一種可穿戴跌倒預警系統(tǒng)及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種人體日常行為信息采集系統(tǒng)，尤其涉及一種可穿戴跌倒預警系統(tǒng)及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，由于老年人機體功能隨年齡的衰退，且受到慢性疾病的影響，跌倒已成為全球老年人主要傷害問題。據(jù)調(diào)查老年人因傷就診病例中，一半以上為跌倒病例；因傷住院病例中，超過80%為跌倒病例。且跌倒的發(fā)生會引起骨折、腦損傷等嚴重傷害，降低受損者的活動能力并可導致嚴重的心理、生理或社會功能障礙，是老年人群傷殘、死亡和經(jīng)濟負擔加重的主要原因。此外，意外傷害已被國際學術(shù)界確認為21世紀兒童重要的安全問題。在我國，意外傷害是兒童死亡首位原因。若在緊急情況發(fā)生后，能夠第一時間告知他人尋求幫助，則可大大降低老年人、兒童及戶外運動人群的傷亡情況。此外步行能降低血壓；增強肌肉力量，預防骨質(zhì)疏松癥；能促進全身血液循環(huán)，改善大腦與植物神經(jīng)功能，預防老年癡呆癥。老年人機體功能下降，若能了解自己每天運動的步數(shù)，則有利于監(jiān)督每天的運動，實時調(diào)控運動計劃，有助于身體健康。
[0003]現(xiàn)有解決跌倒問題的技術(shù)基本都是基于傳感模塊的可穿戴的監(jiān)測裝置，跌倒事件由采集加速度、角速度的變化來判斷被監(jiān)測對象是否跌倒。但現(xiàn)有都使用單一信號來判斷跌倒事件的發(fā)生，由于每個人行走習慣與生活方式的不同極大地影響了跌倒判斷的準確率；且無法綜合分析左右兩腳的不同信號，因此無法排除個人在日常活動中諸如翹腿、依靠等特殊動作對跌倒判斷的影響。
[0004]本領(lǐng)域中跌倒檢測常用的技術(shù)有以下幾種:
中國發(fā)明專利CN103961108A公開了一種利用視頻信號進行跌倒偵測的方法，此發(fā)明基于音頻、視頻信號的分析，通過安裝耳機或攝像頭來監(jiān)測對象，跌倒事件由分析聲音或者畫面異常判定被監(jiān)測對象是否跌倒。但此方法資金投入大，安裝復雜，無法保障使用者的個人隱私。
[0005]中國發(fā)明專利CN103610466A公開了一種基于EMD排列組合摘的肌電信號跌倒識別方法，此發(fā)明是基于表面肌電信號或熱釋電紅外信號的分析，跌倒事件由測量動作模式，通過數(shù)據(jù)運算判斷被監(jiān)測對象是否跌倒。但是此方法對環(huán)境要求很高，適應(yīng)性、通用性差，且需要進行復雜運算，不適合日常使用。
[0006]中國發(fā)明專利CN103903390A公開了一種可定位的穿戴式跌倒監(jiān)測系統(tǒng)，其利用Zigbee完成遠距離的信號傳輸，但Zigbee傳輸距離是指在空曠、無阻隔、無干擾情況下的傳輸距離，現(xiàn)代生活中存在樓宇及樹木的阻隔以及無線信號的干擾，無法實現(xiàn)遠距離信號傳輸，因此此技術(shù)方案并不適用于生活中的推廣使用。
[0007]此外對于人體運動計步多采用震動傳感器，無法準確采集信號，因此記步準確率低。
[0008]因此，發(fā)明一種多功能、結(jié)構(gòu)簡單、穿戴方便、低功耗且跌倒識別效果好的可穿戴跌倒預警系統(tǒng)具有積極的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種多功能、結(jié)構(gòu)簡單、穿戴方便、低功耗且跌倒識別效果好的可穿戴跌倒預警系統(tǒng)及其使用方法。
[0010]為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種可穿戴跌倒預警系統(tǒng)，包括嵌入式信息采集裝置、腕表顯示及報警裝置和監(jiān)護終端，所述嵌入式信息采集裝置包括第一嵌入式信息采集裝置和第二嵌入式信息采集裝置；各個嵌入式信息采集裝置包括電源、壓力傳感器、加速度傳感器、響應(yīng)振子、數(shù)據(jù)處理單元和Zigbee通信節(jié)點，所述壓力傳感器的輸出端和所述加速度傳感器的輸出端分別與所述數(shù)據(jù)處理單元的輸入端電連接，所述Zigbee通信節(jié)點的輸入端和響應(yīng)振子的輸入端分別與所述數(shù)據(jù)處理單元的輸出端電連接;
所述腕表顯示及報警裝置包括電源、響應(yīng)器、Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點、中央數(shù)據(jù)處理單元、液晶顯示模塊和無線通信模塊，所述Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點的輸出端與所述中央數(shù)據(jù)處理單元的輸入端電連接，所述響應(yīng)器、所述液晶顯示模塊和所述無線通信模塊的輸入端分別與所述數(shù)據(jù)處理單元的輸出端電連接；
所述Zigbee通信節(jié)點和Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點構(gòu)成Zigbee無線通信網(wǎng)絡(luò)，所述腕表顯示及報警裝置經(jīng)無線通信模塊與所述監(jiān)護終端構(gòu)成無線通信網(wǎng)絡(luò)。
[0011]優(yōu)選地，所述腕表顯示及報警裝置還設(shè)有脈搏測量器、時鐘和迅速報警按鍵，所述脈搏測量器和時鐘的輸入端分別與所述中央數(shù)據(jù)處理單元的輸出端電連接，所述迅速報警按鍵的輸出端與所述無線通信模塊的輸入端連接。
[0012]優(yōu)選地，所述中央數(shù)據(jù)處理單元為ARMll架構(gòu)的S3C6410芯片，其通過RS232通訊接口與所述Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點的輸出端電連接。
[0013]優(yōu)選地，所述響應(yīng)器為蜂鳴器。
[0014]優(yōu)選地，所述中央數(shù)據(jù)處理單元還設(shè)有信號計數(shù)器、計步計數(shù)器和計步清零鍵，所述嵌入式信息采集裝置還設(shè)有響應(yīng)振子，所述響應(yīng)振子的輸入端與數(shù)據(jù)處理單元的輸出端電連接。
[0015]優(yōu)選地，所述無線通信模塊為wifi或gsm無線通訊模塊。
[0016]優(yōu)選地，所述監(jiān)控終端為PC機或移動手機終端。
[0017]一種可穿戴跌倒預警系統(tǒng)使用方法，包括如下步驟:
(O嵌入式信息采集裝置采集信息:第一嵌入式信息采集裝置中的壓力傳感器根據(jù)人體行走時腳跟的抬起與落下采集左腳的壓力信號，加速度傳感器根據(jù)人體行走時雙腳的角速度采集人體左腳與地面之間的方向信號，第二嵌入式信息采集裝置中的壓力傳感器根據(jù)人體行走時腳跟的抬起與落下采集右腳的壓力信號，加速度傳感器根據(jù)人體行走時雙腳的角速度采集人體右腳與地面之間的方向信號；
(2)嵌入式信息采集裝置的判斷與輸出:數(shù)據(jù)處理單元判斷如果方向信號超出設(shè)定的閾值則輸出異常方向信號，如果方向信號沒有超出設(shè)定的閾值則輸出正常方向信號；如果壓力信號低于設(shè)定的閾值則輸出異常壓力信號，如果壓力信號沒有低于設(shè)定的閾值則輸出正常壓力信號，數(shù)據(jù)處理單元將處理的信號傳給Zigbee通信節(jié)點，Zigbee通信節(jié)點將收到信號傳給腕表顯示及報警裝置；
(3)腕表顯示及報警裝置判斷信號:腕表顯示及報警裝置中的Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點接收到嵌入式信息采集裝置的信號后將其傳給中央數(shù)據(jù)處理單元，中央數(shù)據(jù)處理單元判斷兩個方向信號，若它們至少有一個正常方向信號則返回步驟(1)，若它們均為異常方向信號則繼續(xù)判斷兩個壓力信號，若兩個壓力信號中沒有異常壓力信號，則返回步驟(1)，若兩個壓力信號中至少有一個異常壓力信號，則判斷使用者跌倒并發(fā)出報警信號，中央數(shù)據(jù)處理單元將報警信號傳給響應(yīng)器提醒使用者，同時將報警信號傳給液晶顯示模塊并在液晶顯示模塊上顯示報警狀態(tài)，還將報警信號通過無線通訊模塊發(fā)給監(jiān)護終端，監(jiān)護終端會立即通知附近工作人員前去救助，并將報警信息發(fā)送給需要救助者的緊急聯(lián)系人。
[0018]上述技術(shù)方案中，所述中央數(shù)據(jù)處理單元設(shè)置有信號計數(shù)器，信號計數(shù)器將采集到的兩個均超出閾值的方向信號視為一個跌倒信號，當采集到一個跌倒信號時，信號計數(shù)器加1，響應(yīng)振子震動提醒使用者即將報警，若此時為誤報警則使用者雙腳著地，取消報警；若并非誤報警，則繼續(xù)采集方向信號給信號計數(shù)器，當信號計數(shù)器中連續(xù)采集到3個跌倒信號則即可報警。
[0019]上述技術(shù)方案中，所述腕表顯示及報警裝置設(shè)有迅速報警按鍵，迅速報警按鍵的輸入端與中央數(shù)據(jù)處理單元的輸出端電連接，使用者按下迅速報警按鍵自助報警時，中央數(shù)據(jù)處理單元接收到迅速報警按鍵的報警信號后無需判斷，直接將報警信號傳給響應(yīng)器來提醒使用者，同時將報警信號傳給液晶顯示模塊并在液晶顯示模塊上顯示報警狀態(tài)，還將報警信號通過無線通信模塊發(fā)給監(jiān)護終端，監(jiān)護終端會立