一種主從結構式摔倒報警器的制造方法
【專利摘要】一種能檢測人體是否摔倒并在摔倒時向外界發出報警求救信號的室內外兼用的主從結構式摔倒報警器。它通過主機和從機反復循環檢測人體所處角度判斷人體是否為摔倒狀態，從而判斷是否發出報警求救信號。主機部分由MCU、無線通信模塊、GSM/AGPS模塊、三軸加速度模塊、揚聲器、拾音器、LED、觸摸顯示屏、電源及穩壓模塊組成。從機由MCU、無線通信模塊、三軸加速度模塊、紅外模塊、電源及穩壓模塊組成。室內使用方式：將兩從機分別置于兩只鞋中，主機平放。室外使用方式：主機佩戴于腰間，兩從機分別置于兩只鞋中。解決了報警器誤報問題，降低了功耗，自動檢測是否摔倒并實現摔倒者位置準確定位且能實現摔倒者與求救信號接收者的語音信息交流。
【專利說明】一種主從結構式摔倒報警器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種自動檢測人體摔倒并自動報警裝置。特別是一種以超低功耗單片機(MCU)為核心，帶有GSM (AGPS)通信模塊、三軸加速度模塊和無線通信模塊等，以主機從機相結合方式以實現準確判斷人體是否處于摔倒狀態并能實現通信及定位的室內外兼用的摔倒報警器。
【背景技術】
[0002]隨著社會老齡化的加劇，對老年人的護理需求日益增加，為避免老人因摔倒而失去生命，誕生了一些老人摔倒報警器。最初出現的是體積很大的室內使用型，需要手動按鍵觸發，即老人摔倒后手動按下設備按鍵以實現對外發出求救信號。這種報警器因功能單一，體積和重量大，且需手動按下按鍵，不能在摔倒時自動報警且不能戶外使用而沒有實現推廣。后來西安中星測控公司研制了一種戶外使用的可自動報警的便攜式摔倒報警器，雖然可實現自動檢測摔倒并發送短信報警，但因佩戴必須平行于身體否則易產生誤判誤報而不能實現大規模推廣。本發明在現有報警器的基礎上進行改進:(I)通過改變觸發判斷條件即以超過的設定角度閾值為觸發條件且觸發條件增至3個來解決不能同時室內室外使用問題。(2)采用一個主機與兩個從機結合的方式解決佩戴姿勢要求嚴苛且易誤判誤報問題。(3)增加報警方式以實現報警方式多種靈活來解決不能實時有效報警求助問題。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的問題是:(I)現有的報警器不能夠實現室內外均可報警，即室內使用和室外便攜使用，是本發明要解決的一個問題。(2)現有的報警器不能實現自動報警或可實現自動報警但佩戴姿勢要求嚴苛且易產生誤判誤報，是本發明要解決的另一個問題。
[3]現有的報警器報警方式單一，不能實時有效的報警以使摔倒者獲得及時救助以及不能與外界實現交互通信，定位等，也是本發明要解決的問題。
[0004]本發明所采用的技術方案如下:
主從結構式摔倒報警器由主機和從機兩部分組成。主機部分由3.7v鋰電池、升壓模塊、穩壓模塊、無線通信模塊(例如NRF2401)、三軸加速度模塊(例如ADXL345)、GSM/AGPS模塊、觸摸顯示屏、揚聲器、LED彩燈、拾音器、超低功耗單片機(MCU)(例如美國TI公司的MSP430系列)組成。從機由3.7v鋰電池、穩壓模塊(例如TPS63000)、NRF2401 (無線通信模塊)、反射式紅外模塊、三軸加速度模塊(例如ADXL345)、超低功耗單片機(MCU)(例如美國TI公司的MSP430系列)組成。
[0005]本發明有室內和室外使用兩種模式。從機分別置于兩只鞋中，室內使用時將主機開機平放于桌面，室外使用時由主機上卡扣佩戴于腰間。
[0006]從機由3.7v鋰電池經穩壓模塊為MCU、反射式紅外模塊、無線通信模塊、三軸加速度模塊等供電。當穿鞋時，反射式紅外模塊接收到反射信號從機進入工作狀態，否則從機不工作，以降低系統功耗。從機中加速度傳感器經算法轉換用于測量從機所處角度信號，且循環檢測并判斷角度大小，若角度超過45° (當人正常行走時腳在短暫時間內會與地面呈一定角度，但不會超過40度)并且超過15s (若摔倒者摔傷不可自行站立)則從機判斷為摔倒，則通過射頻通信將測量信息發送至主機且持續發送直至從機所處角度小于45°。
[0007]主機由3.7v可充電鋰電池為主機部分供電，3.7v鋰電池經穩壓模塊為MCU、無線通信模塊、三軸加速度模塊等供電，經升壓模塊為GSM/AGPS模塊、觸摸顯示屏等供電。主機中三軸加速度模塊經算法轉換后用于測量主機所處角度，若主機接收到兩從機的測量信息同時主機自身角度也超過45 °則經MCU迅速分析處理后觸發報警。首先LED彩燈發光、揚聲器發聲進行現場報警以獲得周圍人的注意與救助，另外主機通過GSM/AGPS模塊自動撥打120 (號碼可自行設定)，接著主機會向家屬手機(已安裝定位應用程序)發送定位短信，其內容為摔倒者所處位置的經緯度，接收到定位短信的同時家屬手機(已安裝定位應用程序)自動彈出摔倒者所在位置的地圖界面，與此同時主機撥通家屬手機與家屬聯系。家屬手機號為自定義設置，可設置多個，若系統判斷為摔倒則循環撥打多個號碼直至摔倒者獲得救助。
[0008]另外主機上設有一鍵報警功能按鍵供使用者緊急情況下求助使用，使用及報警方式為:按下一鍵報警功能按鍵，主機LED彩燈及揚聲器開始報警同時撥通使用者事先設定過的號碼。
[0009]此外使用者可通過主機上觸摸顯示屏上的按鍵退出或進入報警工作狀態，退出時主機可做手機通話使用即通過觸摸顯示屏上按鍵撥通號碼進行通話。
[0010]本發明的有益效果是:(1)現有報警器功能的基礎上，共增加了三塊加速度傳感器模塊，將摔倒的狀態轉換為角度這一可測量量，使得報警器可自動檢測人體狀態，實現了摔倒狀態自動報警，使報警變得實時可靠。不會出現傳統報警器須人為無法及時觸發而不能報警的情況。(2)在參考現有報警器結構單一的弊端后，改型為主從結構模式，使得誤報率幾乎為零，報警求助更為可靠，另外主從結構對佩戴姿勢要求相對自由，使得佩戴和使用更為靈活方便。(3)由于現有的報警器不能室內外兼用，針對此問題，采用了將從機安裝在鞋中，使用者穿上鞋不論在室內外都使得報警器進入工作狀態，解決了不能室內外兼用的問題。(4)由于現有報警器報警功能單一，不夠及時可靠。因此我們增加了報警方式，采用了現場聲光報警、120求助、短信定位結合地圖定位、自動循環撥號求助等方式，使得報警及時可靠，幫助使用者摔倒時在第一時間獲得救助。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明的系統結構圖。
[0012]圖2是本發明的系統主機軟件框圖。
[0013]圖3是本發明的系統從機軟件框圖。
[0014]圖4是本發明的系統程序執行流程圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0016]本發明為主從結構式摔倒報警器。如圖1所示為本發明的系統結構圖，包括主機部分所用的各硬件模塊和模塊間的信號流向，主要由鋰電池、穩壓模塊、三軸加速度模塊、無線通信模塊、GSM/AGPS模塊、拾音器、揚聲器、按鍵、觸摸顯示屏和LED彩燈以及MCUl構成；MCU1為主機控制芯片用于分析和處理主機及從機的信號并控制系統的工作過程，三軸加速度模塊I用于檢測主機所處角度信號，無線通信模塊1、無線通信模塊2、無線通信模塊3用于主機處理模塊和從機處理模塊1、從機處理模塊2之間通信,利用GSM/AGPS與拾音器及揚聲器實現與外界通信，另外GSM/AGPS模塊還用于報警時定位，LED和揚聲器用于聲光報警，觸摸顯示屏用于人機交互和功能選擇，一鍵報警按鍵按下可實現主機與特定對象之間通信，主機電源模塊(包括穩壓模塊)為主機部分供電。另外包括了從機部分所用的各硬件模塊和模塊間的信號流向，主要由鋰電池、穩壓模塊、三軸加速度模塊、無線通信模塊、MCU和反射式紅外模塊；從機處理模塊中反射式紅外模塊通過檢測反射紅外信號的有無來判斷從機是否處于使用中，若處于使用狀態則從機處理模塊工作，若未處于使用狀態則從機處理模塊停止工作，從而降低功耗；從機處理模塊中三軸加速度模塊用于檢測從機所處角度信號，MCU用于控制整個從機處理模塊的工作和協調各個硬件模塊的工作過程并將檢測到的信號通過無線通信模塊發送給主機處理模塊；電源模塊(包括穩壓模塊)用來為從機部分供電。
[0017]圖2為系統主機軟件框圖，主機部分的子程序有GSM通信及定位程序、觸摸顯示及操作程序、一鍵報警功能程序、加速度計程序、無線通信程序、聲光報警程序。以上子程序由主機主程序統一調用從而實現系統功能。
[0018]圖3為系統從機軟件框圖，從機主程序通過調用子程序加速度計程序、紅外檢測程序和無線通信程序來實現從機紅外信號和角度信號的檢測，并將分析處理結果發送給主機。
[0019]圖4為系統程序執行流程圖，為整個系統中觸發報警所需要的條件以及主機和兩從機的工作流程。兩個從機及主機開機，系統初始化后開始工作，兩從機首先不斷循環檢測是否有紅外信號，若有紅外信號則再循環檢測從機所處狀態的角度信息同時判斷是否達到時間要求，達到時間要求則向主機發送從機處理后的信號，主機若選擇“報警”功能則在接收到從機信號時檢測自身角度信號以決定是否報警。
[0020]本發明系統的工作過程為:分別打開主機和從機的電源開關，通過主機觸摸顯示屏進行功能選擇。選擇“報警”功能后，系統進入“報警”工作狀態，分別置于兩鞋中的兩從機的反射式紅外模塊分別檢測是否有反射信號，若有反射信號則表示使用者正在使用本系統，主機以及兩從機中的三軸加速度模塊分別循環反復檢測使用者所處角度是否超過45°，首先，如果兩從機均超過45°且時間超過15s，即判斷為使用者摔倒并且無法自行站立，此時兩從機將信號通過無線通信模塊發送給主機；若無反射信號則表示使用者未使用，從機不進入工作狀態而處于待機狀態以降低功耗。當主機收到兩從機信號且自身三軸加速度模塊檢測到的角度也超過45°，此時認為人體摔倒，主機啟動聲光報警功能，隨即撥通事先設定的報警號碼①進行求助。之后向事先設定的報警號碼②的手機(已安裝定位應用程序)發送內容為摔倒者所處經緯度信息的短信，報警號碼②手機收到短信后會自動彈出摔倒者所在位置的地圖頁面，同時主機會自動撥打報警號碼②求助。然后主機會循環撥打事先設定的號碼(可設置多個)直至摔倒者被救助為止。另外，使用者在未摔倒狀態時也可通過按下“一鍵報警”功能按鍵，獲得幫助，此時主機會啟動聲光報警并撥通事先設定的指定號碼尋求幫助。若按下觸摸顯示屏上“手機”功能按鈕則系統退出“報警”功能狀態，進入手機功能狀態，可通過觸摸顯示屏上的按鍵撥通號碼實現通話。
【權利要求】
1.一種主從結構式摔倒報警器,主機由MCU、無線通信模塊、GSM/AGPS模塊、三軸加速度模塊、揚聲器、拾音器、LED、觸摸顯示屏、電源及穩壓模塊組成；從機由MCU、無線通信模塊、加速度模塊、紅外模塊、電源及穩壓模塊組成；其特征是:由主機和從機兩部分組成，通過從機檢測到的人體所處狀態的角度信號及主機檢測到的人體所處狀態的角度信號判斷人體是否處于摔倒狀態，并在摔倒狀態向外界發出求救及報警信號。
2.根據權利要求1所述的主從結構式摔倒報警器，其特征是:兩從機分別置于兩只鞋中，若兩從機的反射式紅外模塊分別檢測到反射信號時從機進入工作狀態，然后兩從機的三軸加速度傳感器分別循環反復檢測出人體所處狀態的角度信息，并通過兩從機各自的無線通信模塊將各自檢測到角度信號不斷發送給主機；若兩從機的反射式紅外模塊未檢測到反射信號則從機不工作，表不人體未穿鞋，從機處于待機狀態以降低功耗。
3.根據權利要求1中所述的主從結構式摔倒報警器,其特征是:當主機中的加速度傳感器檢測到的人體所處狀態的角度信息與主機的無線通信模塊所接收到的兩從機檢測到的角度信息均超過45°且超過15s時，則判斷人體處于摔倒狀態，然后主機LED閃亮，揚聲器開始報警，主機中的GSM/AGPS受MCU控制將自動撥通事先設定的報警電話報警求救，隨后將摔倒者所在位置的經緯度信息以短信形式發送給事先設定的求救號碼并根據短信內容自動在收信者手機(安裝了定位應用程序)上顯示摔倒者所在位置的地圖界面，之后循環撥打事先設定的求救號碼(可設定的多個號碼)直至獲得救助為止；若低于15s則認為人體自行站立未處于摔倒狀態，設備不報警；另外可通過觸摸顯示屏撥通任意號碼實現通話即做手機功能使用；當使用者按下一鍵報警功能按鍵則啟動聲光報警且設備撥通設定的指定號碼求助。
【文檔編號】G08B25/10GK103927850SQ201410107626
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月22日 優先權日:2014年3月22日
【發明者】張自強, 馬周健 申請人:張自強, 馬周健