CN116863647A - 老人智能陪伴系统及实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了涉及智能监控技术领域的老人智能陪伴系统，包括数据采集单元、数据收集系统、数据上传系统、数据储存仓库、数据分析系统、结果判定系统、阈值导入系统、异常报警系统、数据调取系统、中心控制终端、远程连接系统和移动控制终端，本发明的有益效果是：采用了姿态识别算法来进行摔倒检测，相比于传统的压力传感器方法，该方法能够更加准确地检测老人摔倒的情况，而且不需要在家中安放传感器，更便于老人活动。此外，本发明还可以对老人的姿态和身体运动状态进行监测，以提高老人的生活质量和安全性，同时也帮助亲属了解家中环境数据，以防发生火灾等情况时无人知晓。
Description
技术领域
本发明涉及智能监控技术领域，特别是涉及老人智能陪伴系统。
背景技术
老人智能陪伴系统是一种基于人工智能和物联网技术，为老年人提供全方位生活照顾的解决方案；
已有老人智能陪伴系统是通过在老人床垫和地面等布置压力传感器，通过对老人活动情况的监测来进行摔倒检测。如果检测到老人摔倒，系统会向指定亲属或护理人员发送警报信息，以便及时救援。
上述基于压力传感器实现摔倒检测的老人智能陪伴系统存在以下几个缺陷：
1.检测精度有限：采用压力传感器进行摔倒检测的系统，主要是通过感测老人皮肤和床垫之间的压力变化来判断摔倒情况。然而，由于老人体型、睡眠姿势和床垫材质等各种因素的影响，这种方法的检测精度并不十分准确，可能存在误报和漏报的情况。
2.依赖床垫布置：压力传感器需要布置在老人床垫上，这意味着这种系统的使用需要老人在特定的床垫上进行睡眠。如果老人不愿意使用这种床垫或者在外出时无法使用这种床垫，系统的可用性就会受到限制。
3.需要电力供应：压力传感器需要连接电力才能正常工作。这意味着系统需要在老人的卧室安装电源插座，而且需要额外的电力消耗。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了老人智能陪伴系统，用于解决上述问题。
本发明的技术方案是：
老人智能陪伴系统，包括数据采集单元、数据收集系统、数据上传系统、数据储存仓库、数据分析系统、结果判定系统、阈值导入系统、异常报警系统、数据调取系统、中心控制终端、远程连接系统和移动控制终端，所述中心控制终端输出端与数据调取系统、异常报警系统和远程连接系统均为通讯连接，所述远程连接系统输出端与移动控制终端通讯连接，所述数据采集单元输出端与数据收集系统通讯连接，所述数据收集系统输出端与数据上传系统通讯连接，所述数据上传系统输出端与数据输出仓库通讯连接，所述数据储存仓库输出端与数据分析系统和数据调取系统均为通讯连接，所述数据分析系统输出端与结果判定系统通讯连接，所述结果判定系统输出端与异常报警系统通讯连接，所述阈值导入系统输出端与结果判定系统通讯连接；
所述数据采集单元用于支撑对老人居家时环境和视频数据的采集；
所述数据收集系统用于支撑数据的收集；
所述数据上传系统用于将收集到的数据上传至数据储存仓库；
所述数据储存仓库用于为上传的数据提供储存空间；
所述数据分析系统用于对数据储存仓库内的数据进行分析；
所述结果判定系统用于数据分析系统的分析结果进行判定；
所述阈值导入系统用于支撑项目阈值的提前导入；
所述异常报警系统用于在出现异常时进行报警；
所述数据调取系统用于将数据储存仓库内的数据调出；
所述中心控制终端用于对整个系统和组件进行控制；
所述远程连接系统用于支撑数据的远程输送；
所述移动控制终端用于在移动端对系统进行查看和控制。
作为本发明的一种优选方案：所述数据采集单元包括温度监控单元、湿度监控单元、烟雾浓度监控单元、光敏值监控单元和视频监控单元；
所述温度监控单元用于支撑对老人居住环境温度的监控；
所述湿度监控单元用于支撑对老人居住环境湿度的监控；
所述烟雾浓度监控单元用于支撑对老人居住环境烟雾含量的监控；
所述光敏值监控单元用于支撑对老人居住环境亮度的监控；
所述视频监控单元用于支撑对老人居住环境内视频监控。
作为本发明的一种优选方案：所述数据分析系统包括环境分析模块、烟雾分析模块、光敏分析模块和动作分析模块；
所述环境分析模块用于对环境温度和湿度数据进行分析；
所述烟雾分析模块用于对环境烟雾含量数据进行分析；
所述光敏分析模块用于对环境亮度数据进行分析；
所述动作分析模块用于对视频中老人的动作数据进行分析。
作为本发明的一种优选方案：所述阈值导入系统包括温度阈值导入模块、湿度阈值导入模块、烟雾阈值导入模块和光敏阈值导入模块；
所述温度阈值导入模块用于提前导入温度数据的标准阈值；
所述湿度阈值导入模块用于提前导入湿度数据的标准阈值；
所述烟雾阈值导入模块用于提前导入烟雾含量数据的标准阈值；
所述光敏阈值导入模块用于提前导入亮度数据的标准阈值。
作为本发明的一种优选方案：所述结果判定系统包括数值对比模块、动作预知模块、危险判定模块和动作记录模块；
所述数值对比模块用于将湿度、温度、烟雾含量和亮度数据对阈值进行对比；
所述动作预知模块用于根据视频分析的结果，对老人的下一步动作进行预知；
所述危险判定模块用于根据分析的结果，判定老人是否存在风险；
所述动作记录模块用于对老人的常用动作进行记录。
作为本发明的一种优选方案：所述数据调取系统包括调取验证模块、实时传输模块、数据筛选模块和指令分析模块；
所述调取验证模块用于在数据调取时发起验证；
所述实时传输模块用于支撑数据的实时传输；
所述数据筛选模块用于支撑数据的筛选；
所述指令分析模块用于根据接收的指令分析出需要调取的数据。
作为本发明的一种优选方案：所述异常报警系统包括预警分级模块、本地报警单元、远程预警模块和信息发出模块；
所述预警分级模块用于对预警等级进行划分；
所述本地报警单元用于在本地进行报警；
所述远程预警模块用于支撑远程的报警操作；
所述信息发出模块用于在预警将详细信息发送至监管者移动端。
作为本发明的一种优选方案：所述远程连接系统包括连接验证模块、设备信任模块、数据传输模块和指令收发模块；
所述连接验证模块用于在远程连接时进行验证；
所述设备信任模块用于对常用设备进行信任；
所述数据传输系统用于支撑数据的远程传输；
所述指令收发模块用于对指令进行收发
作为本发明的一种优选方案：。
本发明的有益效果是：
1、采用基于计算机视觉、姿态识别的方法，替代传统采用压力传感器的方法，对老年人的跌倒进行检测预防。本项目利用树莓派摄像头采集视频数据，并进行定时间隔拍照形成一组图片，分析动作姿态，进行姿态识别，与数据库中行为数据进行分析比对，将分析结果微信小程序端，便于外出工作的子女实时掌握家中老人动态；
2、搭建单独的数据服务器实现数据的本地储存。这可以提高数据的安全性、存取速度，降低数据存储成本，同时更好地保护数据隐私；
3、采用了姿态识别算法来进行摔倒检测，相比于传统的压力传感器方法，该方法能够更加准确地检测老人摔倒的情况，而且不需要在家中安放传感器，更便于老人活动。此外，本发明还可以对老人的姿态和身体运动状态进行监测，以提高老人的生活质量和安全性，同时也帮助亲属了解家中环境数据，以防发生火灾等情况时无人知晓。
附图说明
图1是本发明的系统框图；
图2是本发明的数据采集单元模块图；
图3是本发明的数据分析系统模块图；
图4是本发明的数据判定系统模块图；
图5是本发明的阈值导入系统模块图；
图6是本发明的数据调取系统模块图；
图7是本发明的异常报警系统模块图；
图8是本发明的远程连接系统模块图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。
老人智能陪伴系统，包括数据采集单元、数据收集系统、数据上传系统、数据储存仓库、数据分析系统、结果判定系统、阈值导入系统、异常报警系统、数据调取系统、中心控制终端、远程连接系统和移动控制终端，中心控制终端输出端与数据调取系统、异常报警系统和远程连接系统均为通讯连接，远程连接系统输出端与移动控制终端通讯连接，数据采集单元输出端与数据收集系统通讯连接，数据收集系统输出端与数据上传系统通讯连接，数据上传系统输出端与数据输出仓库通讯连接，数据储存仓库输出端与数据分析系统和数据调取系统均为通讯连接，数据分析系统输出端与结果判定系统通讯连接，结果判定系统输出端与异常报警系统通讯连接，阈值导入系统输出端与结果判定系统通讯连接；
数据采集单元用于支撑对老人居家时环境和视频数据的采集；
数据收集系统用于支撑数据的收集；
数据上传系统用于将收集到的数据上传至数据储存仓库；
数据储存仓库用于为上传的数据提供储存空间；
数据分析系统用于对数据储存仓库内的数据进行分析；
结果判定系统用于数据分析系统的分析结果进行判定；
阈值导入系统用于支撑项目阈值的提前导入；
异常报警系统用于在出现异常时进行报警；
数据调取系统用于将数据储存仓库内的数据调出；
中心控制终端用于对整个系统和组件进行控制；
远程连接系统用于支撑数据的远程输送；
移动控制终端用于在移动端对系统进行查看和控制。
进一步的：数据采集单元包括温度监控单元、湿度监控单元、烟雾浓度监控单元、光敏值监控单元和视频监控单元；
温度监控单元用于支撑对老人居住环境温度的监控；
湿度监控单元用于支撑对老人居住环境湿度的监控；
烟雾浓度监控单元用于支撑对老人居住环境烟雾含量的监控；
光敏值监控单元用于支撑对老人居住环境亮度的监控；
视频监控单元用于支撑对老人居住环境内视频监控。
进一步的：数据分析系统包括环境分析模块、烟雾分析模块、光敏分析模块和动作分析模块；
环境分析模块用于对环境温度和湿度数据进行分析；
烟雾分析模块用于对环境烟雾含量数据进行分析；
光敏分析模块用于对环境亮度数据进行分析；
动作分析模块用于对视频中老人的动作数据进行分析。
进一步的：阈值导入系统包括温度阈值导入模块、湿度阈值导入模块、烟雾阈值导入模块和光敏阈值导入模块；
温度阈值导入模块用于提前导入温度数据的标准阈值；
湿度阈值导入模块用于提前导入湿度数据的标准阈值；
烟雾阈值导入模块用于提前导入烟雾含量数据的标准阈值；
光敏阈值导入模块用于提前导入亮度数据的标准阈值。
进一步的：结果判定系统包括数值对比模块、动作预知模块、危险判定模块和动作记录模块；
数值对比模块用于将湿度、温度、烟雾含量和亮度数据对阈值进行对比；
动作预知模块用于根据视频分析的结果，对老人的下一步动作进行预知；
危险判定模块用于根据分析的结果，判定老人是否存在风险；
动作记录模块用于对老人的常用动作进行记录。
进一步的：数据调取系统包括调取验证模块、实时传输模块、数据筛选模块和指令分析模块；
调取验证模块用于在数据调取时发起验证；
实时传输模块用于支撑数据的实时传输；
数据筛选模块用于支撑数据的筛选；
指令分析模块用于根据接收的指令分析出需要调取的数据。
进一步的：异常报警系统包括预警分级模块、本地报警单元、远程预警模块和信息发出模块；
预警分级模块用于对预警等级进行划分；
本地报警单元用于在本地进行报警；
远程预警模块用于支撑远程的报警操作；
信息发出模块用于在预警将详细信息发送至监管者移动端。
进一步的：远程连接系统包括连接验证模块、设备信任模块、数据传输模块和指令收发模块；
连接验证模块用于在远程连接时进行验证；
设备信任模块用于对常用设备进行信任；
数据传输系统用于支撑数据的远程传输；
指令收发模块用于对指令进行收发。
如图1-图7所示，本发明实现的功能主要分为以下四个方面：
老人起居的智能化、老人家庭环境数据采集、老人紧急情况响铃警示、老人居家行为分析及预测。
在老人起居的智能化方面，本发明做到了针对老人起夜多的情况，使用人体红外传感器与光敏电阻，设置了夜间智能感应灯，人动灯亮，人走灯灭，便捷了老人的生活。
在老人家庭环境数据采集方面，系统配备了多个传感器，使用温湿度传感器、烟雾传感器，可以实时地采集室内温度、湿度、烟雾浓度、光敏值等数据，将这些数据实时上传到自搭建数据库，用户可以通过微信小程序端随时了解家中环境的状况，让老人和家人都能及时掌握环境信息。
在老人紧急情况响铃警示方面，系统使用了烟雾气敏传感器与蜂鸣器，当传感器检测到家中环境的烟雾浓度超出预设阈值或安全值时，蜂鸣器会立即发出警报预警，并且在手机端也会具体显示家中烟雾浓度具体的数值。
在老人居家行为分析及预测方面，系统使用树莓派摄像头采集家中老人行为视频，对视频中行为进行分帧处理，并与数据库中保存的行为数据进行分析比对，当检测到数值大于0.8时，就会判断为有可能是摔倒，将分析结果标注到对应图片中，并将数据传输到数据库，由微信小程序端调取并显示。
老人智能陪伴系统的实现步骤如下：
1、老人在家中正常活动；
2、传感器采集家中环境数据，树莓派识别人体节点，通过摄像头获得姿态图片；
3、树莓派使用姿态识别算法来对姿态图片进行处理和分析，判断老人是否摔倒，将判断所得数值保存下来；
4、树莓派实时将数据传输到数据库中，通过服务器将数据传输至手机微信小程序端，便于亲属随时掌握老人情况。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.老人智能陪伴系统，包括数据采集单元、数据收集系统、数据上传系统、数据储存仓库、数据分析系统、结果判定系统、阈值导入系统、异常报警系统、数据调取系统、中心控制终端、远程连接系统和移动控制终端，其特征在于：所述中心控制终端输出端与数据调取系统、异常报警系统和远程连接系统均为通讯连接，所述远程连接系统输出端与移动控制终端通讯连接，所述数据采集单元输出端与数据收集系统通讯连接，所述数据收集系统输出端与数据上传系统通讯连接，所述数据上传系统输出端与数据输出仓库通讯连接，所述数据储存仓库输出端与数据分析系统和数据调取系统均为通讯连接，所述数据分析系统输出端与结果判定系统通讯连接，所述结果判定系统输出端与异常报警系统通讯连接，所述阈值导入系统输出端与结果判定系统通讯连接；
所述数据采集单元用于支撑对老人居家时环境和视频数据的采集；
所述数据收集系统用于支撑数据的收集；
所述数据上传系统用于将收集到的数据上传至数据储存仓库；
所述数据储存仓库用于为上传的数据提供储存空间；
所述数据分析系统用于对数据储存仓库内的数据进行分析；
所述结果判定系统用于数据分析系统的分析结果进行判定；
所述阈值导入系统用于支撑项目阈值的提前导入；
所述异常报警系统用于在出现异常时进行报警；
所述数据调取系统用于将数据储存仓库内的数据调出；
所述中心控制终端用于对整个系统和组件进行控制；
所述远程连接系统用于支撑数据的远程输送；
所述移动控制终端用于在移动端对系统进行查看和控制。
2.根据权利要求1所述的老人智能陪伴系统，其特征在于：所述数据采集单元包括温度监控单元、湿度监控单元、烟雾浓度监控单元、光敏值监控单元和视频监控单元；
所述温度监控单元用于支撑对老人居住环境温度的监控；
所述湿度监控单元用于支撑对老人居住环境湿度的监控；
所述烟雾浓度监控单元用于支撑对老人居住环境烟雾含量的监控；
所述光敏值监控单元用于支撑对老人居住环境亮度的监控；
所述视频监控单元用于支撑对老人居住环境内视频监控。
3.根据权利要求2所述的老人智能陪伴系统，其特征在于：所述数据分析系统包括环境分析模块、烟雾分析模块、光敏分析模块和动作分析模块；
所述环境分析模块用于对环境温度和湿度数据进行分析；
所述烟雾分析模块用于对环境烟雾含量数据进行分析；
所述光敏分析模块用于对环境亮度数据进行分析；
所述动作分析模块用于对视频中老人的动作数据进行分析。
4.根据权利要求3所述的老人智能陪伴系统，其特征在于：所述阈值导入系统包括温度阈值导入模块、湿度阈值导入模块、烟雾阈值导入模块和光敏阈值导入模块；
所述温度阈值导入模块用于提前导入温度数据的标准阈值；
所述湿度阈值导入模块用于提前导入湿度数据的标准阈值；
所述烟雾阈值导入模块用于提前导入烟雾含量数据的标准阈值；
所述光敏阈值导入模块用于提前导入亮度数据的标准阈值。
5.根据权利要求4所述的老人智能陪伴系统，其特征在于：所述结果判定系统包括数值对比模块、动作预知模块、危险判定模块和动作记录模块；
所述数值对比模块用于将湿度、温度、烟雾含量和亮度数据对阈值进行对比；
所述动作预知模块用于根据视频分析的结果，对老人的下一步动作进行预知；
所述危险判定模块用于根据分析的结果，判定老人是否存在风险；
所述动作记录模块用于对老人的常用动作进行记录。
6.根据权利要求5所述的老人智能陪伴系统，其特征在于：所述数据调取系统包括调取验证模块、实时传输模块、数据筛选模块和指令分析模块；
所述调取验证模块用于在数据调取时发起验证；
所述实时传输模块用于支撑数据的实时传输；
所述数据筛选模块用于支撑数据的筛选；
所述指令分析模块用于根据接收的指令分析出需要调取的数据。
7.根据权利要求6所述的老人智能陪伴系统，其特征在于：所述异常报警系统包括预警分级模块、本地报警单元、远程预警模块和信息发出模块；
所述预警分级模块用于对预警等级进行划分；
所述本地报警单元用于在本地进行报警；
所述远程预警模块用于支撑远程的报警操作；
所述信息发出模块用于在预警将详细信息发送至监管者移动端。
8.根据权利要求7所述的老人智能陪伴系统，其特征在于：所述远程连接系统包括连接验证模块、设备信任模块、数据传输模块和指令收发模块；
所述连接验证模块用于在远程连接时进行验证；
所述设备信任模块用于对常用设备进行信任；
所述数据传输系统用于支撑数据的远程传输；
所述指令收发模块用于对指令进行收发。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20231010 |