智能跌倒監(jiān)護(hù)裝置及其處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及智能化的安全產(chǎn)品，尤其設(shè)及一種智能跌倒監(jiān)護(hù)裝置及其處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)代人的生活標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，人們也越來(lái)越重視健康問題。同 時(shí)，我國(guó)正在進(jìn)入到老齡化社會(huì)，孤寡老人變?yōu)橐粋€(gè)不可忽視的大群體，更多的年輕人由于 工作或其他原因不能陪伴老人，導(dǎo)致老人無(wú)人看護(hù)，出現(xiàn)老人發(fā)生跌倒后無(wú)人幫忙從而造 成更大身屯、傷害。所W，通過(guò)智能穿戴設(shè)備來(lái)幫助老人在出現(xiàn)跌倒意外后及時(shí)通知到監(jiān)護(hù) 人或者及時(shí)報(bào)警到相關(guān)醫(yī)護(hù)人員，使得老人能夠在最短的時(shí)間得到幫助，非常必要。
[0003] 目前關(guān)于跌倒方面的檢測(cè)技術(shù)，通用的方法是通過(guò)加速度傳感器來(lái)檢測(cè)在跌倒的 過(guò)程中身體碰撞到地面時(shí)的劇烈變化的信號(hào)W及跌倒后一段時(shí)間內(nèi)無(wú)法動(dòng)彈的一段相對(duì) 靜止信號(hào)，來(lái)判斷老人是否跌倒，從而報(bào)警，運(yùn)為老人的跌倒監(jiān)護(hù)提供了便利。然而，基于加 速度和角度檢測(cè)實(shí)現(xiàn)的跌倒檢測(cè)裝置，沒有充分考慮到人體運(yùn)動(dòng)行為特點(diǎn)等因素，無(wú)法區(qū) 分跑跳、彎腰等動(dòng)作，使得誤判率較高。并且，目前的跌倒檢測(cè)裝置并沒有解決裝置人為或 意外脫離身體時(shí)導(dǎo)致誤報(bào)的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種智能跌倒監(jiān)護(hù)裝置，包括：警報(bào)模塊、信號(hào)采 集模塊和信號(hào)處理模塊，其中， 陽(yáng)〇化]所述信號(hào)采集模塊包括=軸加速度傳感器、氣壓傳感器和壓力傳感器，用于采集 人體姿態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、氣壓高度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)；
[0006] 所述信號(hào)處理模塊包括跌倒檢測(cè)單元，所述跌倒檢測(cè)單元設(shè)置為根據(jù)所述采集的 人體姿態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、氣壓高度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，W判斷人體跌倒?fàn)顟B(tài)，當(dāng)判斷 人體發(fā)生跌倒時(shí)輸出第一信號(hào)至警報(bào)模塊；
[0007] 所述警報(bào)模塊根據(jù)所述第一信號(hào)生成并輸出警報(bào)信息。
[0008] 本發(fā)明的監(jiān)護(hù)裝置通過(guò)采集=軸加速度、高度和壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行跌倒檢測(cè)，綜合考 慮人體的行為特征和其它環(huán)境特征，跌倒檢測(cè)的正確率更高。
[0009] 在一些實(shí)施方式中，所述信號(hào)采集模塊還用于采集裝置佩戴信息，所述信號(hào)處理 模塊還可包括裝置佩戴檢測(cè)單元，所述裝置佩戴檢測(cè)單元設(shè)置為根據(jù)裝置佩戴信息進(jìn)行分 析處理，輸出佩戴狀態(tài)標(biāo)識(shí)；所述跌倒檢測(cè)單元根據(jù)所述輸出的佩戴狀態(tài)標(biāo)識(shí)，檢測(cè)人體跌 倒?fàn)顟B(tài)和向所述警報(bào)模塊輸出第一信號(hào)；其中，所述裝置佩戴信息包括=軸加速度信號(hào)、佩 戴部位壓力信號(hào)、溫度信號(hào)和人體生物電信號(hào)的其中之一或者兩者W上的組合。由此，可W 檢測(cè)出裝置的佩戴方向和/或佩戴位置是否正確，在裝置佩戴正確時(shí)才進(jìn)行跌倒檢測(cè)，實(shí) 現(xiàn)避免佩戴不正確導(dǎo)致的誤報(bào)的不良，進(jìn)一步提高跌倒檢測(cè)的準(zhǔn)確率。
[0010] 在一些實(shí)施方式中，所述信號(hào)采集模塊還包括溫度傳感器和/或人體生物電傳感 器，所述裝置佩戴檢測(cè)單元根據(jù)所述=軸加速度傳感器采集的加速度信號(hào)、所述壓力傳感 器采集的壓力信號(hào)、所述溫度傳感器采集的溫度信號(hào)和所述人體生物電傳感器采集的人體 生物電信號(hào)的其中之一或兩者W上的組合，進(jìn)行分析處理，輸出佩戴狀態(tài)標(biāo)識(shí)。由此，可W 進(jìn)一步檢測(cè)裝置有無(wú)佩戴的情況，實(shí)現(xiàn)避免裝置沒有佩戴情況下導(dǎo)致誤報(bào)的不良，提高裝 置佩戴和跌倒檢測(cè)的準(zhǔn)確率。
[0011] 在一些實(shí)施方式中，所述裝置還包括定位模塊和無(wú)線通訊模塊，所述定位模塊采 集所述監(jiān)護(hù)裝置的位置信息，所述警報(bào)模塊通過(guò)無(wú)線通訊模塊發(fā)送含有位置信息的警報(bào)信 息至遠(yuǎn)程終端。由此，可W在發(fā)生跌倒危險(xiǎn)時(shí)，及時(shí)通知監(jiān)護(hù)人，并把位置信息提供給監(jiān)護(hù) 人，W獲得有效的及時(shí)的幫助。
[0012] 在一些實(shí)施方式中，所述信號(hào)處理模塊還包括跌倒后狀態(tài)檢測(cè)單元，設(shè)置為根據(jù) 所述信號(hào)采集模塊采集的數(shù)據(jù)，檢測(cè)跌倒后的人體狀態(tài)。當(dāng)判斷人體解除跌倒?fàn)顟B(tài)時(shí)，向所 述警報(bào)模塊發(fā)送第二信號(hào)，所述警報(bào)模塊根據(jù)所述第二信號(hào)，通過(guò)無(wú)線通訊模塊發(fā)送脫離 跌倒的信息至遠(yuǎn)程終端。由此，可W進(jìn)一步檢測(cè)用戶跌倒后的處理情況，W便在用戶脫離跌 倒?fàn)顟B(tài)后及時(shí)通知監(jiān)護(hù)人，為監(jiān)護(hù)人帶來(lái)了方便，有效提升了用戶體驗(yàn)。并且，及時(shí)解除警 報(bào)，可W減少在警報(bào)中裝置的消耗，降低裝置的功耗。
[0013] 在一些實(shí)施方式中，所述警報(bào)模塊包括根據(jù)第一信號(hào)啟動(dòng)揚(yáng)聲器進(jìn)行求救語(yǔ)音播 報(bào)和根據(jù)第二信號(hào)停止播放揚(yáng)聲器求救信號(hào)。由此，可W實(shí)現(xiàn)在向監(jiān)護(hù)人通知求救的同時(shí)， 向周圍人發(fā)出求救，W使使用者及時(shí)得到救助，脫離險(xiǎn)境，增加安全保障。
[0014] 在一些實(shí)施方式中，該裝置還包括人機(jī)交互模塊，設(shè)置為通過(guò)觸摸屏、按鈕或語(yǔ)音 接收用戶輸入，根據(jù)用戶輸入錄入用戶基本信息或啟動(dòng)所述警報(bào)模塊進(jìn)行求救或解除求救 的處理。由此，用戶可W通過(guò)觸摸屏錄入用戶信息，W方便裝置根據(jù)用戶信息進(jìn)行分析處 理，也能夠?qū)崿F(xiàn)在裝置發(fā)生檢測(cè)誤報(bào)時(shí)，用戶通過(guò)按鈕進(jìn)行求救或解除誤報(bào)求救，能夠有效 改善用戶體驗(yàn)，快捷方便。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種智能跌倒監(jiān)護(hù)裝置的處理方法，該監(jiān)護(hù) 裝置包括警報(bào)模塊、信號(hào)采集模塊和信號(hào)處理模塊，所述處理方法包括：
[0016] 信號(hào)采集模塊實(shí)時(shí)采集用戶行為信息數(shù)據(jù)，輸出至信號(hào)處理模塊，所述用戶行為 信息數(shù)據(jù)包括=軸加速度數(shù)據(jù)、氣壓高度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)；
[0017] 信號(hào)處理模塊根據(jù)所述用戶行為信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，判斷人體跌倒?fàn)顟B(tài)，當(dāng) 判斷人體發(fā)生跌倒時(shí)，輸出第一信號(hào)至警報(bào)模塊；
[0018] 警報(bào)模塊根據(jù)所述第一信號(hào)生成并輸出警報(bào)信息。
[0019] 本發(fā)明的方法通過(guò)采集=軸加速度、高度和壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行跌倒檢測(cè)，綜合考慮人 體的行為特征和其它環(huán)境特征，跌倒檢測(cè)的正確率更高。
[0020] 在一些實(shí)施方式中，所述信息處理模塊根據(jù)所述用戶行為信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處 理，判斷人體跌倒?fàn)顟B(tài)包括：
[0021] 曰、存儲(chǔ)一定時(shí)間間隔內(nèi)=軸加速度傳感器采集的加速度數(shù)據(jù)、氣壓傳感器采集的 氣壓高度數(shù)據(jù)和壓力傳感器采集的壓力數(shù)據(jù)；
[0022] b、根據(jù)存儲(chǔ)的加速度數(shù)據(jù)判斷所述一定時(shí)間間隔內(nèi)是否出現(xiàn)巨變的數(shù)據(jù)，根據(jù)巨 變數(shù)據(jù)的時(shí)間點(diǎn)，計(jì)算巨變之前的一段時(shí)間內(nèi)和巨變之后的一段時(shí)間內(nèi)的人體軀干方向的 加速度均值A(chǔ)Y_1和AY_2、巨變之后的一段時(shí)間內(nèi)的S軸加速度變化之和ACC_SUM、巨變前 后的人體氣壓高度差肥-H1、及巨變前后身體一側(cè)與另一側(cè)的壓力差之和E|Pil-Pi2| ; W23]c、設(shè)定閥值T冊(cè)、TH4、T冊(cè)，判斷是否滿足條件肥-HDT冊(cè)、ACC_SUM<TH4及EIPil-Pi2I〉T冊(cè)，且AY_1接近于重力加速度g，AY_2接近于0,如果滿足，則判斷人體發(fā)生 跌倒。
[0024] 由此，通過(guò)=軸加速度判斷人體的跌倒和平躺的姿態(tài)變化，通過(guò)高度數(shù)據(jù)判斷裝 置離地面的高度變化，通過(guò)壓力數(shù)據(jù)判斷佩戴部位一周的受壓力度變化，能夠結(jié)合用戶姿 態(tài)和行為特征，更加準(zhǔn)確地檢測(cè)出人體是否發(fā)生跌倒。 陽(yáng)0巧]在一些實(shí)施方式中，所述步驟b包括：
[00%] 根據(jù)所述存儲(chǔ)的一定時(shí)間間隔內(nèi)的=軸加速度數(shù)據(jù)，對(duì)每次采集的=軸加速度數(shù) 據(jù)，計(jì)算其S軸加速度幅值A(chǔ)CC，判斷ACC是否大于設(shè)定的閥值TH1，當(dāng)大于設(shè)定閥值時(shí)，判 斷此次數(shù)據(jù)采集的時(shí)間點(diǎn)即是出現(xiàn)數(shù)據(jù)巨變的時(shí)間點(diǎn)；
[0027] 根據(jù)所述存儲(chǔ)的=軸加速度數(shù)據(jù)，計(jì)算巨變前后時(shí)間段內(nèi)的加速度數(shù)據(jù)變化量 ACC_CHG，判斷所述加速度數(shù)據(jù)變化量ACC_CHG是否大于設(shè)定閥值，如果大于設(shè)定閥值，貝U判斷巨變前后時(shí)間段即是發(fā)生跌倒的瞬間；
[002引根據(jù)所述存儲(chǔ)的S軸加速度數(shù)據(jù)，計(jì)算巨變前的一段時(shí)間內(nèi)的人體軀干方向的加 速度數(shù)據(jù)均值A(chǔ)Y_1、巨變后的一段時(shí)間內(nèi)的人體軀干方向的加速度均值A(chǔ)Y_2、巨變后的一 段時(shí)間內(nèi)的S軸加速度變化之和ACC_SUM、巨變前后的人體氣壓高度值H2-H1及巨變前后 佩戴裝置部位的身體一側(cè)與另一側(cè)壓力差之和E|Pil-Pi2|。
[0029] 由此，可W根據(jù)數(shù)據(jù)的劇烈波動(dòng)，判斷人體發(fā)生跌倒的時(shí)間，獲取跌倒前后的數(shù)據(jù) 進(jìn)行比較，W確定人體是否發(fā)生跌倒。
[0030] 在一些實(shí)施方式中，所述方法還可包括：信號(hào)采集模塊實(shí)時(shí)采集裝置佩戴信息數(shù) 據(jù)輸出至信號(hào)處理模塊，所述信號(hào)處理模塊根據(jù)裝置佩戴信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，判斷裝 置佩戴狀態(tài)，輸出裝置佩戴狀態(tài)標(biāo)識(shí)；信號(hào)處理模塊讀取所述佩戴狀態(tài)標(biāo)識(shí)進(jìn)行判斷，當(dāng)佩 戴狀態(tài)標(biāo)識(shí)為正確佩戴時(shí)，進(jìn)行人體跌倒檢測(cè)，并輸出第一信號(hào)至警報(bào)模塊。由此，在檢測(cè) 到裝置正確佩戴時(shí)，才進(jìn)行人體跌倒檢測(cè)，可W避免因裝置沒有佩戴或佩戴不正確或滑落 時(shí)產(chǎn)生誤報(bào)的問題，進(jìn)一步提高檢測(cè)的準(zhǔn)確率。而且，只有在裝置佩戴正確時(shí)，才進(jìn)行用戶 行為信息數(shù)據(jù)的采集和人體跌倒的檢測(cè)，能夠減少不必要的數(shù)據(jù)處理操作，提高效率，節(jié)省 功耗。
[0031] 在一些實(shí)施方式中，所述信號(hào)采集模塊還包括溫度傳感器和/或人體生物電傳感 器，所述裝置佩戴信息數(shù)據(jù)包括溫度數(shù)據(jù)、人體生物電信號(hào)、佩戴部位壓力數(shù)據(jù)和=軸加速 度數(shù)據(jù)的其中之一或者兩者W上的組合。
[0032] 在一些實(shí)施方式中，所述信號(hào)處理模塊根據(jù)所述裝置佩戴信息數(shù)據(jù)進(jìn)行W下A至 D分析處理的其中之一或兩者W上的組合，W生成并輸出裝置佩戴狀態(tài)標(biāo)識(shí)：
[0033] A、讀取溫度傳感器的貼近人體一側(cè)的溫度信號(hào)Tl及設(shè)備暴露于空氣中一側(cè)的溫 度信號(hào)T2,在判斷Tl和T2的溫度差大于設(shè)定閥值時(shí)，設(shè)置佩戴狀態(tài)標(biāo)識(shí)為正確佩戴，否則 設(shè)置佩戴狀態(tài)標(biāo)識(shí)為佩戴有誤；
[0034] B、讀取人體生物電傳感器輸出的人體生物電信號(hào)，在判斷人體生物電信號(hào)為高電 平時(shí)，設(shè)置佩戴狀態(tài)標(biāo)識(shí)為正確佩戴，否則設(shè)置佩戴狀態(tài)標(biāo)識(shí)為佩戴有誤；
[0035] C、根據(jù)錄入信息獲取用戶腰圍值以根據(jù)矩陣式分布的壓力傳感器間距D計(jì)算產(chǎn) 生壓力的傳感器的個(gè)數(shù)N=L/D，讀取N個(gè)壓力傳感器的壓力信號(hào)P1'''PN，在判斷N個(gè)壓力 傳感器的壓力信號(hào)都等于設(shè)定閥值時(shí)，設(shè)置佩戴狀態(tài)標(biāo)識(shí)為正確佩戴，否則設(shè)置佩戴狀態(tài) 標(biāo)識(shí)為佩戴有誤；
[0036] D、讀取=軸加速度傳感器的=個(gè)軸方向上的加速度值，在判斷代表人體軀干方向 的加速度值為g且其他兩個(gè)加速度值為0時(shí)，設(shè)置佩戴狀態(tài)標(biāo)識(shí)為正確佩戴，否則設(shè)置佩戴 狀態(tài)標(biāo)識(shí)為佩戴有誤；
[0037] 其中，在進(jìn)行兩者W上的組合分析處理時(shí)，任一方式下判斷為佩戴有誤時(shí)，即設(shè)置 為佩戴有誤標(biāo)識(shí)。
[0038] 由此，可W實(shí)現(xiàn)通過(guò)溫度和/或人體生物電信號(hào)判斷人體是否佩戴了裝置，通過(guò) 壓力和加速度判斷人體佩戴裝置的位置和方向是否正確，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置是否佩戴和佩戴 是否正確的檢測(cè)，避免因裝置問題而誤報(bào)。
[0039] 在一些實(shí)施方式中，所述裝置還包括定位模塊和無(wú)線通訊模塊，所述方法還包括： 所述定位模塊采集所述監(jiān)護(hù)裝置的位置信息，所述警報(bào)模塊通過(guò)無(wú)線通訊模塊發(fā)送警報(bào)信 息至遠(yuǎn)程終端，所述警報(bào)信息包括從所述定位模塊獲取的位置信息和求救內(nèi)容。由此，可W 及時(shí)將位置信息和跌倒求救內(nèi)容發(fā)送至監(jiān)護(hù)人，W得到及時(shí)有效的救助。
[0040] 在一些實(shí)施方式中，該方法還可包括：
[0041] 當(dāng)人體處于跌倒?fàn)顟B(tài)時(shí)，所述信號(hào)采集模塊持續(xù)采集=軸加速度數(shù)據(jù)、氣壓高