CN204303128U - 老年人跌倒报警及防护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种老年人跌倒报警及防护系统，包括用于检测老年人跌倒的检测装置、用于根据跌倒状态发送报警及防护指令的控制装置、报警装置、防护装置、通讯装置、延时电路和监控装置，所述检测装置的输出端与延时电路的输入端连接，所述延时电路的输出端与控制装置的输入端连接，所述控制装置的输出端与报警装置的输入端连接，所述通讯装置的输出端还与防护装置的输入端连接，所述监控装置的输入端与检测装置的输出端连接，所述监控装置的输出端与所述通讯装置的输入端连接，所述通讯装置与控制装置连接；所述控制装置为采用阈值和支持向量机联合判断跌倒状态的单片机；本实用新型结构紧凑，小巧实用，利于推广。

Description

老年人跌倒报警及防护系统

技术领域

本实用新型涉及电子领域，尤其涉及一种老年人跌倒报警及防护系统。

背景技术

跌倒是造成人们死亡的一个主要原因，而跌倒中老年人所占的比例非常高，老年人跌倒具有发生率高、伤害性强、救助率低等特点，患病且行动不便的老人一旦跌倒往往会带来昏厥、瘫痪甚至生命危险，随着我国社会的发展，我国已经进入了老龄化社会，在当前人口老龄化的局势下，我国很多老人因为跌倒没有被及时发现或扶起而失去生命，对此国内很多学者及研究机构对老年人跌倒检测领域展开了深入的研究，从实现形式、网络架构、感知方式、报警形式等不同的手段多方位的研究了老年人跌倒事件的检测机制，而且也取得了一定的进展，但针对老年人跌倒的产品却不尽如人意。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供的一种老年人跌倒报警及防护系统，包括用于检测老年人跌倒的检测装置、用于根据跌倒状态发送报警及防护指令的控制装置、报警装置、防护装置、通讯装置、延时电路和监控装置，所述检测装置的输出端与延时电路的输入端连接，所述延时电路的输出端与控制装置的输入端连接，所述控制装置的输出端与报警装置的输入端连接，所述通讯装置的输出端还与防护装置的输入端连接，所述监控装置的输入端与检测装置的输出端连接，所述监控装置的输出端与所述通讯装置的输入端连接，所述通讯装置与控制装置连接；所述控制装置为采用阈值和支持向量机联合判断跌倒状态的单片机；

所述防护装置包括用于瞬间充气对跌倒进行缓冲的气囊，所述防护装置设置有用于接收通信模块发送的充气指令的无线接收器和充气装置；

所述监控装置包括用于获取老年人的运动状态数据并转换成模拟电压信号输出的三轴加速度传感器和倾角传感器；

所述通讯装置包括用于老人跌倒后自动呼叫亲属或急救中心的自动呼叫单元。

进一步，所述报警装置包括蜂鸣器和用于播报老人信息及老人摔倒后应采取的正确措施的语音播放装置。

进一步，所述监控装置还包括与通信模块连接用于定位老人位置的GPS模块。

进一步，系统还包括用于接收GPS模块发送的位置信息并实时监控老人位置的客户端。

进一步，所述通讯装置还包括无线收发单元。

本实用新型的有益效果：本实用新型实时跟踪老人的位置，判断跌倒状态准确，在判断跌倒后不仅发出警报，而且还能自动联系亲属或急救中心，避免由于老人无法说话而错过最佳救助时机，在跌倒的过程中，通过防护装置减少跌倒产生的损害，在老人跌倒后，自动播报老人的位置信息以及跌倒后应采取的正确措施，以使救援人员能够获取老人的位置并防止周围人们由于不恰当的施救行为，而使老人受到不必要或更加严重的二次伤害，本实用新型结构紧凑，小巧实用，利于推广。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1是本实用新型的原理示意图。

图2是本跌倒检测算法实现流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：图1是本实用新型的原理示意图。

如图1所示，本实施例中的老年人跌倒报警及防护系统，包括用于检测老年人跌倒的检测装置、用于根据跌倒状态发送报警及防护指令的控制装置、报警装置、防护装置、通讯装置、延时电路和监控装置，所述检测装置的输出端与延时电路的输入端连接，所述延时电路的输出端与控制装置的输入端连接，所述控制装置的输出端与报警装置的输入端连接，所述通讯装置的输出端还与防护装置的输入端连接，所述监控装置的输入端与检测装置的输出端连接，所述监控装置的输出端与所述通讯装置的输入端连接，所述通讯装置与控制装置连接；控制装置为采用阈值和支持向量机联合判断跌倒状态的单片机；防护装置包括用于瞬间充气对跌倒进行缓冲的气囊，防护装置设置有用于接收通信模块发送的充气指令的无线接收器和充气装置；监控装置包括用于获取老年人的运动状态数据并转换成模拟电压信号输出的三轴加速度传感器和倾角传感器；通讯装置包括用于老人跌倒后自动呼叫亲属或急救中心的自动呼叫单元。

在本实施例中，报警装置包括蜂鸣器和用于播报老人信息及老人摔倒后应采取的正确措施的语音播放装置；监控装置还包括与通信模块连接用于定位老人位置的GPS模块；系统还包括用于接收GPS模块发送的位置信息并实时监控老人位置的客户端；所述通讯装置还包括无线收发单元。

在本实施例中，跌倒报警及防护系统最终是需要离线佩戴在用户身上，无需通过无线传感器网络，也无需将数据传输到监控中心处理，所有的跌倒检测过程均由检测设备独立完成，因此在客户端上完成对分类器参数训练后，需要将模型参数设置于单片机中，在本实施例中采用STM32系列单片机，从而使得本系统在采集新的样本序列后可以通过判决模型自行判决是否发生跌倒行为。除此之外，本系统除了采用SVM分类器的方法，在分类器分类前和分类后，还分别采用阈值法辅助判别,在系统中使用延时电路，其作用是可以有效的防止老人由于下蹲或短时间的突然运动导致系统发生误判，从而造成资源的浪费。

在本实施例中，跌倒检测算法主要采用模式识别方法判断跌倒阈值。监测老年人活动的X、Y、Z三轴向加速度矢量值，根据加速度值的剧烈变化和三轴加速度取值范围来判断是否发生跌倒。分析人体运行的加速度时，采用加速度强度矢量SMV(Signal Magnitude Vector)：

$\mathrm{SMV}=a=\sqrt{a_x^2+a_y^2+a_y^2}$

其中a_x，a_y，a_z分别为x轴、y轴和z轴方向上的加速度值，单位为g(1g＝9.8)。通过设定阈值对SMV的值判定跌倒状态，从而保证检测概率的同时减少漏警概率。

除了加速度强度矢量以外，本实施例还采用了支持向量机算法SVM(Supportvector machines)进行判断。它在解决小样本、非线性及高维模式识别中表现出许多特有的优势，并能够推广应用到函数拟合等其他机器学习问题中。使用阈值与支持向量机联合判决算法的好处是既可以避免纯粹使用阈值方法带来的虚警问题，也可以避免单纯使用支持向量机方法带来的漏检问题，同时还可以避免单片机作无谓的支持向量机预测运算而增加负担，从而提高检测概率，并且在一定程度上还增加了系统的泛化能力，适应性更强，其判断流程如图2所示。

在本实施例中，在判断老人跌倒后，单片机通过通讯模块自动拨打预存在系统中的亲属号码或是急救中心号码，同时通过蜂鸣器进行报警，提醒周围人注意，并自动播报老人的位置信息和预存在系统中的针对老人跌倒后应采取的各种正确的急救措施，这样可以有效的避免周围的好心人由于不知道急救应该注意的事项，盲目的施以援手，导致由于急救措施不恰当而对老人的身体造成更加严重的伤害。客户端可以实时监控老人的位置信息，但亲属不可能一直在客户端周围，救援中心更是如此，因此通过自动接通亲属电话或救援电话，并自动语音播报老人的跌倒位置信息，可以有效的防止老人如果由于跌倒而导致不能说话或昏迷时，能够快速准确的获取老人的位置信息。

在本实施例中，为了减少老年人跌倒时的伤害，采用了防护装置以缓冲在老年人跌倒时产生的冲击力，根据老年人跌倒时的数据统计，在跌倒的过程中最容易发生骨折的部位是手腕部和股骨，因此，针对这种情况，在本实施例中采用的气囊设置为可瞬间充气的手套和短裤，手套和短裤为双层结构并设置有无线接收器和充气装置，在平时状态，老人将手套戴在手上，并将短裤穿在外裤内侧，手套和短裤处于非充气状态，既不影响美观，又可以防寒保暖，当检测到老人跌倒后，单片机通过通讯模块发出充气指令，防护装置通过无线接收器接收命令，并将充气装置开启，充气装置在极短的时间内，将气囊充气，使老人在接触地面时，大大减少了冲击力，使老年人受伤的可能性大大降低。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种老年人跌倒报警及防护系统，其特征在于：包括用于检测老年人跌倒的检测装置、用于根据跌倒状态发送报警及防护指令的控制装置、报警装置、防护装置、通讯装置、延时电路和监控装置，所述检测装置的输出端与延时电路的输入端连接，所述延时电路的输出端与控制装置的输入端连接，所述控制装置的输出端与报警装置的输入端连接，所述通讯装置的输出端还与防护装置的输入端连接，所述监控装置的输入端与检测装置的输出端连接，所述监控装置的输出端与所述通讯装置的输入端连接，所述通讯装置与控制装置连接；

所述控制装置为采用阈值和支持向量机联合判断跌倒状态的单片机；

所述防护装置包括用于瞬间充气对跌倒进行缓冲的气囊，所述防护装置设置有用于接收通信模块发送的充气指令的无线接收器和充气装置；

所述监控装置包括用于获取老年人的运动状态数据并转换成模拟电压信号输出的三轴加速度传感器和倾角传感器；

所述通讯装置包括用于老人跌倒后自动呼叫亲属或急救中心的自动呼叫单元。

2.根据权利要求1所述的老年人跌倒报警及防护系统，其特征在于：所述报警装置包括蜂鸣器和用于播报老人信息及老人摔倒后应采取的正确措施的语音播放装置。

3.根据权利要求2所述的老年人跌倒报警及防护系统，其特征在于：所述监控装置还包括与通信模块连接用于定位老人位置的GPS模块。

4.根据权利要求3所述的老年人跌倒报警及防护系统，其特征在于：系统还包括用于接收GPS模块发送的位置信息并实时监控老人位置的客户端。

5.根据权利要求4所述的老年人跌倒报警及防护系统，其特征在于：所述通讯装置还包括无线收发单元。