CN112466087B - 一种守护鞋垫、守护鞋及健康状态监测方法 - Google Patents

一种守护鞋垫、守护鞋及健康状态监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种守护鞋垫、守护鞋及健康状态监测方法。所述守护鞋垫包括鞋垫本体和监测装置；所述监测装置固定设置在所述鞋垫本体的内部；所述监测装置包括：加速度传感器、控制器以及GPRS无线收发芯片；所述加速度传感器用于获取使用者的行走时的三轴加速度值；所述控制器分别与所述加速度传感器以及所述GPRS无线收发芯片连接；所述控制器用于根据所述三轴加速度值与加速度变化阈值判断使用者的安全健康状态是否出现异常；所述控制器还用于当所述使用者的安全健康状态出现异常时生成报警信号，并控制所述GPRS无线收发芯片将所述使用者的位置进行推送。本发明提高了对使用者安全健康状态监测的准确性与及时性。

Description

一种守护鞋垫、守护鞋及健康状态监测方法
技术领域
本发明涉及状态监测领域，特别是涉及一种守护鞋垫、守护鞋及健康状态监测方法。
背景技术
随着通讯技术及微传感器技术的不断发展及信息社会的不断进步，使得研制方便又可靠的跌倒报警装置成为可能，人们希望有一种出现跌倒、意外损伤或者出现健康问题时能够自动报警的装置，以便及时救治。
目前监测常用的技术是通过智能鞋进行位置定位，不能够准确对使用者当前状态的进行监测。
发明内容
本发明的目的是提供一种守护鞋垫、守护鞋及健康状态监测方法，提高对使用者安全健康状态监测的准确性与及时性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种守护鞋垫，包括：鞋垫本体和监测装置；
所述监测装置固定设置在所述鞋垫本体的内部；
所述监测装置包括：加速度传感器、控制器以及GPRS无线收发芯片；
所述加速度传感器用于获取使用者的行走时的三轴加速度值；
所述控制器分别与所述加速度传感器以及所述GPRS无线收发芯片连接；
所述控制器用于根据所述三轴加速度值与加速度变化阈值判断使用者的安全健康状态是否出现异常；所述控制器还用于当所述使用者的安全健康状态出现异常时生成报警信号，并控制所述GPRS无线收发芯片将所述使用者的位置进行推送。
可选的，所述控制器包括判断模块、存储模块以及控制模块；
所述判断模块分别与所述加速度传感器以及所述存储模块连接；所述判断模块用于根据所述三轴加速度值与加速度变化阈值判断使用者的安全健康状态是否出现异常；所述存储模块用于存储所述加速度变化阈值；
所述控制模块分别与所述判断模块以及所述GPRS无线收发芯片连接；所述控制模块用于当所述使用者的安全健康状态出现异常时生成报警信号，并控制所述GPRS无线收发芯片将所述使用者的位置进行推送。
可选的，还包括：无线收发芯片；
所述无线收发芯片与所述控制器连接；所述无线收发芯片用于将所述报警信号发送至终端。
可选的，所述无线收发芯片的型号为A7129。
可选的，所述加速度传感器的型号为MMA8451。
可选的，所述控制器为单片机。
可选的，所述单片机的型号为MSP430。
可选的，所述GPRS无线收发芯片的型号为SIM800。
一种守护鞋，包括：鞋体以及守护鞋垫；
所述守护鞋垫内置于所述鞋体内部；
所述守护鞋垫包括：鞋垫本体和监测装置；
所述监测装置固定设置在所述鞋垫本体的内部；
所述监测装置包括：加速度传感器、控制器以及GPRS无线收发芯片；
所述加速度传感器用于获取使用者的行走时的三轴加速度值；
所述控制器分别与所述加速度传感器以及所述GPRS无线收发芯片连接；
所述控制器用于根据所述三轴加速度值与加速度变化阈值判断使用者的安全健康状态是否出现异常；所述控制器还用于当所述使用者的安全健康状态出现异常时生成报警信号，并控制所述GPRS无线收发芯片将所述使用者的位置进行推送。
一种健康状态监测方法，应用于所述的一种守护鞋垫，所述的一种健康状态监测方法，包括：
获取加速度传感器以第一周期获取的三轴加速度值；
根据所述三轴加速度值确定三轴加速度变化值；
判断所述三轴加速度变化值是否大于第一三轴加速度变化阈值；
若大于，则进入预警模式，并以第二周期再次获取三轴加速度值；所述第一周期大于所述第二周期；
根据预警后的三轴加速度值确定预警后的三轴加速度变化差值；所述三轴加速度变化差值为相邻时刻的三轴加速度值的绝对差值；
判断所述预警后的三轴加速度变化差值是否小于第二三轴加速度变化阈值；所述第一三轴加速度变化阈值大于所述第二三轴加速度变化阈值；
若小于，则统计所述三轴加速度变化值大于所述第一三轴加速度变化阈值且所述三轴加速度变化差值小于所述第二三轴加速度变化阈值的连续次数；
若所述连续次数小于次数阈值，且所述三轴加速度变化值不大于所述第一三轴加速度变化阈值，则退出预警模式；
若所述连续次数小于次数阈值，且三轴加速度变化差值不小于所述第二三轴加速度变化阈值，则进入抖动判断模式；
若所述连续次数不小于所述次数阈值，则进入报警模式，生成报警信号；
将所述报警信号以及采集的使用者的位置进行推送，返回所述获取加速度传感器以第一周期获取的三轴加速度值的步骤。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明所提供的一种守护鞋垫、守护鞋及健康状态监测方法，通过将所述监测装置固定设置在所述鞋垫本体的内部，进而利用监测装置中的加速度传感器获取使用者的行走时的三轴加速度值，并根据所述三轴加速度值与加速度变化阈值判断使用者的安全健康状态是否出现异常；当所述使用者的安全健康状态出现异常时生成报警信号，并控制所述GPRS无线收发芯片将所述使用者的位置进行推送。本发明实现了实时监测使用者的健康状态，进而，提高了对使用者安全健康状态监测的准确性与及时性。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种守护鞋垫中监测装置的结构示意图；
图2为本发明所提供的一种守护鞋结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种守护鞋垫、守护鞋及健康状态监测方法，提高对使用者安全健康状态监测的准确性与及时性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明所提供的一种守护鞋垫的结构示意图，如图1所示，本发明所提供的一种守护鞋垫，包括：鞋垫本体和监测装置2。
所述监测装置2固定设置在所述鞋垫本体的内部。
所述监测装置2包括：加速度传感器21、控制器22以及GPRS无线收发芯片23。所述加速度传感器21的型号为MMA8451。所述GPRS无线收发芯片23的型号为SIM800。
进一步的所述控制器22为单片机；所述单片机的型号为MSP430。
所述加速度传感器21用于获取使用者的行走时的三轴加速度值。
所述控制器22分别与所述加速度传感器21以及所述GPRS无线收发芯片23连接。
所述控制器22用于根据所述三轴加速度值与加速度变化阈值判断使用者的安全健康状态是否出现异常；所述控制器22还用于当所述使用者的安全健康状态出现异常时生成报警信号，并控制所述GPRS无线收发芯片23将所述使用者的位置进行推送。
所述控制器22包括判断模块、存储模块以及控制模块。
所述判断模块分别与所述加速度传感器21以及所述存储模块连接；所述判断模块用于根据所述三轴加速度值与加速度变化阈值判断使用者的安全健康状态是否出现异常；所述存储模块用于存储所述加速度变化阈值。
所述控制模块分别与所述判断模块以及所述GPRS无线收发芯片23连接；所述控制模块用于当所述使用者的安全健康状态出现异常时生成报警信号，并控制所述GPRS无线收发芯片23将所述使用者的位置进行推送。
为了及时发现所述使用者的安全健康状态出现异常，本发明所提供的种守护鞋垫还包括：无线收发芯片24；所述无线收发芯片24的型号为A7129。
所述无线收发芯片24与所述控制器22连接；所述无线收发芯片24用于将所述报警信号发送至终端。
并且，为了保证监测装置2的长时间工作，监测装置2中还包括电源装置。
图2为本发明所提供的一种守护鞋结构示意图，如图2所示，本发明所提供的一种守护鞋，包括：鞋体3以及守护鞋垫1。
所述守护鞋垫1内置于所述鞋体3内部。
所述守护鞋垫1包括：鞋垫本体和监测装置2。
所述监测装置2固定设置在所述鞋垫本体的内部。
所述监测装置2包括：加速度传感器21、控制器22以及GPRS无线收发芯片23。
所述加速度传感器21用于获取使用者的行走时的三轴加速度值。
所述控制器22分别与所述加速度传感器21以及所述GPRS无线收发芯片23连接。
所述控制器22用于根据所述三轴加速度值与加速度变化阈值判断使用者的安全健康状态是否出现异常；所述控制器22还用于当所述使用者的安全健康状态出现异常时生成报警信号，并控制所述GPRS无线收发芯片23将所述使用者的位置进行推送。
本发明所提供的一种健康状态监测方法，应用于上述一种守护鞋垫，所述的一种健康状态监测方法，包括：
S101，获取加速度传感器21以第一周期获取的三轴加速度值。
S102，根据所述三轴加速度值确定三轴加速度变化值。
S103，判断所述三轴加速度变化值是否大于第一三轴加速度变化阈值。
S104，若大于，则进入预警模式，并以第二周期再次获取三轴加速度值。所述第一周期大于所述第二周期。
S105，根据预警后的三轴加速度值确定预警后的三轴加速度变化差值；所述三轴加速度变化差值为相邻时刻的三轴加速度值的绝对差值。
S106，判断所述预警后的三轴加速度变化差值是否小于第二三轴加速度变化阈值；所述第一三轴加速度变化阈值大于所述第二三轴加速度变化阈值。
S107，若小于，则统计所述三轴加速度变化值大于所述第一三轴加速度变化阈值且所述三轴加速度变化差值小于所述第二三轴加速度变化阈值的连续次数。
S108，若所述连续次数小于次数阈值，且所述三轴加速度变化值不大于所述第一三轴加速度变化阈值，则退出预警模式。
S109，若所述连续次数小于次数阈值，且三轴加速度变化差值不小于所述第二三轴加速度变化阈值，则进入抖动判断模式。
S110，若所述连续次数不小于所述次数阈值，则进入报警模式，生成报警信号。
S111，将所述报警信号以及采集的使用者的位置进行推送，返回所述获取加速度传感器21以第一周期获取的三轴加速度值的步骤。
作为一个具体的实施例，根据加速度传感器21的三轴加速度值为Gx、Gy、Gz，判断鞋子倾斜状态。当鞋子处于平放状态时|Gx|＝0、|Gy|＝0、|Gz|＝1；当鞋子处于左右倾斜状态时|Gx|＝0～1、|Gy|＝0、|Gz|＝1～0；当鞋子处于向后倾斜状态时|Gx|＝0、|Gy|＝0～1、|Gz|＝1～0。其中，第一三轴加速度变化阈值Gc＝1.5g(g为一个重力加速度)，第二三轴加速度变化阈值Gd＝0.3g(根据实际情况调整)。
具体的工作流程为：
加速度传感器21进行定时采集(第一周期20s)，采集到的三轴加速度值为Gx、Gy、Gz。
计算三轴加速度变化值Gxyz＝|Gx|+|Gy|+|Gz-1|。如果Gxyz大于阈值Gc,进入预警模式Ac。
在进入预警模式Ac时，记录首次三轴加速度值Gx0、Gy0、Gz0；并且加快采集频率(第二周期1s)。
预警模式Ac：计算三轴加速度变化值Gxyz＝|Gx|+|Gy|+|Gz-1|；并且计算与预警后的三轴加速度变化差值Gxyz0＝|Gx-Gx0|+|Gy-Gy0|+|Gz-Gz0|。累计Gxyz>Gc并且Gxyz0<Gd的连续次数N。出现以下三种情况：
情况1：当N>5时，进入报警模式Ab。
情况2、当N≤5时，出现Gxyz≤Gc时则退出预警模式Ac。
情况3、当N≤5时，出现Gxyz>Gc，Gxyz0≥Gd时则进入抖动判断模式Ad。
以上计算是防止正常运动引起的误判。
抖动判断模式Ad：继续预警模式Ac的采集与计算。继续累计Gxyz>Gc并且2*Gd>Gxyz0>Gd的连续次数N。出现以下两种情况：
情况1：当N>10时，进入抖动报警模式(判断穿戴者可能在抽搐)。
情况2：当N≤10时，出现Gxyz0≥2*Gd时，进入报警模式Ab。
进入其他模式时，退出抖动判断模式Ad。
报警模式Ab：通过无线收发芯片24发送报警消息给控制器22(控制器22转发给用户手机)，同时通过GPRS无线收发芯片23发送定位与报警信息给用户手机。之后5分钟静默，然后再进入正常模式。
抖动报警模式Ab：通过无线收发芯片24发送报警消息给控制器22(控制器22转发给用户手机)，同时通过GPRS无线收发芯片23发送定位与报警信息给用户手机。之后5分钟静默，然后再进入正常模式。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种守护鞋垫，其特征在于，包括：鞋垫本体和监测装置；
所述监测装置固定设置在所述鞋垫本体的内部；
所述监测装置包括：加速度传感器、控制器以及GPRS无线收发芯片；
所述加速度传感器用于获取使用者的行走时的三轴加速度值；
所述控制器分别与所述加速度传感器以及所述GPRS无线收发芯片连接；
所述控制器用于根据所述三轴加速度值与加速度变化阈值判断使用者的安全健康状态是否出现异常；所述控制器还用于当所述使用者的安全健康状态出现异常时生成报警信号，并控制所述GPRS无线收发芯片将所述使用者的位置进行推送；
监测过程为：
获取加速度传感器以第一周期获取的三轴加速度值；
根据所述三轴加速度值确定三轴加速度变化值；
判断所述三轴加速度变化值是否大于第一三轴加速度变化阈值；
若大于，则进入预警模式，并以第二周期再次获取三轴加速度值；所述第一周期大于所述第二周期；
根据预警后的三轴加速度值确定预警后的三轴加速度变化差值；所述三轴加速度变化差值为相邻时刻的三轴加速度值的绝对差值；
判断所述预警后的三轴加速度变化差值是否小于第二三轴加速度变化阈值；所述第一三轴加速度变化阈值大于所述第二三轴加速度变化阈值；
若小于，则统计所述三轴加速度变化值大于所述第一三轴加速度变化阈值且所述三轴加速度变化差值小于所述第二三轴加速度变化阈值的连续次数；
若所述连续次数小于次数阈值，且所述三轴加速度变化值不大于所述第一三轴加速度变化阈值，则退出预警模式；
若所述连续次数小于次数阈值，且三轴加速度变化差值不小于所述第二三轴加速度变化阈值，则进入抖动判断模式；
若所述连续次数不小于所述次数阈值，则进入报警模式，生成报警信号；
将所述报警信号以及采集的使用者的位置进行推送，返回所述获取加速度传感器以第一周期获取的三轴加速度值的步骤。
2.根据权利要求1所述的一种守护鞋垫，其特征在于，所述控制器包括判断模块、存储模块以及控制模块；
所述判断模块分别与所述加速度传感器以及所述存储模块连接；所述判断模块用于根据所述三轴加速度值与加速度变化阈值判断使用者的安全健康状态是否出现异常；所述存储模块用于存储所述加速度变化阈值；
所述控制模块分别与所述判断模块以及所述GPRS无线收发芯片连接；所述控制模块用于当所述使用者的安全健康状态出现异常时生成报警信号，并控制所述GPRS无线收发芯片将所述使用者的位置进行推送。
3.根据权利要求1所述的一种守护鞋垫，其特征在于，还包括：无线收发芯片；
所述无线收发芯片与所述控制器连接；所述无线收发芯片用于将所述报警信号发送至终端。
4.根据权利要求3所述的一种守护鞋垫，其特征在于，所述无线收发芯片的型号为A7129。
5.根据权利要求1所述的一种守护鞋垫，其特征在于，所述加速度传感器的型号为MMA8451。
6.根据权利要求1所述的一种守护鞋垫，其特征在于，所述控制器为单片机。
7.根据权利要求6所述的一种守护鞋垫，其特征在于，所述单片机的型号为MSP430。
8.根据权利要求1所述的一种守护鞋垫，其特征在于，所述GPRS无线收发芯片的型号为SIM800。
9.一种守护鞋，其特征在于，包括：鞋体以及守护鞋垫；
所述守护鞋垫内置于所述鞋体内部；
所述守护鞋垫包括：鞋垫本体和监测装置；
所述监测装置固定设置在所述鞋垫本体的内部；
所述监测装置包括：加速度传感器、控制器以及GPRS无线收发芯片；
所述加速度传感器用于获取使用者的行走时的三轴加速度值；
所述控制器分别与所述加速度传感器以及所述GPRS无线收发芯片连接；
所述控制器用于根据所述三轴加速度值与加速度变化阈值判断使用者的安全健康状态是否出现异常；所述控制器还用于当所述使用者的安全健康状态出现异常时生成报警信号，并控制所述GPRS无线收发芯片将所述使用者的位置进行推送；
监测过程为：
获取加速度传感器以第一周期获取的三轴加速度值；
根据所述三轴加速度值确定三轴加速度变化值；
判断所述三轴加速度变化值是否大于第一三轴加速度变化阈值；
若大于，则进入预警模式，并以第二周期再次获取三轴加速度值；所述第一周期大于所述第二周期；
根据预警后的三轴加速度值确定预警后的三轴加速度变化差值；所述三轴加速度变化差值为相邻时刻的三轴加速度值的绝对差值；
判断所述预警后的三轴加速度变化差值是否小于第二三轴加速度变化阈值；所述第一三轴加速度变化阈值大于所述第二三轴加速度变化阈值；
若小于，则统计所述三轴加速度变化值大于所述第一三轴加速度变化阈值且所述三轴加速度变化差值小于所述第二三轴加速度变化阈值的连续次数；
若所述连续次数小于次数阈值，且所述三轴加速度变化值不大于所述第一三轴加速度变化阈值，则退出预警模式；
若所述连续次数小于次数阈值，且三轴加速度变化差值不小于所述第二三轴加速度变化阈值，则进入抖动判断模式；
若所述连续次数不小于所述次数阈值，则进入报警模式，生成报警信号；
将所述报警信号以及采集的使用者的位置进行推送，返回所述获取加速度传感器以第一周期获取的三轴加速度值的步骤。
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