TWI689899B - 人員意識預警系統及其方法 - Google Patents

Abstract

一種人員意識不良預警系統，包含動作感測器，偵測人員是否位於特定空間；語音播放單元，用於發出語音提問。其中，語音提問對應於預設答案，且預設答案設定有相似度的參考值；麥克風，用於接收語音回答；警示單元，用於發出警示；資料處理模組，連接於動作感測器、語音播放單元、麥克風以及警示單元。其中，當人員位於特定空間時，資料處理模組進行計時，並於進行計時到達門檻時間時，產生語音提問；資料處理模組並比對語音回答與預設答案的相似度，並且當相似度小於參考值，或產生語音提問後經過警示時間未接收到語音回答，產生警示並驅動至警示單元發出警示。

Description

人員意識預警系統及其方法

本發明是關於一種預警系統，特別是一種人員意識不良預警系統及其方法。

一般而言，常見的預警系統，多數是藉由單一事件的觸發，對特定的人員發出警報或通知。例如，火災預警與通報系統，利用一溫度感測器偵測溫度超過一門檻值時，發出警報通知相關的人員。又例如一種防盜系統，利用一光線感測器偵測特定區域，當有人員進入特定區域時，觸發光線感測器發出一強光或是發出一通知警報。

上述這些的預警系統，都是藉由單一事件所觸發或是單一條件去判定，預警系統接收到前述觸發訊號或達到前述條件後，才發出一通知或是警報。然而，這樣的判斷方式或是預警系統，位於著可能會因為單一事件觸發或是單一條件而造成系統的誤判，造成所謂的假警報。

因此，如何使預警系統有效地判斷或分析事件的發生，是否達到預警的標準是一個極需改善的課題。

有鑑於此，本發明提出一種人員意識不良預警系統，人員意識不良預警系統包含：動作感測器、語音播放單元、麥克風、警示單元及資料處理模組。動作感測器，偵測一人員是否位於一特定空間。語音播放單元，用於發出一語音提問，其中語音提問對應於一預設答案，且預設答案設定有一相似度的參考值。麥克風，用於接收一語音回答。警示單元，用於發出一警示。並且，資料處理模組，連接於動作感測器、語音播放單元、麥克風以及警示單元。其中，當人員位於特定空間時，資料處理模組進行計時，並於進行計時到達一門檻時間時，產生語音提問；資料處理模組並比對語音回答與預設答案的相似度，並且當相似度小於該參考值，或產生語音提問後經過一警示時間未接收到語音回答，產生警示並驅動至警示單元發出警示。

在一實施例中，一種人員意識不良預警方法，在一特定空間確認一人員的意識狀態，並於人員的意識狀態不良時發出一警示，人員意識不良預警方法包含：偵測人員是否位於特定空間；當人員位於特定空間時進行計時；於進行計時到達一門檻時間時，發出一語音提問，其中語音提問對應於一預設答案，且預設答案設定有一相似度的參考值；接收人員的一語音回答，並對語音回答與預設答案的相似度；以及當相似度小於該參考值，或產生語音提問後經過一警示時間未接收到語音回答，發出警示。

在一實施例中，警示單元是一連線裝置，用以對遠端的一雲端中心發出警示。

在一實施例中，資料處理模組具有一本地模式(local mode)與一雲端模式(cloud mode)，其中：於本地模式，資料處理模組內建的語音命令提出語音提問；以及於雲端模式，資料處理模組透過一網路連線與一遠端之語音助理進行遠端通訊連線。

在一實施例中，資料處理模組更包含一演算法單元，用以依據預設答案的一關鍵字或一語意的特徵來分析或/及比對語音回答與預設答案的相似度。

在一實施例中，參考值為一數值範圍，且依照相似度與參考值的關係，資料處理模組分為下列三等級執行後續作業，分為下列三等級：正常等級，相似度大於參考值，資料處理模組不產生警示；危險等級，相似度小於參考值，資料處理模組以警示單元發出警示；預警等級，相似度落入參考值的數值範圍，資料處理模組調整門檻值並重新計時。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。

圖1繪示本發明人員意識不良預警系統一實施例之方塊示意圖。如圖1所繪，人員意識不良預警系統100包括資料處理模組10、動作感測器20、語音播放單元30、麥克風40以及警示單元50。資料處理模組10分別電性連接於動作感測器20、語音播放單元30、麥克風40、以及警示單元50。

如圖1所示，動作感測器20、語音播放單元30、麥克風40、以及警示單元50可以依據訊號輸入輸出關係，分類為輸入訊號單元11與輸出作動單元22。在圖1中將輸入訊號單元11繪示於資料處理模組10的左側而輸出作動單元22繪示於右側係為了方便閱讀，並非用於限定該些單元與資料處理模組10的相對位置關係。

如圖1所示，輸入訊號單元11包括動作感測器20及麥克風40，用以產生一輸入訊號並輸入至資料處理模組10。輸出作動單元22包括語音播放單元30與警示單元50，用以響應於資料處理模組10產生之輸出訊號。

如圖1所示，動作感測器20安裝於一特定空間，用於偵測人員是否位於特定空間。動作感應器20具體實施例如但不限於偵測人員於浴廁活動的紅外線感測器（Passive Infrared Sensor, PIR sensor），或偵測人員是否躺臥於床墊的壓力感應器。麥克風40用於接收人員發出之一語音回答。

如圖1所示，輸出作動單元22包含語音播放單元30及警示單元50。語音播放單元30用於向特定空間中的人員發出語音提問，語音提問對應於一預設答案，且預設答案設定有相似度的一參考值。語音播放單元30可為各種形式的揚聲器（喇叭），而且可以是單獨設置，或是利用音響、電視機等家電裝置的喇叭來做為語音播放單元30，只要透過適當的音訊線將前述的家電裝置連接到資料處理模組10即可。警示單元50用於發出警示，警示單元50例如但不限於蜂鳴器、揚聲器或警示燈，因此對應的警示可為蜂鳴聲響、喇叭警告音/警告語音、閃光。在警示單元50以聲音發出警示的場合，語音播放單元30與警示單元50可以結合為同一個揚聲器來實施，而不必然需要兩個各自分離的單元。警示單元50也可以是連線裝置，用以對遠端的一雲端中心200發出該警示。

資料處理模組10執行比對比語音回答與預設答案的演算法，而產生語音回答相較於預設答案的相似度。資料處理模組10更包含演算法單元10a，演算法單元10a用於執行一演算法，以依據預設答案的一關鍵字或一語意的特徵來分析或/及比對語音回答與預設答案的相似度。前述演算法包含但不限於模糊推論演算法或神經網路演算法。

除了語音回答，輸入訊號單元11還能輸入多個訊號至資料處理模組10而啟動演算法單元10a，前述多個訊號中的至少一種經過模糊推論演算法或神經網路演算法的計算，由計算的結果決定是否針對人員於特定空間的狀況發出警示。前述多個訊號經過模糊推論演算法或神經網路演算法的計算後，產生一結果並經過一回授路徑再傳送資料處理模組10，即將一部分的輸出訊號送回輸入端形成一回授機制。

圖2繪示本發明人員位於一特定空間之使用情境圖。如圖2所繪，當人員在特定空間300，且特定空間300設置有一人員意識不良預警系統（以動作感測器20作為代表）。如圖2所繪，特定空間佈置有二個動作感測器20，此處僅以「二個」動作感測器為範例代表整個人員意識不良預警系統，但動作感測器數量不限於此。

在一些實施例中，特定空間可為一客廳、一臥室、一浴室、一廁所或是一張床墊（動作感測器20可為一壓力感應器且設置於床墊中），由大的空間至小的特定範圍皆適用。以圖2為例，當人員從門外進入特定空間，圖2繪示臥室來說，人員進入臥室時，左右兩邊二個動作感測器20開始偵測，以紅外線動作感測器來說（PIR sensor），紅外線動作感測器會察覺溫差變化（進入前進入後溫差不相同），紅外線感測器會產生動作信號，進而確認人員進入臥室。

在本實施例中，請同時參考圖1及圖2，圖3為繪示本發明人員意識不良預警系統一實施例之流程圖。一種人員意識不良預警方法，方法包含下列的步驟，但步驟次序不限於此，以下是各個步驟的解釋：

偵測人員步驟S410：動作感測器20持續偵測人員是否位於特定空間，當人員進入特定空間時，動作感測器20會產生一訊號變化（即人員進入前進入後所產生訊號變化），資料處理模組10根據此訊號變化確認人員位於特定空間。

計時步驟S420：資料處理模組10具有一計時機制，在確認人員位於特定空間後，資料處理模組10啟動計時機制開始進行計時，並設定一計時的時間門檻，時間門檻可依據需要狀態設定長的時間門檻或短的時間門檻，例如，時間門檻設為1、2、3、5、10、15、30、40、50分鐘。時間門檻可依據人員的身理和心理狀況調整，舉例來說，老人獨居位於特定空間時，時間門檻可設定為短的時間門檻，短的時間門檻設為1~3分鐘發出語音詢問，以免錯過通報的黃金時間造成任何危險。

發出語音問題步驟S430：當資料處理模組10進行計時到達此時間門檻時，資料處理模組10產生語音提問，並依據語音提問發送一控制訊號致動語音播放單元30，語音播放單元30依據此控制訊號發出語音提問。如前所述，語音提問對應於預設答案，例如，語音提問：今天星期幾?預設答案：今天星期一。

是否回答語音問題步驟S440：此時人員的狀況可分為有回答問題或沒有回答問題兩種。在語音播放單元30發出前述語音提問後，資料處理模組10會再重新啟動計時機制，並設定一計時的警示時間範圍（警示時間可設定介於5分鐘至10分鐘之間），如果超過此警示時間仍沒有收到人員的語音回答（則是朝向圖3步驟S440”否”的流程），則資料處理模組10會產生警示，以驅動警示單元50發出警示（警示步驟460）。

請繼續參考圖3，如果人員是有回答問題的情況下（朝向圖3步驟S440”是”的流程），換句話說，人員向麥克風40針對語音提問回覆語音回答，麥克風40接收此語音回答並傳送至資料處理模組10。

比對步驟S450：比對語音回答和預設答案的相似度是否小於參考值。預設答案設定有一相似度的參考值，資料處理模組10比對此語音回答與預設答案兩者間的相似度，並且資料處理模組10進一步判斷相似度與此參考值的關係。

警示步驟S460：發出警示。當相似度小於此參考值時，代表人員已經無法正確回應語音提問，資料處理模組10產生警示，並驅動警示單元50發出警示步驟S460，資料處理模組10會因為前述條件產生警示，以驅動警示單元50並發出警示，表示人員的意識可能處於不良狀態。

在一些實施例中，參考值並非單一數值，而是一數值範圍。此時，可以把人員情況分類為三種等級，包含正常等級、危險等級以及預警等級，資料處理模組10以三等級執行後續作業。

如果人員是有「完整」回答問題的情況下，亦即，人員向麥克風40針對語音提問完整回覆語音回答，此時語音回答與預設答案之相似度可能近似於100%，而會大於參考值。大於參考值表示人員的意識是很正常的狀態，資料處理模組10會因為前述條件認定不需要發出警示訊號。換言之，人員有語音回答並且具有完整正確的回答，資料處理模組10認定為正常等級，不會發出警示訊號。

如果人員是有一部分回答問題的情況下，換句話說，人員向麥克風40針對語音提問回覆一部分語音回答，麥克風40接收此部分語音回答並傳送至資料處理模組10，資料處理模組10並比對此語音回答與預設答案兩者間的相似度，判斷相似度落入參考值的數值範圍內，資料處理模組10會因為前述條件認定為預警等級，需要發出預警警告取代警示。預警等級表示人員有意識但無法完整回答語音提問，人員可能是快要昏厥或是意識不清的狀態，但也可能是單純不想回答完整答案。因此，資料處理模組10的計時器又回頭重新啟動並且計時（則是朝向圖3步驟S450”否”的流程）並且縮短門檻時間，當計時器時間達到前述門檻時間，語音播放單元30會重新發送新的語音提問，在依據人員的語音回答去認定相似度，以重複確認人員狀態。

如果人員的語音回答的相似度小於參考值，例如語音回答之答案文不對題或是語音回答之答案離預設答案的差異很大（例如：問A答B），此時就會立刻進行警示。

在另一些實施例中，請參考圖4，當人員位於特定空間時，人員意識不良預警系統100的資料處理模組10可以在一本地模式（local mode）與一雲端模式（cloud mode）之間擇一執行。在本地模式該資料處理模組10內建的語音命令提出該語音提問，透過語音播放單元30發出，並執行如前述的步驟。在雲端模式，資料處理模組10透過網路101連線至一雲端中心200，雲端中心200具有一線上的語音助理（voice assistant）。資料處理模組10透過網路101與一遠端之語音助理建立遠端通訊連線，使得雲端中心200的語音助理透過網路101與位於特定空間300的人員進行遠端溝通，而由語音助理判斷人員狀態。其中，雲端中心200的語音助理可為一通報中心人員、客服人員或是醫療看護人員其中之一。

在一些實施例中，其中該資料處理模組處理的訊息更包含：該語音回答的頻率、該語音回答的音量、以及該語音回答的時段。

在一些實施例中，請參照圖5，當人員位於一特定空間，並且透過麥克風40回答語音播放單元30所產生語音提問時，人員意識不良預警系統100的資料處理模組10處理的訊息更包含：語音回答的頻率、語音回答的音量、以及語音回答的時段。語音回答的頻率指的是人員回答語音提問的頻率，例如，人員間隔多久回答語音提問，人員回答語音提問的次數。語音回答的音量，當人員回答語音問答時，每個人說話都有固定的振幅，當振幅增加時表示音量也提升了，經過演算法單元10a計算可能推測此人員情緒變得激動或緊張。語音回答的時段，人員意識不良預警系統100是全天在運作的，因此，人員回答語音提問的時間就顯得重要。例如，如果已經超過晚上10點鐘，資料處理模組10將減少控制語音播放單元30產生語音提問的次數，亦即對應的延長計時的時間門檻，間隔更久的計時的時間才產生語音提問而減少同一時段內的語音提問的次數，以符合人員的作息時間。在另一些實施例中，已經超過晚上10點鐘老人家起床上廁所，這時資料處理模組10將增加控制語音播放單元30產生語音提問的次數，亦即對應的縮短計時的時間門檻，針對老人家起床活動時間增加語音提問，以注意老人家的活動是否安全。或者，當老人獨居一個人在家時，而家人通常在時間早上9點鐘到下午5點鐘外出工作，資料處理模組10將控制語音播放單元30產生增加語音提問的次數，以確保老人單獨在家活動的狀態是安全。

在另一實施例中，請參照圖6，人員意識不良預警系統100的左端輸入訊號單元11更包含一參數資料庫60。參數資料庫60儲存有人員資訊的參數，並且電性連接於人員意識不良預警系統100中。人員資訊的參數可以為下列說明：家庭中的成員人數，家庭中人員的年紀，家庭中人員的活動能力（活動能力可能與前述年紀為負相關，舉例來說，年紀越大者，活動能力越差，如：七、八十歲的高齡長者）。其中，年紀及活動能力作為人員意識不良預警系統100的輸入訊號時，可以用於增加判斷條件，例如，年紀較大的人員，語音播放單元30產生語音提問的次數可以增加，但是由於人員年紀較大回答時可能比較緩慢或是有聽力上的問題，因此，麥克風40在接收語音回答可能會需要較久的時間，甚至調整語音播放單元30可能重複產生語音提問，以確保人員確實聽到問題，而接收到的語音回答再傳送至演算法單元10a計算，使演算法單元10a有更充分的資訊去判斷人員的狀態。

在一實施例中，請參照圖6，資料處理模組10計算的參數包含：前述動作感測器20所偵測結果；前述麥克風40回答語音播放單元30所產生語音提問，包含語音回答的頻率、語音回答的音量、語音回答的時段；前述參數資料庫60儲存人員資訊的參數，包含人員年紀、活動能力、家庭中人數；以及經過前述回授機制所產生的輸入訊號。上述這些參數經過輸入訊號單元11做為一輸入訊號，經過資訊處理模組10的計算及判斷，再決定是否由警示單元50發出警示。

在一些實施例中，這些參數透過事先內建於人員意識不良預警系統100，如果有突發狀況發生時，可使人員意識不良預警系統100更精準的判斷人員的狀態。或是針對特定對象（老弱婦孺者）給予一個特殊權重，舉例來說，如果人員是小孩（活動能力較佳）便給予一個特殊權重，於白天時間語音播放單元30產生語音提問次數可以增加，並且縮短計時的時間門檻，資料處理模組10將時間門檻設定為每隔30分鐘就重新計時一次，以增加小孩在特定空間的安全狀態。如此，便能增加人員意識不良預警系統100判斷的準確度。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

10                資料處理模組 10a               演算法單元 11                輸入訊號單元 22                輸出作動單元 20                動作感測器 30                語音播放單元 40                麥克風 50                警示單元 60                參數資料庫 300              特定空間 S410~S460   步驟 200              雲端中心 101              網路 100              人員意識不良預警系統

[圖1] 繪示本發明人員意識不良預警系統一實施例之方塊示意圖； [圖2] 繪示本發明人員位於一特定空間之使用情境圖； [圖3] 繪示本發明人員意識不良預警系統一實施例之流程圖； [圖4] 繪示本發明人員意識不良預警系統之雲端模式之示意圖； [圖5] 繪示本發明人員意識不良預警系統之本地模式之示意圖； [圖6] 繪示本發明人員意識不良預警系統另一實施例之方塊示意圖。

10                                              資料處理模組   10a                                             演算法單元 11                                              輸入訊號單元 22                                              輸出作動單元 20                                              動作感測器 30                                              語音播放單元 40                                              麥克風 50                                              警示單元 100                                             人員意識不良預警系統

Claims (8)

1. 一種人員意識不良預警系統，包含：一動作感測器，偵測一人員是否位於一特定空間；一語音播放單元，用於發出一語音提問；其中該語音提問對應於一預設答案，且該預設答案設定有一相似度的一參考值；一麥克風，用於接收一語音回答；一警示單元，用於發出一警示；以及一資料處理模組，連接於該動作感測器、該語音播放單元、該麥克風以及該警示單元；其中，當該人員位於該特定空間時，該資料處理模組進行計時，並於進行計時到達一門檻時間時，產生該語音提問；該資料處理模組並比對該語音回答與該預設答案的相似度，並且當該相似度小於該參考值，或產生該語音提問後經過一警示時間未接收到該語音回答，產生該警示並驅動至該警示單元發出該警示，該參考值為一數值範圍，且依照該相似度與該參考值的關係，該資料處理模組分為下列三等級執行後續作業，一正常等級，該相似度大於該參考值，該資料處理模組不產生該警示，一危險等級，該相似度小於該參考值，該資料處理模組以該警示單元發出該警示，以及一預警等級，該相似度落入該參考值的該數值範圍，該資料處理模組調整該門檻值、重新計時並發送一預警警告。
2. 如請求項1所述之人員意識不良預警系統，其中該警示單元是一連線裝置，用以對遠端的一雲端中心發出該警示。
3. 如請求項1所述之人員意識不良預警系統，其中，該資料處理模組具有一本地模式(local mode)與一雲端模式(cloud mode)，其中： 於該本地模式，該資料處理模組內建的語音命令提出該語音提問；以及於該雲端模式，該資料處理模組透過一網路連線與一遠端之語音助理進行遠端通訊連線。
4. 如請求項1所述之人員意識不良預警系統，其中該資料處理模組更包含一演算法單元，用以依據該預設答案的一關鍵字或一語意的特徵來分析或/及比對該語音回答與該預設答案的相似度。
5. 一種人員意識不良預警方法，在一特定空間確認一人員的意識狀態，並於該人員的意識狀態不良時發出一警示，包含：偵測該人員是否位於該特定空間；當該人員位於該特定空間時進行計時；於進行計時到達一門檻時間時，發出一語音提問，其中該語音提問對應於一預設答案，且該預設答案設定有一相似度的一參考值；接收該人員的一語音回答，並比對該語音回答與該預設答案的相似度；以及當該相似度小於該參考值，或產生該語音提問後經過一警示時間未接收到該語音回答，發出該警示，該參考值為一數值範圍，且依照該相似度與該參考值的關係，該人員狀態區分下列三等級執行後續作業，一正常等級，該相似度大於該參考值，不產生該警示，一危險等級，該相似度小於該參考值，發出該警示，以及一預警等級，該相似度落入該參考值的該數值範圍，調整該門檻值、重新計時並發送一預警警告。
6. 如請求項5所述之人員意識不良預警方法，其中發出該警示之步驟係對遠端的一雲端中心發出該警示。
7. 如請求項5所述之人員意識不良預警方法，還包含一本地模式(local mode)與一雲端模式(cloud mode)，其中：於該本地模式，透過內建的語音命令提出該語音提問；以及於該雲端模式，透過一網路連線與一遠端之語音助理進行遠端通訊連線。
8. 如請求項5所述之人員意識不良預警方法，其中比對該語音回答與該預設答案的相似度的步驟係依據該預設答案的一關鍵字或一語意的特徵來分析或/及比對該語音回答與該預設答案的相似度。

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