CN110930648A - 跌倒报警智能穿戴设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种跌倒报警智能穿戴设备及其控制方法，包括带信息采集装置的脚垫，对应信息采集装置还设置有信息处理装置，信息处理的两侧分别设置有活动腕带和固定腕带，活动腕带的带面上设置有卡齿，固定腕带的末端设置有卡接结构，其中：信息采集装置包括设置在脚垫上的压力传感器和加速度传感器，压力传感器和加速度传感器通过第一供电模块供电；信息处理装置包括与压力传感器和加速度传感器无线传输连接的主控单元、以及分别与主控单元电性连接的第二供电模块、计时模块、GPS模块、GSM模块、声音模块、扬声器、蜂鸣器和按键模块。本发明可有效避免误报，并可智能分析用户状态，自动作出反应，使用户在突发跌倒后及时得到救助。

Description

跌倒报警智能穿戴设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及智能穿戴设备的技术领域，尤其涉及一种跌倒报警智能穿戴设备及其控制方法。

背景技术

随着社会的进步和人们生活水平的日渐提高，人们对跌倒等意外事故的防范意识也逐渐提高，特别针对老人、病人、残疾人等群体，尤其容易遇到这种突发的跌倒事故。调查研究表明跌倒是我国意外导致死亡的第四位原因，其中65岁以上的老年人因跌倒造成的死亡率位居首位，并且随着老年人年龄的增加，其跌倒死亡率急剧上升。导致老年人跌倒致死的重要一个因素是由于身边无人看护或者提供救援，以致错过了最佳的救助时机，造成无法挽回的后果。为了杜绝这一现象，业内人员探索出一种在老人跌倒时能够及时报警的穿戴设备。

中国专利公告号CN206312335U公开了一种用于跌倒检测的鞋及其跌倒检测装置，包括：压力检测装置，设置在鞋的底部，用于检测人对鞋产生的压力；第一光敏传感器，设置在所述鞋的鞋底，用于检测投射到鞋底的光；报警器，用于在穿所述鞋的人跌倒的情况下发出报警提示；信息处理模块，与所述压力检测装置、所述第一光敏传感器和所述报警器分别连接，用于在根据所述压力检测装置和所述第一光敏传感器检测到的信号信息处理所述报警器进行报警。上述装置通过采用第一光敏传感器检测鞋底光线，采用压力检测装置检测鞋底的压力，可以结合鞋底光线变化以及鞋底的压力变化来判断人是否跌倒。

然而传感器受光线的影响较大，在光线较暗的清晨、傍晚和夜间，光敏传感器失效，从而造成整个装置失效；同时，在坐卧或者鞋子脱掉之后，倾斜等情况造成的鞋底接受到光线照射，均可能造成误报。

发明内容

本发明的目的在于提供一种准确度更高、能自动分析用户状态，在用户跌倒后可根据用户各个状态作出相应反馈，减少误报，避免造成监护人不必要的恐慌，并在紧急情况下保证第一时间与监护人通讯，同时吸引路人注意，从而有效保障在突发跌倒意外时，用户能够及时得到救援的的跌倒报警智能穿戴设备，本发明的另一个目的旨在提供一种基于前述跌倒报警智能穿戴设备的控制方法，旨在解决背景技术中所阐述的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种跌倒报警智能穿戴设备，包括带信息采集装置的脚垫，对应所述信息采集装置还设置有信息处理装置，所述信息处理的两侧分别设置有活动腕带和固定腕带，所述活动腕带的带面上设置有卡齿，所述固定腕带的末端设置有卡接结构，其中:所述信息采集装置包括设置在所述脚垫上的压力传感器和加速度传感器，所述压力传感器和加速度传感器通过第一供电模块供电；所述信息处理装置包括与所述压力传感器和所述加速度传感器无线传输连接的主控单元、以及分别与所述主控单元电性连接的第二供电模块、计时模块、GPS模块、GSM模块、声音模块、扬声器、蜂鸣器和按键模块，所述主控单元用于接收数据并发出指令，所述GPS模块用于定位用户的位置，所述GSM模块用于向监护人发出所述主控单元处理的信息、实现通讯和接收监护人反馈的信息，所述声音模块用于采集用户声音，所述扬声器用于放大通讯音量，所述蜂鸣器用于报警，所述按键模块用于手动重置设备和发出指令。

其中，所述所述压力传感器至少为六个，分别位于脚底的前端和后端，以及脚掌和脚跟的两侧。

其中，所述第一供电模块包括依次连接的压电陶瓷片、滤波整流电路、储能电容、稳压电路和锂电池。

其中，所述压电陶瓷片至少为两片，且分别设置在脚掌和脚跟的位置。

其中，所述卡接结构包括壳体，所述壳体的两侧设置有供所述活动腕带穿过的通道，所述壳体内对应所述卡齿设置有卡板，所述卡板通过转轴铰接在所述壳体的侧壁上，所述卡板的一端通过弹簧片与所述壳体的侧壁抵接，另一端上设置有按钮。

其中，所述主控单元为PLC模块或者单片机中的一种。

基于上述设备，本发明还提供了一种跌倒报警智能穿戴设备的控制方法，包括以下步骤：

S1：设置加速度预设阀值a、压力预设阀值p、第一时间预设阀值t1和第二时间预设阀值t2；

S2：判断加速度传感器传输的实时加速度值a1是否小于a，以及压力传感器传输的实时压力值p1是否小于p，如是，则进入步骤S3；

S3：判断a1＜a、以及b1＜b的停留时间t3是否大于t1，如是，则判断为第一状态，进入步骤S4，否则判断为第二状态，则返回步骤S2，并向监护人发送提示信息；

S4：向监护人发送位置信息并拨打监护人电话，判断是否接通，如是，启动扬声器放大监护人声音，并进入步骤S5，否，则启动蜂鸣器报警；

S5：判断t2段时间内是否采集到用户声音，如否，则判断为第三状态，启动蜂鸣器报警。

本发明的跌倒报警智能穿戴设备，在使用时，用户把带信息采集装置的鞋垫放入鞋子内，将鞋子穿好；通过卡齿和卡接结构将固定腕带和活动腕带扣合在用户的腕部，从而固定信息处理装置。用户通过按键模块开启该穿戴设备，此时压力传感器采集用户足下的压力p1，速度传感器采集用户足部运动的加速度a1，并转化为电子信号实时传输至主控单元，主控单元将a1与加速度预设阀值a进行比较，同时将p1与压力预设阀值进行比较。当a1小于a，且p1小于p时，计时模块开始计时。如果a1小于a，且p1小于p的时间段t3大于第一时间预设阀值t1时，则可判断为第一状态，反之，则判断为第二状态，并向监护人发送提示信息，提示监护人注意。此时，主控单元指令GSM模块将GPS模块定位的用户位置信息发生至监护人终端，同时拨打监护人电话。如果当事人电话接通，通过扬声器将监护人声音放大，从而保证用户能够听见。如果监护人电话未接通，则启动蜂鸣器报警，从而提醒周围的路人注意。当监护人电话接通后，计时模块再次计时，声音模块采集用户声音，如果在第二时间预设阀值t2内未采集到用户声音，则判断为第三状态，启动蜂鸣器报警。所述第一状态设定为疑似受到严重伤害，用户丧失自主能力；所述第二状态设定为用户受轻微伤害，尚未失去自主能力，无需救助或者可自行通过按键模块提示监护人或者路人进行救助；所述第三状态设定为确认用户受到严重伤害，丧失行动能力；需要说明的是，在上述三个状态中，监护人终端发出的通讯请求主控单元均指令同意，同时，监护人终端可基于GSM模块和主控单元远程控制蜂鸣器的报警，此外，当蜂鸣器启动后，只能通过按键模块手动指令关闭，蜂鸣器关闭后设备重置，进入下一循环。

综上所述，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

(1)通过在用户的足下设置加速度传感器和压力传感器共同采集数据，避免用户姿态、光照等客观因素对设备造成的影响，提高准确度，避免误报。

(2)基于人们在摔倒事故发生时，本能通过腕部支撑，因此在用户跌倒后，腕部的位置靠近用户的头部，将带有GSM模块和扬声器的信息处理装置设置在腕部，有效保证了突发跌倒事故发生时用户能及时有效的与监护人通讯。

(3)卡齿配合卡接结构方便用户穿戴，并且在突发跌倒事故发生时，可防止信息处理装置从用户的腕部脱离。

(4)加速度传感器、压力传感器、计时模块和声音模块协作配合，并经主控单元处理，可准确的分析出用户的状态，并根据相应的状态及时作出反馈，在避免误报和监护人恐慌的同时，及时通过蜂鸣器吸引路人救援。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1是本发明跌倒报警智能穿戴设备的结构示意图。

图2是本发明卡接结构的结构示意图。

图3是本发明跌倒报警智能穿戴设备的流程示意图。

图4是本发明跌倒报警智能穿戴设备的控制方法的流程示意图。

1-信息采集装置、2-压力传感器、3-加速度传感器、4-锂电池、5-信息处理装置、6-固定腕带、7-活动腕带、8-卡齿、9-卡接结构、10-壳体、11-通道、12-卡板、13-转轴、14-弹簧片、15-按钮、16-压电陶瓷片。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅1和图3，本发明提供了一种跌倒报警智能穿戴设备，包括带信息采集装置1的脚垫，对应所述信息采集装置1还设置有信息处理装置5，所述信息处理的两侧分别设置有活动腕带7和固定腕带6，所述活动腕带7的带面上设置有卡齿8，所述固定腕带6的末端设置有卡接结构9，其中:所述信息采集装置1包括设置在所述脚垫上的压力传感器2和加速度传感器3，所述压力传感器2和加速度传感器3通过第一供电模块供电；所述信息处理装置5包括与所述压力传感器2和所述加速度传感器3无线传输连接的主控单元、以及分别与所述主控单元电性连接的第二供电模块、计时模块、GPS模块、GSM模块、声音模块、扬声器、蜂鸣器和按键模块，所述主控单元用于接收数据并发出指令，所述GPS模块用于定位用户的位置，所述GSM模块用于向监护人发出所述主控单元处理的信息、实现通讯和接收监护人反馈的信息，所述声音模块用于采集用户声音，所述扬声器用于放大通讯音量，所述蜂鸣器用于报警，所述按键模块用于手动重置设备和发出指令。

在本实施方式中，在使用时，用户把带信息采集装置1的鞋垫放入鞋子内，将鞋子穿好；通过卡齿8和卡接结构9将固定腕带6和活动腕带7扣合在用户的腕部，从而固定信息处理装置5。用户通过按键模块开启该穿戴设备，此时压力传感器2采集用户足下的压力p1，速度传感器采集用户足部运动的加速度a1，并转化为电子信号实时传输至主控单元，主控单元将a1与加速度预设阀值a进行比较，同时将p1与压力预设阀值进行比较。当a1小于a，且p1小于p时，计时模块开始计时。如果a1小于a，且p1小于p的时间段t3大于第一时间预设阀值t1时，则可判断为第一状态，反之，则判断为第二状态，并向监护人发送提示信息，提示监护人注意。此时，主控单元指令GSM模块将GPS模块定位的用户位置信息发生至监护人终端，同时拨打监护人电话。如果当事人电话接通，通过扬声器将监护人声音放大，从而保证用户能够听见。如果监护人电话未接通，则启动蜂鸣器报警，从而提醒周围的路人注意。当监护人电话接通后，计时模块再次计时，声音模块采集用户声音，如果在第二时间预设阀值t2内未采集到用户声音，则判断为第三状态，启动蜂鸣器报警。所述第一状态设定为疑似受到严重伤害，用户丧失自主能力；所述第二状态设定为用户受轻微伤害，尚未失去自主能力，无需救助或者可自行通过按键模块提示监护人或者路人进行救助；所述第三状态设定为确认用户受到严重伤害，丧失行动能力；需要说明的是，在上述三个状态中，监护人终端发出的通讯请求主控单元均指令同意，同时，监护人终端可基于GSM模块和主控单元远程控制蜂鸣器的报警，此外，当蜂鸣器启动后，只能通过按键模块手动指令关闭，蜂鸣器关闭后设备重置，进入下一循环。

请参阅图,1，进一步的，所述所述压力传感器2至少为六个，分别位于脚底的前端和后端，以及脚掌和脚跟的两侧。

在本实施方式中，通过设置的6个压力传感器2，可以反馈用户的走路姿态，得出用户行走时脚部具体位置的用力状况，通过数据分析判断其身体健康状态，为判断其健康状况提供依据，给出疾病预警。例如，脚掌左侧受力比其余区域压力偏大，肝脏容易出现问题；脚掌右侧受力比其余区域压力偏大，心脏容易出现问题；脚跟后部受力比其余区域偏大，肾脏容易出现问题。

请参阅图1，具体的，所述第一供电模块包括依次连接的压电陶瓷片16、滤波整流电路、储能电容、稳压电路和锂电池4。

进一步的，所述压电陶瓷片16至少为两片，且分别设置在脚掌和脚跟的位置。

在本实施方式中，在用户的日常行动过程中，脚掌或脚跟按压压电陶瓷片16使其发生正压电效应而产生极化从而形成不规则的交流电，该交流电经过滤波整流电路整流后，存储到储能电容上，再经过稳压电路稳压，给锂电池4充电，通过在用户正常行走时发电，使得续航时间更长，也避免了老年用户普遍记性不好忘记充电，造成的信息采集装置1失效，从而影响整个设备的功能。

请参阅图2，具体的，所述卡接结构9包括壳体10，所述壳体10的两侧设置有供所述活动腕带7穿过的通道11，所述壳体10内对应所述卡齿8设置有卡板12，所述卡板12通过转轴13铰接在所述壳体10的侧壁上，所述卡板12的一端通过弹簧片14与所述壳体10的侧壁抵接，另一端上设置有按钮15。

在本实施方式中，穿戴时，活动腕带7插入壳体10的通道11中，带动卡齿8进入通道11，在壳体10内的卡块在金属弹片的作用下插入卡齿8的齿槽中，推进活动腕带7，让卡板12在卡齿8的齿背上滑动，直到与用户的腕部适应为止，停止推动，卡板12插入相近的卡齿8的齿槽中完成穿戴。取下时按住按钮15，抽出活动腕带7即可。

具体的，所述主控单元为PLC模块或者单片机中的一种。

请参阅图4，基于上述穿戴设备，本发明还提供了一种控制方法，包括以下步骤：

S1：设置加速度预设阀值a、压力预设阀值p、第一时间预设阀值t1和第二时间预设阀值t2；

S2：判断加速度传感器3传输的实时加速度值a1是否小于a，以及压力传感器2传输的实时压力值p1是否小于p，如是，则进入步骤S3；

S3：判断a1＜a、以及p1＜p的停留时间t3是否大于t1，如是，则判断为第一状态，进入步骤S4，否则判断为第二状态，则返回步骤S2，并向监护人发送提示信息；

S4：向监护人发送位置信息并拨打监护人电话，判断是否接通，如是，启动扬声器放大监护人声音，并进入步骤S5，否，则启动蜂鸣器报警；

S5：判断t2段时间内是否采集到用户声音，如否，则判断为第三状态，启动蜂鸣器报警。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种跌倒报警智能穿戴设备，包括带信息采集装置的脚垫，对应所述信息采集装置还设置有信息处理装置，所述信息处理的两侧分别设置有活动腕带和固定腕带，所述活动腕带的带面上设置有卡齿，所述固定腕带的末端设置有卡接结构，其中：

所述信息采集装置包括设置在所述脚垫上的压力传感器和加速度传感器，所述压力传感器和加速度传感器通过第一供电模块供电；

所述信息处理装置包括与所述压力传感器和所述加速度传感器无线传输连接的主控单元、以及分别与所述主控单元电性连接的第二供电模块、计时模块、GPS模块、GSM模块、声音模块、扬声器、蜂鸣器和按键模块，所述主控单元用于接收数据并发出指令，所述GPS模块用于定位用户的位置，所述GSM模块用于向监护人发出所述主控单元处理的信息、实现通讯和接收监护人反馈的信息，所述声音模块用于采集用户声音，所述扬声器用于放大通讯音量，所述蜂鸣器用于报警，所述按键模块用于手动重置设备和发出指令。

2.如权利要求1所述的穿戴设备，其特征在于，所述所述压力传感器至少为六个，分别位于脚底的前端和后端，以及脚掌和脚跟的两侧。

3.如权利要求1所述的穿戴设备，其特征在于，所述第一供电模块包括依次连接的压电陶瓷片、滤波整流电路、储能电容、稳压电路和锂电池。

4.如权利要求2所述的穿戴设备，其特征在于，所述压电陶瓷片至少为两片，且分别设置在脚掌和脚跟的位置。

5.如权利要求1所述的穿戴设备，其特征在于，所述卡接结构包括壳体，所述壳体的两侧设置有供所述活动腕带穿过的通道，所述壳体内对应所述卡齿设置有卡板，所述卡板通过转轴铰接在所述壳体的侧壁上，所述卡板的一端通过弹簧片与所述壳体的侧壁抵接，另一端上设置有按钮。

6.如权利要求1-5任一项所述的穿戴设备，其特征在于，所述主控单元为PLC模块或者单片机中的一种。

7.如权利要求1所述的穿戴设备的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：设置加速度预设阀值a、压力预设阀值p、第一时间预设阀值t1和第二时间预设阀值t2；

S2：判断加速度传感器传输的实时加速度值a1是否小于a，以及压力传感器传输的实时压力值p1是否小于p，如是，则进入步骤S3；

S3：判断a1＜a、以及p1＜p的停留时间t3是否大于t1，如是，则判断为第一状态，进入步骤S4，否则判断为第二状态，则返回步骤S2，并向监护人发送提示信息；

S4：向监护人发送位置信息并拨打监护人电话，判断是否接通，如是，启动扬声器放大监护人声音，并进入步骤S5，否，则启动蜂鸣器报警；

S5：判断t2段时间内是否采集到用户声音，如否，则判断为第三状态，启动蜂鸣器报警。

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