本發(fā)明涉及一種老人跌倒的檢測和預(yù)警裝置及方法。
背景技術(shù)：
：：全球每年有30余萬人死于跌倒，其中一半是60歲以上老人。跌倒已成為65歲以上老人傷害死亡的“頭號(hào)殺手”。我國已經(jīng)正式步入老齡化社會(huì)，關(guān)于老年人摔倒的熱點(diǎn)事件亦是層出不窮，一些可穿戴設(shè)備能夠提供記錄一些人的基本運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)服務(wù)，如運(yùn)動(dòng)量、心率等。但這些基礎(chǔ)服務(wù)都不能很好地滿足一些老年人的特殊需求。隨著老齡化的日益嚴(yán)重，如何在老年人出行方面關(guān)愛他們，能夠?qū)τ谝恍┮馔獾菇o予及時(shí)的檢測和報(bào)警，成為新形勢(shì)下亟待解決的問題。目前，國內(nèi)關(guān)于老人跌倒檢測的論文以及關(guān)于老人跌倒檢測預(yù)警的發(fā)明專利，一般是重點(diǎn)放在老人跌倒后如何有效地進(jìn)行預(yù)警上，比如老人自己按按鈕等，而不是自動(dòng)實(shí)現(xiàn)檢測再進(jìn)而進(jìn)行預(yù)警，同時(shí)，在預(yù)警顯示方面形式比較單一。因此，需要一種新的老人跌倒的檢測和預(yù)警裝置以解決上述問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種老人跌倒的檢測和預(yù)警裝置。一種老人跌倒的檢測和預(yù)警裝置，包括加速度信息采集模塊、心率信息采集模塊、溫度信息采集模塊、存儲(chǔ)模塊、控制模塊、預(yù)警模塊、顯示模塊、定位模塊以及通信模塊，所述加速度信息采集模塊用以對(duì)老人跌倒時(shí)的三維加速度參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測；所述心率信息采集模塊用以對(duì)老人的心率進(jìn)行監(jiān)測；所述溫度信息采集模塊用來檢測老人體溫及外界環(huán)境溫度；所述存儲(chǔ)模塊用以儲(chǔ)存老人跌倒時(shí)的三維加速度參數(shù)及心率信息，并可在控制模塊的控制下通過通信模塊傳輸加速度參數(shù)和心率信息；所述預(yù)警模塊用以對(duì)前述采集得到的加速度參數(shù)、心率信息和溫度信息進(jìn)行檢測和預(yù)警，根據(jù)檢測結(jié)果判定當(dāng)前老人是否跌倒；開始預(yù)警后，在控制模塊的控制下由顯示模塊顯示預(yù)警信息；所述定位模塊用來實(shí)現(xiàn)對(duì)老人跌倒的地點(diǎn)實(shí)時(shí)定位；所述通信模塊用來對(duì)外發(fā)送老人的定位及跌倒信息。更進(jìn)一步的，所述控制模塊包括上位機(jī)和下位機(jī)，所述上位機(jī)采用processing與arduino交互；下位機(jī)采用arduinouno，用arduinoide編譯代碼；所述加速度信息采集模塊采用adi公司的adxl345加速度傳感器；所述心率信息采集模塊采用pulsesensor心率傳感器；所述溫度信息采集模塊采用紅外傳感器；所述存儲(chǔ)模塊采用fileallocationtable文件保存系統(tǒng)。更進(jìn)一步的，所述控制系統(tǒng)(2)由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。發(fā)明原理：本裝置為了避免老人跌倒后不能及時(shí)得到救援，從老人跌倒的檢測及預(yù)警技術(shù)出發(fā)，結(jié)合加速度、心率和溫度三個(gè)維度，提出了老人跌倒檢測和預(yù)警裝置的便捷式集成開發(fā)?？梢酝ㄟ^由顯示模塊顯示預(yù)警信息，由定位模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)老人跌倒的地點(diǎn)實(shí)時(shí)定位，由通信模塊對(duì)外發(fā)送定位及身份等信息。該裝置未來前景廣泛，不僅可以應(yīng)用于老人群體，亦可做醫(yī)療服務(wù)等等，為孱弱病人出行出一份力。此外，還可在可穿戴設(shè)備中增設(shè)帶循環(huán)存儲(chǔ)容量的錄像設(shè)備等等。有一定的經(jīng)濟(jì)前景。有益效果：本發(fā)明的老人跌倒的檢測和預(yù)警裝置，實(shí)時(shí)檢測，及時(shí)預(yù)警。本發(fā)明以加速度傳感器、心率傳感器及溫度傳感器作為信息采集工具置于集成的可穿戴設(shè)備中，利用微型單片機(jī)作為控制中心，分析老人跌倒情況，利用定位模塊實(shí)時(shí)定位老人所處位置，通信模塊傳輸預(yù)警信息，顯示模塊對(duì)身邊人進(jìn)行預(yù)警，整個(gè)裝置實(shí)現(xiàn)了老人跌倒檢測和預(yù)警。本發(fā)明還公開了一種老人跌倒的檢測和預(yù)警方法，采用如上所述的老人跌倒的檢測和預(yù)警裝置，包括以下步驟：1)、利用加速度信息采集模塊和心率信息采集模塊采集老人的加速度數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)及溫度數(shù)據(jù)，并記錄到存儲(chǔ)模塊中；2)、從存儲(chǔ)模塊中提取最新得到的加速度數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)及溫度數(shù)據(jù)；3)、利用控制模塊將步驟2)的加速度數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)及溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行ad轉(zhuǎn)換；4)、控制模塊調(diào)用預(yù)警模塊，預(yù)警模塊利用加速度數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)及溫度數(shù)據(jù)基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法判斷老人是否跌倒；5)、如果老人未跌倒則返回步驟2)，如果判斷老人跌倒，則轉(zhuǎn)去步驟6)；6)、控制模塊啟動(dòng)預(yù)警指令，開啟老人跌倒預(yù)警；7)、控制模塊調(diào)用定位模塊得到老人實(shí)時(shí)位置信息；8)、將老人跌倒信息和實(shí)時(shí)位置信息通過無線發(fā)射子模塊發(fā)送給老人的家人。更進(jìn)一步的，步驟4)中預(yù)警模塊利用加速度數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)及溫度數(shù)據(jù)基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法判斷老人是否跌倒，包括以下步驟：一、先收集大量老人跌倒及正常行走時(shí)的加速度數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)及溫度數(shù)據(jù)，基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法將數(shù)據(jù)組提取出跌倒標(biāo)簽和正常標(biāo)簽，并將帶有跌倒標(biāo)簽和正常標(biāo)簽的數(shù)據(jù)組寫入設(shè)備進(jìn)行學(xué)習(xí)；二、當(dāng)老人穿戴設(shè)備行走時(shí)，設(shè)備根據(jù)老人的加速度數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)及溫度數(shù)據(jù)得到標(biāo)簽，根據(jù)標(biāo)簽判斷老人是否跌倒。更進(jìn)一步的，步驟一中不同的人均具有自己的跌倒標(biāo)簽和正常標(biāo)簽。有益效果：本發(fā)明的老人跌倒的檢測裝置及預(yù)警方法簡單易行，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)對(duì)老人跌倒的檢測和預(yù)警，以加速度傳感器、心率傳感器及溫度傳感器作為信息采集工具置于集成的可穿戴設(shè)備中，利用微型單片機(jī)作為控制中心，分析老人跌倒情況，利用定位模塊實(shí)時(shí)定位老人所處位置，通信模塊傳輸預(yù)警信息，顯示模塊對(duì)身邊人進(jìn)行預(yù)警，實(shí)現(xiàn)了老人跌倒檢測和預(yù)警。附圖說明圖1為本發(fā)明老人跌倒的檢測和預(yù)警裝置的流程圖。圖2為本發(fā)明老人跌倒的檢測和預(yù)警裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。如圖1所示，本發(fā)明的老人跌倒的檢測和預(yù)警裝置，包括加速度信息采集模塊1、心率信息采集模塊2、溫度信息采集模塊3、存儲(chǔ)模塊4、控制模塊5、預(yù)警模塊6、顯示模塊7、通信模塊8及定位模塊9，控制模塊5分別與加速度信息采集模塊1、心率信息采集模塊2、溫度信息采集模塊3、存儲(chǔ)模塊4、預(yù)警模塊6、顯示模塊7、通信模塊8及定位模塊9連接，該控制模塊5作為核心模塊用于控制上述模塊的功能實(shí)現(xiàn)。如圖1所示，在整個(gè)方案實(shí)現(xiàn)中，控制模塊5作為監(jiān)測預(yù)警裝置的核心模塊，一方面用以控制和連接加速度信息采集模塊1、心率信息采集模塊2、溫度信息采集模塊3、存儲(chǔ)模塊4、預(yù)警模塊6、顯示模塊7、通信模塊8及定位模塊9，另一方面用以和外界計(jì)算機(jī)等其它設(shè)備連接，以實(shí)現(xiàn)裝置和其它設(shè)備之間的通信。評(píng)估預(yù)警模塊6對(duì)加速度信息采集模塊1、心率信息采集模塊2、溫度信息采集模塊3采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，界定出當(dāng)前老人行駛狀態(tài)，判斷是否跌倒以及是否需要進(jìn)行危險(xiǎn)警示，并通過顯示模塊7將危險(xiǎn)預(yù)警信號(hào)發(fā)送至駕駛室高速公路安全管理部門，通過通信模塊8將預(yù)警信息及定位模塊9的位置信息發(fā)送給老人的家人手機(jī)終端等等。加速度信息采集模塊1用以對(duì)老人跌倒時(shí)的三維加速度參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，并將監(jiān)測信息記錄在存儲(chǔ)模塊4中；心率信息采集模塊2用以對(duì)老人的心率進(jìn)行監(jiān)測，并將監(jiān)測信息記錄在存儲(chǔ)模塊4中；溫度信息采集模塊3采用紅外傳感器來檢測老人體溫及外界環(huán)境溫度，并將監(jiān)測信息記錄在存儲(chǔ)模塊4中；存儲(chǔ)模塊4用以儲(chǔ)存前述加速度參數(shù)和老人心率信息，并可在控制模塊5的控制下通過通信模塊8傳輸加速度參數(shù)、心率信息和溫度信息；預(yù)警模塊6用以對(duì)前述采集得到的加速度參數(shù)、心率信息及溫度信息進(jìn)行檢測和預(yù)警，根據(jù)檢測結(jié)果判定當(dāng)前老人是否跌倒，若跌倒，可在控制模塊5的控制下將跌倒信息發(fā)送到顯示模塊。開始預(yù)警后，在控制模塊5的控制下由顯示模塊7顯示預(yù)警信息；定位模塊9用來實(shí)現(xiàn)對(duì)老人跌倒的地點(diǎn)實(shí)時(shí)定位；通信模塊8用來對(duì)外發(fā)送定位及身份等信息，通信模塊8作為檢測預(yù)警裝置中的對(duì)外通信模塊，在控制模塊5的控制下通過無線發(fā)射向外界以無線信號(hào)，或者通過gprs/cdma接口以短信的形式傳輸編碼信息、短信信息，實(shí)現(xiàn)裝置與老人的家人手機(jī)終端通信。本實(shí)施例的裝置100可以作為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)形式存在，其優(yōu)點(diǎn)是適用性強(qiáng)。結(jié)合圖1、圖2所示，所述預(yù)警模塊6對(duì)加速度信息、心率信息和溫度信息的處理和分析包括以下過程：步驟s01：獲取加速度信息采集模塊1、心率信息采集模塊2及溫度信息采集模塊3采集的加速度數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)及溫度數(shù)據(jù)，記錄到存儲(chǔ)模塊4中；步驟s02：當(dāng)前時(shí)刻從存儲(chǔ)模塊4中提取最新得到的加速度數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)及溫度數(shù)據(jù)；步驟s03：控制模塊5將獲取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行ad轉(zhuǎn)換；步驟s04：控制模塊5調(diào)用預(yù)警模塊6對(duì)加速度數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)及溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法判斷老人是否跌倒；步驟s05：如果判斷老人未跌倒，則返回步驟s02，如果判斷老人跌倒，則進(jìn)行步驟s06；步驟s06：控制模塊5啟動(dòng)預(yù)警指令，開啟老人跌倒預(yù)警；步驟s07：控制模塊5調(diào)用顯示模塊7，開啟預(yù)警語音及l(fā)ed顯示燈進(jìn)行預(yù)警；步驟s08：控制模塊5調(diào)用定位模塊9得到老人實(shí)時(shí)位置信息，并接通無線通信模塊8接口；步驟s09：將跌倒信息通過gprs/cdma接口或無線發(fā)射子模塊發(fā)送；步驟s10：檢測跌倒信息是否發(fā)送成功：如果是，則進(jìn)入步驟s11，如果否，則進(jìn)入步驟s09，重新啟動(dòng)通信模塊8發(fā)送跌倒信息；步驟s11：退出預(yù)警。進(jìn)一步的實(shí)例中，所述判斷老人是否跌倒的機(jī)器學(xué)習(xí)算法為：一、先收集大量老人跌倒及正常行走時(shí)的傳感器檢測到的數(shù)據(jù)，從而基于算法將數(shù)據(jù)組提取出不同的標(biāo)簽：“跌倒”及“正?！保в袠?biāo)簽的數(shù)據(jù)組寫入設(shè)備加以學(xué)習(xí)；二、當(dāng)老人穿戴設(shè)備行走時(shí)，設(shè)備自動(dòng)獲取并分析實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，并根據(jù)標(biāo)簽判斷老人是否跌倒；三、不同的人可以根據(jù)自身情況得到屬于自己的標(biāo)簽，而不是所有人根據(jù)同樣的標(biāo)準(zhǔn)來識(shí)別。(1)裝置方便攜帶，實(shí)時(shí)檢測，及時(shí)預(yù)警。本發(fā)明以加速度傳感器、心率傳感器及溫度傳感器作為信息采集工具置于集成的可穿戴設(shè)備中，利用微型單片機(jī)作為控制中心，分析老人跌倒情況，利用定位模塊實(shí)時(shí)定位老人所處位置，通信模塊傳輸預(yù)警信息，顯示模塊對(duì)身邊人進(jìn)行預(yù)警，整個(gè)裝置實(shí)現(xiàn)了老人跌倒檢測和預(yù)警裝置的便攜式開發(fā)，具有方便攜帶的特點(diǎn)。(2)預(yù)警方式多樣化。本發(fā)明利用定位模塊實(shí)時(shí)定位老人所處位置，一旦預(yù)警可通過通信模塊向家人手機(jī)終端傳輸預(yù)警信息及位置信息，同時(shí)利用顯示模塊向老人身邊人員提供語音警示，夜晚可提供led顯示提醒，預(yù)警方式多樣化有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)老人跌倒的最快發(fā)現(xiàn)及進(jìn)行救援，從而有效的減少老人因跌倒不能及時(shí)得到救援的狀況。本裝置為了避免老人跌倒后不能及時(shí)得到救援，從老人跌倒的檢測及預(yù)警技術(shù)出發(fā)，結(jié)合加速度、心率和溫度三個(gè)維度，提出了老人跌倒檢測和預(yù)警裝置的便捷式集成開發(fā)?？梢酝ㄟ^由顯示模塊顯示預(yù)警信息，由定位模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)老人跌倒的地點(diǎn)實(shí)時(shí)定位，由通信模塊對(duì)外發(fā)送定位及身份等信息。該裝置未來前景廣泛，不僅可以應(yīng)用于老人群體，亦可做醫(yī)療服務(wù)等等，為孱弱病人出行出一份力。此外，還可在可穿戴設(shè)備中增設(shè)帶循環(huán)存儲(chǔ)容量的錄像設(shè)備等等。有一定的經(jīng)濟(jì)前景。當(dāng)前第1頁12當(dāng)前第1頁12