本实用新型涉及智能监测技术领域，具体涉及一种基于Qt图形界面的老人跌倒检测装置。
背景技术：
人口老龄化是一种全球性的发展趋势。进入21世纪，我国社会的老龄化问题日益加剧，其中独居老人的健康及其安全监护问题逐渐成为一个重大问题。根据世界疾病控制与预防组织统计，在65岁以上的居家老人中，约有三分之一的人每年有一次以上的跌倒经历，一次跌倒中近10％会引起严重伤害或疾病。跌倒已经成为危害老年人安全与健康的重要因素之一。跌倒会使人面临双重危险，首先是跌倒带给人体的直接伤害，其次是跌倒后不及时救治而造成的更加严重的后果，跌倒会给家庭和社会增加巨大的负担。因此，及时的跌倒检测与报警能够为治疗赢得宝贵时间，最大限度地降低跌倒带来的人体伤害，对提高老人的独立生活能力、保障其健康和安全监护水平都具有非常重要的作用。近年来老人家庭空巢率正在不断的加大，急需研发一个老人跌倒检测装置，它能够准确检测老年人是否发生跌倒并及时报警，以保障老年人群的健康与安全，从而满足广泛的社会需求。
现有的老人跌倒检测装置存在的主要问题是数据采集设备不便携带、检测的准确率不高。
技术实现要素：
本实用新型的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于Qt图形界面的老人跌倒检测装置，本装置采用ZigBee传感单元进行人体传感器数据的采集与无线传输，无线传输的方式解决有线传输方式的布线复杂及设备不方便携带的问题，使用体验较好。本实用新型基于Qt图形界面进行跌倒检测装置的研发，采用滑动平均窗口处理传感器数据，提高原始传感器数据的质量，结合支持向量机算法提高了跌倒检测的准确性。
本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种基于Qt图形界面的老人跌倒检测装置，所述的老人跌倒检测装置包括ZigBee传感单元、监护报警中心单元和Qt图形界面单元，其中，所述的ZigBee传感单元用于采集并传输老人的运动状态信息，包括顺序连接的ZigBee传感器、ZigBee节点和ZigBee协调器，所述的监护报警中心单元包括跌倒检测模块和报警模块，用于实时处理老人的运动信息，检测老人是否发生跌倒，并对跌倒状况作出报警，所述的Qt图形界面单元包括顺序连接的装置控制按键及信息显示模块，用于控制跌倒检测模块的运行状态，并显示跌倒检测模块的检测结果及跌倒响应的装置时间；
所述的ZigBee传感单元、所述的报警模块和所述的Qt图形界面单元均和所述的跌倒检测模块连接。
进一步地，所述的ZigBee传感器包括加速度传感器和角速度传感器，能实时采集3轴加速度和3轴角速度数据。
进一步地，所述的加速度传感器和所述的角速度传感器的采样频率设置为50HZ。
进一步地，所述的ZigBee传感器穿戴在老人的腰间，实时采集的人体传感器数据通过所述的ZigBee节点接入ZigBee局域网传输，所述的ZigBee协调器接收并存储来自所述的ZigBee节点的数据，并将这些数据通过以串口方式传送到所述的跌倒检测模块进行处理。
进一步地，所述的跌倒检测模块对ZigBee传感单元采集的数据进行预处理，并利用已训练的支持向量机模型进行跌倒检测，将检测结果实时反馈到所述的报警模块和所述的信息显示模块。
进一步地，所述的装置控制按键包含START按键和STOP按键，其中，START按键控制所述的跌倒检测模块的启动，STOP按键控制所述的跌倒检测模块的关闭。
进一步地，所述的信息显示模块用于显示所述的跌倒检测模块的检测结果及跌倒响应的装置时间。
本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本实用新型利用ZigBee传感单元进行人体传感器数据的采集与无线传输，解决数据采集设备不便携带的问题；
(2)本实用新型采用滑动平均窗口处理传感器数据，提高原始传感器数据的质量，结合支持向量机算法提高了跌倒检测的准确性；
(3)本实用新型基于Qt开发的跌倒检测装置，便于用户操控系统，了解系统运行的相关信息。
附图说明
图1是本实用新型公开的基于Qt图形界面的老人跌倒检测装置的结构图；
图2是本实用新型的跌倒检测模块执行流程图；
图3是本实用新型的Qt图形界面单元执行流程图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例
如图1所示，为本实用新型的系统结构图，一种基于Qt图形界面的老人跌倒检测装置，包括：
ZigBee传感单元、监护报警中心单元和Qt图形界面单元。所述的ZigBee传感单元用于采集并传输老人的运动状态信息，包括ZigBee传感器、ZigBee节点和ZigBee协调器，所述的监护报警中心单元包括跌倒检测模块和报警模块，用于实时处理老人的运动信息，检测老人是否发生跌倒，并对跌倒状况作出报警，所述的Qt图形界面单元包括装置控制按键及信息显示模块，用于控制跌倒检测模块的运行状态，并显示跌倒检测模块的检测结果及跌倒响应的装置时间。
所述的ZigBee传感单元、所述的报警模块和所述的Qt图形界面单元均和所述的跌倒检测模块连接。
所述的ZigBee传感器包括：加速度传感器和角速度传感器，能够实时采集3轴加速度和3轴角速度数据。为了实现较高频率的人体运动数据采集，加速度传感器和角速度传感器的采样频率设置为50HZ。将ZigBee传感器穿戴在老人的腰间，实时采集的人体传感器数据通过ZigBee节点接入ZigBee局域网传输。ZigBee协调器接收并存储来自ZigBee节点的数据，并将这些数据通过以串口方式传送到跌倒检测模块进行处理。
所述跌倒检测模块对ZigBee传感单元采集的数据进行预处理，并利用已训练的支持向量机模型进行跌倒检测，将检测结果实时反馈到报警模块和信息显示模块。
如图2所示，为跌倒检测模块的执行流程图，该模块包括以下步骤：
S1、读取实时的传感器数据，传感器包括3轴加速度传感器、3轴角速度传感器。
S2、采用滑动平均滤波算法，对数据进行去噪处理。加速度传感器和角速度传感器在采集人体的瞬间加速度和角速度变化时，因环境或人为的原因容易引入脉冲噪声或高频信号噪声。采用滑动平均滤波算法，并将滑动窗口的值设置为10，提高原始传感器数据的质量，并保证了跌倒检测模块的准确性和实时性。
S3、对1.2s时间段内的传感器数据提取9个时域离散特征。构成的9维特征向量表征了该时间段内人体的运动信息。由于人体跌倒行为的整个过程一般在1.2s左右，因此采用时间窗为1.2s。
S4、将提取的特征向量输入到训练好的支持向量机模型中进行检测，得到跌倒检测模块的检测结果。
所述的报警模块根据跌倒检测模块的检测结果，通过KNX总线向智能家居设备发送相应的控制指令。当检测到老人发生跌倒时，此时控制报警声响起，否则，不发出报警声。
所述的装置控制按键包含START按键和STOP按键，START按键控制跌倒检测模块的启动，STOP按键控制跌倒检测模块的关闭。
所述的信息显示模块包括显示跌倒检测模块的检测结果及跌倒响应的装置时间。为了使跌倒检测结果更加直观，采用警示灯表示跌倒检测模块的检测结果。当检测到老人发生跌倒时，此时警示灯为红灯状态，并且显示报警模块报警声响起的装置时间。否则，警示灯为绿灯状态，并且不显示装置时间。
如图3所示，为Qt图形界面单元的执行流程图，该软件包括以下步骤：
T1、检测按键START是否按下。当按键START按下时，启动跌倒检测模块，实时检测老人是否发生跌倒。
T2、当老人发生跌倒时，红色警示灯亮，同时响起报警声，并显示报警声响起时的装置时间。该状态持续直至STOP按键按下。当没有发生跌倒时，警示灯为绿色，且没有报警声响起，若没有STOP按键按下时，系统正常运行跌倒检测模块。
T3、当STOP按键按下时，警示灯颜色不再发生变化，关闭报警声，同时关闭跌倒检测模块，然后重新回到步骤T1，继续检测按键START是否按下。
综上所述，本实用新型提出了一种基于Qt图形界面的老人跌倒检测装置，该装置采用ZigBee传感单元进行人体传感器数据的采集与无线传输，解决数据采集设备不便携带的问题。通过利用滑动平均窗口对原始传感器数据进行去噪处理，并结合支持向量机算法提高了跌倒检测的准确性。不仅如此，利用Qt程序开发的跌倒检测装置，能够方便用户操控系统，并了解系统运行的相关信息。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。