人體跌倒檢測保護與報警裝置的製作方法
2023-08-09 09:35:06
專利名稱：人體跌倒檢測保護與報警裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及人體跌倒檢測保護與報警裝置，屬於醫學檢測技術領域。
背景技術：
進入21世紀，人口老齡化將愈為顯露。隨著經濟的發展和文化的交流，人口的流 動性大大加速，使得很多子女不在老人身邊。因而老年人得健康及其醫療護理問題逐漸成 為一個重大問題，多數老年人的健康狀況無法得到及時監測。在發生意外時，如果老年人得 不到即時的救助，甚至會威脅到生命安全。而跌倒是在老年人中常有發生的一種意外事件。 老人的跌倒會引發很多安全問題，5% 15%的跌倒造成腦部損傷、軟組織損傷、骨折和脫 臼等，其中最嚴重的是髖部骨折。現有的跌倒檢測技術可分為三類基於視頻的跌倒檢測系統，基於聲學的跌倒檢 測系統，基於穿戴式傳感器的跌倒檢測系統。基於視頻的跌倒檢測系統是在一定區域內安裝攝像頭，拍攝人體活動的畫面。通 過圖像處理的方法，檢測是否有跌倒發生；基於聲學的跌倒檢測系統是通過分析跌倒時的音頻信號來檢測的；基於穿戴式傳感器的跌倒檢測系統，指穿戴微型課穿戴設備，如衣服、帽子、首飾 等，來試試檢測人體的活動。基於視頻的跌倒檢測系統受到區域限制；基於聲學的跌倒檢測系統準確率相對 有待提高。現有基於穿戴式傳感器的跌倒檢測系統，如ht. Cl CN 2168586Y，Int. Cl CN 2249072Y基本是採用水銀開關進行跌倒的檢測；Int. Cl CN 201127606Y，採用僅通過加速 度傳感器方式進行跌倒檢測。其缺點僅能對跌倒進行檢測，不能對發生的跌倒的人體進行 保護。大部分傳統的跌倒檢測方式無遠程無線通信功能，並且不能對跌倒發生的位置進行 定位。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種人體跌倒檢測保護與報警裝置。人體跌倒檢測保護與報警裝置，包括跌倒檢測部分、跌倒檢測信息傳輸部分、跌倒 位置檢測部分和保護氣囊；跌倒檢測部分依次連接跌倒檢測信息傳輸部分、跌倒位置檢測部分和保護氣囊； 跌倒檢測部分對人體姿態進行檢測，判斷人體是否跌倒，當判斷人體跌倒時，跌倒檢測部分 通過跌倒位置檢測部分獲取人體跌倒發生的地理位置，跌倒檢測部分控制跌倒檢測信息傳 輸部分向監護人或監護中心發送跌倒報警信息和人體跌倒的地理位置，同時，跌倒檢測部 分控制保護氣囊充氣。本發明的優點在於(1)對檢測到的跌倒進行定位；
(2)將跌倒信息和跌倒發生的位置同時進行報警；(3)能對發生的跌倒進行保護。
圖1是本發明的結構示意圖；圖2是本發明跌倒檢測部分結構示意圖；圖3是本發明的加速傳感器和陀螺儀佩戴示意圖；圖4是本發明的保護氣囊示意圖；圖5是人體跌倒開始到倒地過程中氣囊工作示意圖。圖中1-跌倒檢測部分 2-跌倒檢測信息傳輸部分 3-跌倒位置檢測部分4-保護氣囊5-微控制器6-加速度傳感器7-陀螺儀
具體實施例方式下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。本發明是一種人體跌倒檢測保護與報警裝置，如圖1所示，包括跌倒檢測部分1、 跌倒檢測信息傳輸部分2、跌倒位置檢測部分3和保護氣囊4。跌倒檢測部分1依次連接跌 倒檢測信息傳輸部分2、跌倒位置檢測部分3和保護氣囊4。跌倒檢測部分1對人體姿態進行檢測，判斷人體是否跌倒，當判斷人體跌倒時，跌 倒位置檢測部分3獲取人體跌倒發生的地理位置，幫助監護人或監護中心對被監護人的跌 倒位置進行定位，跌倒檢測信息傳輸部分2向監護人或監護中心發送跌倒報警信息，同時， 保護氣囊4迅速充氣，以減小倒地時的衝擊，保護人體髖部、肩部和頭部。如圖2所示，跌倒檢測部分1包括微控制器5、加速度傳感器6和陀螺儀7。加速 度傳感器6用於測量線加速度信號，陀螺儀7用於測量角速度信號，加速度傳感器6和陀螺 儀7佩戴於人體腰部，如圖3所示，微控制器5採用TI的16位超低功耗的MSP430系列單 片機的MSP430F1611，微控制器5對加速度傳感器6和陀螺儀7的信號進行採集，得到信號 向量模SVM和運動角速度(由陀螺儀7測得)。SVM = ^ax2 +ay2 +az2其中ax ay ~分別表示χ y ζ三個方向上的線加速度大小，其中ζ方向為垂直方 向，y方向為人體前後向，χ方向為左右方向。設定人體安全時SVM和運動角速度的閾值，本發明中SVM閾值為1. 8g_2. 2g，運動 角速度閾值為0. 5rad/s-0. 55rad/s,當SVM和人體運動角速度超過設定閾值時，微控制器5 判斷人體發生跌倒。微控制器5控制保護氣囊4快速充氣，保護氣囊4背放在人體後背部， 其形狀如圖4所示。跌倒位置檢測部分3採用GPS模塊對跌倒位置進行定位，將人體跌倒 發生的地理位置輸出給微控制器5，方便監護人或監護中心對被監護人的跌倒位置進行定 位。微控制器5控制跌倒檢測信息傳輸部2向監護人或監護中心發送跌倒報警信息和人體 跌倒的地理位置，跌倒檢測信息傳輸部2採用GSM模塊進行遠程無線通信。如圖5所示，當人體發生跌倒，並已經傾斜至一定角度時，如圖5(b)，由此造成的加速度的SVM特徵值的變化和角速度的變化可判斷跌倒的發生。此時保護氣囊4在跌倒檢 測部分1的微控制器5控制下開始迅速充氣。如圖5(c)、圖5(d)所示，保護氣囊4在人體 跌倒過程中逐漸展開，迅速膨脹。如圖(e)所示，在人體倒地前，保護氣囊4完全展開，在倒 地時是人體的髖部、肩部和頭部得到保護。在人體倒地後將氣體慢慢排出。
權利要求
1.人體跌倒檢測保護與報警裝置，其特徵在於，包括跌倒檢測部分、跌倒檢測信息傳輸 部分、跌倒位置檢測部分和保護氣囊；跌倒檢測部分依次連接跌倒檢測信息傳輸部分、跌倒位置檢測部分和保護氣囊；跌倒 檢測部分對人體姿態進行檢測，判斷人體是否跌倒，當判斷人體跌倒時，跌倒檢測部分通過 跌倒位置檢測部分獲取人體跌倒發生的地理位置，跌倒檢測部分控制跌倒檢測信息傳輸部 分向監護人或監護中心發送跌倒報警信息和人體跌倒的地理位置，同時，跌倒檢測部分控 制保護氣囊充氣。
2.根據權利要求1所述的人體跌倒檢測保護與報警裝置，其特徵在於，所述的跌倒檢 測部分包括微控制器、加速度傳感器和陀螺儀；加速度傳感器用於測量線加速度信號，陀螺 儀用於測量角速度信號，加速度傳感器和陀螺儀佩戴於人體腰部，微控制器對加速度傳感 器和陀螺儀的信號進行採集，得到信號向量模SVM和運動角速度；SVM = ^jaJTaJTaJ其中ax ay ~分別表示χ y ζ三個方向上的線加速度大小，其中ζ方向為垂直方向，y 方向為人體前後向，χ方向為左右方向；設定人體安全時SVM和運動角速度的閾值，當SVM 和人體運動角速度超過設定閾值時，微控制器判斷人體發生跌倒，微控制器控制保護氣囊 充氣。
3.根據權利要求2所述的人體跌倒檢測保護與報警裝置，其特徵在於，所述的微控制 器採用TI的16位超低功耗的MSP430系列單片機的MSP430F1611。
4.根據權利要求2所述的人體跌倒檢測保護與報警裝置，其特徵在於，所述的SVM閾值 為 1. 8g-2. 2g，運動角速度閾值為 0. 5rad/s-0. 55rad/s。
5.根據權利要求1或2所述的人體跌倒檢測保護與報警裝置，其特徵在於，所述的跌倒 位置檢測部分採用GPS模塊對跌倒位置進行定位，將人體跌倒發生的地理位置輸出給跌倒 檢測部分的微控制器。
6.根據權利要求1或2所述的人體跌倒檢測保護與報警裝置，其特徵在於，所述的跌倒 檢測信息傳輸部向監護人或監護中心發送信息，採用GSM模塊進行遠程無線通信。
全文摘要
本發明公開了一種人體跌倒檢測保護與報警裝置，包括跌倒檢測部分、跌倒檢測信息傳輸部分、跌倒位置檢測部分和保護氣囊；跌倒檢測部分依次連接跌倒檢測信息傳輸部分、跌倒位置檢測部分和保護氣囊；跌倒檢測部分對人體姿態進行檢測，判斷人體是否跌倒，當判斷人體跌倒時，跌倒檢測部分通過跌倒位置檢測部分獲取人體跌倒發生的地理位置，跌倒檢測部分控制跌倒檢測信息傳輸部分向監護人或監護中心發送跌倒報警信息和人體跌倒的地理位置，同時，跌倒檢測部分控制保護氣囊充氣。本發明的優點在於對檢測到的跌倒進行定位；將跌倒信息和跌倒發生的位置同時進行報警；能對發生的跌倒進行保護。
文檔編號G08B21/04GK102117533SQ20111005932
公開日2011年7月6日 申請日期2011年3月11日 優先權日2011年3月11日
發明者楊松巖, 樊瑜波, 牛海軍 申請人:北京航空航天大學