本發(fā)明涉及老人看護(hù)救助系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體指一種衛(wèi)生間跌倒或暈厥檢測報(bào)警設(shè)備及意外檢測報(bào)警方法。

背景技術(shù)：

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，跌倒是我國意外傷害死亡的第四位原因，而在65歲以上的老年人中則為首位。大于65歲的老人中約每年可能發(fā)生的跌倒或暈厥的機(jī)率約為15～40％。跌倒或暈厥除了直接導(dǎo)致老年人死亡外，還導(dǎo)致大量殘疾，影響老年人的身心健康。室內(nèi)活動(dòng)場所中衛(wèi)生間是老人意外產(chǎn)生的高風(fēng)險(xiǎn)地，跌倒或暈厥時(shí)有發(fā)生，而家人或看護(hù)人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。而目前常規(guī)的報(bào)警設(shè)備如按鍵或報(bào)警面板，一般只能由老人按下才能被動(dòng)報(bào)警，不能主動(dòng)發(fā)現(xiàn)異常報(bào)警。視頻監(jiān)控可以主動(dòng)發(fā)現(xiàn)意外，但涉及到隱私多不適用于衛(wèi)生間環(huán)境。因此大量家庭中的衛(wèi)生間需要一個(gè)檢測到跌倒或暈厥發(fā)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)的主動(dòng)報(bào)警設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)衛(wèi)生間等跌倒或暈厥常有發(fā)生的場所提供專用的跌倒或暈厥檢測報(bào)警設(shè)備及意外檢測報(bào)警方法，并且可以根據(jù)照度條件提供照明燈具的自動(dòng)開關(guān)控制。

本發(fā)明提供一種衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警設(shè)備，包括衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器、開關(guān)和照明燈具，衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器的電源輸入端連接開關(guān)，衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器的電源輸出端連接照明燈具；

所述衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器包括中央處理器、環(huán)境感知傳感器、狀態(tài)指示模塊、通訊接口，中央處理器分別連接環(huán)境感知傳感器、狀態(tài)指示模塊和通訊接口；

所述環(huán)境感知傳感器包括存在傳感器、測高傳感器和照度傳感器；所述存在傳感器為紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列，安裝在衛(wèi)生間上方，將衛(wèi)生間分割成若干個(gè)格點(diǎn)區(qū)域。

而且，所述紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列內(nèi)含一個(gè)8×8網(wǎng)格式布局熱電堆元件，將衛(wèi)生間分割成64個(gè)格點(diǎn)區(qū)域。

而且，所述測高傳感器為超聲波傳感器陣列，包括若干組探頭。

而且，所述照度傳感器為光敏電阻。

而且，所述狀態(tài)指示模塊包括語音單元和繼電器輸出，繼電器輸出連接電源輸出接口。

而且，衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器中設(shè)置有電源模塊。

本發(fā)明相應(yīng)提供根據(jù)上述衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警設(shè)備實(shí)現(xiàn)的意外檢測報(bào)警方法，判斷人體發(fā)生跌倒或暈厥時(shí)進(jìn)行報(bào)警，判斷的實(shí)現(xiàn)基于以下條件，

a)根據(jù)存在傳感器檢測到人體在有效檢測面積中所占格點(diǎn)區(qū)域有變化過程；

b)根據(jù)存在傳感器檢測到人體在有效檢測面積中所占格點(diǎn)區(qū)域變化，并且變化后格點(diǎn)區(qū)域與原格點(diǎn)區(qū)域是連續(xù)的；

c)根據(jù)存在傳感器檢測到人體在有效檢測面積中所占格點(diǎn)區(qū)域變化之后，變化后格點(diǎn)區(qū)域保持靜止達(dá)到相應(yīng)的預(yù)設(shè)時(shí)長S1；

d)根據(jù)測高傳感器檢測到人體的高度變化大于B×人體高度且達(dá)到相應(yīng)的預(yù)設(shè)時(shí)長S2，B為預(yù)設(shè)的百分比閾值；

e)根據(jù)存在傳感器檢測到人體在衛(wèi)生間大于預(yù)設(shè)時(shí)長S3沒有活動(dòng)。

而且，根據(jù)存在傳感器檢測人體的運(yùn)動(dòng)方向，當(dāng)檢測到有人體進(jìn)入衛(wèi)生間時(shí)，根據(jù)照度傳感器檢測環(huán)境照度值決定是否接通繼電器輸出，打開照明燈具；當(dāng)人體離開衛(wèi)生間時(shí)，衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器將延時(shí)后關(guān)燈。

而且，衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器每次上電是進(jìn)行初始化，初始化時(shí)檢測衛(wèi)生間內(nèi)物件的高度。

而且，所述超聲波陳列包括4組探頭，分別設(shè)置在衛(wèi)生間的四邊，4組探頭按空間上的前后左右分時(shí)順序工作。

本發(fā)明將解決以下問題：

1.判斷進(jìn)入衛(wèi)生間老人是否摔倒。

2.判斷進(jìn)入衛(wèi)生間老人是否長時(shí)時(shí)間沒有動(dòng)——暈厥。

3.當(dāng)老人需要進(jìn)入衛(wèi)生間時(shí)，可以根據(jù)照度條件自動(dòng)開燈照明。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，可以解決衛(wèi)生間等不方便攜帶，有隱私要求特定場所的老人意外發(fā)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)的需求。本發(fā)明針對(duì)衛(wèi)生間老人跌倒或暈厥的意外提供一個(gè)非接觸式的自動(dòng)檢測主動(dòng)報(bào)警設(shè)備，采集和分析人體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，判斷老人是否發(fā)生跌倒或暈厥。相對(duì)于報(bào)警面板或視頻看護(hù)，本發(fā)明具有使用方便，檢測可靠，保護(hù)個(gè)人隱私等特點(diǎn)，具有較高的實(shí)用性，具有重要的市場價(jià)值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的衛(wèi)生間意外檢測報(bào)警設(shè)備構(gòu)成和聯(lián)接圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器邏輯流程圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器工作流程圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的人體運(yùn)動(dòng)方向識(shí)別示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例的衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器功能示意圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。

本發(fā)明實(shí)施例所采用的衛(wèi)生間意外檢測報(bào)警設(shè)備由220VAC開關(guān)面板、衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器和照明燈具三部分構(gòu)成，如圖1：

衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器的電源輸入端接在經(jīng)過開關(guān)面板后220VAC電源，衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器的電源輸出端接照明燈具。其中220VAC開關(guān)面板和照明燈具為普通家用類型，具體實(shí)施時(shí)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，例如某些國家規(guī)定采用110V供電，或者利用室內(nèi)已有設(shè)備即可。衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器從220VAC電源輸入端中取得電源能量，同時(shí)將220VAC電源通過內(nèi)部的狀態(tài)指示模塊繼電器接口接在電源輸出接口上。衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器檢測到有老人準(zhǔn)備進(jìn)入衛(wèi)生間時(shí)，將檢測環(huán)境照度值決定是否接通繼電器輸出220VAC開燈補(bǔ)充照明。當(dāng)老人離開衛(wèi)生間時(shí)，衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器將延時(shí)10S后關(guān)燈。這樣就不需要老人在黑暗中摸索開燈和黑暗中行走了。

參見圖2，實(shí)施例的衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器主要由五部分組成：環(huán)境感知傳感器、中央處理器Cortex-M0、狀態(tài)指示模塊、通訊接口和電源模塊。環(huán)境感知傳感器包括存在傳感器、測高傳感器和照度傳感器三個(gè)模塊。中央處理器Cortex-M0是邏輯控制中心，狀態(tài)指示模塊包括繼電器輸出和語音單元二部分。輸出接口包括RS485接口和RF接口，分別是衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器有線和無線通訊接口。環(huán)境感知傳感器中的存在傳感器與中央處理器Cortex-M0通過TTL電平的RS232接口相聯(lián)；測高傳感器與中央處理器Cortex-M0通過GPIO口聯(lián)接；照度傳感器與中央處理器Cortex-M0之間采用具有AD采集功能的IO口聯(lián)接。狀態(tài)指示模塊中繼電器輸出接在中央處理器Cortex-M0的GPIO接口上，語音單元通過I2C接口與中央處理器Cortex-M0聯(lián)接。通訊接口中的RS485接口與中央處理器Cortex-M0之間通過TTL電平的串口聯(lián)接；RF通訊接口接在中央處理器Cortex-M0的PWM輸出接口上。電源模塊負(fù)責(zé)將220AC轉(zhuǎn)換成衛(wèi)生間意外檢測報(bào)警設(shè)備需要的12DC電源，給衛(wèi)生間意外檢測報(bào)警設(shè)備中的各部件提供運(yùn)行的電源能量，具體實(shí)施時(shí)，根據(jù)其他模塊的具體芯片需要連接并供電，具體實(shí)現(xiàn)可參見相應(yīng)芯片說明書，本發(fā)明不予贅述。具體實(shí)施時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可選擇其他具體芯片實(shí)現(xiàn)各模塊，同樣在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

環(huán)境感知傳感器中存在傳感器是用來感知人體、判斷人體的運(yùn)動(dòng)方向和位置的。存在傳感器采用的是紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列，內(nèi)含一個(gè)8x 8網(wǎng)格式布局熱電堆元件，安裝在衛(wèi)生間上方，將環(huán)境感知傳感器正下方的平面上，即垂直投影面上分割成64個(gè)格點(diǎn)區(qū)域；實(shí)施例在熱電堆上安裝0.3mm厚度的60°角度的硅基鏡頭，用于將垂直投影面大角度范圍的反射紅外光集焦到熱電堆元件陣列上。存在傳感器紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列能夠在不接觸被測物體的前提下探測物體表面的絕對(duì)溫度，將人體溫度與背景溫度分開用不同的值表示，以非接觸的測量方式詳細(xì)測量溫度分布并感測人體和物體。使用衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警設(shè)備時(shí)，結(jié)合本領(lǐng)域技術(shù)人員預(yù)先設(shè)置的圖像識(shí)別算法，可判別出人體的運(yùn)動(dòng)方向、存在和人數(shù)。

考慮到衛(wèi)生間通常的大小，衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器一般安裝在衛(wèi)生間的天花板中，高度約為2.2m±0.1m，即存在傳感器紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列裝的高度約2.2m±0.1m，在這個(gè)高度上存在傳感器可以檢測到垂直下方約3×3平方米的面積里的人體存在，這即是存在傳感器的有效檢測面積。存在傳感器紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列將人體存在有效檢測面積分成8×8的64個(gè)區(qū)域網(wǎng)格(簡稱區(qū)格)。當(dāng)人體進(jìn)入這個(gè)有效檢測面格時(shí)，紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列根據(jù)人體體表溫度和環(huán)境溫度之間的差值測量溫度分布并識(shí)別出人體與背景不同的圖像。因?yàn)榇嬖趥鞲衅骷t外熱感應(yīng)溫差電堆陣列的有效檢測面積與人體垂直，進(jìn)入有效檢測面積人體移動(dòng)時(shí)會(huì)在有效檢測面積上顯示連續(xù)的格點(diǎn)變化，人體站立和躺倒時(shí)在存在傳感器紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列64個(gè)區(qū)域網(wǎng)格上的檢測上占的面積不一樣。

環(huán)境感知傳感器中測高傳感器用于檢測進(jìn)入3×3平方米有效檢測面積中的人體高度變化。在本發(fā)明實(shí)施例中采用發(fā)射角度為140度的4組一體化超聲波探頭，分布在衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器前后左右4個(gè)方向，垂直于有效檢測面積。當(dāng)老人進(jìn)入有效檢測面積后，測高傳感器按前后左右的順序啟動(dòng)各組超聲波探頭，以探測對(duì)應(yīng)區(qū)域中人體的高度變化，當(dāng)一組探頭檢測到人的高度就可以，既可得到人的高度，也可以了解到人體在下方大致的位置。人的高度指的是空間中人的頭部頂點(diǎn)距地面的高度。在老人的實(shí)際活動(dòng)過程中，人體的高度以及人在空間中的姿態(tài)都是隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化而變化的，比如人在跌倒后的高度約為站立時(shí)的高度的30％，因此實(shí)時(shí)地確定人在空間中的高度變化可用于實(shí)時(shí)地判別人體的姿態(tài)站立，坐立或跌倒。

環(huán)境感知傳感器中照度傳感度環(huán)境光線采樣使用的是低成本的光敏電阻來實(shí)現(xiàn)的，中央處理器Cortex-M0的AD采樣模塊對(duì)光敏電阻的值采用施密特算法處理輸出布爾值，施密特算法為現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明不予贅述。當(dāng)老人進(jìn)入衛(wèi)生間時(shí)照度傳感器檢測環(huán)境光的強(qiáng)度以確定是否需要開燈照明。若需要開燈照明則由中央處理器Cortex-M0控制繼電器輸出給出導(dǎo)通開燈。

狀態(tài)指示模塊有二部分：繼電器輸出和語音單元。繼電器輸出由中央處理器Cortex-M0根據(jù)照度傳感器檢測環(huán)境光的強(qiáng)度來決定是否開關(guān)燈。如傍晚或夜晚光線較弱時(shí)則接通繼電器開燈照明，進(jìn)一步地，可在老人進(jìn)入衛(wèi)生間時(shí)才開燈以節(jié)約能源；如是白天照度條件良好時(shí)則不接通繼電器燈不開。語音單元在報(bào)警發(fā)生前提示老人將要發(fā)出一個(gè)報(bào)警，在報(bào)警發(fā)生后持續(xù)發(fā)聲，可提示老人報(bào)警已發(fā)出，同時(shí)提醒家人或看護(hù)人員有報(bào)警產(chǎn)生。例如當(dāng)衛(wèi)生間跌倒報(bào)警設(shè)備檢測到跌倒或暈厥時(shí)，中央處理器Cortex-M0會(huì)啟動(dòng)語音單元發(fā)出“du””du”聲，提示系統(tǒng)將會(huì)通過通訊接口發(fā)出報(bào)警，同時(shí)也提醒家人衛(wèi)生間出現(xiàn)了異常情況——跌倒或長時(shí)間沒有活動(dòng)可能暈厥。

通訊接口二部分：有線接口RS485和無線接口RF。有線RS485接口可用于與第三方家居產(chǎn)品聯(lián)接，與第三家居產(chǎn)品數(shù)據(jù)共享。無線接口RF用于當(dāng)一個(gè)報(bào)警產(chǎn)生時(shí)，通訊接口將報(bào)警信息上傳給相關(guān)的看護(hù)人員以及時(shí)發(fā)現(xiàn)意外發(fā)生。

本發(fā)明實(shí)施例采用以上模塊，可以解決衛(wèi)生間等不方便攜帶，有隱私要求特定場所的老人意外發(fā)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)的需求。

為了及時(shí)的發(fā)現(xiàn)老人在衛(wèi)生間發(fā)生跌倒或暈厥，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)了具有自動(dòng)開關(guān)燈、摔倒檢測、長時(shí)間無活動(dòng)—暈厥檢測、緊急呼叫功能的衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器。衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器采用紅外人體圖像識(shí)別+非接觸式高度測量雙重鑒定的技術(shù)。即通過對(duì)人體運(yùn)動(dòng)方向、人體在有效檢測面積64個(gè)區(qū)格中投影占比變化和人體高度變化的監(jiān)測，來判別人體發(fā)生跌倒或暈厥。

衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器判定人體通過以下1～4條件判斷人體是否發(fā)生了跌倒，通過條件5確認(rèn)人體是不否發(fā)生了暈厥。以下為識(shí)別條件：

1.存在傳感器紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列檢測面積區(qū)格面積有變化過程。

2.存在傳感器紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列檢測面積變化后的格點(diǎn)面積與原面積格點(diǎn)是連續(xù)的。

3.存在傳感器紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列檢測面積變化有一段靜止時(shí)間，即變化后格點(diǎn)區(qū)域保持靜止達(dá)到相應(yīng)的預(yù)設(shè)時(shí)長S1，實(shí)施例中S1＝5S，即5S內(nèi)沒有移動(dòng)。

4.超聲探頭檢測到人體的高度H變化大于于B×人體高度且達(dá)到相應(yīng)的預(yù)設(shè)時(shí)長S2，B為預(yù)設(shè)的百分比閾值，實(shí)施例中B＝70％，并維持時(shí)間大于S2＝5S。

5.無論是否檢測到以上4個(gè)條件，但人體在衛(wèi)生間大于預(yù)設(shè)時(shí)長S3＝30分鐘沒有活動(dòng)時(shí)可以認(rèn)為有暈厥產(chǎn)生。

衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器設(shè)計(jì)有二級(jí)靈敏度，對(duì)于跌倒檢測高靈敏度設(shè)置時(shí)只需要滿足前三個(gè)條件或第4個(gè)條件即認(rèn)為跌倒，低靈敏度需要滿足第1～4個(gè)條件。暈厥檢測不受靈敏度設(shè)置影響，只需要滿足第5個(gè)條件，衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器設(shè)計(jì)有一個(gè)活動(dòng)檢測翻轉(zhuǎn)定時(shí)器，只要檢測到人體連續(xù)大于30分鐘沒有活動(dòng)即產(chǎn)生報(bào)警。具體實(shí)施時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可自行設(shè)定B、S1、S2、S3的取值。

本發(fā)明實(shí)施例中，衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器有三個(gè)工作狀態(tài)：初始化學(xué)習(xí)、正常工作和休眠。衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器每次上電220VAC時(shí)執(zhí)行初始化，初始化過程學(xué)習(xí)可適應(yīng)檢測面積上物件的高度變化，將變化的高度記錄在64個(gè)格點(diǎn)區(qū)域?qū)?yīng)的位置作為系統(tǒng)的標(biāo)高，增強(qiáng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，減少誤報(bào)率。

衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器在正常使用狀態(tài)下，是否會(huì)觸發(fā)報(bào)警邏輯如圖3所示：

老人進(jìn)入洗手間，衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器檢測到有人進(jìn)入，進(jìn)入檢測觸發(fā)狀態(tài)。老人正常如廁，衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器沒有檢測到跌倒識(shí)別條件1、2、3、4，也沒有檢測到跌倒識(shí)別條件5，即在30分鐘內(nèi)完成如廁未完成并離洗手間。衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器檢測到老人離開，不報(bào)警，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，等待下一次人體進(jìn)入觸發(fā)。若在檢測觸發(fā)狀態(tài)中檢測到跌倒識(shí)別條件1、2、3或4，老人跌倒在5S時(shí)間內(nèi)沒有起來，則衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器發(fā)出報(bào)警音和RF報(bào)警信號(hào)；在老人的如廁時(shí)沒有檢測到跌倒識(shí)別條件1、2、3、4，但如廁時(shí)間大于30min時(shí)，觸發(fā)跌倒識(shí)別條件5，衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器發(fā)出報(bào)警音和RF報(bào)警信號(hào)。如果在報(bào)警音發(fā)出5S內(nèi)檢測到老人正常站起，則報(bào)警停止。

參見圖4，衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器的工作過程分成三個(gè)步驟：

衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器第一次上電時(shí)，有一個(gè)初始化學(xué)習(xí)過程，學(xué)習(xí)初始化的時(shí)間約為13S。衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器第一次上電時(shí)下方的有效檢測面上不要有人體。初始化學(xué)習(xí)過程將記錄紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列檢測到背景溫度的值，測量記錄垂直投影面上物體的高度。一般地，衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器在初始化過程中“學(xué)習(xí)”記錄下方的有效檢測面的高度，作為初始值L。

當(dāng)檢測到有人體進(jìn)入時(shí)，衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器將初始化學(xué)習(xí)過程記錄的高度作為初始值L與檢測到的人體高度H作比較，結(jié)合存在傳感器紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列背景艾格變化識(shí)別算法和測高算法雙鑒判別人體的姿態(tài)是否是跌倒或暈厥，艾格變化識(shí)別算法和測高算法為現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明不予贅述。

經(jīng)過約13S的初始化學(xué)習(xí)后衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器進(jìn)入正常工作。在正常工作時(shí)當(dāng)有人進(jìn)入洗手間，首先環(huán)境傳感器將檢測光照的強(qiáng)度，若光照不足如黃昏或夜晚，則接通狀態(tài)指示模塊繼電器點(diǎn)亮照亮燈具。在老人沒有離開時(shí)一直開燈照明，檢測到老人離開5S后關(guān)燈。同時(shí)存在檢測傳感器紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列檢測人體在64個(gè)區(qū)格中的投影面格和位置，然后啟動(dòng)對(duì)應(yīng)位置的測高傳感器連續(xù)的監(jiān)測人體的高度變化。

測高傳感器啟動(dòng)時(shí)首先進(jìn)入發(fā)送模式，給出觸發(fā)信號(hào)下降沿觸發(fā)(邊沿觸發(fā))循環(huán)發(fā)出8個(gè)40KHz的脈沖信號(hào)，也就是超聲波脈沖信號(hào)，經(jīng)放大后通過超聲波探頭發(fā)射器輸出；然后延時(shí)約30nS后測高傳感器進(jìn)入接收模式，超聲波探頭接收器將接收到的超聲波信號(hào)經(jīng)放大器放大，用鎖相環(huán)電路進(jìn)行檢波處理后，啟動(dòng)高度數(shù)據(jù)處理，測得超聲波往返的時(shí)間為t。高度數(shù)據(jù)處理主要可由公式：測出的距離D(m)＝常溫下的聲速340(m/s)×往返時(shí)間t(s)/2，算出被測人體到衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器之間的距離D。在本發(fā)明技術(shù)方案中，對(duì)測高的精度要求不需要考慮溫度對(duì)于聲速的影響。

當(dāng)檢測到人體進(jìn)入衛(wèi)生間時(shí)，人體一般為站立姿態(tài)。由初始化中記錄的環(huán)境高度L和人體到測高傳感器的距離D可以得到人體高度H：

人體高度：H＝L－D

其中L是衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器安裝位置到下方地面的距離，這個(gè)值在初始化學(xué)習(xí)過程中取得。

D是人體到測高傳感器的距離。

實(shí)施例中，進(jìn)一步設(shè)定，人體的高度H的有效范圍是1.2m～2m，超出這個(gè)有效高度范圍的人體作報(bào)警處理。

人體高度變化Δh可以根據(jù)同理檢測到的后續(xù)行動(dòng)時(shí)人體的實(shí)時(shí)高度H’和初始的人體高度H進(jìn)行比較得到，Δh＝H-H’。H’＝L－D’，D’是人體到測高傳感器的實(shí)時(shí)距離。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般人的坐高約為0.7H；當(dāng)人跌倒時(shí)的高度約為0.3H。當(dāng)Δh≈0.3H時(shí)，可以認(rèn)為進(jìn)入了報(bào)警高度區(qū)域，人體發(fā)生了跌倒。實(shí)施例中采用了比較嚴(yán)格的設(shè)定，取B＝70％，即根據(jù)測高傳感器檢測到人體的高度變化大于0.7H且達(dá)到相應(yīng)的預(yù)設(shè)時(shí)長S2時(shí)，滿足條件d)。啟動(dòng)狀態(tài)指示模塊中的語音單元給予報(bào)警音提示，報(bào)警提示音發(fā)出5次后即正式報(bào)警。在這5次提示音的過程中，如果是誤報(bào)警老人站立起來了，Δh≥0.5H則會(huì)取消報(bào)警。如果老人沒有站立或再一次跌倒躺下，則發(fā)出告警。

衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器安裝的下方是約3平方米有效檢測面積，環(huán)境感知傳感器的紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列將3平方米的有效檢測面積分成64個(gè)區(qū)格。當(dāng)人體進(jìn)入這64個(gè)區(qū)格時(shí)，對(duì)應(yīng)的區(qū)格將被填充，如圖5所示。衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的測高傳感器探頭，不間斷的監(jiān)測人體的姿態(tài)變化，根據(jù)區(qū)格人體投影姿態(tài)判斷人體是否發(fā)生意外。

若在檢測過程中檢測到以下5條報(bào)警條件，滿足靈敏度要求時(shí)，則啟動(dòng)狀態(tài)指示模塊中的語音單元給予報(bào)警音提示，報(bào)警提示音響5次后報(bào)警條件還存在則正式報(bào)警。發(fā)出報(bào)警語音，同時(shí)通訊接口發(fā)出有線RS485和無線RF的信號(hào)，將報(bào)警信息上傳給家人和看護(hù)人員。

報(bào)警條件：

1.存在傳感器紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列檢測面積區(qū)格面積有變化過程。

2.存在傳感器紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列檢測面積變化后的格點(diǎn)面積與原面積格點(diǎn)是連續(xù)的。

3.存在傳感器紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列檢測面積變化有靜止時(shí)間達(dá)到5S。

4.超聲探頭檢測到人體的高度H變化大于70％且達(dá)到5S。

5.人體在衛(wèi)生間大于30分鐘沒有活動(dòng)。

衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器進(jìn)入休眠的條件是初始化后10S沒有檢測到有人存在或人體離開5S后。休眠時(shí)僅環(huán)境感知傳感器中的存在檢測紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列模塊工作，其它的電路部分進(jìn)入節(jié)能低功耗模式。一旦檢測到有人進(jìn)入，紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列模塊喚醒中央處理器Cortex-M0，將人體的運(yùn)行方向和位置信息上傳給中央處理器Cortex-M0，由中央處理器Cortex-M0啟動(dòng)對(duì)應(yīng)位置的測高傳感器進(jìn)入正常工作。

檢測過程的軟件處理流程如圖7所示，具體過程說明如下：

衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器在安裝后第一次上電或使用中需要對(duì)環(huán)境學(xué)習(xí)斷電重新上電初始時(shí)，衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器將首先初始化存在傳感器紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列，存在傳感器紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列將記錄下方的溫度值。這個(gè)溫度值將作為背景溫度值，在人體進(jìn)入檢測有效區(qū)格時(shí)與人體溫度比較得出人體輪廓圖片。然后啟動(dòng)測高傳感器超聲波陣列，按前后左右中的順序依次測量記錄下方高度值，并將這個(gè)高度值作為初始值記錄。具體實(shí)施時(shí)，可以利用初始化過程學(xué)習(xí)進(jìn)一步地防止誤報(bào)，即使檢測有效區(qū)格中某一處有一個(gè)較高的物體，如一把椅子?？梢詫⑿l(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器斷電重新上電進(jìn)行學(xué)習(xí)，衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器在正式工作時(shí)檢測到這個(gè)區(qū)格的高度也認(rèn)為這個(gè)高度是正常值而不會(huì)報(bào)警。衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器初始化約需要時(shí)間13秒。具體實(shí)施時(shí)，還可以利用多組超聲波陳列探頭，進(jìn)一步地對(duì)衛(wèi)生間分區(qū)域檢測高度，每個(gè)區(qū)域的初始高度不同，相應(yīng)高度變化比例閾值B可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員分別具體設(shè)定。例如地面區(qū)域的B＝0.7，浴缸區(qū)域的B＝0.2，椅子區(qū)域的B＝0,4。

衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器初始化后進(jìn)入待機(jī)模式，待機(jī)模式下衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器僅存在傳感器紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列工作檢測是否有人進(jìn)入。當(dāng)有人進(jìn)入檢測有效區(qū)格時(shí)，衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器進(jìn)入工作模式，工作模式中啟動(dòng)照度傳感器檢測環(huán)境照度，確認(rèn)是否需要開燈，同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器。如環(huán)境光照不夠，則輸出繼電器閉合，開燈。存在傳感器紅外熱感應(yīng)溫差電堆陣列不間斷的檢測人體是否一直存在，若存在則對(duì)比溫度分布圖像，判斷是否異常。當(dāng)有滿足報(bào)警條件1、2、3時(shí)，進(jìn)一步啟動(dòng)測高傳感器檢測是否有報(bào)警條件4產(chǎn)生，即根據(jù)超聲波距離判斷的人體的高度變化大于閾值。若同時(shí)滿足報(bào)警條件1、2、3和4，則發(fā)出人體跌倒報(bào)警。若報(bào)警條件1、2、3和4不滿足，但報(bào)警條件5觸發(fā)，則發(fā)出暈厥報(bào)警。為免誤報(bào)起見，可以在超聲波距離值正常、計(jì)時(shí)器超時(shí)，可采用存在傳感器再次確認(rèn)是否人還在檢測區(qū)域內(nèi)。

在人體進(jìn)入檢測有效區(qū)格時(shí)，沒有觸發(fā)報(bào)警條件1、2、3和4，也沒有觸發(fā)報(bào)警條件5。人正常離開，衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器不報(bào)警。衛(wèi)生間跌倒檢測報(bào)警器再次進(jìn)入待機(jī)工作模式。

本發(fā)明針對(duì)衛(wèi)生間老人跌倒或暈厥的意外提供一個(gè)非接觸式的自動(dòng)檢測主動(dòng)報(bào)警設(shè)備。采集和分析人體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，判斷老人是否發(fā)生跌倒或暈厥。相對(duì)于報(bào)警面板或視頻看護(hù)，本發(fā)明具有使用方便，檢測可靠，保護(hù)個(gè)人隱私等特點(diǎn)，具有較高的實(shí)用性。

需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實(shí)施例是說明性的，而不是限定性的。因此本發(fā)明包括并不限于具體實(shí)施方式中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。