一种主从结构式摔倒报警器的制造方法
【专利摘要】一种能检测人体是否摔倒并在摔倒时向外界发出报警求救信号的室内外兼用的主从结构式摔倒报警器。它通过主机和从机反复循环检测人体所处角度判断人体是否为摔倒状态，从而判断是否发出报警求救信号。主机部分由MCU、无线通信模块、GSM/AGPS模块、三轴加速度模块、扬声器、拾音器、LED、触摸显示屏、电源及稳压模块组成。从机由MCU、无线通信模块、三轴加速度模块、红外模块、电源及稳压模块组成。室内使用方式：将两从机分别置于两只鞋中，主机平放。室外使用方式：主机佩戴于腰间，两从机分别置于两只鞋中。解决了报警器误报问题，降低了功耗，自动检测是否摔倒并实现摔倒者位置准确定位且能实现摔倒者与求救信号接收者的语音信息交流。
【专利说明】一种主从结构式摔倒报警器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种自动检测人体摔倒并自动报警装置。特别是一种以超低功耗单片机(MCU)为核心，带有GSM (AGPS)通信模块、三轴加速度模块和无线通信模块等，以主机从机相结合方式以实现准确判断人体是否处于摔倒状态并能实现通信及定位的室内外兼用的摔倒报警器。
【背景技术】
[0002]随着社会老龄化的加剧，对老年人的护理需求日益增加，为避免老人因摔倒而失去生命，诞生了一些老人摔倒报警器。最初出现的是体积很大的室内使用型，需要手动按键触发，即老人摔倒后手动按下设备按键以实现对外发出求救信号。这种报警器因功能单一，体积和重量大，且需手动按下按键，不能在摔倒时自动报警且不能户外使用而没有实现推广。后来西安中星测控公司研制了一种户外使用的可自动报警的便携式摔倒报警器，虽然可实现自动检测摔倒并发送短信报警，但因佩戴必须平行于身体否则易产生误判误报而不能实现大规模推广。本发明在现有报警器的基础上进行改进:(I)通过改变触发判断条件即以超过的设定角度阈值为触发条件且触发条件增至3个来解决不能同时室内室外使用问题。(2)采用一个主机与两个从机结合的方式解决佩戴姿势要求严苛且易误判误报问题。(3)增加报警方式以实现报警方式多种灵活来解决不能实时有效报警求助问题。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的问题是:(I)现有的报警器不能够实现室内外均可报警，即室内使用和室外便携使用，是本发明要解决的一个问题。(2)现有的报警器不能实现自动报警或可实现自动报警但佩戴姿势要求严苛且易产生误判误报，是本发明要解决的另一个问题。
[3]现有的报警器报警方式单一，不能实时有效的报警以使摔倒者获得及时救助以及不能与外界实现交互通信，定位等，也是本发明要解决的问题。
[0004]本发明所采用的技术方案如下:
主从结构式摔倒报警器由主机和从机两部分组成。主机部分由3.7v锂电池、升压模块、稳压模块、无线通信模块(例如NRF2401)、三轴加速度模块(例如ADXL345)、GSM/AGPS模块、触摸显示屏、扬声器、LED彩灯、拾音器、超低功耗单片机(MCU)(例如美国TI公司的MSP430系列)组成。从机由3.7v锂电池、稳压模块(例如TPS63000)、NRF2401 (无线通信模块)、反射式红外模块、三轴加速度模块(例如ADXL345)、超低功耗单片机(MCU)(例如美国TI公司的MSP430系列)组成。
[0005]本发明有室内和室外使用两种模式。从机分别置于两只鞋中，室内使用时将主机开机平放于桌面，室外使用时由主机上卡扣佩戴于腰间。
[0006]从机由3.7v锂电池经稳压模块为MCU、反射式红外模块、无线通信模块、三轴加速度模块等供电。当穿鞋时，反射式红外模块接收到反射信号从机进入工作状态，否则从机不工作，以降低系统功耗。从机中加速度传感器经算法转换用于测量从机所处角度信号，且循环检测并判断角度大小，若角度超过45° (当人正常行走时脚在短暂时间内会与地面呈一定角度，但不会超过40度)并且超过15s (若摔倒者摔伤不可自行站立)则从机判断为摔倒，则通过射频通信将测量信息发送至主机且持续发送直至从机所处角度小于45°。
[0007]主机由3.7v可充电锂电池为主机部分供电，3.7v锂电池经稳压模块为MCU、无线通信模块、三轴加速度模块等供电，经升压模块为GSM/AGPS模块、触摸显示屏等供电。主机中三轴加速度模块经算法转换后用于测量主机所处角度，若主机接收到两从机的测量信息同时主机自身角度也超过45 °则经MCU迅速分析处理后触发报警。首先LED彩灯发光、扬声器发声进行现场报警以获得周围人的注意与救助，另外主机通过GSM/AGPS模块自动拨打120 (号码可自行设定)，接着主机会向家属手机(已安装定位应用程序)发送定位短信，其内容为摔倒者所处位置的经纬度，接收到定位短信的同时家属手机(已安装定位应用程序)自动弹出摔倒者所在位置的地图界面，与此同时主机拨通家属手机与家属联系。家属手机号为自定义设置，可设置多个，若系统判断为摔倒则循环拨打多个号码直至摔倒者获得救助。
[0008]另外主机上设有一键报警功能按键供使用者紧急情况下求助使用，使用及报警方式为:按下一键报警功能按键，主机LED彩灯及扬声器开始报警同时拨通使用者事先设定过的号码。
[0009]此外使用者可通过主机上触摸显示屏上的按键退出或进入报警工作状态，退出时主机可做手机通话使用即通过触摸显示屏上按键拨通号码进行通话。
[0010]本发明的有益效果是:(1)现有报警器功能的基础上，共增加了三块加速度传感器模块，将摔倒的状态转换为角度这一可测量量，使得报警器可自动检测人体状态，实现了摔倒状态自动报警，使报警变得实时可靠。不会出现传统报警器须人为无法及时触发而不能报警的情况。(2)在参考现有报警器结构单一的弊端后，改型为主从结构模式，使得误报率几乎为零，报警求助更为可靠，另外主从结构对佩戴姿势要求相对自由，使得佩戴和使用更为灵活方便。(3)由于现有的报警器不能室内外兼用，针对此问题，采用了将从机安装在鞋中，使用者穿上鞋不论在室内外都使得报警器进入工作状态，解决了不能室内外兼用的问题。(4)由于现有报警器报警功能单一，不够及时可靠。因此我们增加了报警方式，采用了现场声光报警、120求助、短信定位结合地图定位、自动循环拨号求助等方式，使得报警及时可靠，帮助使用者摔倒时在第一时间获得救助。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明的系统结构图。
[0012]图2是本发明的系统主机软件框图。
[0013]图3是本发明的系统从机软件框图。
[0014]图4是本发明的系统程序执行流程图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0016]本发明为主从结构式摔倒报警器。如图1所示为本发明的系统结构图，包括主机部分所用的各硬件模块和模块间的信号流向，主要由锂电池、稳压模块、三轴加速度模块、无线通信模块、GSM/AGPS模块、拾音器、扬声器、按键、触摸显示屏和LED彩灯以及MCUl构成；MCU1为主机控制芯片用于分析和处理主机及从机的信号并控制系统的工作过程，三轴加速度模块I用于检测主机所处角度信号，无线通信模块1、无线通信模块2、无线通信模块3用于主机处理模块和从机处理模块1、从机处理模块2之间通信,利用GSM/AGPS与拾音器及扬声器实现与外界通信，另外GSM/AGPS模块还用于报警时定位，LED和扬声器用于声光报警，触摸显示屏用于人机交互和功能选择，一键报警按键按下可实现主机与特定对象之间通信，主机电源模块(包括稳压模块)为主机部分供电。另外包括了从机部分所用的各硬件模块和模块间的信号流向，主要由锂电池、稳压模块、三轴加速度模块、无线通信模块、MCU和反射式红外模块；从机处理模块中反射式红外模块通过检测反射红外信号的有无来判断从机是否处于使用中，若处于使用状态则从机处理模块工作，若未处于使用状态则从机处理模块停止工作，从而降低功耗；从机处理模块中三轴加速度模块用于检测从机所处角度信号，MCU用于控制整个从机处理模块的工作和协调各个硬件模块的工作过程并将检测到的信号通过无线通信模块发送给主机处理模块；电源模块(包括稳压模块)用来为从机部分供电。
[0017]图2为系统主机软件框图，主机部分的子程序有GSM通信及定位程序、触摸显示及操作程序、一键报警功能程序、加速度计程序、无线通信程序、声光报警程序。以上子程序由主机主程序统一调用从而实现系统功能。
[0018]图3为系统从机软件框图，从机主程序通过调用子程序加速度计程序、红外检测程序和无线通信程序来实现从机红外信号和角度信号的检测，并将分析处理结果发送给主机。
[0019]图4为系统程序执行流程图，为整个系统中触发报警所需要的条件以及主机和两从机的工作流程。两个从机及主机开机，系统初始化后开始工作，两从机首先不断循环检测是否有红外信号，若有红外信号则再循环检测从机所处状态的角度信息同时判断是否达到时间要求，达到时间要求则向主机发送从机处理后的信号，主机若选择“报警”功能则在接收到从机信号时检测自身角度信号以决定是否报警。
[0020]本发明系统的工作过程为:分别打开主机和从机的电源开关，通过主机触摸显示屏进行功能选择。选择“报警”功能后，系统进入“报警”工作状态，分别置于两鞋中的两从机的反射式红外模块分别检测是否有反射信号，若有反射信号则表示使用者正在使用本系统，主机以及两从机中的三轴加速度模块分别循环反复检测使用者所处角度是否超过45°，首先，如果两从机均超过45°且时间超过15s，即判断为使用者摔倒并且无法自行站立，此时两从机将信号通过无线通信模块发送给主机；若无反射信号则表示使用者未使用，从机不进入工作状态而处于待机状态以降低功耗。当主机收到两从机信号且自身三轴加速度模块检测到的角度也超过45°，此时认为人体摔倒，主机启动声光报警功能，随即拨通事先设定的报警号码①进行求助。之后向事先设定的报警号码②的手机(已安装定位应用程序)发送内容为摔倒者所处经纬度信息的短信，报警号码②手机收到短信后会自动弹出摔倒者所在位置的地图页面，同时主机会自动拨打报警号码②求助。然后主机会循环拨打事先设定的号码(可设置多个)直至摔倒者被救助为止。另外，使用者在未摔倒状态时也可通过按下“一键报警”功能按键，获得帮助，此时主机会启动声光报警并拨通事先设定的指定号码寻求帮助。若按下触摸显示屏上“手机”功能按钮则系统退出“报警”功能状态，进入手机功能状态，可通过触摸显示屏上的按键拨通号码实现通话。
【权利要求】
1.一种主从结构式摔倒报警器,主机由MCU、无线通信模块、GSM/AGPS模块、三轴加速度模块、扬声器、拾音器、LED、触摸显示屏、电源及稳压模块组成；从机由MCU、无线通信模块、加速度模块、红外模块、电源及稳压模块组成；其特征是:由主机和从机两部分组成，通过从机检测到的人体所处状态的角度信号及主机检测到的人体所处状态的角度信号判断人体是否处于摔倒状态，并在摔倒状态向外界发出求救及报警信号。
2.根据权利要求1所述的主从结构式摔倒报警器，其特征是:两从机分别置于两只鞋中，若两从机的反射式红外模块分别检测到反射信号时从机进入工作状态，然后两从机的三轴加速度传感器分别循环反复检测出人体所处状态的角度信息，并通过两从机各自的无线通信模块将各自检测到角度信号不断发送给主机；若两从机的反射式红外模块未检测到反射信号则从机不工作，表不人体未穿鞋，从机处于待机状态以降低功耗。
3.根据权利要求1中所述的主从结构式摔倒报警器,其特征是:当主机中的加速度传感器检测到的人体所处状态的角度信息与主机的无线通信模块所接收到的两从机检测到的角度信息均超过45°且超过15s时，则判断人体处于摔倒状态，然后主机LED闪亮，扬声器开始报警，主机中的GSM/AGPS受MCU控制将自动拨通事先设定的报警电话报警求救，随后将摔倒者所在位置的经纬度信息以短信形式发送给事先设定的求救号码并根据短信内容自动在收信者手机(安装了定位应用程序)上显示摔倒者所在位置的地图界面，之后循环拨打事先设定的求救号码(可设定的多个号码)直至获得救助为止；若低于15s则认为人体自行站立未处于摔倒状态，设备不报警；另外可通过触摸显示屏拨通任意号码实现通话即做手机功能使用；当使用者按下一键报警功能按键则启动声光报警且设备拨通设定的指定号码求助。
【文档编号】G08B25/10GK103927850SQ201410107626
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年3月22日 优先权日:2014年3月22日
【发明者】张自强, 马周健 申请人:张自强, 马周健