[實(shí)用新型]基于加速度和高度信息的人體跌倒監(jiān)測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220583239.2
• 申請日: 2012-11-07
• 公開（公告）號: CN202939773U
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉少強(qiáng);陶清華;樊曉平;陳瑾;王琪;陳翔
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: G08B21/04
• 分類號: G08B21/04
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 黃美成

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種基于加速度和高度信息的人體跌倒監(jiān)測裝置，具體的涉及一種可長時間、持續(xù)地探測人體是否發(fā)生跌倒過程的裝置，主要適用于對老年人的跌倒監(jiān)測。

背景技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)，人口老齡化將愈為顯露。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)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。因而老年人的健康及其醫(yī)療護(hù)理問題逐漸成為一個重大問題，多數(shù)老年人的健康狀況無法得到及時監(jiān)測。在發(fā)生意外時，如果老年人得不到即時的救助，甚至?xí){到生命安全。而跌倒是在老年人群中常有發(fā)生的。

老人的跌倒會引發(fā)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(yán)重的是髖部骨折。

現(xiàn)有的跌倒檢測技術(shù)可分為三類：基于視頻的跌倒檢測系統(tǒng)，基于聲學(xué)的跌倒檢測系統(tǒng)，基于穿戴式傳感器的跌倒檢測系統(tǒng)。

基于視頻的跌倒檢測系統(tǒng)是在一定區(qū)域內(nèi)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(fā)生；

基于聲學(xué)的跌倒檢測系統(tǒng)是通過分析跌倒時的音頻信號來檢測；

基于穿戴式傳感器的跌倒檢測系統(tǒng)，指將含有跌倒信號感知功能的微型裝置安裝在適于人體穿戴的衣物中的檢測設(shè)備，如衣服、帽子、首飾等，以通過監(jiān)測人體活動狀況檢測是否發(fā)生跌倒。

基于視頻的跌倒檢測系統(tǒng)受到區(qū)域限制；基于聲學(xué)的跌倒檢測系統(tǒng)準(zhǔn)確率相對有待提高。現(xiàn)有基于穿戴式傳感器的跌倒檢測方式是一種最便捷、最普及的檢測方式，其檢測原理簡單、方法研究較多且具實(shí)用性。基于穿戴式傳感器的檢測系統(tǒng)已有較多實(shí)例，例如CN2168586Y等。CN2249072Y是主要基于水銀開關(guān)進(jìn)行跌倒的檢測；CN201127606Y等是僅利用加速度信息進(jìn)行跌倒檢測的方式；CN102136180A方案過于復(fù)雜，除了兩個加速度計(jì)外，還需要兩個陀螺儀，并且需要分組佩戴在兩個部位，使用不便且提高了成本。現(xiàn)存的穿戴式跌倒檢測方法的主要不足是系統(tǒng)的功耗相對而言普遍較大，難以長期持續(xù)檢監(jiān)測，在跌倒檢測技術(shù)上主要基于加速度和角度變化信息，沒有利用人體跌倒中必然發(fā)生的高度變化信息，因而檢測的準(zhǔn)確性與可靠性以及裝置使用的便利性等方面都有待提高。

現(xiàn)階段人體跌倒監(jiān)測技術(shù)尤其是針對老年人跌倒的檢測技術(shù)存在的這些主要問題，也即識別準(zhǔn)確性不高、因電池容量有限等原因使相關(guān)裝置無法進(jìn)行長時間持續(xù)有效監(jiān)測問題，大大降低了這類裝置的實(shí)用性。因此，有必要設(shè)計(jì)一種新的人體跌倒監(jiān)測裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于加速度和高度信息的人體跌倒監(jiān)測裝置，該基于加速度和高度信息的人體跌倒監(jiān)測裝置具有監(jiān)測準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下：

一種基于加速度和高度信息的人體跌倒監(jiān)測裝置，包括集成有高度計(jì)、加速度計(jì)、通信模塊和單片機(jī)的監(jiān)測模塊中，所述的高度計(jì)和加速度計(jì)均通過SPI通信口與單片機(jī)連接，通信模塊與單片機(jī)連接。

所述的人體跌倒監(jiān)測裝置還包括佩戴方式檢查模塊；佩戴方式檢查模塊包括用于插裝所述監(jiān)測模塊的帶有磁鐵的佩戴扣和集成于所述監(jiān)測模塊的干簧管和下拉電阻；所述的干簧管和下拉電阻串聯(lián)在輸入端與電源正極連接的第一模擬開關(guān)的輸出端和地之間，使干簧管與下拉電阻串聯(lián)的支路的供電由受控于單片機(jī)的第一模擬開關(guān)控制，干簧管與下拉電阻的連接點(diǎn)接單片機(jī)的一個輸入端口。【這使得裝置的佩戴方式檢測可以僅在單片機(jī)需要確認(rèn)佩戴方式時才供電檢測，以節(jié)省電能。】

所述的加速度計(jì)采用具有運(yùn)動觸發(fā)喚醒功能的集成三軸加速度計(jì)ADXL362，所述高度計(jì)為集成高精度氣壓高度計(jì)MS5611，干簧管為CT05系列干簧管，單片機(jī)為MSP430F5510，通信模塊為支持藍(lán)牙4.0通信標(biāo)準(zhǔn)的無線通信模塊WB2540.【所選加速度計(jì)、高度計(jì)和單片機(jī)均為微安級低功耗器件，使系統(tǒng)能以低功耗實(shí)現(xiàn)持續(xù)監(jiān)測。】

為所述檢測模塊供電的電源模塊包括一個充電管理接口（MAX1551）和兩路電源，其中，第一路電源為通信模塊供電，第二路電源為單片機(jī)、佩戴方式檢查模塊和加速度計(jì)供電（高度計(jì)由單片機(jī)的輸入輸出端口供電），第一路電源的通路中串接有受控于單片機(jī)的第二模擬開關(guān)。

該基于加速度和高度信息的人體跌倒監(jiān)測裝置對應(yīng)的方法：由被監(jiān)測的人體佩戴加速度計(jì)、高度計(jì)和單片機(jī)，單片機(jī)分別通過加速度計(jì)和高度計(jì)檢測人體的加速度變化和高度變化信息，當(dāng)檢測到加速度值超過加速度閾值且高度變化值超過高度變化閾值時，則判斷佩戴者發(fā)生了跌倒，并通過通信模塊發(fā)出報警。