CN203931100U - 检测人体跌倒的终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种检测人体跌倒的终端，该终端包括：热释电红外传感器、震动传感器和信号处理器，所述热释电红外传感器和震动传感器均与所述信号处理器通讯连接；所述热释电红外传感器追踪人体运动信号发送至所述信号处理器，震动传感器检测到震动信号并发送至信号处理器。本实用新型的检测人体跌倒的终端，通过检测人体的移动速率、震动的检测以及人体信号的追踪，三者结合可以准确的判断人体是否跌倒，而且不需要使用者随身携带任何附加设备，方便使用者在卧室、浴室等室内使用。

Description

检测人体跌倒的终端

技术领域

本实用新型涉及到人体跌倒的电子检测领域，特别是涉及到一种检测人体跌倒的终端。

背景技术

研究表明，65岁至80岁的老人1年内跌倒的发生率在30%-40%之间，室内跌倒对人们构成严重的危害，造成直接的身体损伤，严重的影响伤者的生活质量，少数随身佩戴跌倒装置的用户也难以真正的准确识别人体的跌倒。如现在流行使用重力加速度传感器或三维加速度传感器检测跌倒的装置，准确识别率低，存在较多误报警的情况，同时需要用户必须随身携带跌倒检测装置，在卧室或浴室内使用不方便。

还有一种基于热释电红外的跌倒检测系统，其通过两个热释电红外传感器分别测量人体的上部和下部的移动状态结合隐马尔可夫模型HMM，计算人体是否跌倒，虽然可以提供跌倒的准确检测，但是存在分析计算复杂，目前只适合在实验室中模型的使用。

实用新型内容

本实用新型的主要目的为提供一种可以判断方法简单准确的识别人体跌倒、无需随身携带相关装置的检测人体跌倒的终端。

为了实现上述发明目的， 本实用新型还提供一种检测人体跌倒的终端，该终端包括：热释电红外传感器、震动传感器和信号处理器，所述热释电红外传感器和震动传感器均与所述信号处理器通讯连接；

所述热释电红外传感器追踪人体运动信号发送至所述信号处理器进行处理；

所述信号处理器通过人体运动信号计算得到人体移动速率，判定所述移动速率大于设定值时启动计时；在指定时间内，所述震动传感器检测到震动信号，且所述热释电红外传感器未追踪到人体运动信号，则信号处理器判断为发生跌倒；在指定时间内，所述震动传感器未检测到震动信号，或者震动传感器检测到震动信号且热释电红外传感器追踪到人体运动信号，则信号处理器判断为未发生跌倒。

进一步地，还包括报警器，所述报警器连接所述信号处理器；所述报警器为声音报警器、闪光报警器中的一种或全部。

进一步地，包括与所述信号处理器连接的取消按钮；所述报警器还包括电子邮件报警器、即时通讯报警器、短信报警器、拨打电话报警器中的一种或多种的组合报警器；

当所述声音报警器、闪光报警器中的一种或全部启动时，信号处理器启动倒计时，若在倒计时内未启动取消按钮，则电子邮件报警器、即时通讯报警器、短信报警器、拨打电话报警器中的一种或多种的组合报警器启动报警。

进一步地，还包括音频对讲装置、视频采集装置和网络装置，音频对讲装置、视频采集装置和网络装置分别与信号处理器连接，信号处理器控制音频对讲装置、视频采集装置通过网络装置连接至远端。

进一步地，所述热释电红外传感器上设置有菲尼尔透镜。

进一步地，所述震动传感器为由压电传感器或光纤传感器或麦克风构成宽频谱的震动传感器。

本实用新型的有益效果为：区别于现有技术的使用重力加速度传感器或三维加速度传感器制成的跌倒装置，需要随身携带，在室内使用不方便，本实用新型提供的检测人体跌倒的装置，通过检测终端追踪人体运动信号并检测人体移动速率，当人体移动速率大于设定值时，在指定时间内检测震动信号和追踪人体运动信号；以此来判断是否发生跌倒，在指定时间内检测到震动信号且未追踪到人体运动信号，则判断为发生跌倒；在指定时间内未检测到震动信号，或检测到震动信号，未追踪到人体运动信号消失，则判断为并未发生跌倒，通过检测人体的移动速率、震动的检测以及人体信号的追踪，三者结合可以准确的判断人体是否跌倒，而且不需要使用者随身携带任何附加设备，方便使用者在卧室、浴室等室内使用。

附图说明

图1 为本实用新型一实施例的检测人体跌倒的方法的流程框图；

图2 为本实用新型一实施例的检测人体跌倒的方法的流程框图；

图3 为本实用新型一实施例的检测人体跌倒的终端的结构框图；

图4 为本实用新型一实施例的检测人体跌倒的终端的结构框图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

首先阐释本实用新型的科学原理：人体跌倒时，人体会快速的移动，其移动速率明显高于正常的移动速率，人体在跌倒时，必然会撞击到地面、或墙面、或与地面或墙面连接的物体上，产生震动，而人体跌倒到产生震动会有一段时间，那么通过人体的移动速率变化和在规定时间内震动的产生，就可以判断人体的跌倒情况，另外，跌倒后人体所处空间的高度很低，如果测速的空间范畴在地面一定高度之上，跌倒后就可以让速度传感器无法探测到人体。

参照图1，本实用新型实施例中提供一种检测人体跌倒的方法，包括：

步骤S1，检测终端追踪人体运动信号并计算人体移动速率，所述检测终端是一种可以追踪人体运动信号并且通过追踪的人体运动信号计算得出人体运动速率的电子设备，如带有热释电红外传感器的终端，可以追踪到带有热源的物体的运动状态，从而检测到热源的运动速率。所述的人体运动信号是指可以计算人体运动速率的信息数据，如人体的移动位移数据、时间数据和人体移动的方向数据等，如热释电传感器可以感知热源的移动，移动速率跟热释电输出信号的变化频率有关，速度越快，热释电输出信号变化越快，因为人体跌倒时主要体现在竖直方向上的速率变化，所以，本实施例中为了提高检测人体是否跌倒的准确性，一般会计算人体沿竖直方向上的移动速率。

步骤S2，人体移动速率大于设定值时，启动计时并追踪人体运动信号；

步骤S3，在所述指定时间内检测到震动信号且追踪到人体运动信号消失，则判断为发生跌倒；在所述指定时间内未检测到震动信号或检测到震动信号，未追踪到人体运动信号消失，则判断为未发生跌倒。

本实用新型的实施例中，人体移动速率一般是大于1m/s的，也就是说当人体的移动速率大于1m/s时，才会启动检测震动信号，而震动信号的获取是有限制的，即指定时间内检测震动信号，所以当检测到人体移动速率大于设定值1m/s时，启动计时；人体从站立到跌倒产生震动的时间间隔一般会小于0.5秒，所以启动计时的指定的计时时间一般是小于0.5秒，如300毫秒等，上述的指定时间可以根据终端安置的高度进行设定，如上述终端设置于一个卧室内的某一个高度，那么人体发生跌倒后会被终端检测到快速移动，直至人体静止或低于终端探测空间的下极限，所以为了方便检测，所以上述的指定时间通常会设定在一个范围内，如100毫秒至300毫秒之内，为了能够进一步的提高判断人体是否跌倒的准确性，在启动计时的时候还要追踪人体运动信号，如检测到震动信号且追踪到人体运动信号消失，则判断为发生跌倒；如检测到震动信号，未追踪到人体运动信号消失，则判断为未发生跌倒。在检测到震动的过程中加入了追踪人体移动信号，相当于加入了一个判断条件，判断条件越多，则判断的结果越精确。在通常情况下，当人体跌倒后，如果严重会静止不动，此时在启动计时的同时追踪人体运动信号，就可以进一步地提高判断人体是否跌倒的准确性，当然，上述的静止是相对的，也可以设定检测到震动时人体的移动速率小于某个指定值时，认为人体发生跌倒。

本实用新型的一实施例中，上述的未追踪到人体运动信号包括人体静止或人体脱离所述检测终端的检测范围，如上述检测终端检测人体移动速率的步骤S1，包括：终端检测人体高于地面指定距离以上部分的移动速率，只检测人体高于地面指定距离以上部分的移动速率，可以方便设置终端，一般高于地面的距离为50厘米，这样可以方便设置终端。这样的设置，可以进一步的对后续判断人体是否跌倒提供有力的数据，如在指定时间内检测到震动信号之后， 人体脱离了检测终端的检测范围，则监测终端未追踪到人体运动信号，监测终端判断为发生跌倒，也就是说当人体跌倒后，一般会低于某一个高度，从终端的检测范围内消失，那么当人体移动速率大一设定值时，在指定时间内检测到震动信号，检测到震动信号时，人体脱离终端的检测范围，那么可以判定人体跌倒。

本实用新型的一实施例中，如图2所示，如果判断为发生跌倒情况的发生，则发出现场报警信号，现场报警信息号可以是检测终端发出声音报警、闪光报警等，同时启动倒计时，等待人工取消报警，如果在设定时间内人工取消报警，在终端复位，如果在设定时间未有人工取消报警，则发出远端报警，诸如电子邮件、即时通讯、短信或电话等至使用者的监护人，方便通知监护人及时关照跌倒者。

本实用新型的一实施例中，如图2所示，如果判断跌倒发生且在倒计时的时间内没有取消现场报警信号，则开始启动音频对讲，并可采集现场视频发送至远端，远端一般为跌倒者的监护人的手机、电脑等可以上网接受视频的电子设备，这样可以让监护人第一时间了解跌倒现场的情况，同时也可以排除误报警的可能，如检测跌倒时产生误判，但是发出了报警信息，那么监护人在不知情的情况下，会非常着急，但是如果有声音对讲、有现场视频，则可以确定现场情况，做出对应的解决方案。当然本实施例的采集场视频发送至远端的步骤不适合在浴室中使用，可以在客厅等不妨碍个人隐私的地方使用。

本实用新型上述实施例中的检测人体跌倒的方法，通过人体移动速率、在指定时间内检测震动信号和追踪人体运动信号的情况进行判断人体是否跌倒，判断准确，而且终端无需佩戴在使用者的身体上，方便使用者在卧室、浴室等室内使用。

参照图3，本实用新型实施例中还提出一种检测人体跌倒的终端，包括：

热释电红外传感器10，用于追踪人体运动信号，热释电红外传感器10可以准确的探测人体所辐射的8-14nm波长的红外线辐射，虽然无法探测静态的人体信号，但是可以准确识别人体的运动，采集人体的运动信号，人体的运动信号是指热释电传感器10感知热源的移动，移动速率跟热释电输出信号的变化频率有关，速度越快，热释电输出信号变化越快；震动传感器20，用于检测震动信号，震动传感器20可以准确的检测到固体的震动；信号处理器30，用于判断是否发生跌倒，信号处理器30包括单片机，由单片机实施信号的解析，用来接收热释电红外传感器10和震动传感器20的信号并进行分析处理，做出对应的指令；上述信号处理器30通过人体运动信号计算得到人体移动速率，判定所述移动速率大于设定值时启动计时；在指定时间内，所述震动传感器20检测到震动信号，且所述热释电红外传感器10未追踪到人体运动信号，则信号处理器30判断为发生跌倒；在指定时间内，所述震动传感器20未检测到震动信号，或者震动传感器20检测到震动信号且热释电红外传感器10追踪到人体运动信号，则信号处理器判断为未发生跌倒。其实热释电传感器10有两个传感子，两个传感子的差去除直流分量，就是它的输出，所以两个传感子接收的红外辐射的相对变化才能够被检测出来，这两个传感子所在的直线方向就是最敏感的方向，因为人体跌倒时主要体现在竖直方向上的速率变化，所以，本实施例中为了提高检测人体是否跌倒的准确性，热释电传感器10的两个传感子沿竖直方向设置，提高人体沿竖直方向上的感应敏感度，提高跌倒判定的准确性。

本实用新型一实施例中，人体移动速率一般是大于1m/s，也就是说当人体的移动速率大于1m/s时，才会启动震动传感器20，而震动传感器20启动后在0.5秒内接收到振动信号，则信号处理器30判断为发生跌倒，因为人体从站立到跌倒产生震动的时间间隔一般会小于0.5秒，所以指定时间一般是小于0.5秒，而跌倒时人体的移动速率也是大于1m/s的。为了能够进一步的提高判断人体是否跌倒的准确性，热释电红外传感器10追踪人体移动信号，若在上述指定时间内检测到震动信号的同时未追踪到人体移动信号，则判断为发生跌倒；若在所述指定时间内检测到震动信号的同时追踪到人体运动信号，则判断为未发生跌倒。在检测到震动的过程中加入了是否追踪到人体的移动信号，相当于加入了一个判断条件，判断条件越多，则判断的结果越精确。在通常情况下，当人体跌倒后，如果严重会静止不动，此时在判断人体是否跌倒的过程中加入终端检测人体的移动情况，就可以进一步的提高判断人体是否跌倒的准确性，当然，上述的静止是相对的，也可以设定在检测到震动时人体的移动速率小于某个指定值时，也可以认为人体发生跌倒。

本实用新型的一实施例中，如图4所示，检测人体跌倒的终端还包括报警器40，所述报警器40连接所述信号处理器30，信号处理器30判断发生跌倒发生时，信号处理器30启动报警器40，报警器40可以在现场发出声光报警。

本实用新型的一实施例中，如图4所示，检测人体跌倒的终端还包括取消按钮，所述报警器还包括电子邮件报警器、即时通讯报警器、短信报警器、拨打电话报警器中的一种或多种的组合报警器；当现场报警开始后信号处理器30启动倒计时，如果在倒计时内人工按下取消按钮，则本次报警取消，否则，上述的电子邮件报警器、即时通讯报警器、短信报警器、拨打电话报警器等报警器可以使用电子邮件、即时通讯、短信或拨打电话等方式至使用者的监护人，方便通知监护人及时照顾跌倒者。

本实用新型的一实施例中，如图4所示，检测人体跌倒的终端还包括音频对讲装置70、视频采集装置60和网络装置50，视频采集装置60和网络装置50分别于信号处理器30连接，信号处理器30判断发生跌倒发生时，信号处理器30控制音频对讲装置70与远端进行通话，视频采集装置60采集视频并通过网络装置50将采集的视频发送至远端。如果判断人体跌倒发生，视频采集装置60则开始采集现场视频发送至远端，远端一般为跌倒者的监护人的手机、电脑等可以上网接受视频的电子设备，这样可以让监护人第一时间了解跌倒现场的情况，同时也可以排除误报警的可能，如检测跌倒时产生误判，但是发出了报警信息，那么监护人在不知情的情况下，会非常着急，但是如果有声音对讲、有现场视频，则可以确定现场情况，做出对应的解决方案。当然，视频采集装置60的设置可以自由选择，可以设置于卧室、客厅中，而浴室中一般不会安装。

本实用新型的一实施例中，所述热释电红外传感器10上设置有菲尼尔透镜，可以提高热释电红外传感器10在某一运动方向上获得显著的灵敏度，如在本实用新型实施例中，可以设置为在竖直方向上获得显著的灵敏度，以提高跌倒判断的准确率。

本实用新型的一实施例中，所述震动传感器20为由PiezoFilm（压电薄膜，是一种柔性，很薄，质轻，高韧度塑料膜，并可制成多种厚度和较大面积的阵列元件）构成宽频谱的震动传感器20，由PiezoFilm构成宽频谱的震动传感器20可以准确的传感墙体的广谱震动信号，其灵敏度可以灵活的设置，当然也可以使用光纤传感器或麦克风构成宽频谱的震动传感器。

本实用新型上述实施例的检测人体跌倒的终端，通过热释电红外线传感器感知人体的运动状态，结合震动传感器20的震动信号，判断人体是否跌倒，可以准确的判断人体是否跌倒，避免宠物的干扰，如动物是一个热源，其运动时快速移动，移动速率变化大，但是其没有震动效果，或者有震动效果但是宠物在产生震动的时候继续移动，不符合跌倒的判断；报警器40的设置，可以发送短信等通知监护人，声光报警可以通知使用者知道发生了跌倒报警，如果使用者感觉身体没有大碍，可以关闭报警器40，防止误报警等；而视频采集装置60和网络装置50可以实现现场观察，确定现场跌倒的情况。

本实用新型实施例的检测人体跌倒的终端，可以将热释电红外传感器10和震动传感器20设置于是室内适配的位置，为了使用方便，两者也可以设置于同一个壳体内，方便安装移动等，通过人体移动速率和在指定时间内检测震动信号的情况进行判断人体是否跌倒，判断准确，而且终端无需佩戴在使用者的身体上，方便使用者在卧室、浴室等室内使用。

本实用新型实施例的检测人体跌倒的终端，在一具体实施例中，将热释电红外传感器10和震动传感器20设置于使用者的卧室的墙壁上，热释电红外传感器10可以检测距离地面50厘米以上距离的热源移动状态，当使用者在卧室内开始移动时，当信号处理器30分析热释电红外传感器10采集到的使用者的移动信号得到使用者的移动速率大于1m/s时，信号处理器30启动震动传感器20，如果在0.5秒的时间内震动传感器20没有采集到震动信号，那么信号处理器30判断没有人跌倒；如果0.5秒的时间内震动传感器20采集到震动信号，那么信号处理器30初步判断没有人跌倒，此时信号处理器30会解析热释电传感器10的采集的信号，得到使用者的移动情况，若人体此时没有移动，那么，信号处理器判断使用者跌倒，发出报警信息。当然，如果0.5秒的时间内震动传感器20采集到震动信号，并且人体消失于热释电传感器的感知，信号处理器也判断使用者跌倒。报警信息包括声音报警、闪光报警、发出短信报警或拨打电话至使用者的监护人等，方便通知监护人及时送跌倒者就医，若跌倒者感觉身体无碍，则可以关闭报警，在报警程中，是分先后步骤的，首先是跌倒现场的声光报警，如果在设定时间内人工取消声光报警，在终端复位，则重新检测人体是否跌倒；其次，在设定时间未有人工取消报警，则发出远端报警，诸如电子邮件、即时通讯、短信或电话等至使用者的监护人，方便通知监护人及时关照跌倒者。当然，如果使用者不担心隐私情况的泄露，也可以在检测人体跌倒的终端的信号处理器30上连接视频采集装置60和网络装置50，发送跌倒现场的视频至监护人的手机、电脑等电子设备上，也可以启动音频对讲装置70与远端进行通话，使远端的人能够清楚的了解跌倒现场的情况，与跌倒者沟通进一步的准确判断现场情况，可以大大提高准确率，降低误报，实现心理物理测试的过程。本实施例的检测人体跌倒的终端，无需使用者随身携带，方便使用，通过多重判断，可以准确的判断跌倒的发生，提高多老人、儿童和在浴室中的人的监护和保护。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种检测人体跌倒的终端，其特征在于，包括：热释电红外传感器、震动传感器和信号处理器，所述热释电红外传感器和震动传感器均与所述信号处理器通讯连接；

所述热释电红外传感器追踪人体运动信号发送至所述信号处理器进行处理；

所述信号处理器通过人体运动信号计算得到人体移动速率，判定所述移动速率大于设定值时启动计时；在指定时间内，所述震动传感器检测到震动信号，且所述热释电红外传感器未追踪到人体运动信号，则信号处理器判断为发生跌倒；在指定时间内，所述震动传感器未检测到震动信号，或者震动传感器检测到震动信号且热释电红外传感器追踪到人体运动信号，则信号处理器判断为未发生跌倒。

2.根据权利要求1所述的检测人体跌倒的终端，其特征在于，还包括报警器，所述报警器连接所述信号处理器；所述报警器为声音报警器、闪光报警器中的一种或全部。

3.根据权利要求2所述的检测人体跌倒的终端，其特征在于，包括与所述信号处理器连接的取消按钮；所述报警器还包括电子邮件报警器、即时通讯报警器、短信报警器、拨打电话报警器中的一种或多种的组合报警器；

当所述声音报警器、闪光报警器中的一种或全部启动时，信号处理器启动倒计时，若在倒计时内未启动取消按钮，则电子邮件报警器、即时通讯报警器、短信报警器、拨打电话报警器中的一种或多种的组合报警器启动报警。

4.根据权利要求1所述的检测人体跌倒的终端，其特征在于，还包括音频对讲装置、视频采集装置和网络装置，音频对讲装置、视频采集装置和网络装置分别与信号处理器连接，信号处理器控制音频对讲装置、视频采集装置通过网络装置连接至远端。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的检测人体跌倒的终端，其特征在于，所述热释电红外传感器上设置有菲尼尔透镜。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的检测人体跌倒的终端，其特征在于，所述震动传感器为由压电传感器或光纤传感器或麦克风构成宽频谱的震动传感器。