CN204537393U - 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、控制器、防误判电路、通断电路、电源模块、GPS模块、用于接收所述GPS模块发送的位置信息并实时监控老年人位置的客户端、用于播报老人身份信息及老人摔倒后应采取的正确措施的语音播放装置以及用于提示语音播放装置即将开启的提示装置；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，本实用新型提供的包括用于检测老年人跌倒的检测装置、控制器、防误判电路、通断电路、电源模块、GPS模块、用于接收所述GPS模块发送的位置信息并实时监控老年人位置的客户端、用于播报老人身份信息及老人摔倒后应采取的正确措施的语音播放装置以及用于提示语音播放装置即将开启的提示装置；

所述检测装置的输出端与防误判电路的输入端连接，所述防误判电路的输出端与控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与通断电路连接，所述通断电路与提示装置的输入端连接，所述提示装置的输出端与语音播放装置的输入端连接，所述控制器的与GPS模块连接；

所述防误判电路包括电流电压转换器、电阻R3、电位器W1、运算放大器和电容C1；所述电流电压转换器的输入端与检测装置的输出端连接，所述电流电压转换器的输出端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地，所述电流电压转换器的输出端还与运算放大器的同相输入端连接，所述电阻R3的一端与电源模块连接，所述电阻R3的另一端分别与运算放大器的反相输入端和电位器W1的一端连接，所述电位器W1的另一端接地，所述运算放大器的输出端与控制器的输入端连接；

所述通断电路包括三极管Q1、光耦、电阻R1、电阻R2；所述三极管Q1的基极与控制器连接，所述三极管Q1的集电极与光耦中二极管的负极连接，所述三极管Q1的发射极接地，所述电阻R1的一端与光耦中二极管的正极连接，所述电阻R1的另一端与电源模块连接，所述电阻R2的一端与电源模块连接，所述电阻R2的另一端与光耦中光敏半导体管的集电极连接，所述光耦中光敏半导体管的发射极与所述提示装置连接。

进一步，所述电源模块还包括用于将太阳能转化为电能并存储于所述电源模块的辅助充电装置。

进一步，还包括防护装置，所述防护装置包括用于瞬间充气对跌倒进行缓冲的气囊。

进一步，还包括防水外壳，所述检测装置、控制器、防误判电路、通断电路、电源模块和GPS模块设置于防水外壳内。

进一步，所述提示装置包括延时开关电路、振动器和报警器。

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是本实用新型跌倒检测算法实现流程示意图。

图3是本实用新型的电路示意图。

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、3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、控制器、防误判电路、通断电路、电源模块、GPS模块、用于接收所述GPS模块发送的位置信息并实时监控老年人位置的客户端、用于播报老人身份信息及老人摔倒后应采取的正确措施的语音播放装置以及用于提示语音播放装置即将开启的提示装置；所述检测装置的输出端与防误判电路的输入端连接，所述防误判电路的输出端与控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与通断电路连接，所述通断电路与提示装置的输入端连接，所述提示装置的输出端与语音播放装置的输入端连接，所述控制器的与GPS模块连接；所述防误判电路包括电流电压转换器、电阻R3、电位器W1、运算放大器U1和电容C1；所述电流电压转换器的一端与检测装置的输出端连接，所述电流电压转换器的另一端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地，所述电流电压转换器与电容C1连接的一端还与运算放大器U1的同相输入端连接，所述电阻R3的一端与电源模块连接，所述电阻R3的另一端分别与运算放大器的反相输入端和电位器W1的一端连接，所述电位器W1的另一端接地，所述运算放大器U1的输出端与控制器的输入端连接；所述通断电路包括三极管Q1、光耦、电阻R1、电阻R2；所述三极管Q1的基极与控制器连接，所述三极管Q1的集电极与光耦中二极管的负极连接，所述三极管Q1的发射极接地，所述电阻R1的一端与管沟中二极管的正极连接，所述电阻R1的另一端与电源模块连接，所述电阻R2的一端与电源模块连接，所述电阻R2的另一端与光耦中光敏半导体管的集电极连接，所述光耦中光敏半导体管的发射极与所述提示装置连接。本实施例中的防误判电路可以通过调整电位器电压，使整个系统的跌倒判断更加准确，有效的防止系统误判造成的不必要的恐慌，并且使信号传递更加稳定，本实施例中的通断电路可以使语音播放装置不必一直处于待机状态，有效的节省了系统的耗电量，使系统的续航能力大大加强，进一步保证了老年人的安全。本实施例中的提示电路包括延时开关电路、振动器和报警器，并且设置有关闭语音播放的开关，如果老年人并未跌倒，但系统却判定为跌倒时，语音播放装置不会立即播放，提示装置会通过振动器和报警器先提示老年人，老年人如果并未跌倒可以在设定的时间范围内，将其关闭，避免造成周围人或家属的恐慌，如果老年人没有在设定的时间范围内主动将其关闭，延时开关电路在延时时间过后接通语音播放装置，启动语音播放装置进行语音播放。

在本实施例中，语音播放装置可以播放老年人的身份信息，以及家属的联系方式等信息，还可以播报老人摔倒后应采取的正确措施，避免周围人由于施救不当使老人造成二次伤害；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，使家属可以随时掌握老人的位置信息，便于及时找到老人。

在本实施例中，控制器采用单片机，本实用新型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，本实施例除了采用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，检测装置中的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)：

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

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，单片机还可以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、控制器、防误判电路、通断电路、电源模块、GPS模块、用于接收所述GPS模块发送的位置信息并实时监控老年人位置的客户端、用于播报老人身份信息及老人摔倒后应采取的正确措施的语音播放装置以及用于提示语音播放装置即将开启的提示装置；

所述检测装置的输出端与防误判电路的输入端连接，所述防误判电路的输出端与控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与通断电路连接，所述通断电路与提示装置的输入端连接，所述提示装置的输出端与语音播放装置的输入端连接，所述控制器与GPS模块连接；

所述防误判电路包括电流电压转换器、电阻R3、电位器W1、运算放大器U1和电容C1；所述电流电压转换器的输入端与检测装置的输出端连接，所述电流电压转换器的输出端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地，所述电流电压转换器的输出端还与运算放大器U1的同相输入端连接，所述电阻R3的一端与电源模块连接，所述电阻R3的另一端分别与运算放大器U1的反相输入端和电位器W1的一端连接，所述电位器W1的另一端接地，所述运算放大器U1的输出端与控制器的输入端连接；

所述通断电路包括三极管Q1、光耦、电阻R1、电阻R2；所述三极管Q1的基极与控制器连接，所述三极管Q1的集电极与光耦中二极管的负极连接，所述三极管Q1的发射极接地，所述电阻R1的一端与光耦中的二极管的正极连接，所述电阻R1的另一端与电源模块连接，所述电阻R2的一端与电源模块连接，所述电阻R2的另一端与光耦中光敏半导体管的集电极连接，所述光耦中光敏半导体管的发射极与所述提示装置连接。

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：所述电源模块还包括用于将太阳能转化为电能并存储于所述电源模块的辅助充电装置。

3.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：还包括防护装置，所述防护装置包括用于瞬间充气对跌倒进行缓冲的气囊。

4.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：还包括防水外壳，所述检测装置、控制器、防误判电路、通断电路、电源模块和GPS模块设置于防水外壳内。

5.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：所述提示装置包括延时开关电路、振动器和报警器。