CN112837514A - 老年人居家看护系统及看护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了老年人居家看护系统，包括：传感器子机，定时接受传感器主机的控制指令，发送一个检测周期内的采集数据，其中，一个检测周期为当前控制指令与上一控制指令之间的时间段；传感器主机，定时向传感器子机及传感器主机发出控制指令，接收数据采集的结果并上传数据中心；数据中心，定时或实时接收传感器主机上传的数据采集结果，并利用频率分析分别计算5个频带的实时频率，基于预设判断逻辑显示老年人状态，其中，5个频带包括呼吸频带、心跳频带、舒缓频带、日常频带、激烈频带。该系统将多普勒传感器设置在住宅内的多个场所中，通过检测老年人的生活模式，实现老年人居家看护。同时，本发明还基于系统提供了看护方法。

Description

老年人居家看护系统及看护方法

技术领域

本发明涉及多普勒传感技术领域，特别是涉及一种利用多普勒传感器实现老年人居家看护的系统及方法。

背景技术

老年人的居家养老，是我国养老体系中的重要组成部分，目前对于居家养老的看护，一般使用传感器进行看护，常见的看护方式包括：

1、通过红外线传感器检测特定场所(洗手间等)的存在，超过一定时间未检测到存在时发出通知的系统。

2、将红外线传感器设置在屋内的多个场所，每隔一定时间显示检测场所和检测次数，在指定时间内(几个小时)检测不到时发出通知的系统。

3、通过摄像头进行监视的系统。

4、家电、自来水和热水壶等超过一定时间(24小时)未使用时发出通知的系统。

针对上述看护方式，在看护过程中发现存在众多问题，比如，检测洗手间和家电未被使用的系统，发现异常需要花费一定的时间；红外线传感器在人睡眠中及不活动时检测不到人的存在；摄像头会涉及到隐私问题，使人产生抗拒，设置场所受限；另外，看护方需观看监视画面，负担较大。

总的来说，现有技术中的看护方式，仅仅针对状况发生后的监测，无法实现提前预警，同时，现有技术中心的看护方式需要部署设备或人力较多，使用成本过高。

发明内容

本发明实施例中提供了一种老年人居家看护系统及看护方法，通过检测老年人的生活模式，实现老年人居家看护。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

本发明实施例提供了老年人居家看护系统，所述的系统包括：

传感器子机，定时接受传感器主机的控制指令，发送一个检测周期内的采集数据，其中，一个检测周期为当前控制指令与上一控制指令之间的时间段；

传感器主机，定时向传感器子机及传感器主机发出控制指令，接收数据采集的结果并上传数据中心；

数据中心，定时或实时接收传感器主机上传的数据采集结果，并利用频率分析分别计算5个频带的实时频率，基于预设判断逻辑显示老年人状态，其中，5个频带包括呼吸频带、心跳频带、舒缓频带、日常频带、激烈频带。

进一步的，所述的传感器子机包括：

子机采集部，用于实时采集子机传感器对应范围内的人体生物波形；

子机运算部，用于计算人体生物波形对应的振幅和相位；

子机通信部，用于实现传感器子机与传感器主机的数据通信。

进一步的，所述的传感器主机包括：

主机采集部，用于实时采集主机传感器对应范围内的人体生物信号；

主机运算部，用于计算人体生物波形对应的振幅和相位；

主机通信部，用于实现传感器主机与传感器子机的数据通信；

主机控制部，用于定时获取子机运算部和主机运算部的计算结果，并通过网络通信部上传至数据中心。

进一步的，所述的数据中心包括：

数据存储部，用于存储传感器主机上传的数据；

数据分析部，利用FFT解析一个检测周期内的数据，并分别获得各个传感器5个频带内的实时频率；

信息显示部，用于根据数据分析部的实时频率与判断阈值之间的关系，显示老年人的状态。

进一步的，所述的数据中心还包括：

信息报警部，当检测到老年人状态发生异常时，向看护人员随身携带的电子设备发送异常警报。

进一步的，信息显示部的具体判断逻辑为：

对于任一区域的传感器，当前检测周期内，各个频带实时频率低于外出阈值时，判定老年人为不存在，其中，外出阈值为日常老年人不存在时，各个频带实时频率的最大值；

对于任一区域的传感器，当前检测周期内，各个频带实时频率高于存在阈值时，判定老年人的状态为存在，其中，存在阈值为日常老年人存在时，各个频带实时频率的平均值，或为日常老年人不存在时，各个频带实时频率平均值的150％；

对于床位检测区域对应的传感器，当前检测周期内，舒缓频带的实时频率高于离床阈值，且下一检测周期内，呼吸频带的实时频率低于离床呼吸阈值时，判定老年人的状态为离床，其中，离床阈值为日常老年人不存在时，舒缓频带实时频率平均值的300％，离床呼吸阈值为日常老年人不存在时，呼吸频带实时频率平均值的120％；

对于床位检测区域对应的传感器，连续2个以上检测周期内，呼吸频带的实时频率高于着床频率时，判定老年人为着床状态，其中，着床阈值为日常老年人不存在时，呼吸频带实时频率平均值的150％。

进一步的，信息报警部检测到老年人状态发生异常的情况包括：

设定时间段内，预设老年人存在的区域内，老年人的状态检测为不存在；

着床状态中，床上老年人的状态检测为不存在；

指定区域内，老年人在该区域检测到存在的次数或时间超出预设区间。

进一步的，对于任一预设的参数或看护对象的日常参数，至少需要24小时的实际观察和检测，并基于观察和检测结果进行设置。

基于上述系统，本申请还提供了一种老年人居家看护方法，所述的方法包括以下步骤：

S1：传感器主机采集每个周期内所有监测区域内传感器的监测数据；

S2：数据中心利用FFT解析每个检测周期内的数据，并分别获得各个传感器5个频带内的实时频率，其中，5个频带包括呼吸频带、心跳频带、舒缓频带、日常频带、激烈频带；

S3：数据中心根据5个频带内实时频率与判断阈值之间的关系，判断并显示老年人状态，具体判定逻辑为：

对于任一区域的传感器，当前检测周期内，各个频带实时频率低于外出阈值时，判定老年人为不存在，其中，外出阈值为日常老年人不存在时，各个频带实时频率的最大值；

对于任一区域的传感器，当前检测周期内，各个频带实时频率高于存在阈值时，判定老年人的状态为存在，其中，存在阈值为日常老年人存在时，各个频带实时频率的平均值，或为日常老年人不存在时，各个频带实时频率平均值的150％；

对于床位检测区域对应的传感器，当前检测周期内，舒缓频带的实时频率高于离床阈值，且下一检测周期内，呼吸频带的实时频率低于离床呼吸阈值时，判定老年人的状态为离床，其中，离床阈值为日常老年人不存在时，舒缓频带实时频率平均值的300％，离床呼吸阈值为日常老年人不存在时，呼吸频带实时频率平均值的120％；

对于床位检测区域对应的传感器，连续2个以上检测周期内，呼吸频带的实时频率高于着床频率时，判定老年人为着床状态，其中，着床阈值为日常老年人不存在时，呼吸频带实时频率平均值的150％。

进一步的，所述的方法还包括：

S4：数据中心检测到老年人状态发生异常时，向看护人员随身携带的电子设备发送异常警报，检测的异常状态包括但不限于：设定时间段内，预设老年人存在的区域内，老年人的状态检测为不存在；着床状态中，床上老年人的状态检测为不存在；指定区域内，老年人在该区域检测到存在的次数或时间超出预设区间。

上述技术方案的有益效果在于：

相比于现有技术中监测系统，本发明是将多普勒传感器设置在住宅内的多个场所中，根据检测时间、检测场所以及检测强度制作生活模式，在偏离此生活模式时，向居家看护者和家人等提供信息，发现异常情况和异常变化并发出通知。由此，因身心状态引起生活变化时，可以在发生异常变化和异常情况前进行应对。

另外，该系统将来可通过传感器数据的同时性追踪老年人的移动轨迹，通过比较多个看护对象的数据预测将来等，进行各种各样的数据分析。另外，也可进行睡眠状态的推测、健康状态和老年痴呆症的预测等。

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，对于本领域普通技术人员而言，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为本发明基于系统的原理所提供的一种实施例；

图2为基于图1所示系统所对应的方法。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。

如图1所示的实施例中，提供了一种老年人居家看护系统，所述的系统包括以下组成部分：

传感器子机，定时接受传感器主机的控制指令，发送一个检测周期内的采集数据，其中，一个检测周期为当前控制指令与上一控制指令之间的时间段，所述的传感器子机包括：

子机采集部，用于实时采集子机传感器对应范围内的人体生物波形，以16Hz采样24GHz微波多普勒传感器为例，一个检测周期为32秒。

子机运算部，通过512点的数据计算人体生物波形对应的振幅和相位，振幅和相位的计算原理为：传感器通过正交检测输出两个信号：I信号和Q信号，结合传感器采集到的两路正交信号，通过下面计算方法可以取得下面2种数据：振幅输出：

相位输出：tan^-1*(Q÷I)。

子机通信部，用于实现传感器子机与传感器主机的数据通信。有线的情况下，采用RS-422通信规格，可进行远距离通信；无线的情况下，可使用WIFI等。

传感器主机，定时向传感器子机及传感器主机发出控制指令，接收数据采集的结果并上传数据中心，所述的传感器主机包括主机采集部、主机运算部、主机通信部、主机控制部、网络通信部，其中主机采集部、主机运算部、主机通信部的功能与传感器子机对应模块功能相同。

主机控制部用于定时获取子机运算部和主机运算部的计算结果，并通过网络通信部上传至数据中心。

主机运算后，根据连接的所有传感器子机发出运算指令，接收运算结果。实际上运算时间为100ms左右，所以各运算结果几乎为同一时刻的数据结果，确保了数据的同时性。

数据中心，定时或实时接收传感器主机上传的数据采集结果，一般情况下为实时获取，保留定时接收(3分钟～1小时左右)的原因在于，在通信线路是计量制等情况下降低通信费用。

所述的数据中心包括：

数据存储部，用于存储传感器主机上传的数据。

数据分析部，利用FFT解析一个检测周期内的数据，并分别获得各个传感器5个频带内的实时频率，其中，5个频带包括呼吸频带、心跳频带、舒缓频带、日常频带、激烈频带。

以16Hz采样的传感器为例，5个频带分别为BAND1:0.25～0.41Hz，BAND2:0.8～1.5Hz，BAND3:1～2Hz，BAND4:2～3Hz，BAND5:3～5Hz，其中BAND 1是人的呼吸频带，BAND 2是心跳频带，BAND3波动相对平缓的舒缓频带，BAND5为波动快的激烈频带，BAND 4处于中间水平的日常频带。

信息显示部，用于根据数据分析部的实时频率与判断阈值之间的关系，显示老年人的状态，具体的判断逻辑为：

对于任一区域的传感器，当前检测周期内，各个频带实时频率低于外出阈值时，判定老年人为不存在，其中，外出阈值为日常老年人不存在时，各个频带实时频率的最大值；

对于任一区域的传感器，当前检测周期内，各个频带实时频率高于存在阈值时，判定老年人的状态为存在，其中，存在阈值为日常老年人存在时，各个频带实时频率的平均值，或为日常老年人不存在时，各个频带实时频率平均值的150％；

对于床位检测区域对应的传感器，当前检测周期内，舒缓频带的实时频率高于离床阈值，且下一检测周期内，呼吸频带的实时频率低于离床呼吸阈值时，判定老年人的状态为离床，其中，离床阈值为日常老年人不存在时，舒缓频带实时频率平均值的300％，离床呼吸阈值为日常老年人不存在时，呼吸频带实时频率平均值的120％；

对于床位检测区域对应的传感器，连续2个以上检测周期内，呼吸频带的实时频率高于着床频率时，判定老年人为着床状态，其中，着床阈值为日常老年人不存在时，呼吸频带实时频率平均值的150％。

信息报警部的作用，在于将信息显示部的状态与检测区域、检测时间相结合，当检测到老年人状态发生异常时，向看护人员随身携带的电子设备发送异常警报。

信息报警部检测到老年人状态发生异常的情况包括：

1)设定时间段内，预设老年人存在的区域内，老年人的状态检测为不存在。该异常情况由于同时限定的检测时间、检测区域，因此理论上能够包含24小时内的任何状态和事件，比如外出、睡觉、吃饭、阅读、洗漱等等。

2)着床状态中，床上老年人的状态检测为不存在。

3)指定区域内，老年人在该区域检测到存在的次数或时间超出预设区间。

上述异常情况的检测是同时进行时，因此可能会同时存在多种报警提示。

基于上述检测异常的设置原理，下面列举几个比较常见的异常情况，如下表所示：

针对上表列举的几种警报，具体分析如下：

1)未检测到存在

标准上设置上，传感器主机、传感器子机在超出3小时没有检测到存在时，会发出存在检测警报。实际情况下设定时间可以任意设定。

2)床上异常

着床判定后，没有离床判定，超出设定时间(标准为3分钟)，床正上方设置的传感器主机或传感器子机没有判定存在的情况。

3)生活模式异常

例如，早上9点到10点之间不存在起居室，22点到24点之间没有着床等偏离生活模式的情况。根据实际的检测数据，任意传感器在任意时间范围内最多可以设定10个模式。

4)检测过少

设置在起居室和厨房的传感器等特定的传感器主机在深夜计算传感器子机一天的存在检测次数的值在阈值以下的情况。

此处的阈值是根据在过去2周的实际检测计算出的最低值的60％左右，另外，也可以是该值连续至超出指定日(标准为3天左右)的场合。

5)检测过多

夜间(标准为晚上22时至凌晨4时)的指定传感器主机或传感器子机(标准为起居室、厨房)的检测在阈值以上的情况。

此处的阈值是根据2周内实际检测计算出的检测次数的200％左右。另外，也可以是该值连续至超出指定日(标准为3天左右)的场合。

基于上述系统，本申请实施例还提供了一种看护方法，如图2所示，所述的方法包括：

S1：传感器主机采集每个周期内所有监测区域内传感器的监测数据。

S2：数据中心利用FFT解析每个检测周期内的数据，并分别获得各个传感器5个频带内的实时频率，其中，5个频带包括呼吸频带、心跳频带、舒缓频带、日常频带、激烈频带。

S3：数据中心根据5个频带内实时频率与判断阈值之间的关系，判断并显示老年人状态，具体判定逻辑为：

对于任一区域的传感器，当前检测周期内，各个频带实时频率低于外出阈值时，判定老年人为不存在，其中，外出阈值为日常老年人不存在时，各个频带实时频率的最大值；

对于任一区域的传感器，当前检测周期内，各个频带实时频率高于存在阈值时，判定老年人的状态为存在，其中，存在阈值为日常老年人存在时，各个频带实时频率的平均值，或为日常老年人不存在时，各个频带实时频率平均值的150％；

对于床位检测区域对应的传感器，当前检测周期内，舒缓频带的实时频率高于离床阈值，且下一检测周期内，呼吸频带的实时频率低于离床呼吸阈值时，判定老年人的状态为离床，其中，离床阈值为日常老年人不存在时，舒缓频带实时频率平均值的300％，离床呼吸阈值为日常老年人不存在时，呼吸频带实时频率平均值的120％；

对于床位检测区域对应的传感器，连续2个以上检测周期内，呼吸频带的实时频率高于着床频率时，判定老年人为着床状态，其中，着床阈值为日常老年人不存在时，呼吸频带实时频率平均值的150％。

S4：数据中心检测到老年人状态发生异常时，向看护人员随身携带的电子设备发送异常警报，检测的异常状态包括但不限于：设定时间段内，预设老年人存在的区域内，老年人的状态检测为不存在；着床状态中，床上老年人的状态检测为不存在；指定区域内，老年人在该区域检测到存在的次数或时间超出预设区间。

对于本申请技术方案中的系统，除了可以用于上述的看护、报警和预警之外，还可以辅助实现下列功能：

1)移动轨迹确认

假定传感器的编号为A1～A32，在卧室A31(32秒前)～A20(20秒前)依次有检测，在起居室A15～A1依次有检测的情况，可以推定是从卧室移动到起居室，此时，A1～A32有检测的阈值超过无人时(无检测)的值的150％左右时，设为有检测。

2)生活的变化

在本系统中，由于确保了各数据的同时性，因此可以确认看护对象的活动轨迹，在这个时间有变化的情况下，可以视为身心状态、生活状态的变化。

例如：从卧室到起居室的移动：起床时间的变化；从起居室到厨房的移动，厨房的滞留时间：吃饭，自己做家务；夜间从卧室向走廊的移动：尿频，夜间徘徊(痴呆症)的发现。

3)睡眠质量的判断

通过床上方的传感器检测睡眠时，呼吸、体动稳定期间(检测强度没有大变化的时间)一般认为是熟睡或安眠状态，呼吸、体动的强度变化较大时，认为是清醒或半清醒，由此可以推定睡眠时间和睡眠质量。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.老年人居家看护系统，其特征在于，所述的系统包括：

传感器子机，定时接受传感器主机的控制指令，发送一个检测周期内的采集数据，其中，一个检测周期为当前控制指令与上一控制指令之间的时间段；

传感器主机，定时向传感器子机及传感器主机发出控制指令，接收数据采集的结果并上传数据中心；

数据中心，定时或实时接收传感器主机上传的数据采集结果，并利用频率分析分别计算5个频带的实时频率，基于预设判断逻辑显示老年人状态，其中，5个频带包括呼吸频带、心跳频带、舒缓频带、日常频带、激烈频带。

2.根据权利要求1所述的老年人居家看护系统，其特征在于，所述的传感器子机包括：

子机采集部，用于实时采集子机传感器对应范围内的人体生物波形；

子机运算部，用于计算人体生物波形对应的振幅和相位；

子机通信部，用于实现传感器子机与传感器主机的数据通信。

3.根据权利要求2所述的老年人居家看护系统，其特征在于，所述的传感器主机包括：

主机采集部，用于实时采集主机传感器对应范围内的人体生物信号；

主机运算部，用于计算人体生物波形对应的振幅和相位；

主机通信部，用于实现传感器主机与传感器子机的数据通信；

主机控制部，用于定时获取子机运算部和主机运算部的计算结果，并通过网络通信部上传至数据中心。

4.根据权利要求3所述的老年人居家看护系统，其特征在于，所述的数据中心包括：

数据存储部，用于存储传感器主机上传的数据；

数据分析部，利用FFT解析一个检测周期内的数据，并分别获得各个传感器5个频带内的实时频率；

信息显示部，用于根据数据分析部的实时频率与判断阈值之间的关系，显示老年人的状态。

5.根据权利要求4所述的老年人居家看护系统，其特征在于，所述的数据中心还包括：

信息报警部，当检测到老年人状态发生异常时，向看护人员随身携带的电子设备发送异常警报。

6.根据权利要求1所述的老年人居家看护系统，其特征在于，信息显示部的具体判断逻辑为：

对于任一区域的传感器，当前检测周期内，各个频带实时频率低于外出阈值时，判定老年人为不存在，其中，外出阈值为日常老年人不存在时，各个频带实时频率的最大值；

对于任一区域的传感器，当前检测周期内，各个频带实时频率高于存在阈值时，判定老年人的状态为存在，其中，存在阈值为日常老年人存在时，各个频带实时频率的平均值，或为日常老年人不存在时，各个频带实时频率平均值的150％；

对于床位检测区域对应的传感器，当前检测周期内，舒缓频带的实时频率高于离床阈值，且下一检测周期内，呼吸频带的实时频率低于离床呼吸阈值时，判定老年人的状态为离床，其中，离床阈值为日常老年人不存在时，舒缓频带实时频率平均值的300％，离床呼吸阈值为日常老年人不存在时，呼吸频带实时频率平均值的120％；

对于床位检测区域对应的传感器，连续2个以上检测周期内，呼吸频带的实时频率高于着床频率时，判定老年人为着床状态，其中，着床阈值为日常老年人不存在时，呼吸频带实时频率平均值的150％。

7.根据权利要求5所述的老年人居家看护系统，其特征在于，信息报警部检测到老年人状态发生异常的情况包括：

设定时间段内，预设老年人存在的区域内，老年人的状态检测为不存在；

着床状态中，床上老年人的状态检测为不存在；

指定区域内，老年人在该区域检测到存在的次数或时间超出预设区间。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的老年人居家看护系统，其特征在于，对于任一预设的参数或看护对象的日常参数，至少需要24小时的实际观察和检测，并基于观察和检测结果进行设置。

9.一种老年人居家看护方法，其特征在于，使用权利要求1所述的系统，所述的方法包括以下步骤：

S1：传感器主机采集每个周期内所有监测区域内传感器的监测数据；

S2：数据中心利用FFT解析每个检测周期内的数据，并分别获得各个传感器5个频带内的实时频率，其中，5个频带包括呼吸频带、心跳频带、舒缓频带、日常频带、激烈频带；

S3：数据中心根据5个频带内实时频率与判断阈值之间的关系，判断并显示老年人状态，具体判定逻辑为：

对于任一区域的传感器，当前检测周期内，各个频带实时频率低于外出阈值时，判定老年人为不存在，其中，外出阈值为日常老年人不存在时，各个频带实时频率的最大值；

对于任一区域的传感器，当前检测周期内，各个频带实时频率高于存在阈值时，判定老年人的状态为存在，其中，存在阈值为日常老年人存在时，各个频带实时频率的平均值，或为日常老年人不存在时，各个频带实时频率平均值的150％；

对于床位检测区域对应的传感器，当前检测周期内，舒缓频带的实时频率高于离床阈值，且下一检测周期内，呼吸频带的实时频率低于离床呼吸阈值时，判定老年人的状态为离床，其中，离床阈值为日常老年人不存在时，舒缓频带实时频率平均值的300％，离床呼吸阈值为日常老年人不存在时，呼吸频带实时频率平均值的120％；

对于床位检测区域对应的传感器，连续2个以上检测周期内，呼吸频带的实时频率高于着床频率时，判定老年人为着床状态，其中，着床阈值为日常老年人不存在时，呼吸频带实时频率平均值的150％。

10.根据权利要求9所述的老年人居家看护方法，其特征在于，所述的方法还包括：

S4：数据中心检测到老年人状态发生异常时，向看护人员随身携带的电子设备发送异常警报，检测的异常状态包括但不限于：设定时间段内，预设老年人存在的区域内，老年人的状态检测为不存在；着床状态中，床上老年人的状态检测为不存在；指定区域内，老年人在该区域检测到存在的次数或时间超出预设区间。

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