一種主從結(jié)構(gòu)式摔倒報警器的制造方法
【專利摘要】一種能檢測人體是否摔倒并在摔倒時向外界發(fā)出報警求救信號的室內(nèi)外兼用的主從結(jié)構(gòu)式摔倒報警器。它通過主機和從機反復循環(huán)檢測人體所處角度判斷人體是否為摔倒狀態(tài)，從而判斷是否發(fā)出報警求救信號。主機部分由MCU、無線通信模塊、GSM/AGPS模塊、三軸加速度模塊、揚聲器、拾音器、LED、觸摸顯示屏、電源及穩(wěn)壓模塊組成。從機由MCU、無線通信模塊、三軸加速度模塊、紅外模塊、電源及穩(wěn)壓模塊組成。室內(nèi)使用方式：將兩從機分別置于兩只鞋中，主機平放。室外使用方式：主機佩戴于腰間，兩從機分別置于兩只鞋中。解決了報警器誤報問題，降低了功耗，自動檢測是否摔倒并實現(xiàn)摔倒者位置準確定位且能實現(xiàn)摔倒者與求救信號接收者的語音信息交流。
【專利說明】一種主從結(jié)構(gòu)式摔倒報警器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自動檢測人體摔倒并自動報警裝置。特別是一種以超低功耗單片機(MCU)為核心，帶有GSM (AGPS)通信模塊、三軸加速度模塊和無線通信模塊等，以主機從機相結(jié)合方式以實現(xiàn)準確判斷人體是否處于摔倒狀態(tài)并能實現(xiàn)通信及定位的室內(nèi)外兼用的摔倒報警器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會老齡化的加劇，對老年人的護理需求日益增加，為避免老人因摔倒而失去生命，誕生了一些老人摔倒報警器。最初出現(xiàn)的是體積很大的室內(nèi)使用型，需要手動按鍵觸發(fā)，即老人摔倒后手動按下設(shè)備按鍵以實現(xiàn)對外發(fā)出求救信號。這種報警器因功能單一，體積和重量大，且需手動按下按鍵，不能在摔倒時自動報警且不能戶外使用而沒有實現(xiàn)推廣。后來西安中星測控公司研制了一種戶外使用的可自動報警的便攜式摔倒報警器，雖然可實現(xiàn)自動檢測摔倒并發(fā)送短信報警，但因佩戴必須平行于身體否則易產(chǎn)生誤判誤報而不能實現(xiàn)大規(guī)模推廣。本發(fā)明在現(xiàn)有報警器的基礎(chǔ)上進行改進:(I)通過改變觸發(fā)判斷條件即以超過的設(shè)定角度閾值為觸發(fā)條件且觸發(fā)條件增至3個來解決不能同時室內(nèi)室外使用問題。(2)采用一個主機與兩個從機結(jié)合的方式解決佩戴姿勢要求嚴苛且易誤判誤報問題。(3)增加報警方式以實現(xiàn)報警方式多種靈活來解決不能實時有效報警求助問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的問題是:(I)現(xiàn)有的報警器不能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)外均可報警，即室內(nèi)使用和室外便攜使用，是本發(fā)明要解決的一個問題。(2)現(xiàn)有的報警器不能實現(xiàn)自動報警或可實現(xiàn)自動報警但佩戴姿勢要求嚴苛且易產(chǎn)生誤判誤報，是本發(fā)明要解決的另一個問題。
[3]現(xiàn)有的報警器報警方式單一，不能實時有效的報警以使摔倒者獲得及時救助以及不能與外界實現(xiàn)交互通信，定位等，也是本發(fā)明要解決的問題。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
主從結(jié)構(gòu)式摔倒報警器由主機和從機兩部分組成。主機部分由3.7v鋰電池、升壓模塊、穩(wěn)壓模塊、無線通信模塊(例如NRF2401)、三軸加速度模塊(例如ADXL345)、GSM/AGPS模塊、觸摸顯示屏、揚聲器、LED彩燈、拾音器、超低功耗單片機(MCU)(例如美國TI公司的MSP430系列)組成。從機由3.7v鋰電池、穩(wěn)壓模塊(例如TPS63000)、NRF2401 (無線通信模塊)、反射式紅外模塊、三軸加速度模塊(例如ADXL345)、超低功耗單片機(MCU)(例如美國TI公司的MSP430系列)組成。
[0005]本發(fā)明有室內(nèi)和室外使用兩種模式。從機分別置于兩只鞋中，室內(nèi)使用時將主機開機平放于桌面，室外使用時由主機上卡扣佩戴于腰間。
[0006]從機由3.7v鋰電池經(jīng)穩(wěn)壓模塊為MCU、反射式紅外模塊、無線通信模塊、三軸加速度模塊等供電。當穿鞋時，反射式紅外模塊接收到反射信號從機進入工作狀態(tài)，否則從機不工作，以降低系統(tǒng)功耗。從機中加速度傳感器經(jīng)算法轉(zhuǎn)換用于測量從機所處角度信號，且循環(huán)檢測并判斷角度大小，若角度超過45° (當人正常行走時腳在短暫時間內(nèi)會與地面呈一定角度，但不會超過40度)并且超過15s (若摔倒者摔傷不可自行站立)則從機判斷為摔倒，則通過射頻通信將測量信息發(fā)送至主機且持續(xù)發(fā)送直至從機所處角度小于45°。
[0007]主機由3.7v可充電鋰電池為主機部分供電，3.7v鋰電池經(jīng)穩(wěn)壓模塊為MCU、無線通信模塊、三軸加速度模塊等供電，經(jīng)升壓模塊為GSM/AGPS模塊、觸摸顯示屏等供電。主機中三軸加速度模塊經(jīng)算法轉(zhuǎn)換后用于測量主機所處角度，若主機接收到兩從機的測量信息同時主機自身角度也超過45 °則經(jīng)MCU迅速分析處理后觸發(fā)報警。首先LED彩燈發(fā)光、揚聲器發(fā)聲進行現(xiàn)場報警以獲得周圍人的注意與救助，另外主機通過GSM/AGPS模塊自動撥打120 (號碼可自行設(shè)定)，接著主機會向家屬手機(已安裝定位應(yīng)用程序)發(fā)送定位短信，其內(nèi)容為摔倒者所處位置的經(jīng)緯度，接收到定位短信的同時家屬手機(已安裝定位應(yīng)用程序)自動彈出摔倒者所在位置的地圖界面，與此同時主機撥通家屬手機與家屬聯(lián)系。家屬手機號為自定義設(shè)置，可設(shè)置多個，若系統(tǒng)判斷為摔倒則循環(huán)撥打多個號碼直至摔倒者獲得救助。
[0008]另外主機上設(shè)有一鍵報警功能按鍵供使用者緊急情況下求助使用，使用及報警方式為:按下一鍵報警功能按鍵，主機LED彩燈及揚聲器開始報警同時撥通使用者事先設(shè)定過的號碼。
[0009]此外使用者可通過主機上觸摸顯示屏上的按鍵退出或進入報警工作狀態(tài)，退出時主機可做手機通話使用即通過觸摸顯示屏上按鍵撥通號碼進行通話。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:(1)現(xiàn)有報警器功能的基礎(chǔ)上，共增加了三塊加速度傳感器模塊，將摔倒的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為角度這一可測量量，使得報警器可自動檢測人體狀態(tài)，實現(xiàn)了摔倒狀態(tài)自動報警，使報警變得實時可靠。不會出現(xiàn)傳統(tǒng)報警器須人為無法及時觸發(fā)而不能報警的情況。(2)在參考現(xiàn)有報警器結(jié)構(gòu)單一的弊端后，改型為主從結(jié)構(gòu)模式，使得誤報率幾乎為零，報警求助更為可靠，另外主從結(jié)構(gòu)對佩戴姿勢要求相對自由，使得佩戴和使用更為靈活方便。(3)由于現(xiàn)有的報警器不能室內(nèi)外兼用，針對此問題，采用了將從機安裝在鞋中，使用者穿上鞋不論在室內(nèi)外都使得報警器進入工作狀態(tài)，解決了不能室內(nèi)外兼用的問題。(4)由于現(xiàn)有報警器報警功能單一，不夠及時可靠。因此我們增加了報警方式，采用了現(xiàn)場聲光報警、120求助、短信定位結(jié)合地圖定位、自動循環(huán)撥號求助等方式，使得報警及時可靠，幫助使用者摔倒時在第一時間獲得救助。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)主機軟件框圖。
[0013]圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)從機軟件框圖。
[0014]圖4是本發(fā)明的系統(tǒng)程序執(zhí)行流程圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0016]本發(fā)明為主從結(jié)構(gòu)式摔倒報警器。如圖1所示為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，包括主機部分所用的各硬件模塊和模塊間的信號流向，主要由鋰電池、穩(wěn)壓模塊、三軸加速度模塊、無線通信模塊、GSM/AGPS模塊、拾音器、揚聲器、按鍵、觸摸顯示屏和LED彩燈以及MCUl構(gòu)成；MCU1為主機控制芯片用于分析和處理主機及從機的信號并控制系統(tǒng)的工作過程，三軸加速度模塊I用于檢測主機所處角度信號，無線通信模塊1、無線通信模塊2、無線通信模塊3用于主機處理模塊和從機處理模塊1、從機處理模塊2之間通信,利用GSM/AGPS與拾音器及揚聲器實現(xiàn)與外界通信，另外GSM/AGPS模塊還用于報警時定位，LED和揚聲器用于聲光報警，觸摸顯示屏用于人機交互和功能選擇，一鍵報警按鍵按下可實現(xiàn)主機與特定對象之間通信，主機電源模塊(包括穩(wěn)壓模塊)為主機部分供電。另外包括了從機部分所用的各硬件模塊和模塊間的信號流向，主要由鋰電池、穩(wěn)壓模塊、三軸加速度模塊、無線通信模塊、MCU和反射式紅外模塊；從機處理模塊中反射式紅外模塊通過檢測反射紅外信號的有無來判斷從機是否處于使用中，若處于使用狀態(tài)則從機處理模塊工作，若未處于使用狀態(tài)則從機處理模塊停止工作，從而降低功耗；從機處理模塊中三軸加速度模塊用于檢測從機所處角度信號，MCU用于控制整個從機處理模塊的工作和協(xié)調(diào)各個硬件模塊的工作過程并將檢測到的信號通過無線通信模塊發(fā)送給主機處理模塊；電源模塊(包括穩(wěn)壓模塊)用來為從機部分供電。
[0017]圖2為系統(tǒng)主機軟件框圖，主機部分的子程序有GSM通信及定位程序、觸摸顯示及操作程序、一鍵報警功能程序、加速度計程序、無線通信程序、聲光報警程序。以上子程序由主機主程序統(tǒng)一調(diào)用從而實現(xiàn)系統(tǒng)功能。
[0018]圖3為系統(tǒng)從機軟件框圖，從機主程序通過調(diào)用子程序加速度計程序、紅外檢測程序和無線通信程序來實現(xiàn)從機紅外信號和角度信號的檢測，并將分析處理結(jié)果發(fā)送給主機。
[0019]圖4為系統(tǒng)程序執(zhí)行流程圖，為整個系統(tǒng)中觸發(fā)報警所需要的條件以及主機和兩從機的工作流程。兩個從機及主機開機，系統(tǒng)初始化后開始工作，兩從機首先不斷循環(huán)檢測是否有紅外信號，若有紅外信號則再循環(huán)檢測從機所處狀態(tài)的角度信息同時判斷是否達到時間要求，達到時間要求則向主機發(fā)送從機處理后的信號，主機若選擇“報警”功能則在接收到從機信號時檢測自身角度信號以決定是否報警。
[0020]本發(fā)明系統(tǒng)的工作過程為:分別打開主機和從機的電源開關(guān)，通過主機觸摸顯示屏進行功能選擇。選擇“報警”功能后，系統(tǒng)進入“報警”工作狀態(tài)，分別置于兩鞋中的兩從機的反射式紅外模塊分別檢測是否有反射信號，若有反射信號則表示使用者正在使用本系統(tǒng)，主機以及兩從機中的三軸加速度模塊分別循環(huán)反復檢測使用者所處角度是否超過45°，首先，如果兩從機均超過45°且時間超過15s，即判斷為使用者摔倒并且無法自行站立，此時兩從機將信號通過無線通信模塊發(fā)送給主機；若無反射信號則表示使用者未使用，從機不進入工作狀態(tài)而處于待機狀態(tài)以降低功耗。當主機收到兩從機信號且自身三軸加速度模塊檢測到的角度也超過45°，此時認為人體摔倒，主機啟動聲光報警功能，隨即撥通事先設(shè)定的報警號碼①進行求助。之后向事先設(shè)定的報警號碼②的手機(已安裝定位應(yīng)用程序)發(fā)送內(nèi)容為摔倒者所處經(jīng)緯度信息的短信，報警號碼②手機收到短信后會自動彈出摔倒者所在位置的地圖頁面，同時主機會自動撥打報警號碼②求助。然后主機會循環(huán)撥打事先設(shè)定的號碼(可設(shè)置多個)直至摔倒者被救助為止。另外，使用者在未摔倒狀態(tài)時也可通過按下“一鍵報警”功能按鍵，獲得幫助，此時主機會啟動聲光報警并撥通事先設(shè)定的指定號碼尋求幫助。若按下觸摸顯示屏上“手機”功能按鈕則系統(tǒng)退出“報警”功能狀態(tài)，進入手機功能狀態(tài)，可通過觸摸顯示屏上的按鍵撥通號碼實現(xiàn)通話。
【權(quán)利要求】
1.一種主從結(jié)構(gòu)式摔倒報警器,主機由MCU、無線通信模塊、GSM/AGPS模塊、三軸加速度模塊、揚聲器、拾音器、LED、觸摸顯示屏、電源及穩(wěn)壓模塊組成；從機由MCU、無線通信模塊、加速度模塊、紅外模塊、電源及穩(wěn)壓模塊組成；其特征是:由主機和從機兩部分組成，通過從機檢測到的人體所處狀態(tài)的角度信號及主機檢測到的人體所處狀態(tài)的角度信號判斷人體是否處于摔倒狀態(tài)，并在摔倒狀態(tài)向外界發(fā)出求救及報警信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主從結(jié)構(gòu)式摔倒報警器，其特征是:兩從機分別置于兩只鞋中，若兩從機的反射式紅外模塊分別檢測到反射信號時從機進入工作狀態(tài)，然后兩從機的三軸加速度傳感器分別循環(huán)反復檢測出人體所處狀態(tài)的角度信息，并通過兩從機各自的無線通信模塊將各自檢測到角度信號不斷發(fā)送給主機；若兩從機的反射式紅外模塊未檢測到反射信號則從機不工作，表不人體未穿鞋，從機處于待機狀態(tài)以降低功耗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的主從結(jié)構(gòu)式摔倒報警器,其特征是:當主機中的加速度傳感器檢測到的人體所處狀態(tài)的角度信息與主機的無線通信模塊所接收到的兩從機檢測到的角度信息均超過45°且超過15s時，則判斷人體處于摔倒狀態(tài)，然后主機LED閃亮，揚聲器開始報警，主機中的GSM/AGPS受MCU控制將自動撥通事先設(shè)定的報警電話報警求救，隨后將摔倒者所在位置的經(jīng)緯度信息以短信形式發(fā)送給事先設(shè)定的求救號碼并根據(jù)短信內(nèi)容自動在收信者手機(安裝了定位應(yīng)用程序)上顯示摔倒者所在位置的地圖界面，之后循環(huán)撥打事先設(shè)定的求救號碼(可設(shè)定的多個號碼)直至獲得救助為止；若低于15s則認為人體自行站立未處于摔倒狀態(tài)，設(shè)備不報警；另外可通過觸摸顯示屏撥通任意號碼實現(xiàn)通話即做手機功能使用；當使用者按下一鍵報警功能按鍵則啟動聲光報警且設(shè)備撥通設(shè)定的指定號碼求助。
【文檔編號】G08B25/10GK103927850SQ201410107626
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月22日
【發(fā)明者】張自強, 馬周健 申請人:張自強, 馬周健