CN112837504A - 一种基于毫米波探测的看护装置、系统和监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于毫米波探测的看护装置，包括毫米波雷达模块、语音采集模块、异常处理模块和报警模块，异常处理模块分别与毫米波雷达模块、语音采集模块和报警模块连接；其中，毫米波雷达模块获取人体体征信息；语音采集模块获取语音信息；异常处理模块结合预设且反映人体处于危险情况的异常特征信息，对人体体征信息和语音信息进行异常识别，并在人体处于异常时控制报警模块通讯报警。通过结合毫米波雷达模块和语音采集模块进行人体体征信息和语音信息来识别人体是否处于危险情况的异常识别，并在人体处于异常时控制报警模块通讯报警，达到快速救治身体出现异常情况的老人的目的，不仅没有泄露老人的隐私，而且监测的更加全面。
Description
技术领域
本发明涉及毫米波技术领域，尤其涉及一种基于毫米波探测的看护装置、系统和监控系统。
背景技术
进入21世纪以来，我国国内老龄化递增速度不断提高，老龄化增速快于世界平均水平，老年人的健康问题及其看护问题越来越受社会的关注。然而，当人进入老龄状态之后，其新陈代谢速度变慢，各种慢性病或急性病突发，因其独自一人在家或一旁无人，导致抢救不及时，从而错过最佳抢救时间的新闻和实例，屡见不鲜，往往因为无人陪伴而产生遗憾。并且，由于年轻人大多都在外打工，远离年长亲人，且不能经常回家，当其父母长辈身体出现问题时，很多长辈不愿意让在外的孩子担心，导致有病隐瞒从而造成不忍多见的遗憾。
目前可以通过在家里安装视频监测器来监视老人的活动状况，但这样私密性就很差，而且很容易受到环境的影响，比如有遮挡物或者烟雾的情况下就不能很好的监控老人的活动状况；而红外线检测系统由于红外线容易受到环境的影响误报率很高。此外这些设备无法自动报警。
当然目前也有很多毫米波雷达监测装置，但是这些装置通常是通过配合摄像头一起使用实现对人体的精准监控，但这样私密性就会很差，而且仅仅通过设置毫米波雷达监测装置进行监测，监测还是不够全面，导致不能及时达到快速救治老人。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于毫米波探测的看护装置、系统和监控系统，其目的主要在于实现对室内老人在没有监护人员的情况下进行人体体征信息和语音信息的辨别及检测，以及出现生命体征和语音信息异常时的主动报警，达到快速救治身体出现异常情况的老人的目的，保障了老人的生命安全，同时也保证了其子女亲人不在老人身边时，对老人的监护，不仅没有泄露老人的隐私，而且监测的更加全面。
本发明公开了一种基于毫米波探测的看护装置，包括毫米波雷达模块、语音采集模块、异常处理模块和报警模块，所述异常处理模块分别与毫米波雷达模块、语音采集模块和报警模块连接；其中，所述毫米波雷达模块获取人体体征信息；所述语音采集模块获取语音信息；所述异常处理模块结合预设且反映人体处于危险情况的异常特征信息，对人体体征信息和语音信息进行异常识别，并在人体处于异常时控制报警模块通讯报警。
本发明的更进一步优选方案是，所述看护装置还包括警报触发模块，所述警报触发模块获取外部的报警信号以被触发，并在触发后控制报警模块通讯报警。
本发明的更进一步优选方案是，所述看护装置还包括误报模块和播放模块，所述误报模块在报警模块通讯报警前控制播放模块播报撤回提醒，并在预设时间内通过语音采集模块或内置麦克风识别到撤回指令时，控制报警模块暂停报警；或者；所述看护装置还包括误报模块，所述误报模块在接收到外部撤回指令时，控制报警模块暂停报警。
本发明的更进一步优选方案是，所述看护装置还包括机器学习模块，所述机器学习模块将人体体征信息和语音信息作为样本进行自适应学习，并将人体体征信息和语音信息生成异常特征信息。
本发明的更进一步优选方案是，所述异常特征信息为异常作息时间信息、异常滞留时长信息、连续未探测人体时长信息、人体微动时长超过预设时长信息、呼救语音信息和痛苦呻吟语音信息中的至少一类特征信息。
本发明的更进一步优选方案是，所述人体体征信息为人体存在感知信息、人体动静感知信息、体动幅度信息、行动轨迹信息、人体姿态信息和呼吸及心跳信息中的至少一种。
本发明的更进一步优选方案是，所述看护装置还包括机器学习模块,所述机器学习模块将人体体征信息和语音信息作为样本进行自适应学习，并将人体体征信息和语音信息生成人体活动作息数据所述看护装置还包括数据传输模块，所述数据传输模块将人体活动作息数据发送至外部的移动终端和/或监控平台中。
本发明第二方面提供一种基于毫米波探测的看护系统，包括上述方案中的基于毫米波探测的看护装置和辅助报警器，所述看护装置还包括警报触发模块，所述辅助报警器设有报警开关，并在报警开关触发时发送报警信号至看护装置中，所述警报触发模块获取辅助报警器的报警信号以被触发，并在触发后控制报警模块通讯报警。
本发明的更进一步优选方案是，所述辅助报警器为无源报警器。
本发明第三方面提供一种基于毫米波探测的监控系统，包括上述方案中的看护装置和监控平台，所述看护装置与所述监控平台通讯连接。
有益效果：实现对室内老人在没有监护人员的情况下进行人体体征信息和语音信息的辨别及检测，以及出现生命体征和语音信息异常时的主动报警，达到快速救治身体出现异常情况的老人的目的，保障了老人的生命安全，同时也保证了其子女亲人不在老人身边时，对老人的监护，不仅没有泄露老人的隐私，而且监测的更加全面。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。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，还可以如这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明的看护系统的结构框图；
图2为本发明的看护系统的场景应用图；
图3为本发明的监控系统的结构框图；
图4为本发明的看护装置的信息上传到监控平台的示意图；
图5为本发明的看护方法的流程图。
具体实施方式
需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本发明可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。
下面参考附图1至5所示和可选的实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明提供一种基于毫米波探测的看护装置1，包括毫米波雷达模块10、语音采集模块30、异常处理模块20和报警模块40，异常处理模块20分别与毫米波雷达模块10、语音采集模块30和报警模块40连接；其中，毫米波雷达模块10获取人体体征信息；语音采集模块30获取语音信息；异常处理模块20结合预设且反映人体处于危险情况的异常特征信息，对人体体征信息和语音信息进行异常识别，并在人体处于异常时控制报警模块40通讯报警。
具体地，通过结合毫米波雷达模块10和语音采集模块30对人体体征信息和语音信息来进行异常识别，并在人体处于异常时控制报警模块40通讯报警，达到快速救治身体出现异常情况的老人的目的，保障了老人的生命安全，同时也保证了其子女亲人不在老人身边时，对老人的监护，不仅没有泄露老人的隐私，而且监测的更加全面。
其中，毫米波雷达是指工作在毫米波波段(millimeter wave)探测的雷达，而毫米波是30～300GHz频域(波长为1～10mm)的，毫米波的波长介于微波和厘米波之间，因此毫米波雷达兼有微波雷达和光电雷达的一些优点。作为一种示例，毫米波雷达可以包括但不限于生命雷达，生物雷达可以直接穿透非金属介质(医用纱布、衣服、木门、砖墙等)，非接触地检测生命体的呼吸、体动等生命信号，生物雷达可以作为一种示例。
在本实施例中，人体的体征信息可以包括体征平均值、预设时间段内每个时刻的体征值等。其中，体征可以包括体温、脉搏、呼吸、血压、心跳等。例如，体征平均值可以包括呼吸频率、心率；每个时刻的体征值可以包括每个时刻的心跳振动幅度、呼吸振动幅度等。
在一种实施例中，毫米波雷达模块10可以利用雷达前端发射工作频率很高(例如，大于10GHz)的连续电磁波，同时接收人体体表反射的回波信号，通过回波信号的频率以及相位的变化，提取和计算得到体表的特征信息。在生理学方面，人体体表的特征信息可以反映人体的某些生理活动，如检测胸壁的振动可得到呼吸、心跳等心肺活动相关信息。
例如，毫米波雷达模块10可以采用如下方式计算人体的呼吸频率以及心率：首先，采用检测算法对接收机得到的预处理和量化后的回波信号进行带通滤波和降采样，其中，带通滤波的目的是将呼吸与心跳信号分离，同时对于降采样有抗混叠作用。滤波后进行降采样有助于减少算法的计算量。然后是进行频谱变换，在实现时可以采用时频分析的方法从上述处理后的回波信号中提取心肺活动信息，其中，可以通过短时傅里叶变换(STFT)得到雷达基带信号的时频信号。最后，寻找频谱峰值并对结果进行平滑处理，计算出呼吸频率以及心率等。
在实际中，由于电磁波频率越高，在人体表面与空气界面上的反射越强，但同时在衣服被褥等障碍物上的反射也会增加，为了得到较高的检测精度，并减少杂波的功率，毫米波雷达可以选用(2.4～60)GHz的载频。
当然，本申请实施例并不限于上述获取目标人体的心率、呼吸频率的方式，毫米波雷达模块10采用其他方式获得上述特征信息均是可以的。
在本实施例中，语音采集模块30用于获取语音信息，具体的，语音信息可以包括哭声、呼叫声、痛苦呻吟、争吵辱骂等语音信息。
进一步地，异常处理模块20结合预设且反映人体处于危险情况的异常特征信息，对人体体征信息和语音信息进行异常识别，并在人体处于异常时控制报警模块40通讯报警。人体体征信息可以包括摔倒，长时间闭眼或躺着、心跳加速、呼吸急促等。异常语音信息可以包括呼叫声，例如救命啊、来人啊等语音信息，还可以包括痛苦呻吟等语音信息。
需要说明的是，本实施例看护装置1无需语音唤醒。
需要说明的是，异常处理模块20控制报警模块40通讯报警，具体的，报警模块40可以通过呼叫报警，也可以通过短信进行报警，也可以通过连网语音联系移动终端4报警。具体的，可以通过Cat.1通讯，无需宽带支持，通讯费用节省、施工安装简洁。
进一步的，异常处理模块20可以根据危险情况进行危险等级划分，若超出预设值时，则控制报警模块40报警。当危险等级属于低级或中等时，可以发送预报警信息给移动终端4或者监控平台3，具体的，可以通过无线通讯连接后台服务器2，发送预报警信息给移动终端4或监控平台3，具体的，可以4G，无线WIFI，蓝牙，短波无线连接。
进一步的，异常特征信息是由机器学习模块60生成，具体的，所述看护装置1还包括机器学习模块60，所述机器学习模块60将人体体征信息和语音信息作为样本进行自适应学习，并将人体体征信息和语音信息生成异常特征信息且将异常特征信息发送至异常处理模块20，异常处理模块20结合人体处于危险情况的异常特征信息，对人体体征信息和语音信息进行异常识别，并在人体处于异常时控制报警模块40通讯报警。
进一步的，所述异常特征信息为异常作息时间信息、异常滞留时长信息、连续未探测人体时长信息、人体微动时长超过预设时长信息、呼救语音信息和痛苦呻吟语音信息中的至少一类特征信息。
具体的，所述人体体征信息为人体存在感知信息、人体动静感知信息、体动幅度信息、行动轨迹信息、人体姿态信息和呼吸及心跳信息中的至少一种。
进一步的，所述看护装置1还包括机器学习模块60，所述机器学习模块60将人体体征信息和语音信息作为样本进行自适应学习，并将人体体征信息和语音信息生成人体活动作息数据,所述看护装置1还包括数据传输模块，所述数据传输模块将人体活动作息数据发送至外部的移动终端4和/或监控平台3中。具体的，数据传输模块可以将人体活动作息数据上传至后台服务器2，而后台服务器2会把数据精确地传输给每一个被监护人员绑定的亲人的移动终端4或监控平台3，如手机APP，这样亲人和监控平台3可以及时知道家里老人的人体活动作息数据，具体的，可以无线传输数据也可以通过连接数据线的方式传输数据。具体的，人体活动作息可以包括老人晚上休息时间、早上起床时间、老人当天最后活动时间等等活动状态的数据。
进一步的，所述看护装置1还包括警报触发模块70，所述警报触发模块70获取外部的报警信号以被触发，并在触发后控制报警模块40通讯报警。
进一步的，所述看护装置1还包括误报模块和播放模块，所述误报模块在报警模块通讯报警前控制播放模块播报撤回提醒，并在预设时间内通过语音采集模块30或内置麦克风识别到撤回指令时，控制报警模块40暂停报警；或者；
所述看护装置1还包括误报模块，所述误报模块在接收到外部撤回指令时，控制报警模块40暂停报警。
具体的，撤回指令有很多种，可以通过语音采集模块30或内置的麦克风识别撤回指令，比如人体说出“取消报警”撤回指令。当然还可以通过其他方式发送撤回指令，例如可以连续按压两次辅助报警器50，误报模块连续接收到两次辅助报警器50发出的信号时，则控制报警模块40暂停报警。
如图1所示，本发明第二方面提供的一种基于毫米波探测的看护系统，看护系统包括上述方案的看护装置1和辅助报警器50，所述看护装置1还包括警报触发模块70，所述辅助报警器50设有报警开关，并在报警开关触发时发送报警信号至看护装置1中，所述警报触发模块70获取辅助报警器50的报警信号以被触发，并在触发后控制报警模块40通讯报警。
通过设置辅助报警器50，这样当老人可缓慢行动时，则可以通过按压辅助报警器50报警，以达到快速报警。
进一步的，如图2所示，一户家庭可以设置多个辅助报警器50，每个房间设置一个辅助报警器50，这样可以及时通过辅助报警器50来报警。
进一步的，所述看护系统还包括至少一个语音传感装置，所述语音传感装置用于获取环境中的语音信息并将语音信息发送至语音采集模块30。
具体的，一个房间可以设置一个语音传感装置，每个语音传感装置将获取到的语音信息发送至语音采集模块30，语音采集模块30将获取到的语音信息发送至异常处理模块20，异常处理模块20再结合机器学习模块60生成的异常特征信息对语音信息进行异常识别。通过设置多个语音传感装置，这样可以全方位识别语音信息，以达到老人一出现问题就可以报警。
进一步的，辅助报警器50为无源报警器。具体的，毫米波雷达模块10包括前端发射模块，前端发射模块可以发送电磁波信号，辅助报警器50在接收到电磁波信号后一直处于通电状态，并在报警开关触发时发送报警信号至看护装置1中，所述警报触发模块70获取辅助报警器50的报警信号以被触发，并在触发后控制报警模块40通讯报警。
具体的，本实施例中的看护系统总共存在4中模式：
第一种模式：当人体出现无意识时，可以通过毫米波雷达模块10检测。
具体的，通过毫米波雷达模块10获取人体体征信息，异常处理模块20结合预设且反映人体处于危险情况的异常特征信息，对人体体征信息和语音信息进行异常识别，并在人体处于异常时控制报警模块40通讯报警。具体的，可以根据人体的呼吸、心跳频率和长时间闭眼躺着等人体体征信息来判断是否出现危险情况。
第二种模式：有意识但无法行动时，可以通过语音求助求助。
第三种模式：当老人可缓慢行动时，可以通过语音求助和辅助报警器求助50。
第四种模式：人体正常行动自由时，可以通过毫米波雷达模块10检测。
如图3和图4所示，本发明第三方面提供一种基于毫米波探测的监控系统，监控系统包括上述的看护装置1和监控平台3，看护装置1与监控平台3通讯连接。这样看护装置1就可以将数据上传至监控平台3，监控平台3就可以及时知道被监护人的生命特征。比如在养老院，监控的老人有很多，每个老人配置一台看护装置1，多个看护装置1均与监控平台3通讯连接，这样监控平台3就可以同时监控多个老人的生命特征，实现统一管理和监控，具体的，看护装置1可以通过有线通讯与监控平台3连接，也可以通过无线通讯与监控平台3连接，具体的，看护装置1将数据上传至后台服务器2，监控平台3再从后台服务器2加载相关数据，具体的，可以4G，无线WIFI，蓝牙，短波无线连接。
进一步的，监控平台3还可以和第三方平台无线通讯连接，比如治安系统等。
进一步的，看护装置1还包括位置信息模块，位置信息模块用于获取人体位置信息，当报警模块40报警时，异常处理模块20发送警报和人体位置信息至监控平台3，监控平台3包括警报处理模块，警报处理模块对接收到的警报和人体位置信息进行统计。具体的，比如在养老院，监控平台3可以接收到多个看护装置1发送的警报，根据接收到的警报对应的位置信息，这样相关人员可以及时赶到对应位置去救治，再比如在某个社区，可以显示哪栋楼出现多少警报。
如图5所示，本发明第三方面提供的一种基于毫米波探测的看护方法，包括以下步骤：
S10：获取人体体征信息；
S20：获取语音信息；
S30：结合预设且反映人体处于危险情况的异常特征信息，对人体体征信息和语音信息进行异常识别，并在人体处于异常时通讯报警。
以上内容是结合具体的可选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于毫米波探测的看护装置，其特征在于，包括毫米波雷达模块、语音采集模块、异常处理模块和报警模块，所述异常处理模块分别与毫米波雷达模块、语音采集模块和报警模块连接；其中，
所述毫米波雷达模块获取人体体征信息；
所述语音采集模块获取语音信息；
所述异常处理模块结合预设且反映人体处于危险情况的异常特征信息，对人体体征信息和语音信息进行异常识别，并在人体处于异常时控制报警模块通讯报警。
2.根据权利要求1所述的看护装置，其特征在于，所述看护装置还包括警报触发模块，所述警报触发模块获取外部的报警信号以被触发，并在触发后控制报警模块通讯报警。
3.根据权利要求1或2所述的看护装置，其特征在于，所述看护装置还包括误报模块和播放模块，所述误报模块在报警模块通讯报警前控制播放模块播报撤回提醒，并在预设时间内通过语音采集模块或内置麦克风识别到撤回指令时，控制报警模块暂停报警；或者；
所述看护装置还包括误报模块，所述误报模块在接收到外部撤回指令时，控制报警模块暂停报警。
4.根据权利要求1所述的看护装置，其特征在于，所述看护装置还包括机器学习模块，所述机器学习模块将人体体征信息和语音信息作为样本进行自适应学习，并将人体体征信息和语音信息生成异常特征信息。
5.根据权利要求1或4所述的看护装置，其特征在于，所述异常特征信息为异常作息时间信息、异常滞留时长信息、连续未探测人体时长信息、人体微动时长超过预设时长信息、呼救语音信息和痛苦呻吟语音信息中的至少一类特征信息。
6.根据权利要求1所述的看护装置，其特征在于，所述人体体征信息为人体存在感知信息、人体动静感知信息、体动幅度信息、行动轨迹信息、人体姿态信息和呼吸及心跳信息中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的看护装置，其特征在于，所述看护装置还包括机器学习模块,所述机器学习模块将人体体征信息和语音信息作为样本进行自适应学习，并将人体体征信息和语音信息生成人体活动作息数据所述看护装置还包括数据传输模块，所述数据传输模块将人体活动作息数据发送至外部的移动终端和/或监控平台中。
8.一种基于毫米波探测的看护系统，其特征在于，所述看护系统包括如权利要求1至7任一项所述的看护装置和辅助报警器，所述看护装置还包括警报触发模块，所述辅助报警器设有报警开关，并在报警开关触发时发送报警信号至看护装置中，所述警报触发模块获取辅助报警器的报警信号以被触发，并在触发后控制报警模块通讯报警。
9.根据权利要求8所述的看护系统，其特征在于，所述辅助报警器为无源报警器。
10.一种基于毫米波探测的监控系统，其特征在于，所述监控系统包括如权利要求1至7任一项所述的看护装置和监控平台，所述看护装置与所述监控平台通讯连接。
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