[發(fā)明專利]一種監(jiān)測獨(dú)居老人臥床狀態(tài)的突發(fā)危險狀況判別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110367412.9
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113096357B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王嘉祺;朱虹;王子鵬;鄭智聰;周健;史靜;李德;劉恒;王琛;曹顯偉
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: G08B21/04
• 分類號: G08B21/04;G08B25/10;G06N20/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 戴媛

1.一種監(jiān)測獨(dú)居老人臥床狀態(tài)的突發(fā)危險狀況判別方法，其特征在于，依賴于一種臥床監(jiān)控裝置，按照以下過程具體實(shí)施：

步驟1，構(gòu)建臥床監(jiān)控裝置的主控器(1)與外部設(shè)備的連接方式，

1.1)進(jìn)行硬件的總體連接，

主控器(1)上的微控制單元(2)，通過I/O口，采用數(shù)據(jù)線連接的方式，與設(shè)置在床板(14)上的傳感器組(10)連接；通過藍(lán)牙模塊(7)，采用無線方式與設(shè)置在房間內(nèi)不同地方的應(yīng)答按鈕組(4)連接；通過WiFi模塊(8)與云服務(wù)器(5)連接，實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程終端(6)的信息傳輸；

1.2)具體布置步驟1.1)中的應(yīng)答按鈕組(4)，

將各個應(yīng)答按鈕分別安裝在家里老人經(jīng)常走動并且容易觸碰的地方，以便當(dāng)蜂鳴器(3)響起時，如果沒有突發(fā)意外情況，老人自主按壓就近的應(yīng)答按鈕，及時關(guān)閉異常狀態(tài)提醒；

1.3)具體布置步驟1.1)中的傳感器組(10)，

1.3.1)傳感器組(10)中所有的傳感器(9)均采用壓力型傳感器，所承受重量值的范圍是p_b≥p_p+p_m+Δp，其中，p_b是所選擇壓力型傳感器的承重值；p_p是老人的體重的上限值；p_m是床墊(12)和被褥之和重量的上限值；Δp是承壓裕量，Δp＝0.1·(p_p+p_m)；

1.3.2)各個傳感器(9)相對均勻地設(shè)置在床板(14)上表面不同的位置上；并且傳感器(9)與床墊(12)之間設(shè)置一層硬板(13)；

步驟2，對老人日常臥床模式進(jìn)行自學(xué)習(xí)，具體過程是，

2.1)主控器中的微控制單元通過I/O口接收到傳感器組的數(shù)據(jù)信息，主控器的顯示界面提示用戶記錄無人臥床時的壓力值，設(shè)為P_n；提示用戶記錄有人臥床時的壓力值，設(shè)為P_s，計算式如下：

其中，p_ni為第i個傳感器在無人臥床時的壓力值，p_si為第i個傳感器在有人臥床時的壓力值，N為傳感器組中所包含的傳感器的個數(shù)，w_i為加權(quán)系數(shù)，初始值選為

2.2)計算第i個傳感器的有人在床與無人在床的壓力值差異，計算式是：

Δp_i＝p_si-p_ni ， i＝1,2,...,N (3)

2.3)根據(jù)壓力值差異Δp_i計算加權(quán)系數(shù)計算式如下：

2.4)更新傳感器組的壓力值，計算式如下：

其中，p_i為第i個傳感器在無人臥床時的壓力值；

2.5)按照主控器的顯示界面，啟動臥床監(jiān)控裝置進(jìn)入自學(xué)習(xí)模式，通過自學(xué)習(xí)模式獲取老人M天的臥床軌跡，軌跡的計算式如下：

2.5.1)微控制單元中的存儲單元記錄日常臥床狀態(tài)變化序列，設(shè)為[x₁(t),x₂(t),...,x_T(t)]，其中，t表示第t天的記錄值，t＝1,2,...,M，M為記錄的天數(shù)；T＝24/ΔT，24是指一天的24小時，ΔT為采樣間隔；

2.5.2)臥床狀態(tài)變化序列[x₁(t),x₂(t),...,x_T(t)]的計算式如下：

其中，閾值th的計算式是：th＝0.8·(P_s-P_n)(7)

2.5.3)老人的日常臥床軌跡[y₁,y₂,...,y_T]的計算式如下：

步驟3，進(jìn)行實(shí)際監(jiān)控應(yīng)用，對老人異常的臥床狀態(tài)進(jìn)行判斷，具體過程是，

3.1)依照步驟2.5)確定的采樣間隔ΔT，以及公式(5)計算得到的壓力值按照下式獲得當(dāng)天的臥床狀態(tài)變化序列[z₁,z₂,...,z_T]，計算式如下：

3.2)計算異常狀態(tài)標(biāo)記序列[d₁,d₂,...,d_T]，計算式如下：

其中，δ為異常判斷閾值；

如果d_k＝1，表明出現(xiàn)了與日常生活規(guī)律不一致的狀態(tài)；

如果d_k＝0，表明與日常的生活規(guī)律相同；

3.3)根據(jù)步驟3.2)的計算結(jié)果，如果持續(xù)出現(xiàn)d_k＝1的異常狀態(tài)，則判斷為老人出現(xiàn)了突發(fā)狀況，轉(zhuǎn)步驟4進(jìn)行處理，否則轉(zhuǎn)步驟3.4)；

3.4)更新用戶的日常臥床軌跡，

將式(8)計算得到的日常臥床軌跡[y₁,y₂,...,y_T]，按照漸消記憶進(jìn)行更新，計算式如下：

更新值計算后，轉(zhuǎn)步驟3.1)繼續(xù)執(zhí)行，其中步驟3.2)公式(10)中的y_k更新為

步驟4，對異常狀態(tài)進(jìn)行提醒，具體過程是，

4.1)對本地的老人進(jìn)行提醒，

按照步驟3.3)判斷出現(xiàn)了異常狀況，則主控器啟動計時器計時，如果出現(xiàn)持續(xù)一段時間的異常狀態(tài)，則主控器控制蜂鳴器發(fā)聲提醒，如果老人處于正常活動狀態(tài)，步驟3.3)所判斷的異常狀況不是危險情況，則老人聽到報警聲音后及時按壓就近一個應(yīng)答按鈕，主控器通過藍(lán)牙模塊，收到應(yīng)答關(guān)閉信號之后，將異常狀況刪除，解除報警；

如果主控器一直未接收到老人的應(yīng)答關(guān)閉信號，則轉(zhuǎn)步驟4.2)；

4.2)對老人的子女或社區(qū)進(jìn)行遠(yuǎn)程報警，

如果主控器判斷的異常狀態(tài)一直持續(xù)未被關(guān)閉，則表明老人出現(xiàn)突發(fā)危險狀況，行動不能自主，這時，主控器通過WiFi模塊發(fā)送信息到云服務(wù)器，云服務(wù)器再通過無線網(wǎng)將異常報警信息傳送至遠(yuǎn)程終端進(jìn)行報警，預(yù)先關(guān)聯(lián)設(shè)置好的子女手機(jī)和/或社區(qū)中控室及時得到報警提醒后，對老人進(jìn)行救援。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測獨(dú)居老人臥床狀態(tài)的突發(fā)危險狀況判別方法，其特征在于：所述的臥床監(jiān)控裝置，具體結(jié)構(gòu)是，

包括主控器(1)，主控器(1)內(nèi)部包括微控制單元(2)、藍(lán)牙模塊(7)和WiFi模塊(8)，微控制單元(2)對外設(shè)置有三組I/O口，第一組I/O口與傳感器組(10)信號連接；第二組I/O口與用戶輸入?yún)?shù)的控制終端(11)信號連接，第三組I/O口與蜂鳴器(3)信號連接；微控制單元(2)通過藍(lán)牙模塊(7)與應(yīng)答按鈕組(4)信號連接；微控制單元(2)另外通過WiFi模塊(8)與云服務(wù)器(5)連接，云服務(wù)器(5)再與遠(yuǎn)程終端(6)連接。