一种基于RFID的跌倒检测装置的制作方法

本发明属于RFID检测领域，更具体地，涉及一种基于RFID的跌倒检测装置。

背景技术：

人口老龄化严重已成为当今世界上突出的热点问题，其中跌倒是影响老年人健康的重要因素。尤其当老年人跌倒后如果无人救助又无力自救，会造成长时间保持卧姿，留下后遗症，严重者会出现瘫痪或危及生命的情况。这不仅影响老年人的身体健康，使老年人害怕跌倒，产生心理负担，同时也会造成医疗费用以及医疗成本的增加，因此对老年人进行跌倒检测不仅有益于身心健康，也可缓解医疗资源的紧张。

目前，跌倒检测技术主要分为以下三种：

(1)基于视频图像序列的检测方法。该方法主要是将检测设备布置在环境中，检测设备主要有彩色相机和深度相机两种。彩色相机可以拍摄人体运动中的图像，通过对图像中人体部位的简化处理，计算人体部位的变化程度，来判断是否发生跌倒。深度相机采集人体的深度图像，利用骨骼追踪技术，实时记录人关节点的三维坐标，利用这些坐标判断跌倒事件。此种检测方法虽然准确率较高，不会影响老年人的日常活动，但一方面会侵犯人的隐私，另一方面也易受周围环境影响，例如摄像死角、物体遮挡等因素，从而产生漏报；(2)基于穿戴式设备的跌倒检测方法。该方法主要是将检测设备置于人体部位，通过佩戴在人身上的传感器，例如三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计等传感器获取人体的加速度、角速度和磁场强度等数据识别佩戴部位的运动状态和姿态判断跌倒行为。该方法不受空间限制，不侵犯个人隐私，且能够实时准确地进行跌倒检测，但对人类的生活干预性大，降低了使用者的舒适感，并且检测结果受佩戴位置的影响较大，一旦佩戴位置不正确，检测结果则会存在很大的误差；(3)基于环境式传感器的检测方法。该方法通过在环境中布设压力传感器、声频传感器等设备捕捉人体的活动信息来识别跌倒行为。因声音来源广，干扰物多，所以这种方式受外界条件干扰非常大，检测结果误报率高。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于RFID的跌倒检测装置，通过在本体中设置密集分布的RFID无源标签，通过读写器检测未接收到电磁波信号的RFID无源标签的位置和数量，来判断待检测对象跌倒的位姿，由此解决现有技术中干预性大，缺乏隐私保护以及穿戴不方便的问题。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种基于RFID的跌倒检测装置，该装置包括本体、RFID无源标签、RFID天线和读写器，其中：

所述本体中设置有多个RFID无源标签，所述RFID天线设置在所述本体的上方，用于发射电磁波信号，所述RFID无源标签用于接收所述RFID 天线发出的电磁波信号，同时将接收到的所述电磁波信号反馈给所述RFID 天线，所述读写器与所述RFID天线连接，一方面将需要发射的电磁波信号的信息传递给所述RFID天线,使得所述RFID天线根据该信息发射电磁波信号,另一方面,接收并读取通过所述RFID天线反馈的所述RFID无源标签接收的电磁波信号,当待检测对象跌倒时，根据所述读写器未读取到的电磁波信号的RFID无源标签的数量及其位置判断待检测对象跌倒的状态。

进一步优选地，多个设置在本体中的RFID无源标签中，相邻的两个RFID 无源标签之间的距离小于待检测对象的宽度。

进一步优选地，所述本体包括双层，所述RFID无源标签设置在层与层之间。

进一步优选地，所述RFID无源标签的上下表面覆盖有保护薄膜，用于固定该RFID无源标签在所述本体中的位置，同时保护所述RFID无源标签。

进一步优选地，所述判断待检测对象跌倒的状态采用启发式机器学习算法进行判断。

进一步优选地，所述RFID天线的数量不限，可为一个或多个。

进一步优选地，所述读写器与外界的PC端连接，用于将读取的电磁波信号传递给所述PC端，由所述PC端进行数据的处理。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本发明通过在本体中设置密集分布的RFID无源标签，通过读写器检测未接收到电磁波信号的RFID无源标签的数量及其位置形成的轮廓形状，来判断待检测对象跌倒的位姿，不受环境干扰，不侵犯隐私，只要在检测区域内，无需任何操作，即可实现跌倒检测；

2、本发明提供的装置结构简单，经济适用，RFID无源标签无需供电，其利用从读写器辐射的射频能量为其自身电路供电,然后返回数字识别码编码的信号给读写器。

附图说明

图1是按照本发明的优选实施例所构建的基于RFID的跌倒检测装置的结构示意图；

图2是按照本发明的优选实施例所构建的基于RFID技术的跌倒检测装置的结构框图；

图3是按照本发明的优选实施例所构建的未跌倒和跌倒采集的电磁波信号的对比图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-RFID无源标签，2-RFID天线，3-读写器，4-本体。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清晰明了，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种跌倒检测装置，用于检测是否有人群发生跌倒，参照图1和图2，该跌倒检测装置包括：RFID无源标签1、RFID天线2、读写器3和本体4。

所述RFID无源标签1，内嵌在检测区域的本体4之中，本实施例中本体采用的是地毯，采用密集布置方式，通过读取RFID天线发出的电磁波在标签内部产生信号传输。

当有人员发生跌倒时，会覆盖一些RFID无源标签1，致使读写器3无法获取到覆盖标签的信息，因此可利用被覆盖标签的数量和无源标签的位置确定跌倒对象跌倒的轮廓形状，以此来判断跌倒行为。基于上述原理，RFID无源标签1采用密集布置方式，布置间隔不宜超过人体的平均宽度。

本实施例中RFID无源标签1应由两片塑料薄膜包裹，以减少因人员长期踩踏带来的破坏同时也可以起到固定标签位置的作用。另外本体应有两层：与地面接触的底毯，覆盖所述RFID无源标签的盖毯。底毯在铺设时与地面相接，盖毯覆盖布置的所有RFID无源标签，底膜的大小与盖毯相近即可。

RFID天线2，安装在检测区域上空，用于发射信号形成有效的电磁场覆盖区域；考虑到RFID天线2的辐射范围，RFID天线2可使用多个，且向上倾斜一定角度固定，使用此布置方式，可以在短时间内快速检测到地毯中布置的RFID无源标签1，并且还可以减小因RFID天线2的辐射范围的限制导致边界区域易被漏检的概率。

读写器3，获取所述RFID无源标签1的信息并进行数据传输，所述读写器3与USB转串口连接，USB转串口与PC端连接。读写器将接收到的数据通过USB转串口传输至PC端，并在PC端使用跌倒检测算法进行分析处理，判断出人体是否跌倒。

如图3所示，图中左边图中为方框中白色为未跌倒时采集的电磁信号，图中右边图的方框中为跌倒时，白色区域代表不能收到电磁信号的无源标签，图中白色区域增大，标明有更多的无源标签的信号被跌倒对象屏蔽，根据该白色区域的轮廓可获得跌倒对象的跌倒轮廓。

所述跌倒检测装置的安装过程如下：

根据检测区域的实际尺寸，选择合适长度和宽度的本体下层和上层，本实施例中采用底毯和盖毯；用塑料薄膜上下覆盖住RFID标签，塑料薄膜的尺寸大于标签即可；将所述RFID无源标签固定布置在地毯之中，其中RFID 标签的数量由布置间距和地毯的尺寸共同决定，布置间距不宜超过人体的平均宽度；将两个RFID天线向上倾斜一定角度固定在检测区域上空；将读写器与USB转串口连接，USB转串口与PC端连接，PC端根据基于启发式的机器学习算法判断是否发生跌倒。由此得到可以进行跌倒检测的地毯装置。

综上所述，本发明的跌倒检测装置结构简单，铺设方便，特别是 RFID无源标签由塑料薄膜包裹，不仅能够减少因人员长期踩踏带来的损害，延长使用寿命，同时也可以起到固定标签位置的作用。并且使用的RFID无源标签，无需电池单独供电，依靠读写器发送的射频能量工作。另外，该跌倒检测装置不受环境干扰，不侵犯隐私，无需任何人的操作，只要在天线辐射范围内均可实现跌倒检测。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。