值进行比较，若姿态数据小于姿态阈值的时间大于时间阈值，则主处理器产生报警无线数据和第二无线数据。
本发明中当老年人入厕时，基于红外模块实现对老年人姿态的监测，并由主处理器判断老年人是否摔倒，当老年人摔倒时能够及时输出报警数据，并能够实现现场报警，同时可直接将厕所门打开，以方便救援。
与现有技术相比，本发明为非穿戴式的摔倒监测报警系统，具有判断准确性高、报警及时的有点。
附图说明
图1是本发明系统结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种非穿戴入厕摔倒监测报警系统，包括监测单元、电源模块、处理单元、电磁锁单元，其中：
监测单元由布置于厕所顶面1的多组红外模块，以及涂覆于厕所地面2的红外反射涂层构成，每组红外模块分别包括红外发射管3和红外接收管4，每组红外模块中红外发射管3向厕所地面出射红外光，经厕所地面的红外反射涂层反射后由对应组红外模块中的红外接收管4接收；
电源模块5布置于厕所顶部，电源模块5通过总分结构的电源线分别供电连接至各组红外模块，且总电源线接入有第一可控开关6；
处理单元布置于厕所顶部，处理单元包括主处理器7、第一无线通讯模块8、信号采集模块9，电源模块5还供电连接至主处理器7，主处理器7的数字量输入端通过信号采集模块9分别与各组红外模块中的红外接收管4连接，由信号采集模块9将各组红外模块中红外接收管4产生的信号转换为数字量后送入主处理器7，第一无线通讯模块8与主处理器7的通讯端连接，主处理器7的模拟量输出端还与电源模块5总电源线中的第一可控开关6控制端连接；
电磁锁单元包括安装于厕所门10的电磁锁11，以及集成于厕所门10中的电磁锁电源12、第二可控开关13、电信号采集单元14、电磁锁控制器15、第二无线通讯模块16，电磁锁电源12通过导线与电磁锁11供电连接构成回路，电磁锁电源12还供电连接至电磁锁控制器15，第二可控开关13接入回路，电信号采集单元14可为电流传感器或电压传感器，电信号采集单元14采集回路中电信号，电磁锁控制器15的模拟量输出端与第二可控开关13的控制端连接，电磁锁控制器15的数字量输入端与电信号采集单元14连接，第二无线通讯模块16与电磁锁控制器15的通讯端连接，电磁锁控制器15通过无线方式与主处理器7通讯连接；本发明中，第一可控开关6、第二可控开关13均为可控硅开关。
入厕者打开厕所门时向电磁锁单元中的电磁锁控制器15输入触发信号，输入触发信号的方式包括但不限于密码输入、指纹识别、瞳孔识别等。电磁锁控制器15接收触发信号后向第二可控开关13输出模拟信号使第二可控开关13导通，第二可控开关13导通时电磁锁电源12向电磁锁11供电使电磁锁11处于打开状态，电信号采集单元14从回路中采集信号并转换为数字量后送入电磁锁控制器15，电磁锁控制器15接收数字量后向主处理器7发送第一无线数据，主处理器7接收第一无线数据时向第一可控开关6输出模拟信号，使第一可控开关6导通，电源模块5向各组红外模块供电，各组红外模块工作；
红外光入射至人体时，部分红外光被反射，其余红外光被吸收。入厕者进入厕所时，部分红外模块中红外发射管3出射的红外光经入厕者人体部分反射后返回至对应的红外接收管4，主处理器7根据每个红外接收管4产生的信号对应的数字量，判断入厕者是否摔倒，当主处理器7判断结果为摔倒时，主处理器7产生报警无线数据，并通过第一无线通讯模块8向外发送报警无线数据，同时主处理器7产生第二无线数据并发送至电磁锁控制器15，电磁锁控制器15接收第二无线数据时向第二可控开关13输出模拟信号，使第二可控开关13保持导通，进而使厕所门处于可打开状态。
本发明中，各组红外模块在厕所顶面呈阵列分布，以实现最大范围覆盖厕所地面区域。
本发明电磁锁单元中，电磁锁11为常闭状态，仅在电磁锁控制器15接收触发信号或者第二无线数据时，电磁锁控制器15向第二可控开关13输出模拟信号使第二可控开关导通。
本发明处理单元还包括声光报警模块17，主处理器7的模拟量输出端与声光报警模块17连接，主处理器7判断结果为摔倒时，主处理器7向声光报警模块17输出模拟信号使声光报警模块工作。
一般厕所内部的设施均不会高于人体高度，因此入厕者进行厕所并站立时，厕所内部高度最高的应当是人体。入厕者进入厕所并处于站立状态时，部分红外模块中红外发射管3出射的红外光经入厕者人体部分反射后返回至对应的红外接收管4，其余红外发射管出射的红外光入射至厕所地面以及厕所内的设施后返回至对应的红外接收管，主处理器7中根据各组红外模块中红外发射管3发射红外光以及红外接收管4产生信号的时间差，结合红外光光速计算得到各个高度值，其中最大高度值即为厕所顶面1与地面2之间距离，最小高度值即为厕所顶面1与入厕者最高点之间距离，由此主处理器7得到入厕者站立时的姿态数据。
同时由于红外光入射至人体时，部分红外光被反射，其余红外光被吸收。因此入厕者进入厕所时，投射至入厕者并返回的红外光信号应当有部分被入厕者人体吸收，主处理器7根据红外接收管4信号的强度变化，可得到入厕者在厕所内所占区域；
入厕者在厕所内站立活动时，信号强度发生变化的红外接收管4改变，主处理器7中基于信号强度发生变化的红外接收管4的改变范围，实现跟踪监测入厕者姿态。
主处理器7中预设有姿态阈值和时间阈值，其中姿态数据可根据提前实验设定，比如设定小于老年人蹲于地面的高度值为姿态阈值，时间阈值则可根据经验设定。主处理器7跟踪监测并得到入厕者姿态数据时，将姿态数据与姿态阈值进行比较，若姿态数据小于姿态阈值时，主处理器7再将姿态数据小于姿态阈值的时间与时间阈值进行比较，若姿态数据小于姿态阈值的时间大于时间阈值，则主处理器7产生报警无线数据和第二无线数据。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (6)
1.一种非穿戴入厕摔倒监测报警系统，其特征在于：包括监测单元、电源模块、处理单元、电磁锁单元，其中：
监测单元由布置于厕所顶面的多组红外模块，以及涂覆于厕所地面的红外反射涂层构成，每组红外模块分别包括红外发射管和红外接收管，每组红外模块中红外发射管向厕所地面出射红外光，经厕所地面的红外反射涂层反射后由对应组红外模块中的红外接收管接收；
电源模块布置于厕所顶部，电源模块通过总分结构的电源线分别供电连接至各组红外模块，且总电源线接入有第一可控开关；
处理单元布置于厕所顶部，处理单元包括主处理器、第一无线通讯模块、信号采集模块，所述电源模块还供电连接至主处理器，主处理器的数字量输入端通过信号采集模块分别与各组红外模块中的红外接收管连接，由信号采集模块将各组红外模块中红外接收管产生的信号转换为数字量后送入主处理器，第一无线通讯模块与主处理器的通讯端连接，主处理器的模拟量输出端还与电源模块总电源线中的第一可控开关控制端连接；
电磁锁单元包括安装于厕所门的电磁锁，以及集成于厕所门中的电磁锁电源、第二可控开关、电信号采集单元、电磁锁控制器、第二无线通讯模块，所述电磁锁电源通过导线与电磁锁供电连接构成回路，电磁锁电源还供电连接至电磁锁控制器，所述第二可控开关接入回路，电信号采集单元采集回路中电信号，电磁锁控制器的模拟量输出端与第二可控开关的控制端连接，电磁锁控制器的数字量输入端与电信号采集单元连接，第二无线通讯模块与电磁锁控制器的通讯端连接，电磁锁控制器通过无线方式与主处理器通讯连接；
入厕者打开厕所门时向电磁锁单元中的电磁锁控制器输入触发信号，电磁锁控制器接收触发信号后向第二可控开关输出模拟信号使第二可控开关导通，第二可控开关导通时电磁锁电源向电磁锁供电使电磁锁处于打开状态，电信号采集单元从回路中采集信号并转换为数字量后送入电磁锁控制器，电磁锁控制器接收数字量后向主处理器发送第一无线数据，主处理器接收第一无线数据时向第一可控开关输出模拟信号，使第一可控开关导通，电源模块向各组红外模块供电，各组红外模块工作；
入厕者进入厕所时，部分红外模块中红外发射管出射的红外光经入厕者人体部分反射后返回至对应的红外接收管，主处理器根据每个红外接收管产生的信号对应的数字量，判断入厕者是否摔倒，当主处理器判断结果为摔倒时，主处理器产生报警无线数据，并通过第一无线通讯模块向外发送报警无线数据，同时主处理器产生第二无线数据并发送至电磁锁控制器，电磁锁控制器接收第二无线数据时向第二可控开关输出模拟信号，使第二可控开关保持导通。
2.根据权利要求1所述的一种非穿戴入厕摔倒监测报警系统，其特征在于：各组红外模块在厕所顶面呈阵列分布。
3.根据权利要求1所述的一种非穿戴入厕摔倒监测报警系统，其特征在于：所述电磁锁单元中，电磁锁为常闭状态，仅在电磁锁控制器接收触发信号或者第二无线数据时，电磁锁控制器向第二可控开关输出模拟信号使第二可控开关导通。
4.根据权利要求1所述的一种非穿戴入厕摔倒监测报警系统，其特征在于：所述处理单元还包括声光报警模块，主处理器的模拟量输出端与声光报警模块连接，主处理器判断结果为摔倒时，主处理器向声光报警模块输出模拟信号使声光报警模块工作。
5.根据权利要求1所述的一种非穿戴入厕摔倒监测报警系统，其特征在于：所述入厕者进入厕所并处于站立状态时，部分红外模块中红外发射管出射的红外光经入厕者人体部分反射后返回至对应的红外接收管，其余红外发射管出射的红外光入射至厕所地面以及厕所内的设施后返回至对应的红外接收管，主处理器中根据各组红外模块中红外发射管发射红外光以及红外接收管产生信号的时间差，计算得到各个高度值，其中最大高度值即为厕所顶面与地面之间距离，最小高度值即为厕所顶面与入厕者最高点之间距离，由此主处理器得到入厕者站立时的姿态数据；同时由于红外光入射至人体时，部分红外光被人体吸收，主处理器根据红外接收管信号的强度变化，可得到入厕者在厕所内所占区域；
入厕者在厕所内站立活动时，信号强度发生变化的红外接收管改变，主处理器中基于信号强度发生变化的红外接收管的改变范围，实现跟踪监测入厕者姿态。
6.根据权利要求5所述的一种非穿戴入厕摔倒监测报警系统，其特征在于：主处理器中预设有姿态阈值和时间阈值，主处理器跟踪监测并得到入厕者姿态数据时，将姿态数据与姿态阈值进行比较，若姿态数据小于姿态阈值时，主处理器再将姿态数据小于姿态阈值的时间与时间阈值进行比较，若姿态数据小于姿态阈值的时间大于时间阈值，则主处理器产生报警无线数据和第二无线数据。
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Application publication date: 20200131 |