专利名称：人体跌倒检测保护与报警装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及人体跌倒检测保护与报警装置，属于医学检测技术领域。
背景技术：
进入21世纪，人口老龄化将愈为显露。随着经济的发展和文化的交流，人口的流 动性大大加速，使得很多子女不在老人身边。因而老年人得健康及其医疗护理问题逐渐成 为一个重大问题，多数老年人的健康状况无法得到及时监测。在发生意外时，如果老年人得 不到即时的救助，甚至会威胁到生命安全。而跌倒是在老年人中常有发生的一种意外事件。 老人的跌倒会引发很多安全问题，5% 15%的跌倒造成脑部损伤、软组织损伤、骨折和脱 臼等，其中最严重的是髋部骨折。现有的跌倒检测技术可分为三类基于视频的跌倒检测系统，基于声学的跌倒检 测系统，基于穿戴式传感器的跌倒检测系统。基于视频的跌倒检测系统是在一定区域内安装摄像头，拍摄人体活动的画面。通 过图像处理的方法，检测是否有跌倒发生；基于声学的跌倒检测系统是通过分析跌倒时的音频信号来检测的；基于穿戴式传感器的跌倒检测系统，指穿戴微型课穿戴设备，如衣服、帽子、首饰 等，来试试检测人体的活动。基于视频的跌倒检测系统受到区域限制；基于声学的跌倒检测系统准确率相对 有待提高。现有基于穿戴式传感器的跌倒检测系统，如ht. Cl CN 2168586Y，Int. Cl CN 2249072Y基本是采用水银开关进行跌倒的检测；Int. Cl CN 201127606Y，采用仅通过加速 度传感器方式进行跌倒检测。其缺点仅能对跌倒进行检测，不能对发生的跌倒的人体进行 保护。大部分传统的跌倒检测方式无远程无线通信功能，并且不能对跌倒发生的位置进行 定位。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种人体跌倒检测保护与报警装置。人体跌倒检测保护与报警装置，包括跌倒检测部分、跌倒检测信息传输部分、跌倒 位置检测部分和保护气囊；跌倒检测部分依次连接跌倒检测信息传输部分、跌倒位置检测部分和保护气囊； 跌倒检测部分对人体姿态进行检测，判断人体是否跌倒，当判断人体跌倒时，跌倒检测部分 通过跌倒位置检测部分获取人体跌倒发生的地理位置，跌倒检测部分控制跌倒检测信息传 输部分向监护人或监护中心发送跌倒报警信息和人体跌倒的地理位置，同时，跌倒检测部 分控制保护气囊充气。本发明的优点在于(1)对检测到的跌倒进行定位；
(2)将跌倒信息和跌倒发生的位置同时进行报警；(3)能对发生的跌倒进行保护。
图1是本发明的结构示意图；图2是本发明跌倒检测部分结构示意图；图3是本发明的加速传感器和陀螺仪佩戴示意图；图4是本发明的保护气囊示意图；图5是人体跌倒开始到倒地过程中气囊工作示意图。图中1-跌倒检测部分 2-跌倒检测信息传输部分 3-跌倒位置检测部分4-保护气囊5-微控制器6-加速度传感器7-陀螺仪
具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。本发明是一种人体跌倒检测保护与报警装置，如图1所示，包括跌倒检测部分1、 跌倒检测信息传输部分2、跌倒位置检测部分3和保护气囊4。跌倒检测部分1依次连接跌 倒检测信息传输部分2、跌倒位置检测部分3和保护气囊4。跌倒检测部分1对人体姿态进行检测，判断人体是否跌倒，当判断人体跌倒时，跌 倒位置检测部分3获取人体跌倒发生的地理位置，帮助监护人或监护中心对被监护人的跌 倒位置进行定位，跌倒检测信息传输部分2向监护人或监护中心发送跌倒报警信息，同时， 保护气囊4迅速充气，以减小倒地时的冲击，保护人体髋部、肩部和头部。如图2所示，跌倒检测部分1包括微控制器5、加速度传感器6和陀螺仪7。加速 度传感器6用于测量线加速度信号，陀螺仪7用于测量角速度信号，加速度传感器6和陀螺 仪7佩戴于人体腰部，如图3所示，微控制器5采用TI的16位超低功耗的MSP430系列单 片机的MSP430F1611，微控制器5对加速度传感器6和陀螺仪7的信号进行采集，得到信号 向量模SVM和运动角速度(由陀螺仪7测得)。SVM = ^ax2 +ay2 +az2其中ax ay ~分别表示χ y ζ三个方向上的线加速度大小，其中ζ方向为垂直方 向，y方向为人体前后向，χ方向为左右方向。设定人体安全时SVM和运动角速度的阈值，本发明中SVM阈值为1. 8g_2. 2g，运动 角速度阈值为0. 5rad/s-0. 55rad/s,当SVM和人体运动角速度超过设定阈值时，微控制器5 判断人体发生跌倒。微控制器5控制保护气囊4快速充气，保护气囊4背放在人体后背部， 其形状如图4所示。跌倒位置检测部分3采用GPS模块对跌倒位置进行定位，将人体跌倒 发生的地理位置输出给微控制器5，方便监护人或监护中心对被监护人的跌倒位置进行定 位。微控制器5控制跌倒检测信息传输部2向监护人或监护中心发送跌倒报警信息和人体 跌倒的地理位置，跌倒检测信息传输部2采用GSM模块进行远程无线通信。如图5所示，当人体发生跌倒，并已经倾斜至一定角度时，如图5(b)，由此造成的加速度的SVM特征值的变化和角速度的变化可判断跌倒的发生。此时保护气囊4在跌倒检 测部分1的微控制器5控制下开始迅速充气。如图5(c)、图5(d)所示，保护气囊4在人体 跌倒过程中逐渐展开，迅速膨胀。如图(e)所示，在人体倒地前，保护气囊4完全展开，在倒 地时是人体的髋部、肩部和头部得到保护。在人体倒地后将气体慢慢排出。
权利要求
1.人体跌倒检测保护与报警装置，其特征在于，包括跌倒检测部分、跌倒检测信息传输 部分、跌倒位置检测部分和保护气囊；跌倒检测部分依次连接跌倒检测信息传输部分、跌倒位置检测部分和保护气囊；跌倒 检测部分对人体姿态进行检测，判断人体是否跌倒，当判断人体跌倒时，跌倒检测部分通过 跌倒位置检测部分获取人体跌倒发生的地理位置，跌倒检测部分控制跌倒检测信息传输部 分向监护人或监护中心发送跌倒报警信息和人体跌倒的地理位置，同时，跌倒检测部分控 制保护气囊充气。
2.根据权利要求1所述的人体跌倒检测保护与报警装置，其特征在于，所述的跌倒检 测部分包括微控制器、加速度传感器和陀螺仪；加速度传感器用于测量线加速度信号，陀螺 仪用于测量角速度信号，加速度传感器和陀螺仪佩戴于人体腰部，微控制器对加速度传感 器和陀螺仪的信号进行采集，得到信号向量模SVM和运动角速度；SVM = ^jaJTaJTaJ其中ax ay ~分别表示χ y ζ三个方向上的线加速度大小，其中ζ方向为垂直方向，y 方向为人体前后向，χ方向为左右方向；设定人体安全时SVM和运动角速度的阈值，当SVM 和人体运动角速度超过设定阈值时，微控制器判断人体发生跌倒，微控制器控制保护气囊 充气。
3.根据权利要求2所述的人体跌倒检测保护与报警装置，其特征在于，所述的微控制 器采用TI的16位超低功耗的MSP430系列单片机的MSP430F1611。
4.根据权利要求2所述的人体跌倒检测保护与报警装置，其特征在于，所述的SVM阈值 为 1. 8g-2. 2g，运动角速度阈值为 0. 5rad/s-0. 55rad/s。
5.根据权利要求1或2所述的人体跌倒检测保护与报警装置，其特征在于，所述的跌倒 位置检测部分采用GPS模块对跌倒位置进行定位，将人体跌倒发生的地理位置输出给跌倒 检测部分的微控制器。
6.根据权利要求1或2所述的人体跌倒检测保护与报警装置，其特征在于，所述的跌倒 检测信息传输部向监护人或监护中心发送信息，采用GSM模块进行远程无线通信。
全文摘要
本发明公开了一种人体跌倒检测保护与报警装置，包括跌倒检测部分、跌倒检测信息传输部分、跌倒位置检测部分和保护气囊；跌倒检测部分依次连接跌倒检测信息传输部分、跌倒位置检测部分和保护气囊；跌倒检测部分对人体姿态进行检测，判断人体是否跌倒，当判断人体跌倒时，跌倒检测部分通过跌倒位置检测部分获取人体跌倒发生的地理位置，跌倒检测部分控制跌倒检测信息传输部分向监护人或监护中心发送跌倒报警信息和人体跌倒的地理位置，同时，跌倒检测部分控制保护气囊充气。本发明的优点在于对检测到的跌倒进行定位；将跌倒信息和跌倒发生的位置同时进行报警；能对发生的跌倒进行保护。
文档编号G08B21/04GK102117533SQ20111005932
公开日2011年7月6日 申请日期2011年3月11日 优先权日2011年3月11日
发明者杨松岩, 樊瑜波, 牛海军 申请人:北京航空航天大学