专利名称：跌倒监测与报警系统的制作方法
技术领域：
跌倒监测与报警系统技术领域：
本实用新型涉及监护装置，尤其是涉及一种跌倒监测与报警系统。背景技术：
老年人或有疾病的人在生活中可能发生意外跌倒。老年人的骨质相对疏松，简单 的跌倒动作可能造成严重的后果，使其不能自救；患有冠心病、脑梗塞、脑溢血等病的病人 发生跌倒后可能昏迷。以上人群如果延误救助时机，后果不堪设想。以上人群没有发生意 外时和健康人一样，不可能长期在医院治疗，加之当今社会生活节奏加快，子女或监护人长 期陪护也不现实。监测跌倒可采用多种方式，如通过分析加速度、人体倾斜角度或者获取某些装置 (如旋转装置)的状态改变来获知等。上述的监测方式需要比较严格地满足发生跌倒的条件才会判定跌倒，而这些条件 往往比较理想化，与实际跌倒的条件相差较大，因此识别率较低，或者因为识别条件单一容 易产生误判。
实用新型内容鉴于此，有必要提供一种监测跌倒状态并报警的跌倒监测与报警系统。一种跌倒监测与报警系统，包括信息采集融合模块、压力采集模块以及报警模块， 所述信息采集融合模块为穿戴式传感器模块，包括三轴加速度计和姿态传感器中的至少一 种，所述压力采集模块与信息采集融合模块连接，所述信息采集融合模块与报警模块连接。优选地，所述压力采集模块通过无线方式与信息采集融合模块连接。优选地，所述压力采集模块数量为两个，分别用于采集足底压力。优选地，所述压力采集模块包括依次连接的压力传感器、处理单元以及无线通信 模块，压力传感器将获取的压力信号传递给处理单元，通过处理单元处理后由无线通信模 块传递给信息采集融合模块。优选地，所述信息采集融合模块包括混合信号处理器，所述三轴加速度计、姿态传 感器、压力采集模块均与混合信号处理器连接。[0011 ] 优选地，所述报警模块包括短信模块、电话模块和发声器中的一种以上。优选地，还包括报警中止模块，所述报警中止模块与信息采集融合模块连接。将三轴加速度计、姿态传感器以及压力采集模块三者获取的信息进行融合，能够 更全面地对跌倒状况进行判断，提高判断的准确度，减少误判。
图1为一实施例的跌倒监测与报警系统；图2为压力采集模块结构图；图3为报警模块结构图。
具体实施方式
以下结合附图进行进一步说明。三轴加速度计100、姿态传感器200、如图1所示，为一实施例的跌倒监测与报警系 统。该系统包括压力采集模块300、信息采集融合模块400以及报警模块500。压力采集模 块300与信息采集融合模块400连接，信息采集融合模块400与报警模块500连接。信息 采集融合模块400进一步包括三轴加速度计100和姿态传感器200，可采集人体的加速度数 据和身体倾角数据，进而根据压力采集模块300提供的压力数据，将所述加速度数据、身体 倾角数据以及压力数据进行信息融合获取跌倒状况，并根据跌倒状况决定是否报警。本实施例的跌倒监测与报警系统是一种穿戴式装置，三轴加速度计100、姿态传感 器200集成于信息采集融合模块400中，以穿戴式传感器模块的形式出现，压力采集模块 300与信息采集融合模块400分开穿戴于人体。其中三轴加速度计100可获得空间上x、y、 ζ三个方向上的加速度，而姿态传感器200可即时提供其运动的方向。一般来说，为监测人 体的跌倒状况，三轴加速度计100和姿态传感器200要设于人体上一般不会产生较大动作 的部位，比如颈、胸、腹、腰等部位，从舒适度以及穿戴习惯来考虑，优选为设于腰部。而压力 采集模块300则是设于足底，如可设于特制的鞋子底部，或鞋垫上。因此本实施例的跌倒状况主要从三个方面来判断一是体位状态，体位状态反映 的是身体与重力的方向处于何种关系，即指身体的状态平面与竖直方向的偏角，可以用来 区分站立位、背卧位或侧卧位。主要通过三轴加速度计100测量的加速度来进行阈值判断。 如何将人的弯腰、下蹲动作与跌倒动作区分开来是安全监控必须考虑的问题。一般人弯腰 或下蹲的过程中，加速度不会很大，而在发生跌倒时是自己本身所无法控制的倾倒动作，比 起一般的正常动作时间上要短上许多，对应的运动加速度大。弯腰与下蹲的不同是弯腰动 作存在水平加速度，而下蹲动作主要是垂直加速度。通过微加速度计实时检测身体运动的 加速度，可以把跌倒动作与正常动作很好的区分开来。选用三轴加速度计，分别监督人体在 空间三个坐标方向上的当前运动加速度，若某个或多个加速度值偏大，说明人的行为状态 在该方向上存在急剧变化，可能存在跌倒动作，而非弯腰、下蹲等伪跌倒动作。二是身体倾角，主要通过姿态传感器200测量的身体倾角数据来进行阈值判断。 当身体倾角大于某个设定的阈值时，则说明极有可能已经发生跌倒。三是与地面接触状态，这个状态是对体位状态的补充。主要通过压力采集模块300 测量的足底压力数据来进行阈值判断。当足底压力小于一定的压力值时，就说明可能存在 跌倒状态。很容易知道，当人跌倒时双脚均不着地，就不会产生压力。人正常行走时，两脚 交替着地，设计包含压力传感器的鞋，那么总有一只鞋承受人的身体重量，体现为有压力传 感器有压力值，而摔倒后两脚均不着地，传感器均无压力值，根据压力值即可区分人体是否 处于跌倒状态。该压力传感器的检测功能主要用于弥补加速度传感器在人做体育运动时可 能出现的大范围动作判断，在运动过程中，当身体出现类跌倒动作时，若压力传感器在该段 时间内读数正常，则说明前两者为误判；同时，考虑到人坐立时，某些姿势可使压力传感器 长时间无读数或读数偏小，压力传感器需要与加速度传感器配套使用。上述的信息采集融合模块400也可仅包含三轴加速度计100、姿态传感器200中的 一种。[0024]优选地，信息采集融合模块400设于佩戴体内，所述佩戴体可佩带于人体。所述佩 带体优选为可系于腰部的皮带或类似物。由于压力采集模块300与信息采集融合模块400分设于人体的不同部位，因此优 选为通过无线方式与信息采集融合模块400连接。当然，在其他实施例中，也可采用有线连 接。压力采集模块300数量为两个，分别设于双脚足底，用于采集足底压力。如图2所示，为压力采集模块结构图。压力采集模块300包括依次连接的压力传 感器310、处理单元320以及无线通信模块330。压力传感器310与足底接触，供踩踏以获 得压力信号。处理单元320接收压力信号并对其进行处理，通过处理后由无线通信模块330 传递给信息采集融合模块400。上述的三轴加速度传感器100可选择灵敏度较高的传感器，如％ig/LSB。姿态传感 器200可选择三轴磁阻传感器，可检测人体运动方向，也可以是其他可获知人体姿态的传 感器，如陀螺仪。压力传感器310则选用一种外形为圆形薄片状的电阻式传感器，可方便地 镶嵌于鞋底或鞋垫内。信息采集融合模块400还包括混合信号处理器，可以处理多种信号。如上述的加 速度数据、身体倾角数据以及压力数据，可将上述数据进行融合处理并判断。如图3所示，为报警模块结构图。报警模块500包括短信模块510、电话模块520 和发声器530中的一种以上。短信模块510可以将预先设置的短信向预定的收信人发送； 电话模块520拨打预设的监护人的电话或急救电话；发声器530则发出声音，可引起周围人 的注意，发声器530可以是蜂鸣器、喇叭等。由于在使用过程中，还是不可避免出现误判跌倒的情况，从而会错误地发出报警。 因此还有必要进一步提供报警中止模块600，报警中止模块600与信息采集融合模块400连 接，根据使用者的操作指令阻止报警模块500报警，如提示使用者在30秒后即将发送短信 或拨打电话。若使用者没有跌倒或者不需救助，可选择中止发送短信或拨打电话。发声器 530也可以采用类似的提醒方式，或者判断为跌倒则立即发声，过程中由使用者关闭发声。 报警中止模块600可以简单地为开关、开关电路或带有指令操作的单片机。[0031 ] 此外，为方便携带，本实施例的系统均采用干电池或蓄电池供电。 以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通 技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属 于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种跌倒监测与报警系统，其特征在于，包括信息采集融合模块、压力采集模块以及 报警模块，所述信息采集融合模块为穿戴式传感器模块，包括三轴加速度计和姿态传感器 中的至少一种，所述压力采集模块与信息采集融合模块连接，所述信息采集融合模块与报 警模块连接。
2.如权利要求1所述的跌倒监测与报警系统，其特征在于，所述压力采集模块通过无 线方式与信息采集融合模块连接。
3.如权利要求2所述的跌倒监测与报警系统，其特征在于，所述压力采集模块数量为 两个，分别用于采集足底压力。
4.如权利要求3所述的跌倒监测与报警系统，其特征在于，所述压力采集模块包括依 次连接的压力传感器、处理单元以及无线通信模块，压力传感器将获取的压力信号传递给 处理单元，通过处理单元处理后由无线通信模块传递给信息采集融合模块。
5.如权利要求1所述的跌倒监测与报警系统，其特征在于，所述信息采集融合模块包 括混合信号处理器，所述三轴加速度计、姿态传感器、压力采集模块均与混合信号处理器连 接。
6.如权利要求1所述的跌倒监测与报警系统，其特征在于，所述报警模块包括短信模 块、电话模块和发声器中的一种以上。
7.如权利要求1所述的跌倒监测与报警系统，其特征在于，还包括报警中止模块，所述 报警中止模块与信息采集融合模块连接。
专利摘要一种跌倒监测与报警系统，包括信息采集融合模块、压力采集模块以及报警模块，所述压力采集模块与信息采集融合模块连接，所述信息采集融合模块与报警模块连接。将三轴加速度计、姿态传感器以及压力采集模块三者获取的信息进行融合，能够更全面地对跌倒状况进行判断，提高判断的准确度，减少误判。
文档编号G08B21/04GK201829026SQ20102053418
公开日2011年5月11日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者张丰, 王群, 程俊, 薛源, 赵文闯, 陈 光, 高向阳 申请人:中国科学院深圳先进技术研究院