CN206822086U - 一种摔倒报警多功能智能鞋 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智能控制技术领域，尤其涉及一种摔倒报警的多功能智能鞋。所述的智能鞋包括：鞋体、信息采集模块和上层管理模块，所述信息采集模块设置在所述鞋体的鞋底内部，其特征在于：所述信息采集模块包括：压电变换器、储能及电压变换模块以及微控制器，所述压电变换器分别与储能及电压变换器和微控制器相连接，所述储能及电压变换器分别与压电变换器和微控制器及无线通信模块相连。本实用新型在上层管理模块的辅助下，能实现摔倒报警、运动监测、防走失等功能，具有简单、适用等特点，有很好的推广和实用价值，特别适合老人防摔倒等应用，广泛的推广应用后会产生良好的经济效益和社会效益。

Description

一种摔倒报警多功能智能鞋

技术领域

本实用新型涉及智能控制技术领域，尤其涉及一种摔倒报警多功能智能鞋。

背景技术

目前随着人们日常生活的不断进步，智能穿戴设备越来越多，具有运动监测功能的设备从某种程度上已经普及，任意一款具有加速度传感器、安装了健身软件的手机就可实现，还有众多更专业的运动手环、手表、心律监测带甚至是服装，可以监测我们的运动强度和频率。智能运动鞋也是其中的一种，在运动鞋底集成传感器，可以实现多种功能，如：

1)联想发布的智能跑鞋概念，集成大量传感器，可实时监测用户运动数据并传输至手机上，鞋面上集成了LED显示，可以随时表现用户的健康和心情状态。

2)GPS Smartsole公司，则推出了智能鞋垫，内置GPS芯片，可随时追踪老人和孩子的位置，防止走失；

3)Lechal公司所推出的智能跑鞋、鞋垫，专注新型的健康监测体验。

4)美国的Scribe Labs的团队就设计了一款名为runScribe的跑步追踪器，而runScribe可以通过收集各种数据最终还原当时的运动状态，并且以3D的方式呈现出来。内置有9轴运动传感器，不仅可以记录步数、距离以及速度，还能够实时跟踪每个步伐中的各种加速度和扭曲度等动态参数；

5)重庆云田里科技有限公司设计的“EWILLIN智能应用发电运动鞋”，能将行走中产生的动能经“压电陶瓷技术”转换发电，并将电能存储于鞋内的微型电池中。鞋面上配有USB接口，插上手机、相机等移动设备，就能输送鞋内储存的电能，实现移动充电。此外，这款运动鞋还能提供海拔检测、气压检测、温度检测、GPS求救、计步器、运动轨迹记录等功能。

在现有的智能鞋的设计中，“EWILLIN智能应用发电运动鞋”解决了其他一些运动鞋无法实现长时间供电的问题，但并没有充分利用压电装置提供的信息。运动轨迹等运动的感知，一般采用专用的运动传感器，增加了元器件的数量，这样既增大了耗电量，也降低了系统的可靠性。一些辅助功能，如海拔检测、气压检测、温度检测等辅助功能的实现，将其集成在智能鞋上，并不是十分合理，因为这些功能，在任何一款智能手机上就能很好的解决，集成到智能鞋上增加了鞋的设计复杂度和成本。另外，随着人口老龄化的发展，防止老人走失以及摔倒后不能及时处理而造成的意外越来越多。

如公开号为：CN103720115A的专利申请文件中公开了一种智能鞋，包括鞋底和鞋面，所述的鞋底内设有将压力转换为电信号输出的压力传感器和控制单元，所述的控制单元包括无线通信模块和控制模块，所述的无线通信模块与控制模块数据连接；控制模块与压力传感器数据连接。本发明的智能鞋发电装置提高了计步、测重准确率和电能转化效率，满足了各元件对电能的需求；同时能进行鞋内温湿度的测量具有实际应用的意义；以及通过微型化和智能化的设计，使得普通的鞋实现多功能性、实用性的提升，为用户提供了更多穿着享受和体验。

以上所公开的技术方案中均没有对本申请中所要解决的问题提出解决的技术方案，同时也没有任何的相关技术启示，有鉴于此，故提出本申请。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种摔倒报警多功能智能鞋。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。

本实用新型提供了如下方案：

一种摔倒报警多功能智能鞋，所述智能鞋包括：鞋体、信息采集模块和上层管理模块，所述信息采集模块设置在所述鞋体的鞋底内部，所述信息采集模块包括：压电变换器、储能及电压变换模块以及微控制器，所述压电变换器分别与储能及电压变换器和微控制器相连接，所述储能及电压变换器分别与压电变换器和微控制器及无线通信模块相连。

微控制器为具有无线通信功能的微控制器，所述微控制器上设置有集成蓝牙通信和模数转换接口。

所述信息采集模块还包括：加速度计模块和卫星定位模块，所述加速度计模块和卫星定位模块均与微控制器相连，且所述加速度计模块和卫星定位模块设置在鞋底内部靠近鞋头的一端。

所述信息采集模块还包括：无线通信天线，所述无线通信天线与所述微控制器相连。

所述上层管理模块包括无线收发器、管理控制器以及远程无线通信模块，所述管理控制器分别与所述无线收发器和无线远程通信模块相连。

所述上层管理模块还包括显示装置和人机交互模块，所述显示装置和人机交互模块分别与所述管理控制器相连接，且所述人机交互模块中还包括声光报警装置。

所述微控制器上设置有集成的模拟-数字转换接口，所述模拟-数字转换接口与压电变换器相连。

所述采集模块设置在鞋垫内。

所述采集模块设置在鞋跟内。

所述采集模块外部包覆有柔性防水涂层。

通过实施本实用新型中所提供的技术方案，可获得的技术效果如下：

本实用新型在上层管理模块的辅助下，能实现摔倒报警、运动监测、防走失等功能，具有简单、适用等特点，有很好的推广和实用价值，特别适合老人防摔倒等应用，广泛的推广应用后会产生良好的经济效益和社会效益。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1为本实用新型中一种摔倒报警多功能智能鞋的信息采集模块结构示意图；

图2为本实用新型中一种摔倒报警多功能智能鞋的上层管理模块结构示意图。

图3为本实用新型中一种摔倒报警多功能智能鞋的信息采集模块结构示意图。

图中标记：1.压电变换器，2.储能及电压变换器，3.微控制器，4.无线电通信天线，5.加速度计模块，6.卫星定位模块，7.信息采集模块，8.上层管理模块，10.无线收发器，11.管理控制器，12.显示装置，13.人机交互模块，14.无线远程通信模块。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型公开了一种摔倒报警多功能智能鞋。本摔倒报警多功能智能鞋是一种基于压电变换供电及采样的的摔倒报警多功能智能鞋，主要包括鞋体、置于鞋垫或鞋根位置的信息采集模块7两部分组成。

信息采集模块7主要包括压电变换器1、储能及电压变换模块2、具有无线通信功能的微控制器3、无线通信天线4。

所述的压电变换器1采用压电晶体或者压电陶瓷材料的转换器，实现将压力转换为电能，储能及电压变换器2采用储能电容，电压变换器1采用电压调整器件来完成恒定电压的输出，微控制器3及无线通信模块，可采用TI公司的带有zigbee通信单元的低功耗MCU-CC2400，无线通信天线4采用zigbee的2.4G天线。加速度计采用低功耗三轴mems加速度计。

如图2所示，具体的压电变换器采用V21BL，实现将压力转换为电能，储能及电压变换器2采用储能电容，电压变换器1采用LTC3588，微控制器3及无线通信模块，采用TI公司的CC2540，该芯片集成蓝牙通信和模数转换接口，可以将采集的数据发送到上层管理模块(如手机)。

其中压电陶瓷的输出电压随人施加在其上的压力的变化而变化，该电压信号通过储能电容进行能量储存，由电压变换器实现将储能电容上的电压转换为额定输出的电压3.3V为微控制器及其他电路供电；同时变化的压电陶瓷输出信号经过微控制器的A/D转换接口，微控制器通过对该信号的采集及处理实现对人的行走状态的跟踪。通过上层管理模块的配置，可以实现人行走的计步功能；当使用者摔倒时，压电陶瓷的输出信号主要是噪声，通过对这一状态的识别，可以实现摔倒的检测，将处理后的信息发送到上层管理模块，进行显示或报警。

在信息采集模块7中，压电变换器1在人正常行走时，受到人体重量的压力，将该压力转换为电信号，该信号随着压电变换器收到的压力不同而周期性波动。压电变换器输出的电压信号输入到储能及电压变换器2，实现电能的储存，并将电压转换为整个模块所需要的电压，为微控制器3提供所需要的电源。压电变换器1的输出，即用于通过储能和电压变换模块2用于给整个信息采集模块供电之外，还被微控制器3进行信息采集。采集模块7中的微控制器3在软件算法的支持下，可以根据压电变换器的输出信号变化，检测人的当前状态，如正常行走、跑步，抑或是摔倒状态；微控制器3通过集成的模拟-数字转换接口(A/D转换)实现对压电变换器输出信号的采集，通过对该信号的处理，实现对人的行走状态的判别。

所述采集模块7可以设计在鞋垫或鞋的鞋跟位置处。

实施例2

参照实施例1中所提供的技术方案，其他同实施例1中内容，其不同之处在于：如图1所示，所述的采集模块7中还设置有加速度计模块5和卫星定位模块6，具体的：加速度计采用低功耗三轴mems加速度计，如MMA7260即可实现。

所述压电变换器1为加速度计模块5和卫星定位模块6提供电能供给，通过加装这两个模块可使智能鞋进一步可靠检测摔倒等状态，可以在压电转换器1信号检测的基础上，利用加速度计信息进行融合识别，加速度计在人行走的过程中，重力场方向是恒定的，加速度计随着人的行走呈现一定规律的变换，当人摔倒时，加速度计检测到的重力场的方向将发生较大变化。根据这一变化，配合压电转换器信号的检测，可靠识别出人摔倒的状态。

实施例3

参照实施例1或实施例2中所提供的技术方案，其他同上述实施例中内容，其不同之处在于：多功能鞋还与随身携带的上层管理模块8相配合，如图2所示，所述上层管理模块8主要包括无线收发器10、管理控制器11、显示装置12、人机交互模块13、远程无线通信模块14。

这里可以通过加速度计5的信号，以及卫星定位模块6的信息，来实现智能鞋的摔倒报警、运动监测、防走失功能。微控制器3集成有无线收发模块，可以通过无线收发天线4将采集或处理过的信息发送给上层管理模块8，也可以接受上层管理模块8发出的配置参数及工作模式指令等。

在上层管理模块8中，通过无线收发器10接受信息采集模块发送的人的运动状态信息，将该信息发送到管理控制器11，管理控制器11通过人机交互模块13实现和使用者的交互，包括系统工作模式的配置，参数的手动设置或调整等，并将相关信息通过显示装置12展示给操作者；根据用户的设置，判断是否需要将处理后信息(包括报警信息)通过无线远程通信模块14发送给预先设定好的对象，或者通过人机交互模块中的声光报警进行报警。

管理模块8采用在手机上安装一个app实现。上层模块和信息采集模块采用蓝牙接口进行通信，App读取信息采集模块的信息，将信息显示在手机的液晶屏上，使用者通过键盘或触摸屏来配置模块的工作模式等参数，设定一旦出现意外情况的联系电话等，在发生意外时，通过短信或者电话给设定的通知者，所述管理模块8也可以用专门的电路模块来实现。

实施例4

参照实施例1、实施例2或者3中所提供的技术方案，其他同上述实施例中内容，其不同之处在于：采集模块7外部包覆有柔性防水涂层，通过加入该柔性防水涂层，可使采集模块7具有良好的柔韧性以及防水性，在不影响数据采集以及舒适程度的前提下，使得采集模块7具有了良好的防水性。

所述的柔性防水涂层均匀的包覆在所述采集模块7外部，二者成一体化结构。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种摔倒报警多功能智能鞋，智能鞋包括：鞋体、信息采集模块和上层管理模块，信息采集模块设置在鞋体的鞋底内部，其特征在于：

信息采集模块包括：压电变换器、储能及电压变换模块以及微控制器，压电变换器分别与储能及电压变换器和微控制器相连接，储能及电压变换器分别与压电变换器和微控制器及无线通信模块相连；

微控制器为具有无线通信功能的微控制器；

信息采集模块还包括：加速度计模块和卫星定位模块，加速度计模块和卫星定位模块均与微控制器相连，且加速度计模块和卫星定位模块设置在鞋底内部靠近鞋头的一端；

信息采集模块还包括：无线通信天线，无线通信天线与微控制器相连；

上层管理模块包括无线收发器、管理控制器以及远程无线通信模块，管理控制器分别与无线收发器和无线远程通信模块相连；

上层管理模块还包括显示装置和人机交互模块，显示装置和人机交互模块分别与管理控制器相连接，且人机交互模块中还包括声光报警装置；

微控制器上设置有集成的模拟-数字转换接口，模拟-数字转换接口与压电变换器相连；信息采集模块外部包覆有柔性防水涂层。

2.一种摔倒报警多功能智能鞋，智能鞋包括：鞋体、信息采集模块和上层管理模块，信息采集模块设置在鞋体的鞋垫内部，其特征在于：

信息采集模块包括：压电变换器、储能及电压变换模块以及微控制器，压电变换器分别与储能及电压变换器和微控制器相连接，储能及电压变换器分别与压电变换器和微控制器及无线通信模块相连；

微控制器为具有无线通信功能的微控制器；

信息采集模块还包括：加速度计模块和卫星定位模块，加速度计模块和卫星定位模块均与微控制器相连，且加速度计模块和卫星定位模块设置在鞋垫内部靠近鞋头的一端；

信息采集模块还包括：无线通信天线，无线通信天线与微控制器相连；

上层管理模块包括无线收发器、管理控制器以及远程无线通信模块，管理控制器分别与无线收发器和无线远程通信模块相连；

上层管理模块还包括显示装置和人机交互模块，显示装置和人机交互模块分别与管理控制器相连接，且人机交互模块中还包括声光报警装置；

微控制器上设置有集成的模拟-数字转换接口，模拟-数字转换接口与压电变换器相连；信息采集模块外部包覆有柔性防水涂层。