用於確定在單獨居住的人的家中所關注期間的系統和方法
2023-10-08 12:17:29 1
專利名稱：用於確定在單獨居住的人的家中所關注期間的系統和方法
技術領域：
本發明一般涉及用於監視單獨居住的人的戶內活動的系統和方法。更具體地說，本發明涉及一種用於確定所關注的單獨居住的人的活動是異常或者是正常的系統和方法。
背景技術：
隨著醫療的進步和對於適當營養和充足鍛鍊越來越多的關注，西方社會的民眾壽命在增長。例如，在美國居住的老人的數量在增長。而且隨著生育高峰一代居民的年齡增長，美國老人的數量在下面幾個十年將顯著增長。此外，對各種精神和身體殘疾的警覺和理解的增長已經帶來了單獨居住的具有減弱的精神和/或身體能力的人的數量的增加。
伴隨著單獨居住的老人和殘疾人的增長而來的是對於這些老人和殘疾人在其居室內能夠安全和有保障地生活的焦慮。單獨居住的老人和殘疾人有著越來越多對於他們可能受傷或喪失能力而不能召喚援助的焦慮。居住在與單獨居住老人和/或殘疾人的居所有一定距離處的親人也常常有這種焦慮。
當前，通過幾種途徑來關注由單獨居住的老人和殘疾人、以及他們的親人所感到的這種焦慮。一種用來緩解焦慮的方法是通過護理員對住家的經常到訪。這種到訪可能是打擾性的、耗時的、並且經常是不方便和不被理解的。另一種方法是讓老年人或殘疾人從住家搬出並且搬到一個能更好地監控其健康的地方。而這剝奪了他們的自由、是昂貴的並且經常是不受歡迎的。另一種方法是通過在住家中對個人的技術輔助或監視。
這種在個人的住家中輔助該個人的技術系統包括個人緊急反應系統。在這些系統中老人或殘疾人戴一個手錶，掛件或者其他類似的設備，並且在發生諸如摔倒的緊急事件時按下一個按鈕。該被按下的按鈕使能一個警告信號。一個中央監視設施通過響應於該警告信號來提供輔助並且呼叫個人以識別該問題。如環境的情況需要，該設施也可以隨後呼叫一個聯繫人的預定列表，諸如親戚、鄰居或者緊急服務。雖然這是一個有價值的服務，這些系統僅識別當個人能夠按下緊急按鈕時所發生的問題。
某些已知的戶內監視系統試圖檢測諸如下列的異常活動，例如在室內異常的長時間的安靜時段，通過任意選擇選擇「白天」和「夜間」的參數並在「白天」期間至少5個小時沒有活動的情況下發送一個警告。這些已知的戶內監視系統提供住戶一個可以按下以指示住戶是在家還是外出的按鈕。這些已知的系統經常不能準確反映住戶的真正的白天和夜間的模式。而且，住戶經常不能履行指示其是否在家還是外出的責任，使得這些已知系統報警出錯率高和敏感度低。
於是這裡存在對於確定單獨居住的個人的戶內活動對於這個人是否是正常的或者是否他們是異常或不規則的系統和方法的需求。
發明內容
本發明關注一種用於確定特定家庭的適當活動時段和不活動時段的系統和方法。本系統能夠監視在一個房屋內的活動水平並且當確定了活動的異常時段或非活動時段時向護理員報警。
本發明的一個方面是一種用於監控住戶的活動的系統。該系統包括至少一個用於收集關於住戶的活動的數據點的傳感器，一個正在和至少一個傳感器通信的通信平臺，以及一個位於遠離該住戶處並且正在和該通信平臺通信的監視中心。該監視中心包括一個用於收集關於該住戶的活動的數據點的資料庫。所收集的數據點在每24小時的時間時段被歸類為至少三個時隙(timeslot)以確定該住戶的活動。
本發明的另一個方面是一種用於監視戶內活動的系統。該系統包括位於住家各處用於收集戶內活動的數據點的多個傳感器，一個正在和該多個傳感器通信的通信平臺，以及一個位置遠離住家的並且正在和通信平臺通信的監控中心。所述多個傳感器包括一或多個運動傳感器、外門傳感器、內門傳感器、箱櫃傳感器、廚房傳感器、器具傳感器、危險傳感器以及安全傳感器。該監視中心包括用於收集住家內活動的數據點的資料庫。所收集的數據點被歸類為每二十四個小時時間周期至少10個時隙用於確定在住家內的活動。
本發明的另一個方面是一種用於區分住家內正常活動和異常活動的方法。該方法包括如下步驟在二十四小時的時間周期內獲取戶內歷史活動數據，把歷史活動數據歸類為在二十四個小時的時間周期內至少3個時隙，並且把一個新數據點和所歸類的歷史活動數據進行對比評估以確定新數據點指示戶內的正常或異常活動。
本發明的另一個方面是一種用於區分戶內的不活動的異常周期和不活動的正常期間的方法。該方法包括如下步驟用於在二十四小時的時間周期獲取戶內歷史活動數據，把歷史活動數據歸類為在二十四個小時的時間周期內至少10個時隙，基於所歸類的歷史活動數據產生一個最大歷史不活動時間線，並且把一個新數據點和所歸類的歷史活動數據進行對比評估以確定是否新數據點指示戶內的正常或異常活動時段。
本發明的這些和其他優點和特徵通過下面結合附圖對本發明的優選實施例的詳細描述將會更容易理解。
圖1是根據本發明的一個示範實施例的一個遠程戶內監視系統的示意圖。
圖2是圖解使用圖1的遠程戶內監視系統在十天期間的數據採集的平均、最小和最大安靜數據的圖。
圖3是圖解使用圖1的遠程戶內監視系統在兩個月期間的數據採集的平均、最小和最大安靜數據的圖。
圖4是圖解用於確定一個新的安靜數據點是正常活動或是異常活動的流程。
圖5圖解用於確定來自一個傳感器的一個新數據點是否是一個異常數據點的處理步驟。
圖6是圖解使用圖1的遠程戶內監視系統數據的群集數據點的圖。
圖7圖解根據本發明的另一個示例實施例構建的戶內監視系統。
具體實施例方式
參照圖1，示出了一個活動監視系統10，其包括活動傳感器14、外門傳感器15、通信中繼面板18以及遠程監視中心22。活動監視系統10沒有在住家12或任何住家12的子系統(用具、水、光等)中進行幹涉的機制。如果在住家12中存在任何幹涉，其可以通過從住戶之外和住戶12的住家的通信而進行，諸如經由來自護理員38或諸如職業緊急反應的其他合適的人的到訪或者一個電話呼叫。而且，可以在與中央監視臺通信的系統10中包括一個揚聲器電話(speakerphone)，以允許住戶在按下舊式應急按鈕之後請求援助。傳感器14包括運動傳感器、內門傳感器、箱櫃傳感器、廚房傳感器和器具傳感器以及其它任何適合持續收集和傳遞有關在住戶12中活動的數據。其他的適當傳感器14包括危險傳感器和安全傳感器。外門傳感器15可以是一個或多個位於在住家12的入口和出口的門上提供的傳感器。最好，傳感器14、15是能夠無線傳輸包括所收集數據的信號16到通信中繼面板18的無線傳感器。然而應當理解，傳感器14可以是硬體連接到通信中繼面板18的傳感器。
通信中繼面板18通過經由合適的有線或無線通信平臺21傳送包含數據點19的數據信號20到遠程監視中心22來傳送從傳感器14、15收集的傳感器數據或數據點19，所述有線或無線通信平臺21諸如有線電話、無線電話、雙向步話機、傳呼機、有線電纜、網際網路或任何其它無線通信平臺。取決於所選的通信平臺21，可以接近實時地發送數據信號20或以離散的不規則間隔發送數據信號20。例如，數據信號20可以經由無線電話、雙向步話機、傳呼機、有線電纜、網際網路或任何其它無線通信平臺以接近實時的方式發送。在有線電話通信平臺，數據信號20被緩衝並以不同的間隔發送。
遠離住家12的監視中心22包括資料庫24以及狀態報告發生器28。資料庫24作為經由信號20傳送的傳感器數據的收集器。基於來自護理員38對於狀態報告的請求，從資料庫24向狀態報告發生器28轉發傳感器數據。狀態報告發生器28向護理員38的個人計算機34傳送一個接近實時的狀態信號30。接近實時狀態意味著從幾乎瞬時到最多3分鐘之間的任何時間。例如，對於雙向尋呼通信平臺21來說，通信所需的時間量可以是在2到3分鐘之間。狀態報告發生器28可以被編程來例如在諸如每隔十分鐘的一個特定間隔來更新每個住家12的報告。該狀態信號30包括一個由狀態報告發生器28產生的報告。該報告的格式和內容取決於護理員38的請求。應當理解，理解信號30可以該為經由個人數字助理(PDA)、傳呼機、傳真機、有線電纜或者是電話或語音郵件帳戶而不是經由個人計算機34來傳送。
傳感器14、15可以位於遍布於住家12的各處。傳感器14、15可以通過例如類型被歸類為運動、外門(傳感器15)、食品或汽車傳感器。應當理解所使用的傳感器14、15的數量可以取決於住家12的布置以及其它的因素。
此後，特別參照圖1-3和圖5，將描述一個用於確定在特定住家12中的某種活動是否被認為是異常的處理。一種要觀察的活動是在整個24小時周期中不活動的分布。例如，在特定住家12中的傳感器14、15通常能檢測到活動的時間段內不活動的累積量可能被認為是異常並且可能指示在住家12中的一個問題。在處理的第一步，步驟200(圖5)，要獲取由住家12中的傳感器14、15檢測的活動的歷史數據點19。每個歷史數據點指示在一個給定時間點該住家處於安靜的時間長度。表1提供了一些樣本歷史數據點19。數據點19可以由傳感器14、15在每當在住家12中檢測到一個問題時適於提供相對快的反應的任何間隔點來收集。一個優選的間隔是每隔30分鐘收集一次數據。然而，數據收集可以以每隔15分鐘或更短到每隔1小時或更長的時間來進行。如表1所示的歷史數據點是從到監視中心22的數據信號20中傳送的原始數據點19中計算的。
表1
對於任何給定時隙，並且如表1所指示，時隙為30分鐘的間隔，如果住家12不活動的時間已經超過根據用於相同時隙的歷史數據點19的最大不活動時間，則可以假定該住戶在該時隙已經比以前保持安靜(不活動)的時間都長。在表1中，在12月1日，在凌晨12點(0:00)，有96分鐘的安靜，而自在12月2日，有72分鐘的安靜。-1標記的出現表示在該時間段該住戶不在家。隨後歷史數據點19可以被累積並格式化成為指示每個時隙的最大、平均和最小活動的時間線。圖2示出了一個樣本最小不活動時間線50、平均不活動時間線52以及最大不活動時間線54。
在步驟205(圖5)，向圖2的最大不活動時間線54中嵌入的最大歷史安靜時間中添加一個緩衝時間段。提供該緩衝的理由是為一個比在過去登記的時間要長一個短時間的不活動發布警告可能是不適當的。參照圖2，如所預料的，略微超過8小時的不活動的最大積累是在大約早上8點。進一步如所預料的，不活動的積累遵循一條從大約午夜到早上8點的時隙的向上傾斜的曲線，而在早上8點這一傾斜急劇地下降。在最大不活動時間線54上面90分鐘的間隔提供一個緩衝或警告時間線56。通過這種方式，在任何時隙來自任何反常數據點19的警告被延遲90分鐘。參照表1的數據舉例如果使用了90分鐘的緩衝，則在9點半發布警告前該住戶必須已經安靜了超過74+90分鐘，或者說兩小時44分鐘。而且，應當理解對於代表不活動的時間線來說，最大不活動時間線54的增量不能超過在兩個相鄰的時隙間的時隙持續時間。例如，參照表1，如果2003年12月1日的0:00的值代表所經歷的安靜時間的最大值，也就是96分鐘，並且每個時隙為30分鐘，則在凌晨12:30(00:30)的最大值不能比126分鐘更長。
在步驟210，緩衝時間線56被偏移。偏移緩衝時間線56的理由在於允許把特定時隙和周圍的時隙(例如，把上午9:30這一時隙和用於上午9:00這一時隙的歷史數據)進行比較。拿表1中的數據點19作為一個例子，作為上午9點的最大不活動量是44分鐘而作為上午9:30的最大不活動量是74分鐘。如果假定對當前正在討論的時隙(TS 0)，即上午9:30採取90分鐘的緩衝，並且對於前一時隙(TS-1)，即上午9:00的緩衝為60分鐘，則如果在隨後的一個日期的上午9:30當前的安靜時間超過164分鐘(74+90)和104(44+60)這兩者，則不活動的異常時段出現了。在圖3中示出了偏移緩衝時間線56，其描述在兩個月時段從數據點19收集的最小、平均和最大不活動時間線50、52和54。
為了進一步說明偏移緩衝時間線56的理由，考慮下面的情形，其中住家12的住戶通常在早上7:55醒來。活動記錄在早上7:30的時隙將示出大量的累積不活動，而在早上8:00的時隙將示出低量的累積不活動。如果只考慮TS 0(早上8點)，並且一天該住戶在早上8:05醒來，由於早上8點的當前累積不活動為高，而不是其歷史上的低水平，因此發布一個警告。然而，不同地，如果考慮TS-1(早上7點半)，則一個高累積不活動時期是可以接受的，並且因而不發布警告。於是，認為TS-1為最大不活動時間線54急劇滑落提供了額外的緩衝。通過把緩衝應用到TS-2、TS+1和TS+2能夠實現類似的益處。而且，可以變動緩衝的量以至於給TS0最大的權重和最大的允許誤差(leeway)，而給周圍的時隙歷史越來越少的權重。用於TS-2、TS-1、TS 0、TS+1和TS+2的合理的緩衝配置可以分別為60分鐘、75分鐘、90分鐘、75分鐘和60分鐘。
應當理解系統10用於發送警告通知或識別異常的活動缺少的靈敏度是由緩衝配置的設置確定的。較低的值使得系統10更敏感，但是也減少了用於確定異常活動減少所需要的時間。較大的值允許在發布警告前更大程度上偏離歷史經驗，但是也導致在發布警告前經歷更多時間。
最後，在步驟215(圖5)，把在監視中心22從傳感器14、15接收的新數據點19和緩衝時間線56進行對照評估以確定其指示正常或者是異常的不活動。特別參照圖4，進一步說明步驟215。當從傳感器14、15接收當前數據點19時，其在時隙TS-2、TS-1、TS 0、TS+1和TS+2與偏移緩衝時間線56進行對照評估。隨後，確定每一個周圍時隙是否有足夠的歷史數據點19。在通常上認為每個時隙具有不少於10到20個數據點19是足夠的。如果對於每個周圍時隙歷史數據點19不足，則假定新數據點19正常並且收集更多的數據點19。如果具有足夠的歷史數據點9，隨後確定該新數據點19是否在所有的周圍時隙都超過了最大歷史不活動數據點19以及相應的緩衝時間線56。如果新數據點19在所有的周圍時隙都不超過最大歷史不活動數據點19以及對應的緩衝時間線56，則其被視為正常並且不發送警告。如果，在另一方面，該新數據點19在所有的周圍時隙超過最大歷史不活動數據點19以及對應的緩衝時間線56，則其被視為異常，從而導致發送一個警告。
基於為住家12收集的歷史數據，系統10可以創建一個包括自動確定的睡眠窗口的歷史數據的資料庫24，在一個24小時周期內平均不活動為最高。緩衝線56在該睡眠窗口期間可以被增加以減少當住戶的睡眠比其平常好的情況下發布警告的機會。例如，一個通常在每晚相同時間起床喝水或去衛生間的住戶在其睡眠窗口期間在最大積累不活動上將具有一個下降。如果一天晚上該住戶在該時間期間沒有起床，在緩衝時間量上的一個增加將減少在這種情況下發布警告的機會。用於特定住家12的睡眠窗口可以是在最大不活動時間線54下具有最大區域的24小時時間周期的那個部分。該睡眠窗口被用作一個過濾器。在該睡眠窗口期間增加緩衝時間以有助於減少由於個人睡眠和平常相比被打斷較少所導致的警告。
作為替代，和該睡眠窗口有關的對於數據的評估以及任何基於該評估的追蹤活動所導致的任何數據評估將會被不同處理取代。例如，在睡眠窗口期間的一個用於異常不活動的警告可以被延遲並且在該睡眠窗口時段之後發送。或者，該警告可以經由電子郵件而不是通過電話被發送。
雖然此處描述的例子著眼於檢測異常的不活動時間段，同樣的方法可以被用於檢測其它異常的事件。例如，可以構造用於傳感器的每個子集(例如，運動、門、食品、汽車)或單個傳感器(例如電冰箱)的歷史活動記錄。基於這樣構造的歷史活動記錄，可以為傳感器的子集或單個傳感器確定異常活動。這樣一種策略的有用例子是構造用於廚房的傳感器的活動記錄以使得能夠檢測住戶很長時間沒有吃飯的情況。
而且，不跟蹤最大的不活動閾值，而可以基於最小的不活動閾值構造歷史活動記錄。例如，外門的移動可以是顯著的，取決於何時這種移動發生。通過採取在具有傳感器15的外門上的歷史數據點19，可以收集歷史數據來提供一個活動的時間線。該時間線在不活動的時間將向上傾斜，通常在晚上，並且一旦發生任何運動將急劇向下傾斜。指示在例如凌晨3點打開外門的數據點19將比用於傳感器15的最小時間線低很多，並且可能指示一個異常的發生。
作為收集用於住家12的活動數據的處理的基礎的一個重要方面在於該住戶是否在家。顯然，當用戶不在家時收集用於住家12的活動數據將使得歷史數據失真。例如，歷史上該住戶在早上8點醒來。於是，歷史時間線在早上八點將反映一個向下的斜坡，並且例如可能指示一個18分鐘的最大不活動時間。如果該住戶在一個早晨睡晚了(即超過了最大不活動時間線54，也超過了緩衝線56)，則會發布一個警告。然而，如果該住戶在一天中午12點離開住家12並在外住2天，則如果該住戶離開住家12的時間被計數為不活動時間，則活動記錄將反映對於早上8點而言超過40小時的最大經歷不活動時間。於是，下一次該住戶再晚醒，活動記錄不指示任何異常。
系統10通過使用運動傳感器14和門傳感器15能夠提供指示住戶是在家還是外出的信息。例如，如果門傳感器15被觸發並且在住家12中不發生任何隨後的移動傳感器14的觸發，則可假定該住戶不在住家12內。作為替代，如果觸發了門傳感器15並且其後由運動傳感器14感知到運動，則假定該住戶在住家12中。當住戶不在住家12時所收集的不活動的數據點19在歷史資料庫24中被標記，這是因為包括這種數據點19將使得結果失真。為了構造緩衝線56，這種被標記的數據被忽略，但是為了確認是否存在足夠的歷史數據時，這種標記的數據被計數。
應當理解還存在其它應當被標記並忽略的數據點19。能夠被標記並忽略的數據點19的一個例子是觸發警告發布的那個數據。如果一個觸發了警告的數據點19被包括在歷史資料庫24中，歷史資料庫24隨著時間過去靈敏度將越來越低。而且，在一個預定的時間量之後的所有數據點19將被作為陳舊而丟棄。最好時間量可以是過去的30天到90天。然而，應當理解一個具有僅向過去延伸7到10天的歷史資料庫24的系統10還是有用的。
現在參照圖6，描述了另一個用於區分異常不活動和正常不活動的示例方法。不構造歷史時間線，而是在圖上累積數據點19。在某個一般分組中的數據點19的累積可以被認為是數據點19的群集。於是，在圖6的實施例中，一個24小時的時間周期被分割成30分鐘或60分鐘持續時間的時隙。在時間線上對照不活動的持續時間繪製數據點19。隨後，對極端數據，即在所有其它數據點之外的數據放置總和的限制。在這個實施例中，建議對於每個時隙獲取最少20個數據點19並且在20天到60天之間收集數據點19來訓練系統10。可以使用諸如統計群集和AI群集的各種群集技術。
現在參照圖7，示出了一個戶內監視系統100。該系統100包括由被監視的住戶佩戴的單個運動傳感器14。來自這個單個運動傳感器14的活動模式如上述的為系統10所分析的模式一樣被分析。佩戴單個運動傳感器14能夠允許在下列情況下，例如，當根據歷史數據用戶在白天活動期間如果坐著不動超過3小時的情況下發布一個警告。然而，如果在歷史上用戶通常不活動的時間，例如凌晨1點到4點的時段內用戶不活動，則不發布警告。
雖然僅僅結合有限的實施例詳細描述了本發明，應當理解本發明並不局限於這些所公開的實施例。相反，在與本發明的精神和範圍相符的情況下，可以修改本發明來引入這裡未描述的任何數量的變動，改變和替換或等價配置。此外，雖然描述了本發明的各種實施例，應當理解本發明的方面可以僅包括某些描述的實施例。因此，本發明不應當視為用前面的描述來局限，而應被視為只由所附權利要求所限定。
權利要求
1.一種用於監視住戶的活動的系統，包括至少一個傳感器，用於收集關於該住戶活動的數據點；通信平臺，其和至少一個傳感器通信；和監視中心，其遠離該住戶並且和該通信平臺通信，所述監視中心包括資料庫，用於收集關於該住戶活動的數據點，其中所收集的數據點在每24小時周期中被歸類為至少三個時隙以用於確定該住戶的活動。
2.如權利要求1所述的系統，其中所收集的數據點在每24小時周期被歸類成至少10個時隙。
3.如權利要求2所述的系統，其中所收集的數據點在每24小時周期被歸類成至少48個時隙。
4.如權利要求1所述的系統，其中至少一個傳感器包括多個在該住戶的整個住家中布置的傳感器。
5.如權利要求4所述的系統，其中多個傳感器包括來自由包括運動傳感器、外門傳感器、內門傳感器、箱櫃傳感器、廚房傳感器、器具傳感器、危險傳感器和安全傳感器構成的組的一個或多個傳感器。
6.如權利要求4所述的系統，其中多個傳感器包括至少一個運動傳感器和至少一個外門傳感器。
7.如權利要求1所述的系統，其中所述至少一個傳感器由該住戶佩戴。
8.一種用於在住家中區分正常和異常活動的方法，包括獲取在該住家中24小時周期的歷史活動數據；把該歷史活動數據歸類為在24小時周期中的至少3個時隙；和把新數據點和所歸類的歷史活動數據進行對照評估以確定該新數據點是指示住家中的正常活動還是異常活動。
9.如權利要求8所述的方法，其中要被區別的活動是不活動。
10.如權利要求9所述的方法，還包括基於所歸類的歷史活動數據產生一個最大歷史不活動時間線。
11.如權利要求10所述的方法，還包括向該最大歷史不活動時間線提供一個緩衝時間以創建一個警告線。
12.如權利要求11所述的方法，還包括偏移該緩衝時間，其中把新數據點和歷史活動數據以及警告線兩者進行對照評估。
13.如權利要求11所述的方法，還包括基於在24小時周期的至少3個時隙檢測到的最低活動從歷史活動數據創建一個睡眠窗口。
全文摘要
本發明涉及一種用於監視單獨居住的住戶的活動以區分正常活動和異常活動的系統和方法。在住家各處分布的各種傳感器收集關於住家中活動的數據。該數據被傳遞給一個遠程監視中心並根據可應用的時隙歸類到資料庫。用於一個24小時的時間周期的時隙最少是3個並且可以多達48個或更多。創建歷史活動時間線並且向最大歷史活動時間線添加一個緩衝時間或者從最大歷史活動時間線偏離一個緩衝時間。如果超越最大歷史活動時間線以及緩衝時間的新的數據點進入，則發布一個指示該活動異常的警告。
文檔編號G06F19/00GK1658246SQ200510006439
公開日2005年8月24日 申請日期2005年2月1日 優先權日2004年2月4日
發明者保羅·E·卡迪希, 珍妮·M·韋森伯格, 米娜·甘尼什, 凱薩琳·M·格雷切恩 申請人:通用電氣公司