CN113826150A - 老年人护理和安防系统 - Google Patents

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CN113826150A CN202080027867.XA CN202080027867A CN113826150A CN 113826150 A CN113826150 A CN 113826150A CN 202080027867 A CN202080027867 A CN 202080027867A CN 113826150 A CN113826150 A CN 113826150A
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Abstract

一种老年人护理和安防系统，包括安装在房间内的一个或多个联网照明灯具(100)，该灯具(100)包括：A)一个或多个传感器(101‑107)，被配置为：A1)检测跌倒；A2)检测烟雾；A3)检测玻璃破碎；A4)检测当老年人躺在床上时，房间内其他人的存在；和A5)在警报系统激活并且在超过预定时间间隔的时间段内检测不到存在时，检测人的存在；B)照明单元(110)，被控制以自适应地照亮房间；C)无线双向收发器(140，150)、扬声器(122)和麦克风(131，132)，被配置为自动激活以与老年人、护理人员或亲属通信；D)与电子门锁连接的门锁定/解锁单元(184)，被配置为对老年人自动锁定/解锁安全房间的门；和E)警报激活单元(185)，被配置为自动激活/去激活警报。

Description

老年人护理和安防系统
技术领域
本发明总体上涉及对在家中的老年人的老年人护理，家是老年人居住的私人住宅、服务公寓或护理机构中的房间。本发明更具体地以在不光顾或侵犯老年人隐私的情况下提高老年人的安全和安防为目标。
背景技术
老年人更愿意尽可能长时间地住在自己的住宅或服务公寓里以享受这些住宅或公寓的自主权和隐私以及老年人习惯的环境，例如老年人已经居住多年的社区。另一方面，老年人的护理人员和亲属，像是例如朋友或家人，希望在老年人有跌倒或其他医疗问题的情况下尽可能快地得到通知而又不光顾或侵犯老年人的隐私。老年人及其亲属或护理人员的另一个担忧是老年人居住的住宅、公寓或房间的安防。在烟雾、火焰、玻璃破碎、入室盗窃等情况下，老年人必须是安全的。
存在各种用于监控老年人的解决方案，这些方案通常基于安装在老年人的住宅或公寓中的摄像头，或者基于老年人佩戴的可穿戴设备。老年人的住宅、公寓或房间内的摄像头令人感到侵犯隐私。另一方面，可穿戴设备可以由老年人取下。特别是患有痴呆症的老年人往往会移除不熟悉的设备或干脆忘记佩戴它们。强制老年人永久佩戴监控设备也会让人感到光顾和侵犯隐私。
已知基于3D传感器如飞行时间(TOF)相机和/或红外(IR)传感器的跌倒检测系统。已知的性能最佳的跌倒检测系统依赖于基于IR的3D热成像传感器和TOF距离传感器的组合，并且在题为“双传感器系统和相关数据操作方法和用途”的美国专利申请US2015/0379851A1中有所描述。然而，基于IR的热成像传感器和TOF传感器仅用于检测老年人的跌倒。
题为“灯和报警系统”的中国实用新型CN207115700U描述了一种用于老年人房间的具有LED、跌倒检测器和蓝牙模块的灯具。跌倒检测器使用雷达传感器，雷达传感器感测到物体的距离并基于距离变化检测老年人的跌倒。蓝牙模块与服务器建立通信，该服务器可能进一步生成通过3G/4G网络发送给护理人员的警报。
在CN207115700U中，跌倒检测技术和灯功能(LED)之间没有交互。没有提示检测其他医疗异常，例如不安状态，并且灯具不提供安防/安全功能。
题为“面向独居老年人的智能照明和报警系统”的中国专利申请CN104048275A描述了一种用于老年人监控的系统，其包括通过温度感测监控老年人路径的IR传感器阵列、环境光传感器以及根据感测的路径和感测的环境光控制老年人房间内的照明且在老年人跌倒时激活警报的控制器。
在CN104048275A中，IR传感器阵列安装在老年人床前。在灯或灯具中没有集成跌倒检测技术。换句话说，控制器与房间中现有的照明设备相连，因此安装复杂性仍然很高。从CN104048275A得知的系统还缺乏针对老年人的安防/安全提升功能。
为了增强家的安防，存在各种解决方案，像是例如烟雾探测器、带有运动传感器的警报系统、红外传感器和/或门/窗接触传感器等。
题为“照明和/或防灾控制装置”的日本专利申请JP2002100484A2描述了一种用于老年人的灯具，该灯具检测跌倒等异常情况、检测非法入侵(入室盗窃)的存在、检测火焰/烟雾。该灯具能够根据传感器输出来调整光，并且还具有集成的扬声器和能够自动建立通信的通信模块。
从JP2002100484A2得知的灯具不检测玻璃破碎，并且不会在非法入侵的情况下为老年人创建安全房间。JP2002100484A2也没有指定或提示使用特定的传感器。
题为“智能型集成安全防护系统”的韩国专利申请KR101385211B1描述了一种用于老年人的安防系统，该安防系统包含火焰传感器，并进一步检测人的存在和异常情况。该系统配备有扬声器/麦克风、无线收发器和与电力线的连接以用于电力线通信。
从KR101385211B1得知的安防系统安装复杂，因为它不是为了取代现有的受电设备而设计的。从KR101385211B1得知的系统还不检测跌倒，并且不会在非法侵入的情况下为老年人创建安全房间。它也不控制老年人住宅、公寓或房间内的照明从而自动为老年人创建安全可靠的环境。
题为“通过驻波雷达感知人体异常的装置及其使用方法”的美国专利申请US2014/155729A1描述了一种被安装以替代普通灯的护理灯具。该护理灯具包括雷达技术来检测人的位置、心率和呼吸频率。提供扬声器和无线收发器以产生警报。因此，可以检测和报告跌倒。
US2014/155729A1的护理灯具不会提高在烟雾、火焰、玻璃破碎、有害人员检测等情况下的老年人的安防。因此，在这些不安全情况中的任何情况下都没有为老年人创建安全房间。
题为“多功能自适应多组件设备”的美国专利申请US2005/0185398A1描述了一种具有广泛集成功能的灯具，功能如医疗/健康监控、无线/有线通信、监视/安防、烟雾过滤、空气清新/净化等。
US2005/0185398A1的灯具不检测跌倒，也不在非法侵入的情况下为人创建安全房间。
现有的安防增强系统通常安装、配置和维护复杂。通常，部署用于监控老年人的技术(即安全或护理系统)和部署用于监控家的技术(即安防系统)是冗余的。这些系统需要单独的电源布线、单独的信号传送网络、单独的安装和维护，增加了成本和复杂性，并阻碍了这些系统为老年人、他的亲属和护理人员提供综合价值。因此，普遍需要改善老年人的护理、安全和安防的系统，该系统是非隐私侵入的，且在安装、配置和维护方面不那么复杂，同时为老年人、他的亲属和护理人员提供综合功能。
发明内容
根据本发明，通过权利要求1限定的老年人护理和安防系统解决了现有解决方案的一个或多个缺点并且实现了上述目的，权利要求1限定的老年人护理和安防系统包括一个或多个联网照明灯具，该照明灯具被设计为安装在老年人的家的房间中在天花板或墙壁上有电源的地方，照明灯具包括：
A.一个或多个传感器，被配置为：
A1.可靠地检测老年人的跌倒并响应于检测到跌倒而生成第一信号；
A2.检测房间内的烟雾并响应于检测到烟雾而生成第二信号；
A3.检测房间内的玻璃破碎并响应于检测到玻璃破碎而生成第三信号；以及
A4.检测在老年人躺在床上时房间内其他人的存在，并响应于检测到老年人躺在床上时存在其他人而生成第四信号；以及
A5.在超过预定时间间隔的时间段内检测不到存在后警报系统激活时检测人的存在，并响应于在所述警报系统激活时检测到人的存在而生成第五信号；
B.照明单元，被控制为基于第一、第二、第三、第四或第五信号自适应地照亮房间；
C.无线双向收发器、扬声器和麦克风，被配置为响应于第一、第四或第五信号而自动激活以与老年人、老年人的护理人员或亲属声音通信；
D.门锁定/解锁单元，与电子门锁连接，该门锁定/解锁单元被配置为响应于第二信号自动解锁门，且响应于第三信号和/或第四信号为老年人自动锁定安全房间的门；以及
E.警报激活单元，与警报系统连接，该警报激活单元被配置为在超过所述预定时间间隔的时间段内检测不到存在后自动激活警报系统，并响应于第五信号和对人的有效识别而自动去激活警报系统。
因此，本发明在于集成非隐私侵入的技术，期望该技术存在于老年人的家中以通过单个设备提供安全/安防功能和护理功能两者，该单个设备仅需要有电源可用且对老年人来说感觉熟悉：一种可代替目前安装在老年人的家中的任何灯或照明设备的护理和安防灯具。根据本发明的护理和安防灯具至少包括可以检测跌倒、检测烟雾或火焰的存在、检测玻璃破碎和检测安装该传感器的房间内是否存在人的传感器。优选地，多个护理和安防灯具安装在老年人的家的不同房间中，灯具或者无线地或者经由可用的电力布线彼此网络连接。护理和安防灯具至少还响应于检测到跌倒、检测到烟雾/火焰、检测到玻璃破碎、检测到在老年人在床上睡觉时老年人的家里存在其他人以及在特定时间段内检测不到存在之后警报系统被激活时检测到人而生成不同的信号，使得不管检测到什么，房间内的照明都可以适应于这些情况。护理和安防灯具配备有扬声器、麦克风和无线收发器，其互相连接且被配置成在检测到跌倒后自动激活，从而使跌倒的老年人可以与护理人员或亲属双向通信。护理和安防灯具还包括远程锁定或解锁门的单元，使得可以在火焰/烟雾的情况下为老年人保证安全照明出口，以及可以在玻璃破碎或老年人的家中有人非法侵入的情况下为老年人保证锁定的安全房间。在老年人躺在床上时检测到其他人侵入的情况下，扬声器可以被激活以请求识别，且可以将麦克风连同声音识别一起激活以使得进入老年人住宅的人能够识别其自身或拼出密码从而避免亲属或护理人员被报警。此外，护理和安防灯具装备有警报激活单元，其被配置为一旦检测到老年人不在其家或房间中达特定时间段就自动激活老年人的家的警报监控。在后一种情况下，假定老年人在没有激活其警报的情况下外出。护理和安防灯具应自动激活警报监控，从而在老年人离开时防止非法侵入或盗窃，或至少在老年人离开时在有非法侵入或盗窃的情况下产生警报。在警报系统激活时检测到人的情况下，可将麦克风连同声音识别一起激活，以使得进入老年人的住宅的人能够识别其自身或拼出密码。在有效识别或有效密码的情况下，护理和安防灯具将生成允许警报系统被去激活的信号。由于护理和安防灯具仅需要有电源可用，因此降低了用根据本发明的护理和安防灯具代替现有的灯或照明设备的安装复杂性。可通过诸如例如蓝牙、WiFi等的无线通信来实现与电子门锁的连接。与现有电子锁的连接可以由护理和安防灯具的安装者现场配置。或者，用被配置为与护理和安防灯具连接的新电子锁来代替现有的锁。护理和安防灯具优选地被设计为对老年人来说感觉熟悉的照明设备，这进一步提高了老年人的接受度以及进一步说明该设备不会光顾老年人或侵犯老年人的隐私。
在权利要求2所限定的老年人护理和安防系统的实施方式中，所述一个或多个传感器包括以下中的至少一个：
-热成像传感器；
-飞行时间传感器；
-RGB传感器；
-3D RGB传感器；
-烟雾室；
-红外传感器；
-雷达；和/或
-激光雷达。
根据本发明的护理和安防灯具至少必须包括能够检测跌倒的传感器。各种类型的传感器，无论单独还是组合起来，都可以用于此目的。本领域技术人员因此将理解，本发明不限于使用特定类型的传感器。因此，上面的示例传感器列表并非穷举。根据本发明的护理和安防灯具的优选实施方式配备有热成像传感器和飞行时间传感器、缩写TOF传感器和烟雾室。热成像和TOF传感器可以配置为可靠地检测跌倒并因此在检测到这样的跌倒时生成可靠的第一信号。在该优选实施方式中存在的烟雾室还被配置为检测烟雾/火焰，并生成可靠的第二信号以针对安装了护理和安防灯具的房间中的烟雾/火焰进行警报。优选地通过声音检测玻璃破碎。玻璃的破碎导致在麦克风捕获的声音中存在特定频率。换言之，检测到这些频率使得能够生成第三信号，第三信号可用于自动警告老年人的亲属或护理人员，可能在已经给予老年人通过声音识别和/或拼出密码确认自身安全的机会之后。另外，热成像和TOF传感器被配置为检测老年人的房间中或住宅中(在安装有多个联网灯具的情况下)人的移动。这使得根据本发明的护理和安防系统能够检测在老年人在其床上睡觉时在老年人的住宅中的盗窃或不希望的人员侵入，并生成可靠的第四信号，该第四信号用于控制住宅内的一个或多个门锁，从而为老年人创建安全房间，和/或激活扬声器和麦克风从而使得进入房间的人能够通过声音识别或必须由人发音的密码来识别其自身。热成像和TOF传感器还允许在警报系统被激活(例如在检测到不存在达特定时间间隔之后自动激活)时，检测人的存在，且因此使得能够生成第五信号，第五信号用于自动激活扬声器和麦克风，使得人员能够识别其自身或拼出密码，以及在有效识别或有效密码的情况下自动对警报去激活(对监控房间去激活)。
权利要求3所限定的老年人护理和安防系统的实施方式还包括：
-处理器，所述一个或多个传感器耦接至该处理器，该处理器被配置为至少基于第一、第二、第三、第四和/或第五信号检测事件，并且进一步被配置为控制照明单元以考虑事件来调适发出的光的颜色。
因此，灯具发出的光可以适于用信号表示来自老年人的事件触发动作。在房间内检测到高CO2浓度的情况下，发出的光可能是绿色的，以指示老年人房间最好通过打开窗户进行通风。在老年人需要吃药的情况下，灯具发出的光可能会变成蓝色，以指示到老年人吃药的时间了。当检测到老年人在夜间坐在他的床上时，可以控制灯具以提供不那么强烈的光，优选地具有增加的红色分量，作为防止跌倒和朝向辅助的措施。当老年人离开床时，光的强度可能会逐渐增加。在任何其他可检测事件中，即，跌倒、烟雾/火焰、玻璃破碎或人类非法侵入，可以以不同的光强度或不同的颜色照亮房间。作为改变光颜色或强度的替代方案，或与改变光颜色或强度相结合，护理和安防灯具可以激活扬声器和麦克风，并使用声音反馈让老年人知道他的房间必须通风、必须吃药等。
在权利要求4所限定的根据本发明的老年人护理和安防系统的实施方式中，照明单元被控制为生成生物节律光。
事实上，护理和安防灯具的优选实施方式以自动适应可用日光的强度和按昼夜节律调整的白平衡(以开尔文表示)照亮老年人的房间。生物节律可以被预先编程，或者可以通过在护理和安防灯具中可用的光强度传感器或环境光传感器来感测。
权利要求5限定的根据本发明的老年人护理和安防系统的实施方式还包括被配置为学习老年人的行为模式的神经网络，无线双向收发器还被配置为响应于检测到老年人的偏离行为模式多于预定水平的行为，自动向老年人的护理人员或亲属发送消息。
实际上，护理和安防灯具的有利实施方式配备有学习老年人的行为模式的神经网络。行为模式可以例如包括老年人的移动、老年人的位置(例如坐在沙发上时，躺在床上时，站立时，走路时等)、移动的序列、移动的日间的定时、移动的速度等。一旦老年人的行为模式偏离了学习的行为模式达预定可测量的量(例如从站立姿势到坐下姿势的速度超过学习的平均速度达百分之20)，护理和安防灯具中的无线收发器就被激活以向老年人的亲属或护理人员发送消息，提及所检测的异常。
在权利要求6限定的根据本发明的老年人护理和安防系统的实施方式中，照明灯具还包括一个或多个环境传感器。
因此，护理和安防灯具的有利实施方式可以包括附加传感器，像是例如空气质量传感器，其使得护理和安防灯具能够被配置为使得在老年人房间中的空气质量下降到低于特定阈值的情况下扬声器生成听觉警报，和/或使得在老年人房间内的空气质量下降到低于特定阈值的情况下照明单元生成视觉警报，和/或在老年人房间内的空气质量下降到低于特定阈值的情况下无线收发器向老年人的亲属或护理人员发送警报消息。这样，护理和安防灯具进一步有助于老年人的安全和安防而不侵犯老年人的隐私。
在权利要求7所限定的根据本发明的老年人护理和安防系统的实施方式中，一个或多个环境传感器包括：
-湿度传感器；
-CO2传感器；
-VOC传感器；
-CO传感器。
实际上，在湿度超过特定阈值且老年人处于异常呼吸的危险中时，如上所述，湿度传感器的输出可用于生成警报。类似地，当CO2浓度超过特定阈值时，如上所述，CO2传感器的输出可用于生成警报，触发老年人打开窗户或给房间通风。当CO浓度或其他有毒化合物的浓度(例如由于加热故障)超过特定阈值，且老年人处于CO中毒的风险中时，CO传感器或VOC(挥发性有机化合物)传感器的输出可用于生成警报。检测高CO浓度至关重要且非常急迫。在这种情况下生成的警报将促使老年人离开房间。本领域技术人员应理解，根据本发明的护理和安防灯具的实施方式中集成的其他传感器可有助于监控老年人的房间中的空气质量，允许触发器只要在老年人的健康处于风险中时就警报。
在权利要求8所限定的根据本发明的老年人护理和安防系统的实施方式中，照明灯具还包括一个或多个医疗传感器。
因此，护理和安防灯具的有利实施方式可包括附加传感器，像是例如医疗传感器，使得护理和安防灯具能够被配置为使得在老年人的医疗情况可能有问题的情况下，无线收发器向老年人的亲属或护理人员发送警报消息。这样，护理和安防灯具进一步有助于老年人的安全和安防，而不侵犯老年人的隐私。
在权利要求9所限定的根据本发明的老年人护理和安防系统的实施方式中，一个或多个医疗传感器包括：
-血压传感器；
-心率传感器；
-呼吸率传感器。
这样，护理和安防灯具可以监控老年人的血压，并在血压降到低于特定阈值或超过第二阈值时向亲属或护理人员发送警报信号。护理和安防灯具还可以监控老年人的心率，并在心率降到低于特定第一阈值或超过特定第二阈值时向亲属或护理人员发送警报信号。作为替代或除此之外，护理和安防可以监控老年人的呼吸率，并在呼吸率降到低于特定第一阈值或超过特定第二阈值时向亲属或护理人员发送警报信号。监控呼吸率还可以使得能够确立老年人何时焦躁不安，例如在睡觉时，并允许以安宁的光模式控制老年人的房间中的照明，从而允许老年人降低其呼吸率。作为替代或附加地，护理和安防灯具可以监控老年人的体温，并在体温降到低于特定第一阈值或超过特定第二阈值时向亲属或护理人员发送警报信号。本领域技术人员应理解，在护理和安防灯具的进一步实施方式中可集成其他或额外的医疗传感器，进一步使灯具更有助于老年人的安全和安防，而不侵犯老年人的隐私。
在根据权利要求10的老年人护理和安防系统的实施方式中，照明灯具还包括至一个或多个外部医疗传感器的接口。
因此，除了集成在护理和安防灯具中的医疗传感器之外或作为其附加，可以设置一个或若干个接口用于与外部医疗传感器连接，外部医疗传感器比如是必须与老年人的身体接触从而测量特定医疗参数的传感器。
在根据权利要求11的老年人护理和安防系统的实施方式中，一个或多个外部医疗传感器包括：
-体温传感器；
-血压传感器；和/或
-血氧饱和度传感器。
体温传感器例如附接到老年人的皮肤。血氧饱和度传感器可在老年人手指上滑动以测量老年人血液中的氧浓度。这些传感器测量的体温和/或血氧浓度可以被无线传送到护理和安防灯具，护理和安防灯具可以在令人担忧的参数值的情况下调适灯颜色，或可以在令人担忧的参数值的情况下向老年人的护理人员或亲属发送通知。
在权利要求12限定的根据本发明的老年人护理和安防系统的实施方式中，照明灯具还包括RFID读取器，RFID读取器被配置为执行以下中的至少一个：
-检测老年人携带的令牌；
-检测老年人的护理人员携带的令牌；
-检测材料；和/或
-检测设备。
被配置为感测由老年人携带的令牌的RFID读取器可以使老年人能够对听觉或视觉警报去激活。被配置为感测护理人员携带的令牌的RFID读取器使得能够检测房间内的能够在警报情况下辅助老年人的人的存在。自动检测房间内护理人员的存在是有利的，因为这使护理和安防灯具能够决定是否必须激活或发送警报，是否必须重复警报等。配置为检测材料的RFID读取器带来如下优点：材料的状态可以自动确立，例如老年人佩戴的失禁材料的填充水平。这样，可以触发自动警报以替换材料。配置为检测像是例如手推车、轮椅、助行车、倾斜升降机等设备的RFID读取器使得能够监控和跟踪此类设备在老年人居住的住宅、服务公寓或护理机构中的位置。
在权利要求13所限定的根据本发明的老年人护理和安防系统的实施方式中，照明灯具还包括激励老年人执行以下中的至少一个的装置：
-治疗；
-喝水；
-吃药；和/或
-给房间通风。
实际上，护理和安防灯具中的扬声器、照明单元或无线收发器可被配置或控制成通过听觉或视觉消息通知老年人：在合适的时间必须吃药或替代的随后必须是治疗，老年人必须在室温保持在特定阈值以上达特定时间的情况下喝水，在房间内条件需要时必须给房间通风等。护理和安防灯具以这样的方式提高了老年人的治疗忠诚度，且辅助老年人采取必要的措施来避免房间内的不健康或不安全的条件。
在权利要求14所限定的根据本发明的老年人护理和安防系统的实施方式中，照明灯具还包括具有与房间内的灯开关的无线连接或电力线连接的灯远程控制模块，灯远程控制模块被配置成在接收到来自灯开关的信号时切断照明单元的光发射而不给照明灯具断电。
实际上，虽然传统灯或灯具通过房间内的开关断电，然而该同一开关可以不再给替代传统灯或灯具的根据本发明的护理和安防灯具断电。该开关仍可用于启动/关闭照明，然而当照明被关闭时，集成在护理和安防灯具中的传感器提供的所有其他功能必须继续工作且因此不能被断电。这可以通过灯具中的灯远程控制模块来实现，该灯远程控制模块连接到房间内的开关且被配置成响应于来自开关的信号切断光发射而不给灯具断电，使得灯具的所有其他护理和安防功能继续工作。
附图说明
图1是根据本发明的老年人护理和安防系统的实施方式的框图。
具体实施方式
图1示出连接到老年人房间中的可用电源150的护理和安防灯具100。护理和安防灯具100包括：热成像传感器FIR(远红外)或101，颜色传感器RGB(红绿蓝)或102，以及红外传感器IR或103。护理和安防灯具100还包括多个环境传感器，包括烟雾/火焰传感器104、环境光传感器105、VOC(挥发性有机化合物)传感器106和CO(一氧化碳)传感器107。除了传感器101-107之外，护理和安防灯具100还包括LED灯110、放大器121和扬声器122、麦克风131-132、带天线141的WiFi收发器140、带天线151的4G无线收发器150、带天线161的灯远程控制模块160和RFID读取器170。传感器101-107、LED灯110、放大器121、麦克风131-132、WiFi收发器140、4G无线收发器150、灯远程控制模块160和RFID读取器170都与集成在护理和安防灯具100中的处理器180耦合。后面提到的灯具100还进一步包括电源管理模块190。
热成像传感器101、RGB传感器102和IR传感器103的输出信号由处理器180处理，以检测房间中人的存在/不存在并检测房间中存在的人的移动。处理器180将应用跌倒检测算法来检测由灯具100监控的房间中居住的老年人的跌倒。当检测到跌倒时，处理器180中的声音/言语模块181应激活放大器121、扬声器122和一个或若干个麦克风131-132来请求老年人确认他跌倒了。通过模块181中的声音识别和言语处理，处理器180获得跌倒的确认。一旦接收到跌倒的确认或在老年人完全没有任何反应的情况下，处理器180中的报警模块183激活4G收发器150和/或WiFi收发器140，从而将消息发送至老年人的亲属或护理人员，通知后者老年人的跌倒。如果老年人否认他跌倒，处理器180将不采取任何动作并假设发生了误报检测。
热成像传感器101、RGB传感器102和IR传感器103的输出信号由处理器180进一步处理，以检测住在受监控房间内的老年人是否躺在床上。当是这种情况时，热成像传感器101、RGB传感器102和IR传感器103的输出信号由处理器180处理以检测在受监控房间中或(在多个灯具100安装在不同房间中且网络连接的情况下)在老年人的家的不同房间中其他人的存在。当老年人躺在床上时检测到其他人的存在时，处理器180中的锁定/解锁模块184将激活WiFi收发器140，以向老年人的家中的一个或若干个电子锁发送控制消息从而为老年人创建安全房间。此外，处理器180中的声音/言语模块181将激活放大器121、扬声器122和一个或若干个麦克风131-132以验证老年人是安全的。通过模块181的声音识别和言语处理，处理器180尝试从进入的人获得识别和/或密码。在没有任何识别或老年人否认其安全的情况下，处理器180中的报警模块183激活4G收发器150和/或WiFi收发器140以向老年人的亲属或护理人员发送消息,向亲属或护理人员通知在老年人的家中的假定非法侵入。
热成像传感器101、RGB传感器102和IR传感器103的输出信号由处理器180进一步处理，以检测住在受监控房间中的老年人不在他房间或(在多个灯具100安装在老年人的家的多个房间内并网络连接的情况下)不在他家。如果老年人离开达至少特定的预定时间量，例如15分钟，则处理器180假定老年人已经离开了他的家。处理器180中的警报模块185随后将激活4G收发器150和/或WiFi收发器140以向警报监控系统发送控制消息，从而自动激活后面提及的警报监控系统。这样，每当老年人离开家而忘记激活他的警报监控系统时，老年人的家就受到保护而免遭盗窃或非法侵入。当老年人再次进入时，护理和安防灯具请求老年人识别其自身和/或输入密码从而对警报系统去激活。
环境传感器104-107的输出信号由处理器180处理，以便检测对老年人不安全或不健康的情况。如果基于烟雾/火焰传感器104的输出信号检测到烟雾或火焰，处理器180中的报警模块183将激活放大器121和扬声器122以发出促使老年人离开房间或家的警告音或信号。此外，处理器180中的锁定/解锁模块184将激活WiFi收发器140以解锁老年人的房间或家中门/窗上的一个或多个电子锁，以为老年人确保安全出口。
环境光传感器105的输出信号用于获知是否需要启动发射IR的LED来照亮房间。IR光对用户来说是不可见光，但会被传感器之一检测到。当有足够的可见光时，它会再次关闭以节省电力。环境光传感器105的输出信号被进一步处理以使得处理器180中的照明控制模块182能够考虑到环境光来控制LED灯110发射的光。由LED灯110发射的光的光强度和/或颜色可以例如被控制以补偿全天环境光的变化，该环境光的变化例如由变化的白天/夜间时间、变化的天气条件等导致。
VOC传感器106的输出信号被处理以例如检测老年人居住的房间中的CO2浓度是否保持在特定的预定阈值以下。当超过阈值时，处理器180中的报警模块183将激活放大器121和扬声器122以发出建议老年人通过激活通风或打开窗户来给其房间通风或透气的消息。处理器180中的照明控制模块182此外可以控制LED灯110发出的光的颜色变成绿色，进一步向老年人指示建议给房间通风或透气。
CO传感器107的输出信号被处理以检测老年人居住的房间中的CO浓度是否保持在特定的预定阈值以下。当例如由于加热设备的故障而超过阈值时，老年人处于危险之中。处理器180中的报警模块183因此应激活放大器121和扬声器122，以生成促使老年人离开房间的音调或信号。此外，处理器180中的锁定/解锁模块184将激活WiFi收发器140以发送控制消息来解锁老年人的房间或家中门或窗上的一个或多个电子锁，从而为老年人确保安全出口。
处理器180还长久地处理由始终开启的麦克风(例如麦克风131)捕获的声音，以在声谱中检测与玻璃破碎相关的频率。如果在声谱中检测到这样的频率，则处理器180中的锁定/解锁模块184激活WiFi收发器140以将控制消息发送到老年人的家中的门或窗的一个或多个电子锁，从而为老年人创建安全房间。此外，处理器180中的声音/言语模块181激活放大器121、扬声器122和一个或多个麦克风131-132，以从老年人获得老年人安全的确认。在没有确认或老年人否认安全的情况下，处理器180中的报警模块183将激活4G收发器150或Wifi收发器140以向老年人的亲属或护理人员发送报警，向亲属或护理人员通知在老年人的房间或家中的假定玻璃破碎。
在灯具100的变型实施方式中，处理器180可被配置为考虑到特定事件来控制LED灯110发出的光的颜色。这些事件可经由传感器101-107来检测。例如，当感测到空气中的CO2浓度超过特定阈值时，LED灯110发出的光可被控制为转绿，来建议老年人打开窗户或激活其房间内的通风系统。可计划其他事件，像是例如老年病人必须吃药的时间。在这样的时间，LED灯110发出的光可被控制为转蓝，从而指示老年人必须吃药。
灯具100的实施方式可配备自学习技术，例如神经网络186，其被配置为学习老年人的行为，像是例如典型步速、加速度、身体位置、通常的动作或移动序列等。任何超过特定阈值的相对于所学习行为的偏差可被灯具100用来询问老年人并获得对其安全的确认、给亲属或护理人员报警、控制照明和/或控制老年人的家中的电子锁。
尽管灯具100包括多个环境传感器104-107，然而本领域技术人员应理解在灯具100的变型实施方式中可集成其他或另外的环境传感器。作为示例，可以在灯具的变型实施方式中集成湿度传感器，使得能够感测老年人的房间或家中的湿度。该传感器的输出例如可以用于进一步控制LED灯发出的光的颜色，在高湿度的情况下将颜色转为比如红色，从而建议老年人定时喝水。
除了环境传感器之外，灯具100的变型实施方式还可以包括医疗传感器，像是例如心率传感器、呼吸率传感器等。在图1的示例中，FIR传感器101、RGB传感器102和IR传感器的输出甚至可被处理从而监控老年人(比如在床上睡觉时)的心率和/或呼吸率，而不需要另外的传感器。同样地，处理器180可使用集成在灯具100中的医疗传感器的输出来控制LED灯110发出的光的颜色和/或亮度，以使用放大器121、扬声器122和麦克风131-132询问老年人、经由无线接口141或151对亲属或护理人员报警和/或为安全原因控制老年人的家中门的锁定/解锁。
灯具100的变型实施方式还可装备无线接口，例如蓝牙接口，其提供至外部传感器的连接，外部传感器诸如例如是附接至老年人或老年人携带的体温传感器、血压传感器、附接至老年人的手指的血氧传感器等。这样的接口允许从没有集成在灯具中的各种传感器收集信号，处理器180可使用该信号来进一步调适LED灯发出的光的颜色和/或亮度，来询问处于令人担忧的情况的老年人、给亲属或护理人员报警和/或锁定/解锁门从而为老年人建立安全场所。
图1所示的灯具100还包括RFID读取器170，其被配置为检测RFID令牌。该RFID令牌可例如由老年人携带从而向灯具100识别老年人。RFID令牌也可由获得访问老年人的房间或家的授权的老年人的护理人员或亲属携带，从而向灯具100识别该护理人员或亲属。RFID读取器170显然还可以感测其他RFID令牌，其他RFID令牌例如用于标记材料或装置，像是轮椅、助行器、医疗装置等。特别是当安装在护理机构的房间中时，配备有RFID读取器的联网的护理和安防灯具可辅助老年人和专业人员定位建筑物中的装置。
灯具100的重要组件是具有无线天线161的灯远程控制模块160。无线天线161例如可以是EnOcean 868Mhz天线，其从安装在老年人的房间或家中用于打开/关闭LED灯110的每个开关后面且连接至该每个开关的EnOcean模块接收信号。传统上，该开关中断电源150来关闭照明。安装在该开关后面的EnOcean模块应避免中断电源150。如果开关用于关闭LED灯的照明，则安装在开关后面的EnOcean模块通知灯远程控制模块160，灯远程控制模块160进而指示处理器180关闭由LED灯110发出的光。电源150将不会被中断，因此在照明被关闭的时段，由灯具100提供的所有其他功能保持供电。
形成图1所示的护理和安防灯具100的一部分的电源管理模块190将可用的电力，例如220伏50赫兹交流，转换为灯具100的各种组件所需的功率水平和频率，例如6伏直流、12伏直流等。
尽管已参考特定实施方式描述了本发明，对本领域技术人员来说将是清楚的是，本发明不限于之前说明性实施方式的细节，并且本发明可实施各种变化和修改而不脱离本发明范围。因此，本实施方式在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是由前述说明指示，并且所有落入权利要求的等效含义和范围内的变化都因此旨在于包含在本发明范围中。换言之，预期涵盖落入基本底层原理的范围内并且其基本属性在本专利申请中要求保护的任何和所有修改、变化或等效物。本专利申请的读者将进一步理解，词语“包括”或“包含”不排除其他元件或步骤，词语“一”或“一个”不排除多个，并且单个元件诸如计算机系统、处理器或其他集成单元可以实现权利要求中记载的若干装置的功能。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制相关的相应权利要求。当用在说明书或权利要求书中时，术语“第一”、“第二”、“第三”、“a”、“b”、“c”等被引入以区分相似的元素或步骤，而不是必须描述顺次的或时间上的顺序。类似地，术语“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等被引入以用于描述性目的，而不是必须表示相对位置。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本发明的实施方式能够按照本发明以其他顺序或以与以上所述或所示不同的方向操作。

Claims (14)

1.一种老年人护理和安防系统，包括一个或多个联网的照明灯具(100)，所述照明灯具(100)被设计为安装在老年人的家的房间中在天花板或墙壁的有电源(150)的地方，所述照明灯具(100)包括：
A.一个或多个传感器(101-107)，被配置为：
A1.可靠地检测所述老年人的跌倒并响应于检测到所述跌倒而生成第一信号；
A2.检测所述房间内的烟雾并响应于检测到所述烟雾而生成第二信号；
A3.检测所述房间内的玻璃破碎并响应于检测到所述玻璃破碎而生成第三信号；
A4.检测在所述老年人躺在床上时所述房间内其他人的存在，并响应于检测到所述其他人的存在而生成第四信号；以及
A5.在超过预定时间间隔的时间段内检测不到存在后警报系统激活时检测人的存在，并响应于在所述警报系统激活时检测到所述人的存在而生成第五信号；
B.照明单元(110)，被控制为基于所述第一信号、第二信号、第三信号、第四信号或第五信号自适应地照亮所述房间；
C.无线双向收发器(140,150)、扬声器(122)和麦克风(131,132)，被配置为响应于所述第一信号、第四信号或第五信号而自动激活以与所述老年人、所述老年人的护理人员或亲属声音通信；
D.门锁定/解锁单元(184)，与电子门锁连接，所述门锁定/解锁单元(184)被配置为响应于所述第二信号自动解锁门，且响应于所述第三信号和/或所述第四信号为所述老年人自动锁定安全房间的门；以及
E.警报激活单元(185)，与所述警报系统连接，所述警报激活单元被配置为在超过所述预定时间间隔的时间段内检测不到存在后自动激活所述警报系统，并响应于所述第五信号和对所述人的有效识别而自动对所述警报系统去激活。
2.根据权利要求1所述的老年人护理和安防系统，其中所述一个或多个传感器(101-107)包括以下中的至少一项：
-热成像传感器(101)；
-飞行时间传感器；
-RGB传感器(102)；
-3D RGB传感器；
-烟雾室；
-红外传感器(103)；
-雷达；和/或
-激光雷达。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的老年人护理和安防系统，还包括：
-处理器(180)，所述一个或多个传感器(101-107)耦接至所述处理器(180)，所述处理器(180)被配置为至少基于所述第一信号、第二信号、第三信号、第四信号和/或第五信号来检测事件，并且被进一步配置为控制所述照明单元(110)以考虑所述事件调适发出的光的颜色。
4.根据前述权利要求中任一项所述的老年人护理和安防系统，其中所述照明单元(110)被控制为生成生物节律光。
5.根据前述权利要求中任一项所述的老年人护理和安防系统，还包括被配置为学习所述老年人的行为模式的神经网络(186)，所述无线双向收发器(140,150)还被配置为响应于检测到所述老年人的偏离所述行为模式多于预定水平的行为，自动向所述老年人的护理人员或亲属发送消息。
6.根据前述权利要求中任一项所述的老年人护理和安防系统，其中所述照明灯具(100)还包括一个或多个环境传感器(104-107)。
7.根据权利要求6所述的老年人护理和安防系统，其中所述一个或多个环境传感器(104-107)包括：
-湿度传感器；
-CO2传感器；
-VOC传感器(106)；
-CO传感器(107)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的老年人护理和安防系统，其中所述照明灯具(100)还包括一个或多个医疗传感器。
9.根据权利要求8所述的老年人护理和安防系统，其中所述一个或多个医疗传感器包括：
-心率传感器；
-呼吸率传感器。
10.根据前述权利要求中任一项所述的老年人护理和安防系统，其中所述照明灯具(100)还包括至一个或多个外部医疗传感器的接口。
11.根据权利要求10所述的老年人护理和安防系统，其中所述一个或多个外部医疗传感器包括：
-体温传感器；
-血压传感器；
-血氧饱和度传感器。
12.根据前述权利要求中任一项所述的老年人护理和安防系统，其中所述照明灯具(100)还包括RFID读取器(170)，所述RFID读取器(170)被配置为执行以下中的至少一项：
-检测所述老年人携带的令牌；
-检测所述老年人的护理人员携带的令牌；
-检测材料；和/或
-检测设备。
13.根据前述权利要求中任一项所述的老年人护理和安防系统，其中所述照明灯具(100)还包括激励所述老年人执行以下中的至少一项的装置(110；122)：
-治疗；
-喝水；
-吃药；和/或
-给所述房间通风。
14.根据前述权利要求中任一项所述的老年人护理和安防系统，其中所述照明灯具(100)还包括具有与所述房间内的灯开关的无线连接或电力线连接的灯远程控制模块(160)，所述灯远程控制模块(160)被配置成在接收到来自所述灯开关的信号时切断所述照明单元(110)的光发射而不给所述照明灯具(100)断电。
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