一种独居老人智能药罐系统

1.本发明涉及智能监测技术领域，特别是一种独居老人智能药罐系统。


背景技术：

2.老人独居存在最主要的问题是吃错药、乱吃药问题和老人异常行为无法及时发现问题。目前，八、九成的老人都患有心脑血管类疾病，老人误服、多服、漏服药物都对老人伤害极大。
3.老人合理安全用药对老人的生命健康至关重要。另外，老人最怕摔倒，有时一旦独居老人在家中发生摔倒，如不能自主站立，其长时间会处于伏地状态，将伴随体温下降和呼吸困难，难以主动向外发出求救信息，因而错过最佳的医疗时机，会导致更加严重的伤害，比如残疾甚至死亡，甚至可能其死亡后的很长一段时间才会被发现。


技术实现要素：

4.本发明的目的是要提供一种独居老人智能药罐系统，以解决老人误吃药、漏吃药问题，以及早发现心率异常、老人在家是否摔倒等异常行为，若发现异常能实现报警、短信提示家人。
5.为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
6.一种独居老人智能药罐系统，包括智能药罐，智能药罐内设有控制器和与控制器相连用于定时投药的给药机构和药物管理模块；还包括：
7.与控制器相连的摄像头，用于采集老人行为状态以及老人人脸识别；
8.与控制器相连的供水系统，用于为老人吃药时提供饮用水；
9.与控制器相连的传感器，所述传感器包括环境传感器、体征传感器，环境传感器用于采集老人所处环境的温度、湿度、大气压、光照强度，体征传感器用于采集老人的心率、血压、温度、血氧、血管微循环参数；
10.与控制器相连的触摸显示屏，用于提醒老人吃药，以及通过触摸控制采集环境参数、体征数据；
11.控制器，用于整个系统的数据采集、信息交互；
12.与控制器相连的无线通信模块，用于将采集到的视频信息、温度、湿度、大气压、光照强度、心率、血压、温度、血氧、血管微循环参数、食药情况传递至云服务器；
13.与无线通信模块相连的云服务器，用于对控制器传递的数据进行处理，对老人摔倒行为进行判定，以及对体征数据的检测结合环境信息融合后的推算预判老人健康状况的异常情况，并实时发出电子报警。
14.进一步地，所述摄像头连接有k210芯片，k210芯片与控制器相连，k210 芯片通过获取摄像头拍摄的老人的行为状态图片实时判定老人是否摔倒。
15.进一步地，所述控制器为stm32单片机。
16.进一步地，所述无线通信模块为4g通信模块。
17.进一步地，所述环境传感器采用温度、湿度、大气压、光照强度多合一的一体式数字传感器。
18.进一步地，所述体征传感器采用心率、血压、温度、血氧、血管微循环参数多合一的一体式数字传感器。
19.进一步地，所述云服务器包括采用django搭建的web服务器和微信小程序。
20.与现有技术相比，本发明可以实现自设定时间提醒老人吃药、自动给药功能，同时能及早发现心率异常、老人在家是否摔倒等异常行为，若发现异常能实现报警、短信提示家人等多功能智能药罐系统。通过智能感知、大数据分析、异常行为检测等技术，满足独居老人的基本生活需求。
附图说明
21.图1为本发明的技术路线图。
22.图2为系统django原理图。
23.图3为k210芯片中的神经网络模型准确率曲线。
具体实施方式
24.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。
25.如图1所示，一种独居老人智能药罐系统，包括智能药罐，智能药罐内设有控制器和与控制器相连用于定时投药的给药机构和药物管理模块；需要说明的是，本实施例中药品中定时投药的给药机构和药物管理模块具体描述如下：药物通过定量滑落至机械结构中，转轮电机带动机械装置将药物送至皮带，再由步进电机提供皮带动力，携带药物移动至药盘中。本次操作只会在定时早中晚吃药时刻发生，每次补給药物前会先检测药盘中是否有药物，如果存在将不再投放药物。本装置可以随所吃药物的剂量、药物种类，进行自动添加机械模块，方便自动给药；药盘中如若为空，当它旋转至给药皮带处会自动添加药物，如果老人忘记吃药，当药盘移动至皮带处，将不会添加新的药物。药盘分早、中、晚三份，根据设定时间，自行转动。定时定点药物移动至闸门处，当老人准备吃药，通过摄像头人脸识别，确认无误，闸门打开，药物被取走。系统并记录该过程。
26.还包括：
27.与控制器相连的摄像头，摄像头连接有k210芯片，k210芯片与控制器相连，k210芯片通过获取摄像头拍摄的老人的行为状态图片实时判定老人是否摔倒，以及老人人脸识别；k210芯片采用risc-v处理器架构，具备视听一体、自主ip核与可编程能力强三大特点，支持机器视觉与机器听觉多模态识别，可广泛应用于智能家居等领域，k210芯片的神经网络模型采用yolo算法，在本地即可快速作出老人摔倒状态的响应；判断老人摔倒之前需要先进行神经网络模型训练，具体训练过程如下：
28.(1)建立摔倒和正常情况的图片数据集，由百度或手机拍照获得；
29.(2)通过迭代训练，优化神经网络参数，提高预测准确度；神经网络模型训练准确率曲线如图3所示；
30.(3)生成数据模型参数传入sd卡中，k210芯片工作后，加载sd卡中的模型参数，对
摄像头捕获的数据实时判定，检测老人是否摔倒。
31.与控制器相连的供水系统，用于为老人吃药时提供饮用水，本实施例所用供水系统为直饮机，可以直接在市面上购买使用；
32.与控制器相连的传感器，所述传感器包括环境传感器、体征传感器，环境传感器采用温度、湿度、大气压、光照强度四合一的一体式数字传感器，具有标准modbus通信协议。通过485接口使通信中的抗干扰能力大大增强。该传感器信号稳定，精度高，防水性好等特点，传感器与核心控制器由标准modbus协议进行通信，数据可以实时获取，环境传感器用于采集老人所处环境的温度、湿度、大气压、光照强度；体征传感器采用心率、血压、温度、血氧、血管微循环参数多合一的一体式数字传感器，体征传感器用于采集老人的心率、血压、温度、血氧、血管微循环参数；
33.与控制器相连的触摸显示屏，用于提醒老人吃药，以及通过触摸控制采集环境参数、体征数据；
34.控制器，使用stm32单片机作为主控芯片，用于整个系统的数据采集、信息交互；
35.与控制器相连的无线通信模块，本实施例的无线通信模块采用4g通信模块，4g通信模块采用塔石科技e16v模块，该模块可以把控制器的数据通过4g 网络上传至云服务器平台，支持mqtt协议，能更方便与阿里云等服务器直接信息交互；用于将采集到的视频信息、温度、湿度、大气压、光照强度、心率、血压、温度、血氧、血管微循环参数、食药情况传递至云服务器；
36.与无线通信模块相连的云服务器，用于对控制器传递的数据进行处理，对老人摔倒行为进行判定，以及对体征数据的检测结合环境信息融合后的推算预判老人健康状况的异常情况，并实时发出电子报警。
37.所述云服务器包括采用django搭建的web服务器和微信小程序，web端使用python编程语言实现，该语言有着十分强大的库，可以供开发者高效的完成系统；python的web框架有django、tornado、flask等多种，django相较与其他web框架其优势为：大而全，框架本身集成了orm、模型绑定、模板引擎、缓存、session等诸多功能，本系统基于django2.0实现。数据库方面采用经典的msql，mysql具备如下优点：优化的sql查询算法，有效地提高查询速度、既能够作为一个单独的应用程序应用在客户端服务器网络环境中，也能够作为一个库而嵌入其他的软件中等。其次，该系统搭载了强大的xadmin后台管理系统，可以让管理者更好的管理用户数据。该系统主要的功能有：用户注册、登录、修改密码、进入个人中心(修改头像，修改密码、修改联系方式)、查看环境指标(大气压、温度、湿度、室温)、老人指标(体温、心率、血压、血氧、微循环)、问题反馈等功能且该系统可以有效的防止网络xss攻击，系统django 原理图如图2所示。
38.web端根据需求分析总结出以下几个模块：
39.(1)普通用户模块。普通用户需要在本系统注册页面进行注册并登录后可查看并修改个人信息，查看老人体征以及查看环境指标。如有异常可以提交问题以联系方式给管理员进性问题反馈。
40.(2)老人体征模块。老人指标包括体温、心率、血压、血氧、微循环等，该数据通过硬件检测并存储于myqql数据库，用户可以通过该系统查看老人体征数据。
41.(3)环境指标模块。环境指标包括大气压、室温、湿度、光照等，该模块主要通过硬
件设备采集环境数据并存储数据库中，用户同样可以实时查看环境指标。
42.(4)后台管理模块。该模块用于管理普通用户信息以及添加权限给不同权力的人员。
43.用户注册登录微信打开小程序后可以通过药物管理模块查看药物使用情况，通过环境指标模块查看环境温湿度、大气压强、光照强度的值，通过用户指标模块老人血压、血糖、体温、心率，以及判断这些值是否有异常，如有异常发送消息给用户。采集老人活动视频分析预测老人行为异常状况，如摔倒或其他异常情况，如有通过短信及微信发送异常信息给子女，使老人及时获得救治。
44.通过上述实施例的实施，可以实现自设定时间提醒老人吃药、自动给药功能，同时能及早发现心率异常、老人在家是否摔倒等异常行为，若发现异常能实现报警、短信提示家人等多功能智能药罐系统。通过智能感知、大数据分析、异常行为检测等技术，满足独居老人的基本生活需求。采用理论研究、算法设计和实验相结合的方法。理论上将机器学习理论、深度学习理论应用到算法设计中，来解决视频检测行为异常和老人身体情况异常的预测。
45.本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。