CN214623871U - 一种老年人跌倒防护报警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智能可穿戴设备技术领域，具体为一种老年人跌倒防护报警装置，包括有MCU、跌倒检测传感器、语音模块、通信模块以及充气驱动装置、气囊，气囊设置有排气孔。在跌倒检测传感器检测到人体跌倒后，MCU会给脉冲点火器一个点火信号启动点火，使叠氮化钠分解产生氮气，并经过滤器过滤除去烟雾及灰尘，从气体喷口喷入气囊，使气囊在检测到跌倒后的瞬间充满气体，从而保护老年人的各个身体部位。当老人倒地后不能自行爬起来时排气孔可以将气体慢慢从充气气囊中排出，避免老人被气囊一直顶着，使老人感觉不舒适，语音模块也会进行语音播报求助，通信模块会获取位置信息并通过短信形式将摔倒信息和位置信息发送到亲人手机上。

Description

一种老年人跌倒防护报警装置

技术领域

本实用新型涉及智能可穿戴设备技术领域，具体为一种老年人跌倒防护报警装置。

背景技术

老年人由于年龄增长，身体机能老化，骨质疏松，平衡感失调容易突然摔倒，导致长期住院治疗，目前的跌倒防护装置主要是针对跌倒后的检测设备及报警，并没有对老年人跌倒这个过程进行有效的保护，远远不能预防或阻止跌倒带来的严重伤害。

基于此，本实用新型设计了一种老年人跌倒防护报警装置，以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种老年人跌倒防护报警装置，用以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种老年人跌倒防护报警装置，包括有跌倒检测传感器以及用于对整个装置供电的锂电池，所述跌倒检测传感器电性连接有MCU，所述MCU电性连接有充气驱动装置，所述充气驱动装置连接有保护气囊，所述保护气囊包括有充气气囊和用于对充气气囊充气的充气装置，所述充气气囊设置有排气孔。

优选的，所述充气装置包括有与充气气囊内腔连通的气体发生腔，所述气体发生腔填充叠氮化钠，所述气体发生腔设置有脉冲点火器，所述气体发生腔的出气端还设置有过滤器。

优选的，所述MCU分别电性连接有通信模块和语言模块。

优选的，所述锂电池输出端连接有稳压芯片，所述锂电池通过稳压芯片与MCU电性连接。

优选的，所述充气气囊包括有头部气囊，所述头部气囊连接有颈部气囊，所述颈部气囊连接有腰部气囊，所述腰部气囊连接有臀部气囊，所述臀部气囊两侧设置有髋部气囊。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：在跌倒检测传感器检测到人体跌倒后，脉冲点火器会点燃适量的火药产生大量的高温气体，然后冲撞或粉碎气体发生剂叠氮化钠产生大量氮气，并经过滤器过滤除去烟雾及灰尘，从气体喷口喷入气囊，使气囊在检测到跌倒后的瞬间充满气体，从而保护老年人的各个身体部位，防止老人跌倒后，产生骨折等问题。老年人倒地之后会启动语音模块报警，同时获取位置信息通过短信形式将位置信息和跌倒信息发送给亲人。

当老人倒地后不能自行爬起来时排气孔可以将气体慢慢从充气气囊中排出，避免老人被充气气囊一直顶着，使老人感觉不舒适的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型保护气囊结构示意图；

图3为本实用新型充气装置结构示意图；

图4为本实用新型跌倒检测算法流程示意图；

图5为本实用新型整个程序流程示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、保护气囊；2、充气气囊；3、充气装置；4、排气孔；5、气体发生腔；6、叠氮化钠；7、脉冲点火器；8、过滤器；9、头部气囊；10、颈部气囊；11、腰部气囊；12、臀部气囊；13、髋部气囊。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种老年人跌倒防护报警装置，包括有跌倒检测传感器以及用于对整个装置供电的锂电池，跌倒检测传感器型号为MPU6050，其集成了三轴加速度、陀螺仪并自带DMP(数字运动处理器)，锂电池的型号为18350的5V可充电电池，容量为2000mAh。

跌倒检测传感器电性连接有MCU，MCU型号为STM32F103C8T6，MCU电性连接有充气驱动装置，充气驱动装置连接有保护气囊1，保护气囊1包括有充气气囊2和用于对充气气囊2充气的充气装置3，充气气囊2设置有排气孔4。

具体的，充气装置3包括有与充气气囊2内腔连通的气体发生腔5，气体发生腔5填充有叠氮化钠6，气体发生腔5设置有脉冲点火器7，气体发生腔5的出气端还设置有过滤器8。

具体的，MCU分别电性连接有通信模块和语言模块，通信模块型号为SIM800C GSM/GPRS，通信模块SIM800C GSM/GPRS可以使用基站定位获得老年人的位置信息并通过短信形式将老人摔倒信息和所在位置信息发送到亲人手机上。语音模块型号为JQ8400-FL，语音模块JQ8400-FL可以当老人摔倒时发出警报提示，MCU还连接有颜色为红色LED状态指示灯和颜色为蓝色LED状态指示灯，蓝色LED状态指示灯亮起表示系统正常工作，红色LED状态指示灯亮起表示电池电量不足需要及时充电。

具体的，锂电池输出端连接有稳压芯片，稳压芯片型号为AMS1117-3.3，锂电池通过稳压芯片与MCU电性连接。

具体的，充气气囊2包括有头部气囊9，头部气囊9连接有颈部气囊10，颈部气囊10连接有腰部气囊11，腰部气囊11连接有臀部气囊12，臀部气囊12两侧设置有髋部气囊13。头部气囊9与颈部气囊10由一个充气装置3对头部气囊9与颈部气囊10进行充气，腰部气囊11、臀部气囊12、髋部气囊13由另外一个充气装置3对腰部气囊11、臀部气囊12、髋部气囊13进行充气。

本实施例的一个具体应用为：人体摔倒形式有后摔，前摔，右侧摔，经过试验和常识发现人体左摔一般倾向于还是偏向往后摔，因此将左摔检测部分融合到后摔中，摔倒检测主要是采用阈值判断并加以时间限制以减少误报。跌倒检测实验中发现从有摔倒意向到完全摔倒整个跌倒过程时间一般不超过600ms，为了不引起误报，现将整个跌倒检测过程时间限制在450ms内。

MPU6050传感器在不同坐标系下所测得的人体摔倒数据是不一样的，现将人体向下定为Y轴，左手侧定为X轴，人体正前方定为Z轴与MPU6050的方位矩阵相匹配，通过大量实验采集数据并分析，得到各种摔倒形式的加速度、角速度、角度阈值信息如下表：

	三个轴加速度(g)	角速度(rad/s)	角度(°)
				后摔	Y：2.6 Z：2.7或(-3)	X：-2800	32
前摔	Y：2.6 Z：-3	X：3500	-34
				右侧摔	X：2.8	Z：3300	32

以上所得阈值并不是在同一次数据采集中满足，而是可能在不属于同一次数据采集中分批次达到阈值条件，同时将跌倒时间限制在了450ms内，因此建立一个数组，当检测到相关参数满足阈值条件时，将数组中各个代表阈值条件的元素赋值为1，并建立三个变量分别存放定时器所计时的时间，当达到所有的跌倒条件时，将此时定时器的计时时间赋值给计时变量，与之前最早能达到阈值条件的计时变量相减小于450ms才判定为跌倒；人体动作较大时，会满足某些阈值条件，但一般不会在450ms内同时满足跌倒的阈值条件，为了进一步减少误判，每隔一定时间会对各个代表阈值条件的元素清0。

语音模块JQ8400-FL可以当老人摔倒时发出警报提示和提醒模块初始化失败、电池电量不足时提醒需要马上充电。MPU6050刚开始启动时会启动自检程序，一般刚开始几秒需要稳定测的数据才比较准和稳定，通信模块也需要一定的初始化时间，因此当初始化失败时，语音提醒初始化失败并复位重启，稳定启动初始化成功后语音播报初始化成功；当老年人摔倒后，躺在地上不能自己独立爬起来时，语音播报摔倒了需要救助，当老年人摔得不严重能自己爬起来时，则会停止语音播报。

老年人跌倒后需要保护的部位为头部、颈椎、腰部、髋关节，因此可以采用一件马甲形式的外套，将充气气囊2折叠抚平后放入马甲中，当充气装置3触发时，充气气囊2从马甲中膨胀出来，从而对老人进行保护。

老年人在跌倒后身体动作会在短时间内有很大的变化幅度，加速度、角速度数据会在瞬间变化，会产生异于普通动作的很大的角速度、角度数据，角度也会由一开始的0度向90度变化，向前摔倒是向负的90度变化，同时根据实验数据可以得到老年人跌倒时间一般不超过600ms，根据这些特征遍可以设置加速度、角速度、角度数据的阈值，当老年人摔倒时，跌倒检测传感器通过检测角速度、角度数据，角度三项数据，当角速度、角度数据，角度三项数据会满足这些阈值条件同时也在跌倒的时间范围内，则判定为跌倒。老年倒地之前就会触发充气装置3，会给脉冲点火器7一个点火信号，然后脉冲点火器7会点燃适量的火药产生大量的高温气体，然后冲撞或粉碎气体发生剂叠氮化钠6产生大量氮气，并经过滤器8过滤除去烟雾及灰尘，从气体喷口喷入气囊，使充气气囊2在检测到跌倒后的瞬间充满气体，从而保护老年人的各个身体部位。老年人倒地之后会启动语音模块报警，同时获取位置信息通过短信形式将位置信息和跌倒信息发送给亲人。当老人倒地后不能自行爬起来时排气孔4可以将气体慢慢从充气气囊2中排出，避免老人被充气气囊2一直顶着，使老人感觉不舒适的问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种老年人跌倒防护报警装置，包括有跌倒检测传感器以及用于对整个装置供电的锂电池，其特征在于：所述跌倒检测传感器电性连接有MCU，所述MCU电性连接有充气驱动装置，所述充气驱动装置连接有保护气囊，所述保护气囊包括有充气气囊和用于对充气气囊充气的充气装置，所述充气气囊设置有排气孔。

2.根据权利要求1所述的一种老年人跌倒防护报警装置，其特征在于：所述充气装置包括有与充气气囊内腔连通的气体发生腔，所述气体发生腔填充有叠氮化钠，所述气体发生腔设置有脉冲点火器，所述气体发生腔的出气端还设置有过滤器。

3.根据权利要求2所述的一种老年人跌倒防护报警装置，其特征在于：所述MCU分别电性连接有通信模块和语言模块。

4.根据权利要求3所述的一种老年人跌倒防护报警装置，其特征在于：所述锂电池输出端连接有稳压芯片，所述锂电池通过稳压芯片与MCU电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种老年人跌倒防护报警装置，其特征在于：所述充气气囊包括有头部气囊，所述头部气囊连接有颈部气囊，所述颈部气囊连接有腰部气囊，所述腰部气囊连接有臀部气囊，所述臀部气囊两侧设置有髋部气囊。

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