一种跌倒防护系统及防护方法与流程

本发明涉及防护系统技术领域，尤其涉及一种跌倒防护系统及防护方法。

背景技术：

世界卫生组织在一份报告中明确指出：对于老年人健康来说，跌倒是一个重要影响因素。仅2002年全年，全球范围内死于跌倒的人口就达39.1万人，其中超过50％以上是超过60岁的老年人。很多国家通过对65岁及以上居住在社区的老年人的研究，得出结论，在一年之中发生过跌倒的占总数的28％～35％，在跌倒的老年人中，造成伤害的比例高达七成，这其中有10％左右是严重伤害，有5％可能会导致骨折。

目前随着计算机、通信等高新技术在很多领域得到了广泛的应用，人们通过电子、通信技术设计出了各类型跌倒检测设备，这跌倒检测设备大多实现跌倒后的呼救而无法实现跌倒过程中的有效防护。

技术实现要素：

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种老人跌倒防护系统及防护方法，有效缓冲跌倒过程中的冲击力，从而产生老人跌倒过程中的有效防护。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明一方面提供一种跌倒防护系统，包括：固定在人员后腰上的体征感知装置；所述体征感知装置具有感知人体加速度、身体姿态、状态信息和位置信息的体征感知及定位单元，将所述体征感知及定位单元的信息结合人体运动模型及运动模型的阀值判断人员是否会跌倒的安全控制器，和用于输送所述体征感知及定位单元信息和所述安全控制器信息的4G讯通电路和感知装置蓝牙电路；其中所述安全控制器与体征感知装置电源连接，所述体征感知及定位单元、4G通讯电路和感知装置蓝牙电路分别与所述安全控制器连接；围在人员脖子上的气囊头盔和两个围在人员膝盖上气囊护膝，所述气囊头盔和所述气囊护膝与所述体征感知装置连接；所述气囊头盔和所述气囊护膝未启动状态为折叠态，启动状态为充气膨胀态；当所述安全控制器判断人员将要跌倒时，在人员跌倒前通过所述感知装置蓝牙电路向所述气囊头盔和所述气囊护膝发送启动命令，使所述气囊头盔和所述气囊护膝由折叠态变为充气膨胀态，从而缓冲人员跌倒过程的冲击力，达到防护作用。

进一步地，所述防护系统还具有安装在外部手机上的监控模块，所述监控模块能够接收体征感知装置的信息并将所述信息存储、转发至网络服务器，，数据用于状态监测、事后分析及医疗机构对人员行动状态跟踪。

进一步对，所述体征感知装置还具有声光报警器，所述声光报警器与所述安全控制器连接，当所述安全控制器判断所述人员将要跌倒时，启动所述声光报警器向周围发出声光报警。

进一步地，所述体征感知及定位单元具有三轴加速度计、三轴陀螺仪及GPS模块。

进一步地，所述气囊头盔具有气囊头盔气囊本体、气囊头盔蓝牙及控制电路、气囊头盔气体增压泵和气囊头盔电源，所述气囊头盔电源与所述气囊头盔蓝牙及控制电路连接，所述气囊头盔蓝牙及控制电路与所述气囊头盔气体增压泵连接；所述气囊头盔蓝牙及控制电路与感知装置蓝牙电路匹配接收安全控制器的信息，然后控制气囊头盔气体增压泵启动，使气囊头盔气体增压泵释放气体，从而使气囊头盔充气膨胀；所述气囊头盔蓝牙及控制电路、气囊头盔气体增压泵和气囊头盔电源一体化设计，固定在所述气囊头盔气囊本体内部边缘。

进一步地，所述气囊护膝具有气囊护膝气囊本体、气囊护膝蓝牙及控制电路、气囊护膝气体增压泵和气囊护膝电源，所述气囊护膝电源与所述气囊护膝蓝牙及控制电路连接，所述气囊护膝蓝牙及控制电路与所述气囊护膝气体增压泵连接；所述气囊护膝蓝牙及控制电路与感知装置蓝牙电路匹配接收安全控制器的信息，然后控制气囊护膝气体增压泵启动，使气囊护膝增压泵释放气体，从而使气囊护膝充气膨胀；所述气囊护膝蓝牙及控制电路、气囊护膝气体增压泵和气囊护膝电源一体化设计，固定在所述气囊护膝气囊本体内部边缘。

进一步地，在启动状态，所述气囊头盔充气膨胀后像一个带着帽檐抱着头和颈椎的风帽，保护人员几乎整个头部和颈椎。

进一步地，在启动状态，所述气囊护膝充气膨胀后像一个包着膝盖的气垫，保护人员整个膝盖。

本发明另一方面还提供一种跌倒防护方法，采用上述跌倒防护系统，包括以下步骤：

步骤1：体征感知装置自检，自检完成后由安全控制器通过感知装置蓝牙电路向气囊头盔蓝牙及控制电路和气囊护膝蓝牙及控制电路分别发送唤醒命令，所述气囊头盔与所述气囊护膝唤醒后将自身电量信息和状态信息通过气囊头盔蓝牙及控制电路和气囊护膝蓝牙及控制电路返回安全控制器，所述安全控制器确认自检结果正常、气囊头盔和气囊护膝状态正常后提示防护系统工作正常；

步骤2：体征感知及定位单元感知人员的加速度、身体姿态和状态信息，并实时向监控模块发送信息，同时将信息输送给所述安全控制器；

步骤3：所述安全控制器接受将所述体征感知及定位单元的信息后结合人体运动模型及运动模型的阀值判断人员是否会跌倒，并在跌倒前通过感知装置蓝牙电路向气囊头盔蓝牙及控制电路和气囊护膝蓝牙及控制电路分别发送启动命令；同时启动声光报警器；

步骤4：所述气囊头盔蓝牙及控制电路收到所述启动命令后启动气囊头盔气体增压泵，所述气囊头盔气体增压泵释放气体使气囊头盔充气膨胀；所述气囊护膝蓝牙及控制电路收到所述启动命令后启动气囊护膝气体增压泵，所述气囊护膝气体增压泵释放气体使气囊护膝充气膨胀，有效防护人员跌倒；

步骤5：所述安全控制器将人员的地理位置和时间通过4G通讯电路发送到设定的求救地址，以便及时对跌倒人员进行施救。

本发明有益效果如下：

本发明所述跌倒防护系统及防护方法能够在人员跌倒前启动气囊头盔和气囊护膝，早于头部和膝盖被碰撞前完成充气膨胀，以提供柔软和有效的减震作用，并保持数秒的恒压，减少人员跌倒过程中关键部分受到的冲击力，从而有效防护人员在跌倒过程中产生的伤害。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为实施例跌倒防护系统组成示意图；

图2为图1体征感知装置组成示意图；

图3为图1气囊头盔组成示意图；

图4为图1气囊护膝组成示意图；

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

本实施例提供一种跌倒防护系统，如图1所示，体征感知装置、气囊头盔和两个气囊护膝，所述气囊头盔和两个气囊护膝分别与体征感知装置连接。

所述体征感知装置固定在人员后腰上，通过卡扣与腰带固定，如图2所示，包括体征感知及定位单元、安全控制器、4G讯通电路、感知装置蓝牙电路和体征感知装置电源，其中所述安全控制器与体征感知装置电源连接，所述体征感知及定位单元、4G通讯电路和感知装置蓝牙电路分别与所述安全控制器连接；所述体征感知及定位单元具有三轴加速度计、三轴陀螺仪及GPS模块，能够测量人体的加速度、角速度及位置，因此体征感知及定位单元能够感知人体加速度、身体姿态、状态信息和位置信息，并通过将信息传送给安全控制器；安全控制器接受体征感知及定位单元的信息后结合人体运动模型及运动模型的阀值判断人员是否会跌倒，如果判断为跌倒，则在跌倒前向气囊头盔和气囊护膝发送启动命令，启动气囊头盔和气囊护膝，从而减少人员在跌倒过程中头部和膝盖的受损，达到防护的作用；4G通讯电路和感知装置蓝牙电路用于将体征感知装置的信息传递出去，其中感知装置蓝牙电路分别与气囊头盔蓝牙及控制电路、气囊护膝蓝牙及控制电路匹配，将安全控制器的判断结果和启动命令信号输送给气囊头盔和气囊护膝，气囊头盔和气囊护膝启动；4G通讯电路能够将体征感知及定位单元获得的人员地理位置信息和安全控制器的跌倒信息发送给已经设定的求救地址上，例如发送给家人，以便家人及时施救。

更优地，所述体征感知装置还具有声光报警器，声光报警器连接安全控制器，由安全控制器控制启动，当所述安全控制器判断所述人员将要跌倒时，启动所述声光报警器向周围发出声光报警。

气囊头盔与气囊护膝内壁采用超强尼龙材质漏气率低，外壁采用耐磨损、防汗水和防灰的柔性材质。

气囊头盔和气囊护膝未启动状态为折叠态，启动状态为充气膨胀态，在未启动状态，气囊头盔呈折叠状项圈围在人员的脖子上，并通过粘扣与衣领固定便于拆洗，在启动状态，气囊头盔充气膨胀后像一个带着帽檐抱着头和颈椎的风帽，保护人员几乎整个头部和颈椎；在未启动状态，气囊护膝呈呈折叠状围在人员膝盖上，并通过粘扣与裤腿固定便于拆洗，在启动状态，气囊护膝充气膨胀后像一个包着膝盖的气垫，保护人员整个膝盖；气囊头盔和气囊护膝在充气膨胀后能够承受同一事故的多次撞击，并且保持数秒钟恒压后开始缓慢排气缩小。

如图3所示，所述气囊头盔具有气囊头盔气囊本体、气囊头盔蓝牙及控制电路、气囊头盔气体增压泵和气囊头盔电源，所述气囊头盔电源与所述气囊头盔蓝牙及控制电路连接，所述气囊头盔蓝牙及控制电路与所述气囊头盔气体增压泵连接；所述气囊头盔蓝牙及控制电路与感知装置蓝牙电路匹配接收安全控制器的信息，然后控制气囊头盔气体增压泵启动，使气囊头盔气体增压泵释放气体，从而使气囊头盔充气膨胀；所述气囊头盔蓝牙及控制电路、气囊头盔气体增压泵和气囊头盔电源一体化设计，固定在所述气囊头盔气囊本体内部边缘。

如图4所示，所述气囊护膝具有气囊护膝气囊本体、气囊护膝蓝牙及控制电路、气囊护膝气体增压泵和气囊护膝电源，所述气囊护膝电源与所述气囊护膝蓝牙及控制电路连接，所述气囊护膝蓝牙及控制电路与所述气囊护膝气体增压泵连接；所述气囊护膝蓝牙及控制电路与感知装置蓝牙电路匹配接收安全控制器的信息，然后控制气囊护膝气体增压泵启动，使气囊护膝增压泵释放气体，从而使气囊护膝充气膨胀；所述气囊护膝蓝牙及控制电路、气囊护膝气体增压泵和气囊护膝电源一体化设计，固定在所述气囊护膝气囊本体内部边缘。

当所述安全控制器判断人员将要跌倒时，在人员跌倒前通过所述感知装置蓝牙电路向所述气囊头盔和所述气囊护膝发送启动命令，使所述气囊头盔和所述气囊护膝由折叠态变为充气膨胀态，从而缓冲人员跌倒过程的冲击力，达到防护作用。

更优地，所述防护系统还具有安装在外部手机上的监控模块，所述监控模块能够接收体征感知装置的信息并将所述信息存储、转发至网络服务器，数据用于状态监测、事后分析及医疗机构对人员行动状态跟踪。

采用上述跌倒防护系统实施的防护方法，包括以下步骤：

步骤1：打开体征感知装置电源，体征感知装置自动进入工作状态，完呈自检，自检完成后由安全控制器通过感知装置蓝牙电路向气囊头盔蓝牙及控制电路和气囊护膝蓝牙及控制电路分别发送唤醒命令，所述气囊头盔与所述气囊护膝唤醒后将自身电量信息和状态信息通过气囊头盔蓝牙及控制电路和气囊护膝蓝牙及控制电路返回安全控制器，所述安全控制器确认自检结果正常、气囊头盔和气囊护膝状态正常后提示防护系统工作正常；

步骤2：体征感知及定位单元感知人员的加速度、身体姿态和状态信息，并实时向监控模块发送信息，同时将信息输送给所述安全控制器，体征感知及定位单元通过感知的信息与人员的状态信息对自身实现实时校准；

步骤3：所述安全控制器接受将所述体征感知及定位单元的信息后结合人体运动模型及运动模型的阀值判断人员是否会跌倒，并在跌倒前通过感知装置蓝牙电路向气囊头盔蓝牙及控制电路和气囊护膝蓝牙及控制电路分别发送启动命令；同时启动声光报警器；

步骤4：所述气囊头盔蓝牙及控制电路收到所述启动命令后启动气囊头盔气体增压泵，所述气囊头盔气体增压泵释放气体使气囊头盔充气膨胀；所述气囊护膝蓝牙及控制电路收到所述启动命令后启动气囊护膝气体增压泵，所述气囊护膝气体增压泵释放气体使气囊护膝充气膨胀，有效防护人员跌倒，保持数秒钟的恒压后开始缓慢排气缩小；

步骤5：所述安全控制器通过体征感知及定位单元定位功能，准确及时的获取人员当前的地理位置信息，然后将人员的地理位置和时间通过4G通讯电路发送到设定的求救地址，以便及时对跌倒人员进行施救。

综上所述，本发明实施例提供了一种跌倒防护系统及防护方法，所述跌倒防护系统及防护方法能够在人员跌倒前启动气囊头盔和气囊护膝，早于头部和膝盖被碰撞前完成充气膨胀，以提供柔软和有效的减震作用，并保持数秒的恒压，减少人员跌倒过程中关键部分受到的冲击力，从而有效防护人员在跌倒过程中产生的伤害。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。