一种能够自动检测摔倒及自动报警的智能系统的制作方法

1.本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种能够自动检测摔倒及自动报警的智能系统。


背景技术：

2.因为老人身体功能衰退，四肢也慢慢缺乏灵便，所以老人摔倒是常见情况，老人摔倒容易导致老人残疾或死亡。另外由于老人会变得健忘、反应迟钝，甚至会患有老年痴呆症，所以老人走丢也是常见情况。
3.针对老人摔倒或走丢的情况，大部分人要求老人随身携带手机等通讯设备，这样老人能够在摔倒或走丢的时候及时联系家人，但是有一部分老人不喜欢携带通讯设备、忘记携带通讯设备或不会使用通讯设备，就会导致老人在摔倒或走丢时不能及时联系家人。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种能够自动检测摔倒及自动报警的智能系统，能够实时检测老人是否摔倒，并及时进行报警。
5.一种能够自动检测摔倒及自动报警的智能系统，包括拐杖，拐杖上还设置有倾斜检测单元、报警单元和处理器，倾斜检测单元、报警单元分别与处理器连接；
6.倾斜检测单元用于采集拐杖的倾斜信号；
7.处理器用于根据倾斜信号得到拐杖的倾斜角度，当倾斜角度满足倾斜报警条件时，生成倾斜报警指令；
8.报警单元用于将倾斜报警指令发送给联系人，并根据倾斜报警指令进行报警。
9.进一步地，倾斜报警条件包括：
10.倾斜角度大于第一角度，且倾斜角度的维持时间超过第一时间。
11.进一步地，倾斜检测单元包括：
12.倾斜开关或陀螺仪。
13.进一步地，拐杖上还设置有照明单元；
14.照明单元包括继电器、光敏电阻、第一按键和照明灯，继电器、光敏电阻、第一按键分别与处理器连接，继电器和照明灯连接；
15.光敏电阻用于采集环境亮度；
16.第一按键用于被按下时，发起照明指令；
17.处理器还用于根据环境亮度和/或照明指令，生成照明驱动指令；
18.继电器用于根据照明驱动指令控制照明灯的工作状态。
19.进一步地，拐杖上还设置有障碍检测单元：
20.障碍检测单元包括超声波传感器和蜂鸣器；超声波传感器、蜂鸣器分别与处理器连接；
21.超声波传感器用于采集与前方障碍物的距离；
22.处理器还用于当距离小于障碍物报警距离时，生成障碍物报警指令，并根据障碍物报警指令控制蜂鸣器的工作状态。
23.进一步地，拐杖上还设置有通讯单元、按键单元、第一显示单元或定位单元；通讯单元、按键单元、第一显示单元、定位单元分别与处理器连接；
24.通讯单元用于实现处理器与外部设备的通讯；
25.按键单元包括至少一个第二按键，第二按键用于被按下时，生成配置指令；处理器还用于根据配置指令完成拐杖的配置初始化；
26.第一显示单元用于进行数据显示；
27.定位单元用于采集拐杖的地理位置。
28.进一步地，智能系统还包括客户端；
29.客户端用于发起配置指令。
30.进一步地，拐杖上还设置有第三按键，第三按键用于被按下时，生成误报指令；
31.处理器还用于：在接收到倾斜报警指令后，在第二时间内检测到倾斜角度小于第二角度时，生成误报指令；或者是，当接收到误报指令时，将误报指令发送给联系人。
32.进一步地，智能系统还包括手环；手环上设有第二显示单元、时钟单元和血氧检测单元；
33.第二显示单元用于进行数据显示；
34.时钟单元用于接收查询指令，根据查询指令查询时间；
35.血氧检测单元用于实时监测佩戴者的血氧。
36.由上述技术方案可知，本发明提供的智能系统，将摔倒检测和报警电路集成在老人常用的拐杖内，拐杖能够实时检测老人是否摔倒，并及时进行报警，无需老人进行任何操作，自动联系家人，解决现有技术老人在摔倒时不能及时联系家人的缺陷。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
38.图1为实施例提供的拐杖的模块框图。
39.图2为实施例提供的拐杖的另一模块框图。
40.图3为实施例提供的照明单元的模块框图。
41.图4为实施例提供的障碍检测单元的模块框图。
42.图5为实施例提供的智能系统的模块框图。
43.图6为实施例提供的客户端执行方法流程图。
44.图7为实施例提供的拐杖中处理器执行方法流程图。
45.图8为实施例提供的手环的模块框图。
具体实施方式
46.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范
围。需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
47.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
48.还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
49.如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0050]
实施例：
[0051]
一种能够自动检测摔倒及自动报警的智能系统，参见图1，包括拐杖1，拐杖1上还设置有倾斜检测单元2、报警单元3和处理器4，倾斜检测单元2、报警单元3分别与处理器4连接；
[0052]
倾斜检测单元2用于采集拐杖1的倾斜信号；
[0053]
处理器4用于根据倾斜信号得到拐杖1的倾斜角度，当倾斜角度满足倾斜报警条件时，生成倾斜报警指令；
[0054]
报警单元3用于将倾斜报警指令发送给联系人，并根据倾斜报警指令进行报警。
[0055]
在本实施例中，拐杖1可以为常见的拐杖。拐杖1可以包括支撑杆，设置在支撑杆底部的底座以及设置在支撑杆顶部的手部支撑件，其中支撑杆可以设置为中空结构。为了保证拐杖1外观的整洁性，倾斜检测单元2、报警单元3和处理器4可以设置在支撑杆内，这样电路能完全隐藏在拐杖1内，不改变拐杖1的外观。如果支撑杆的内部空腔不能满足电路的布置需求时，拐杖1在底座的位置处也可以设置外壳，倾斜检测单元2、报警单元3和处理器4可以均设置在外壳内，这样就能通过外壳统一收纳电路，保证了拐杖1外观的整洁性。
[0056]
在本实施例中，用户可以根据处理器4的内存容量、处理速度等等因素选择处理器4的型号，例如处理器4可以为现有的主板(例如micro:bit主板、arduino主板)、单片机、arm等等元件，处理器4包括多个数据输入口和数据输出口，用于连接外部元器件，例如倾斜检测单元2的输出端连接处理器4的第一数据输入口，处理器4的第一数据输出口连接报警单元3的驱动口。
[0057]
在本实施例中，倾斜检测单元2用于采集拐杖1的倾斜信号，其中倾斜信号可以是电压信号或电流信号，倾斜信号的大小和拐杖1的倾斜角度相关，例如当倾斜角度越大时，倾斜检测单元2输出的电压信号越大或者是输出的电流信号越大。倾斜检测单元2可以贴附拐杖1的支撑杆设置，这样倾斜检测单元2检测到的倾斜信号实质为支撑杆的倾斜信号，即拐杖1的倾斜信号。
[0058]
在本实施例中，处理器4用于根据倾斜信号得到拐杖1的倾斜角度，倾斜角度可以是支撑杆与垂直方向的夹角。正常情况下，倾斜信号和倾斜角度是一一对应的，例如假设倾斜信号为电压信号，当倾斜信号的大小为0.5v时，倾斜角度为20
°
，当倾斜信号的大小为
0.7v时，倾斜角度为30
°
，当倾斜信号的大小为1v时，倾斜角度为45
°
等等。处理器4可以通过以下方法计算倾斜角度：第一种，处理器4可以设置倾斜信号和倾斜角度之间的转换公式，处理器4可以利用转换公式将倾斜信号转换为倾斜角度。第二种，处理器4可以设置表征倾斜信号和倾斜角度之间对应关系的表格，处理器4可以采用查表的方式计算倾斜角度。
[0059]
在本实施例中，老人在使用拐杖1时，如果老人出现了摔倒的情况，拐杖会倾斜并倒在地上，此时处理器4能检测出拐杖1的倾斜角度。处理器4当检测到倾斜角度满足倾斜报警条件时，判定此时老人已摔倒，需要及时联系家人和报警。报警条件可以在出厂时进行统一设置，也可以由用户在使用过程中根据实际情况进行设置。该拐杖1在使用时，如果老人出现了紧急情况(例如老人感觉身体严重不适，没有能力拨打电话、喊叫等等)需要联系家人时，也可以将拐杖1推到，这样处理器4也可以生成倾斜报警指令。报警单元3可以将倾斜报警指令通过短信、app、订阅号等方式发给联系人，联系人可以为多个，保证老人在摔倒或出现紧急情况时能及时联系到其中一个联系人。报警单元3上也可以包括声光报警器，声光报警器可以根据倾斜报警指令进行声光报警，这样可以提醒周边的人对老人及时进行帮助。
[0060]
该智能系统，将摔倒检测和报警电路集成在老人常用的拐杖内，拐杖能够实时检测老人是否摔倒，并及时进行报警，无需老人进行任何操作，自动联系家人，解决现有技术老人在摔倒时不能及时联系家人的缺陷。
[0061]
进一步地，在一些实施例中，倾斜报警条件包括：
[0062]
倾斜角度大于第一角度，且倾斜角度的维持时间超过第一时间。
[0063]
在本实施例中，第一角度和第一时间可以根据实际使用情况或检测精准度确定，例如第一角度可以设置为45
°
，第一时间可以设置为10秒，这样当倾斜角度大于45
°
，且该倾斜角度的维持时间超过10秒时，生成倾斜报警指令。
[0064]
进一步地，在一些实施例中，倾斜检测单元2包括：
[0065]
倾斜开关或陀螺仪。
[0066]
在本实施例中，陀螺仪可以为三轴陀螺仪模块，用户可以根据实际使用场景的检测精准度确定选用倾斜开关或陀螺仪。
[0067]
进一步地，在一些实施例中，参见图2，拐杖1上还设置有照明单元5；
[0068]
参见图3，照明单元5包括继电器51、光敏电阻52、第一按键53和照明灯54，继电器51、光敏电阻52、第一按键53分别与处理器4连接，继电器51和照明灯54连接；
[0069]
光敏电阻52用于采集环境亮度；
[0070]
第一按键53用于被按下时，发起照明指令；
[0071]
处理器4还用于根据环境亮度和/或照明指令，生成照明驱动指令；
[0072]
继电器51用于根据照明驱动指令控制照明灯54的工作状态。
[0073]
在本实施例中，为了保证老人在光线较差的环境下的正常出行，拐杖上还设有照明单元5，照明单元5用于在光线较差的环境下进行照明。照明单元5能够实现手动控制和自动控制等功能。光敏电阻52的输出端连接处理器4的第二数据输入口，第一按键53的输出端连接处理器4的第三数据输入口，处理器4的第二数据输出口连接继电器51的驱动口，继电器51的触点端连接照明灯54。
[0074]
在本实施例中，光敏电阻52也可以输出反应环境亮度的电压信号或电流信号，当
环境亮度越亮时，电压信号越大或越小，电流信号越大或越小。光敏电阻52输出的信号大小和环境亮度呈相关关系。第一按键53输出的照明指令可以是电平信号，例如当第一按键53没有被按下时，第一按键53输出低电平，当第一按键53被按下时，第一按键53输出高电平。
[0075]
在本实施例中，当采用手动控制方式时，在照明灯54熄灭的情况下，如果用户想要照明，按下第一按键53，这样处理器4生成照明驱动指令驱动继电器动作，控制照明灯54点亮，当在照明灯54点亮的情况下，用户再次按下第一按键53，处理器4再次检测到照明驱动指令，此时处理器4驱动继电器动作，控制照明灯54熄灭。当采用自动控制方式时，光敏电阻52自动检测环境亮度，处理器4当检测到环境亮度较低时，生成照明驱动指令驱动继电器动作，控制照明灯54点亮。处理器4当检测到环境亮度较高时，生成照明驱动指令驱动继电器动作，控制照明灯54熄灭。
[0076]
进一步地，在一些实施例中，参见图2，拐杖1上还设置有障碍检测单元6：
[0077]
参见图4，障碍检测单元6包括超声波传感器61和蜂鸣器62；超声波传感器61、蜂鸣器62分别与处理器4连接；
[0078]
超声波传感器61用于采集与前方障碍物的距离；
[0079]
处理器4还用于当距离小于障碍物报警距离时，生成障碍物报警指令，并根据障碍物报警指令控制蜂鸣器62的工作状态。
[0080]
在本实施例中，超声波传感器61的输出端连接处理器4的第四数据输入口，处理器4的第三数据输出口连接蜂鸣器62。超声波传感器61用于采集拐杖与前方障碍物的距离，超声波传感器61也可以输出电压信号或电流信号，当拐杖与前方障碍物的距离越大时，输出电压信号越大或电流信号越大。障碍物报警距离可以根据实际使用情况进行设置，例如障碍物报警距离可以设置为1米，这样当处理器4检测到拐杖与前方障碍物的距离小于1米时，生成障碍物报警指令，并控制蜂鸣器62工作。处理器4当检测到前方障碍物危险解除时，控制蜂鸣器62停止工作。
[0081]
进一步地，在一些实施例中，参见图2，拐杖1上还设置有通讯单元7、按键单元8、第一显示单元9或定位单元10；通讯单元7、按键单元8、第一显示单元9、定位单元10分别与处理器4连接；
[0082]
通讯单元7用于实现处理器4与外部设备的通讯；
[0083]
按键单元8包括至少一个第二按键，第二按键用于被按下时，生成配置指令；处理器4还用于根据配置指令完成拐杖1的配置初始化；
[0084]
第一显示单元9用于进行数据显示；
[0085]
定位单元10用于采集拐杖1的地理位置。
[0086]
在本实施例中，通讯单元7的通讯口和处理器4的通讯口连接，按键单元8的输出端连接处理器4的第五数据输入口，定位单元10的输出口连接处理器4的第六输入口，处理器4的第四数据输出口连接第一显示单元9的驱动口，
[0087]
在本实施例中，通讯单元7用于实现处理器4与外部设备的通讯，外部设备可以是外部计算机或外部终端等等。例如处理器4可以与外部设备通过mqtt等协议进行通讯。按键单元8用于供用户操作并完成拐杖1的初始化配置，例如按键单元8设有上下左右四个方位按键、确认按键、返回按键，用户可以按下确认按键后进入配置页面，配置页面可以通过第一显示单元9进行显示，配置页面可以用于配置倾斜报警是否启动、第一角度、第一时间、照
明是否开启、照明模式(手动或自动)、障碍物报警距离等等。方位按键用于供用户按下后移动配置页面当前所在光标，确认按键还用于供用户按下后选中当前光标所在选项、返回按键用于供用户按下后返回至上一页面。这样用户就可以直接通过拐杖1上的按键单元完成配置。定位单元10用于采集拐杖1的地理位置，这样当处理器4可以将拐杖1的地理位置和倾斜报警指令一起发送给联系人，使得联系人能准确地得到老人摔倒的位置。
[0088]
进一步地，在一些实施例中，参见图5，智能系统还包括客户端11；
[0089]
客户端11用于发起配置指令。
[0090]
在本实施例中，客户端11可以供老人的家人使用，老人的家人可以通过客户端11向处理器4发配置指令，完成拐杖1的初始化配置，其中客户端11在配置时，可以显示配置页面，用户在客户端11上选中配置内容后，生成配置指令发给处理器4，其中客户端11的配置内容和按键单元8的配置内容相似。客户端11还可以订阅话题，例如客户端11可以订阅照明话题、报警话题等等，这样处理器4就可以将照明单元的工作状态实时传给客户端11，也能够将生成的报警信息实时传给客户端11。
[0091]
在本实施例中，客户端可以安装在移动终端上，例如安装在手机上，图6为客户端执行的方法流程图。客户端在不运行时，处于待机状态，当客户端运行时，客户端需要判断是否连接服务器、是否修改联系人的电话号码、是否订阅话题，当客户端连接上服务器，客户端可以配置拐杖的模式，当配置拐杖为自动模式时，拐杖能够实现自动照明、自动测距并开启测距报警功能，当配置拐杖为手动模式时，拐杖能够实现手动照明，同时关闭自动测距、测距报警功能。用户可以通过客户端修改联系人的电话号码。当客户端需要订阅话题时，客户端接收来自硬件端的各种消息并显示。
[0092]
具体地，处理器4执行的流程参见图7，处理器4在启动时，依次确定是否联系上网络(例如wifi)是否联系上服务器，当处理器4网络正常后，处理器4执行话题订阅，当话题订阅成功后，判断处理器4的操作是否被冻结，如果否，判断前方是否有障碍物，如果是，控制蜂鸣器报警。如果操作被冻结，判断是否存在人工操作，如果是人工操作，根据接收到的照明驱动指令控制照明灯的工作状态。如果不是人工操作，检测环境亮度是否不足，根据环境亮度控制照明灯的工作状态。另外，处理器4当检测到第三按键是否按下，如果是，将误报指令发送给联系人。处理器4当检测到倾斜角度满足倾斜报警条件时，将倾斜报警指令发送给联系人。
[0093]
进一步地，在一些实施例中，参见图2，拐杖1上还设置有第三按键12，第三按键12用于被按下时，生成误报指令；
[0094]
处理器4还用于：在接收到倾斜报警指令后，在第二时间内检测到倾斜角度小于第二角度时，生成误报指令；或者是，当接收到误报指令时，将误报指令发送给联系人。
[0095]
在本实施例中，假如老人摔倒后并无大碍或者是拐杖1被意外推倒时，拐杖1还提供报警解除功能。第三按键12的输出端连接处理器的第六数据输入口。第三按键12输出的误报指令可以是电平信号，例如第三按键12没被按下时，输出的误报指令为低电平，第三按键12被按下时，输出的误报指令为高电平。当老人发现拐杖1出现误报时，可以及时按下第三按键12，此时处理器4收到误报指令，将误报指令发送给联系人，联系人就能第一时间知道拐杖1刚才是误报警。
[0096]
在本实施例中，当出现误报警时，除了老人按下第三按键12解除报警，也可以及时
将拐杖1扶正，这样处理器4检测到拐杖1的倾斜角度小于第二角度，判断拐杖1已被扶正，老人并无大碍，此时处理器4生成误报指令，并将误报指令发送给联系人。第二角度和第二时间可以由用户根据实际情况确认，例如第二角度可以设置为10
°
，第二时间可以设置为10秒，即当处理器4进行报警后，如果在10秒内处理器4检测到拐杖1的倾斜角度小于10
°
时，认为存在误报，将误报指令发送给联系人，联系人就能第一时间知道拐杖1刚才是误报警。
[0097]
进一步地，在一些实施例中，参见图5、8智能系统还包括手环13；手环13上设有第二显示单元14、时钟单元15和血氧检测单元16；
[0098]
第二显示单元14用于进行数据显示；
[0099]
时钟单元15用于接收查询指令，根据查询指令查询时间；
[0100]
血氧检测单元16用于实时监测佩戴者的血氧。
[0101]
在本实施例中，手环13可以佩戴在老人手上，用于检测老人的血氧，老人还可以通过手环查询时间，第二显示单元14可以用于显示当前时间或血氧。查询指令可以由用户按下物理按键或点亮第二显示单元14的显示屏发起，假设第二显示单元14的显示屏为触摸屏，查询指令可以由用户操作触摸屏后发起。
[0102]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。