免维护的跌倒侦测鞋套的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种免维护的跌倒侦测鞋套，鞋套采用弹性防滑鞋套样式集成设计，鞋套包括传感单元、处理控制单元、输出单元、柔性电路板和免维护电源；免维护电源由热能发电部件、振动发电部件、光能发电部件及充电电池组成；输出单元由声光报警器和无线通信模块组成。采用本发明能快速地对受侦测人员的活动状态进行持续探测，不影响侦测对象的日常生活，装置内的电源终身免维护，使用方便。当侦测到摔倒发生时会及时触发本地报警，同时也能将报警信息传送到多种手持应用终端，使得护理人员和关心被侦测对象的亲朋好友及时获取到警示信息并提供实时救护，防止造成危害的扩大。
【专利说明】免维护的跌倒侦测鞋套
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种跌倒侦测鞋套，尤其涉及一种免维护的跌倒侦测鞋套及其应用系统。
【背景技术】
[0002]当今世界各地人口的逐渐老化，使整个国际社会对老龄化问题日趋关注。摔倒是老年人经常发生的意外，严重影响了身心健康，甚至威胁到了生命安全。根据美国国家安全委员会的报告显示，在65岁以上的人口中，摔倒所造成的死亡居所有意外死亡原因的第一位，占此年龄段意外死亡的33%。
[0003]结合为推进“十二五”期间物联网应用的契机，推出基于物联网技术的智能摔倒侦测装置对老年人和伤残病弱者等这类特殊的群体进行实时监护及其系统具有重要的意义，可以让老人享受子女的关心和照顾的同时也享受着健康的身体和温馨的生活；让子女在发展事业的同时也可以兼顾照顾父母，缓解年轻人的生活压力。同时有利于家庭和睦，发扬中国民族孝道的传统美德，减少老人意外伤害的突发率，并进一步促进社会的和谐和稳定。
【发明内容】
[0004]有鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是开发一种基于物联网技术的智能摔倒侦测装置及其应用系统。
[0005]为实现上述目的，本发明提供了一种免维护的跌倒侦测鞋套，采用弹性防滑鞋套样式集成设计，包括传感单元、处理控制单元、输出单元、柔性电路板和免维护电源；免维护电源由热能发电部件、振动发电部件、光能发电部件及充电电池组成；输出单元由声光报警器和无线通信模块组成。采用弹性防滑鞋套样式集成设计，使用过程能增加地面的摩擦力，降低摔倒的发生率，易于穿戴，不影响日常生活。同时具备多种电能采集方式，可以对电池实现持续涓流充电，延长电池的寿命，结合超低功耗设计可以实现电源终身免维护。
[0006]进一步地，鞋套外表面附有两组或更多组光能感知窗口。能够增强光能转换效率，可以在低照度下使用。
[0007]更进一步地，光能感知窗口分布于鞋套外表面前部和左右两侧。能够更全面地收集光线。
[0008]进一步地，传感单元具有防震保护支撑。能降低微小运动引起的干扰，提升跌倒侦测的准确性。
[0009]进一步地，处理控制单元、所述柔性电路板、所述无线通信模块均具有防震保护支撑。能避免电子器件遭到外界的撞击造成损坏。
[0010]进一步地，传感单元为一个或多个压力侦测传感器。可以对脚部的压力分布实现持续检测。
[0011 ] 更进一步地,传感单元还包括三轴加速度传感器。
[0012]再进一步地，三轴加速度传感器的灵敏度达lmg。此处g表示重力加速度。压力侦测传感器结合高灵敏度高达Img的三轴加速度传感器，大大提高摔倒侦测的准确率。
[0013]本发明还提供了一种免维护的跌倒侦测鞋套应用系统，包括:免维护的跌倒侦测
鞋套；
[0014]基站:与远程服务器通讯；
[0015]远程服务器:处理基站传来的数据并将数据显示到远程显示系统；
[0016]远程显示装置:用于显示数据和报警。
[0017]进一步地，远程显示系统为中央显示报警单元或手持式显示报警终端。
[0018]技术效果:
[0019]采用本发明能快速地对受侦测人员的活动状态进行持续探测，不影响侦测对象的日常生活，装置内的电源终身免维护，使用方便。当侦测到摔倒发生时会及时触发本地报警，同时也能将报警信息传送到多种手持应用终端，使得护理人员和关心被侦测对象的亲朋好友及时获取到警示信息并提供实时救护，防止造成危害的扩大。
[0020]以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明的一个较佳实施例的原理图；
[0022]图2是本发明的一个较佳实施例的跌倒侦测鞋套示意图；
[0023]图3是本发明的一个较佳实施例的应用场景示意图。
【具体实施方式】
[0024]图1所示的是本发明的原理图。跌倒侦测鞋套主要由三大功能组成:传感单元、处理及控制单元、输出单元(包含本地声光报警输出，及通过无线模块远程输出)。
[0025]传感单元:实时侦测人体活动过程三轴加速度和脚部压力分布的变化，各种活动序列的持续时间及间隔。
[0026]电源管理:包含光能、热能、振动能采集模块，锂电池、充电模块等。
[0027]处理控制单元:为一处理控制器，对传感单元的输出信号进行处理判断，存储预设的人体典型摔倒模式，与活动过程产生的模式进行比较匹配，结合脚部压力分布的异常变化，触发本地声光预警提示，通过是否在指定时间段内姿态的恢复状况进行最终的摔倒确认，以及将报警信息通过无线模块和基站传送到远程的服务器。
[0028]输出单元:内含蜂鸣器和报警指示灯以及短途无线通信模块，无线通讯模块为433M或2.4G的射频收发模块，将信息传送到附近的基站或具有远程数据中继能力及网络连接能力的设备。
[0029]免维护跌倒侦测鞋套的应用系统还包括以下组成部分:
[0030]基站:包含短途无线收发模块和3G、GPRS模块，可以与远端服务器通讯。
[0031]服务器:Web服务器，可以处理基站传送的报警数据并将信息显示到手持终端或信息板等显示设备。
[0032]远程显示系统:为服务机构的中央显示报警单元，或者个人使用的手持终端，具有声或光输出或者信息输出。[0033]图2是本发明的跌倒侦测鞋套的示意图，使用弹性防滑鞋套设计穿戴在受侦测人员的脚部位置，太阳能模块2位于鞋套I前端位置，太阳能模块2具有多块(位于中部及两侦D组成增加取光效率，热能及振动能采集装置8位于鞋套的底部内侧位置将汲取的能量通过电连接传送到处理控制单元4内的充电模块进行储存。加速度传感单元3及处理控制单元4嵌入在鞋套I的夹层内，位于鞋套I前端近中部位置，活动过程中加速度传感单元3内的加速度传感器对人体的活动情况进行实时侦测，包括运动、静止、三轴加速度值、各种活动状态的持续时间及间隔等，同时，压力侦测单元7 (由多个压力传感器组成)动态侦测脚部位置的压力分布状态，上述两类数据通过电子通讯总线连接传送到处理控制单元4进行模式识别，并与处理控制单元4内预设的人体典型摔倒模式及压力分布模型进行比较匹配，一旦侦测到异常发生，装置会通知输出单元5触发本地声光预警(蜂鸣灯光以0.5s交替间隔提示5次)，同时继续保持侦测后续的动作响应，如果在预警结束的5s内人体的姿态恢复正常(如脚保持正常的与地面接触状态)，装置会自动取消预警并继续之前的侦测，否则装置会通知输出单元5触发真实摔倒报警触发本地声光报警(0.2s间隔交替持续10次)，同时将报警数据通过报警单元内部的短途无线通讯模块发送到基站。本发明的电子器件(包括加速度传感单元3和处理控制单元4)位于硬性支撑腔体6内，不仅保护电子器件，同时能减少微小移动对于超灵敏传感器产生的干扰。本发明内置的蜂鸣器和灯光发出的警示信号会提醒周围的护理人员或家属，同时报警信息会通过房间内布置的基站传送到远程服务器，服务器内的管理引擎在接收到警示信息后会根据预先设定将信息传送到多种手持应用终端，也可以在养老机构的管理中心屏幕上进行信息显示，收到提醒后相关人员会采取相应的措施给与救助。
[0034]本装置内置太阳能模块2可以在低光照度条件下提供适用于锂电池充电的电压和电流，同时具有体表热能及振动能采集模块并通过充电电路混合输出到锂电池储存，使得锂电池能持续处于涓流充电状态，不仅能延长电池的寿命保持活性，同时可以支持装置在使用寿命内保持充足的电源不间断的工作，免除了其他锂电池产品必须的定期充电工作。
[0035]图3应用场景示意图。本发明是基于微机电加速度传感器和压力矩阵传感、微处理控制芯片、无线数据传输和复合能源采集储存技术集成应用在可穿戴式装置内的人体摔倒探测。装置中通过加速度传感器实时感知人体在三维空间的加速度变化和压力矩阵传感器侦测的压力分布变化，经过微处理控制芯片对加速度和压力分布变化的模式进行识别，然后与预设的模式进行比较匹配，并经过相应的确认后触发本地声光报警提示，同时将报警信息通过无线模块发送至基站，随后通过公用无线通讯网络最终将数据传输至服务器，服务器内置的管理系统实现在多种应用终端的信息显示。
[0036]本发明使用弹性防滑鞋套设计穿戴在受侦测人员的脚部位置，内置的三轴加速度传感器及压力侦测单元对人体的活动情况进行实时侦测，包括运动、静止、三轴加速度值、各种活动状态的持续时间及间隔，脚部压力分布状况等，上述数据通过电子通讯总线传送到微处理控制单元进行模式识别，并与微处理控制单元内预设的人体典型摔倒模式以及脚部压力分布状态进行比较匹配，一旦侦测到异常发生，装置会触发本地声光预警(蜂鸣灯光以0.5s交替间隔提示5次)，同时继续保持侦测后续的动作响应，如果在预警结束的5s内人体的姿态恢复正常(如脚保持正常的与地面接触状态)，装置会自动取消预警并继续之前的侦测，否则装置会触发真实摔倒报警触发本地声光报警(0.2s间隔交替持续10次)，同时将报警数据通过内部的无限通讯模块经由基站内置的GPRS，3G或以太网模块将数据传送到远程的Web服务器，服务器内置管理引擎将报警信息按需求传送到不同的手持应用终端设备或中心显示屏，通知被监护者家属或急救人员，让被监护者得到及时救护。
[0037]本发明采用方便老年人使用的可穿戴防滑鞋套式设计，对老人的活动情况进行实时跟踪侦测，当发生异常跌倒时装置会触发本地声光报警，同时将信息通过基站发送至远程的服务器实现在多种手持应用终端的报警，以便护理人员或家属采取必要的措施，让被监护者得到及时救护，提升了老年人的生活安全保障。该发明具有可穿戴式的弹性防滑鞋套设计，高灵敏度三轴加速度传感器和脚部压力矩阵传感，多种能源采集使得产品电源终身免维护，稳定性和舒适性好。
[0038]以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本【技术领域】中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种免维护的跌倒侦测鞋套，其特征在于，所述鞋套采用弹性防滑鞋套样式集成设计，所述鞋套包括传感单元、处理控制单元、输出单元、柔性电路板和免维护电源；所述免维护电源由热能发电部件、振动发电部件、光能发电部件及充电电池组成；所述输出单元由声光报警器和无线通信模块组成。
2.根据权利要求1所述的一种免维护的跌倒侦测鞋套，其特征在于，所述鞋套外表面附有两组或更多组光能感知窗口。
3.根据权利要求2所述的一种免维护的跌倒侦测鞋套，其特征在于，所述光能感知窗口分布于鞋套外表面前部和左右两侧。
4.根据权利要求1所述的一种免维护的跌倒侦测鞋套，其特征在于，所述传感单元具有防震保护支撑。
5.根据权利要求1所述的一种免维护的跌倒侦测鞋套，其特征在于，所述处理控制单元、所述柔性电路板、所述无线通信模块均具有防震保护支撑。
6.根据权利要求1所述的一种免维护的跌倒侦测鞋套，其特征在于，所述传感单元为一个或多个压力侦测传感器。
7.根据权利要求6所述的一种免维护的跌倒侦测鞋套，其特征在于，所述传感单元还包括三轴加速度传感器。
8.根据权利要求7所述的一种免维护的跌倒侦测鞋套，其特征在于，所述三轴加速度传感器的灵敏度达Img。
9.一种免维护的跌倒侦测鞋套应用系统，其特征在于，所述应用系统包括: 根据权利要求1?8任一项所述的免维护的跌倒侦测鞋套； 基站:与远程服务器通讯； 远程服务器:处理基站传来的数据并将数据显示到远程显示系统； 远程显示装置:用于显示数据和报警。
10.根据权利要求9所述的一种免维护的跌倒侦测鞋套应用系统，其特征在于，所述远程显示系统为中央显示报警单元或手持式显示报警终端。
【文档编号】G08B21/02GK103932445SQ201410134917
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】丁勇, 王国祥, 闫金伟 申请人:上海伟赛智能科技有限公司