基于倾角传感器的摔倒检测报警鞋垫及报警方法与流程

本发明涉及能够检测人体摔倒信号的鞋垫，尤其涉及一种基于倾角传感器的摔倒检测报警鞋垫及报警方法。

背景技术：
国内外市场中有很多投入实际使用的检测设备都具备检测人体是否摔倒的功能，而其中的绝大多数产品均采用可穿戴设备的设计，例如手机、手表、腕带、腰带等。对于老年人群来说，此类可穿戴式设备设计的缺陷十分明显，通常都不是出门的必需品，而且佩戴起来也繁琐、不舒适。以具有摔倒检测功能的智能手表为例，与老年人平常佩戴的普通手表相比，其设置时间等方面的繁杂程度并不适用于老年人使用，而且现有的智能手表无论是体积还是重量，均比普通手表大很多，这在一定程度上也就降低了佩戴的舒适度。而诸如此类问题在智能手机、腕带、腰带等产品上也有不同程度的体现。除此之外，还有类似于按钮报警器等设置更加简单的设备，尽管携带方便，但最大的缺点在于在突发情况下，如患有心血管、脑血管疾病，或摔倒时头部触地等原因，摔倒的老人处于意识模糊的状态，不可能主动按响报警器通知家人，因此按钮报警器也就不能发挥应有的功用。如现有技术中，公开号为103561144A，名称为一种基于智能手机的摔倒检测方法的发明专利，该方法首先利用智能手机的三轴加速度传感器获取三轴加速度，并由三轴加速度获取第一合加速度，若第一合加速度小于第一预设阈值，则获取第二合加速度，若第二合加速度大于第二预设阈值，则获取第三三轴加速度和第四三轴加速度，若两者之间的变化值小于第三预设阈值，则获取第五三轴加速度，计算第五三轴加速度和第一三轴加速度和矢量变化合，若矢量变化合大于第四预设阈值，则确定携带智能手机的用户处于摔倒状态。该方法仅采用智能手机运行本方法的摔倒检测程序，即可实时的检测用户是否摔倒，不必用户携带智能手机之外的检测设备，解决了用户不方便携带检测设备的问题。但是对于老年人来说智能手机并不属于日常出门的必需品，随时都携带并不现实。有如公开号为202838609U，名称为一种老人摔倒检测与自动远程报警系统的发明专利，其特征为包括老人摔倒检测子系统与远程报警子系统两个部分；其中，所述的老人摔倒检测子系统包括老人摔倒测定器、手动报警按键、控制器、声音报警器件、无线传输模块；所述的远程报警子系统为Android智能手机；其中，控制器分别与老人摔倒测定器、手动报警按键、声音报警器件和无线传输模块相连；无线传输模块通过无线信号与Android智能手机相连。该报警系统需要手动按报警按键，在无法主动按键报警的突发情况下将无法保障老年人的人身安全。还如公开号为301699449S，名称为无线定位报警终端(腕带式)的外观设计专利，该报警终端用于对使用者进行体温及心率等生命体征的监测，完成摔倒检测、无线定位及报警。但是该报警装置也需要在日常生活中时刻佩戴，不具有便捷性。由此可见，在现有技术中缺乏一种既能够便于使用者尤其是老年人随时穿着、携带，不会影响使用舒适度，又能够在检测到使用者摔倒信号后自动报警的设备。

技术实现要素：
为了克服现有技术的缺陷，本发明所述基于倾角传感器的摔倒检测报警鞋垫采用将倾角传感器模块添加到鞋垫当中，在行走过程中检测足底倾角变化，当其确认了使用者已经摔倒后，激活GPS模块和SIM卡模块，对使用者进行定位，并将其位置信息以短信的形式通知家属进行救援。本发明既克服了传统的可穿戴式设计的不足，而且鞋对老年人来说是日常生活的必需品，将该鞋垫置于鞋中对老年人本身没有任何使用要求，不需要另行携带。本发明所述基于倾角传感器的摔倒检测报警鞋垫通过以下技术方案予以实现：本发明所述基于倾角传感器的摔倒检测报警鞋垫包括主鞋垫和副鞋垫，主鞋垫包括主鞋垫单片机、第一倾角传感器组、第一无线充电接收电路及电源管理芯片组、多路信号选择器、SIM卡通信模块、第一短距无线通信模块、GPS定位模块，所述副鞋垫包括副鞋垫单片机、第二倾角传感器组和第二无线充电接收电路及电源管理芯片、第二短距无线通信模块；所述第一倾角传感器组通过A/D信号转换引脚与主鞋垫单片机相连接，第一无线充电接收电路及电源管理芯片组与主鞋垫芯片供电端口连接，所述主鞋垫单片机的TX\RX串口引脚通过多路信号选择器与所述SIM卡通信模块、GPS定位模块和第一短距无线通信模块的RX\TX引脚相连，所述多路信号选择器数据选择引脚与主鞋垫单片机的IO口相连接；所述第二倾角传感器组通过A/D信号转换与副鞋垫单片机相连接，第二无线充电接收电路及电源管理芯片组与副鞋垫单片机通过无线连接，所述副鞋垫单片机的串口引脚与第二短距无线通信模块相连接；进一步的，所述第一倾角传感器组由两个倾角传感器组成；进一步的，所述第一、第二无线充电接收电路及电源管理芯片组由变压芯片、锂电池和无线充电模块组成，所述无线充电模块由电源配置器、无线充电发射模块、发射线圈与外壳组成；所述第一、第二无线充电接收电路及电源管理芯片组为可充电电源，分别为所述主鞋垫单片机和副鞋垫单片机提供电源，用于在闲置时为主、副鞋垫中锂电池充电；进一步的，所述倾角传感器能够为电容式倾角传感器。进一步的，倾角传感器上设置有侧倾开关。进一步的，所述SIM卡通信模块内设置有紧急电话薄，能够存储使用者多个家人或朋友的手机号码，方便发送救援信息。本发明所述摔倒检测报警鞋垫采用倾角传感器，在行走过程中检测足底倾角变化，当其确认了使用者已经摔倒后，激活所述GPS定位模块和SIM卡通信模块，对使用者进行定位，并将其位置信息以短信的形式通知家属，进行救援。本发明所述报警方法通过以下技术方案予以实现，整个摔倒检测和报警过程包含下述步骤：步骤一、监测偏转角。在所述第一倾角传感器的检测轴向发生旋转运动时，所述传感器会根据偏转的角度输出一个模拟电压量，将此模块的OUT引脚接入主鞋垫单片机的模拟量输入口，经过A/D信号转换和数学计算(a＝asin(0.5Vout0.25Vdd))之后即可得到倾角值，以此来判断所述鞋垫的空间状态；若使用侧倾开关，在检测到系统偏转时会输出一个数字信号，可以得知系统偏转，此时无需进行运算操作。步骤二、跌倒的判定。当所述主鞋垫单片机检测到倾角数据超出正常范围(一般与水平方向倾角±55°范围内)或侧倾开关被触发且持续一定时间(为了防止误报，同时能够在事故发生时第一时间响应，此持续检测时间的合适范围为5s～10s)后，会认为其处于跌倒状态，所述主鞋垫处于跌倒状态时会激活所述第一短距无线通信模块，监听来自所述副鞋垫单片机的无线信号；所述副鞋垫处于跌倒状态时，会激活所述第二短距无线通信模块发出信号脉冲(正常时无线通信模块均不工作)；当所述主、副鞋垫均处于跌倒状态时，所述主鞋垫单片机可以检测到来自所述副鞋垫单片机的无线信号，确认用户跌倒。步骤三、定位。与所述主鞋垫单片机相连接的GPS定位模块启动，进行搜索和定位。所述主鞋垫单片机通过串口检测GPS定位模块的状态。定位成功时，主鞋垫单片机从来自GPS定位模块的信息中提取出经纬度信息；若尝试一段时间之后仍无法定位(如信号弱、环境干扰等等)，则跳过GPS定位。...