一种防跌倒报警系统及方法

本发明涉及老年人无人监视，具体涉及一种防跌倒报警系统及方法。

背景技术：

1、跌倒是对老年人健康的严重威胁，老年人发生创伤性骨折的主要原因是跌倒。统计显示每年因伤到医疗机构就诊的老年人中有一半以上是跌倒所致。同时，老年人年龄越大，因跌倒而受伤或死亡的风险越高。老年人跌倒与衰老、疾病、环境等多方面因素有关。衰老导致的步态稳定性下降、视听觉功能下降、肌肉力量下降、骨骼退化、平衡功能减退等，以及神经系统疾病、眼部疾患、骨关节疾患、心理和认知功能疾患等，此外，居家环境不适老都可能使跌倒危险性增加。

2、特别是针对一些高领老人或具有一些基础疾病的老人来说，跌倒的风险较大，而随着人们生活压力的增加，独居的老人越来越多，而独居老人请保姆花费大，老人或子女们往往负担不起。基于穿戴式的跌倒监控装置是目前最好的老人跌倒监控方式，目前的监测及报警装置一般都是基于惯性传感单元实现的。测量精度和数据模态受限，容易受到老年人的自主活动影响监测精度，或所采用的阈值算法不够优良。随着gps定位的精度不断提升，基于gps高精度定位的跌倒报警得到应用，基于此，本发明提出了一种防跌倒报警系统及方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种能精确监控老年人跌倒并进行报警的防跌倒报警系统及方法。

2、为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

3、提供一种防跌倒报警系统，其包括分别安装在老年人腿部、手臂、腰部和头部的报警装置，报警装置通过粘性贴片粘贴在老年人的皮肤上，报警装置包括gps定位传感器、与老年人皮肤接触的温度传感器、压力传感器和加热贴片，报警装置与控制盒通过导线连接，控制盒装在老年人的衣服口袋内，控制盒内设置有控制器、可充电电池、无线信号模块、报警模块和振动模块，控制盒表面设置有充电插口，无线信号模块与老年人活动监控中心进行无线通信；

4、gps定位传感器用于采集老年人身体各部位的位置信息，并发送给老年人活动监控中心，根据老年人身体各部位的位置信息对老年人是否跌倒进行评估；

5、温度传感器检测老年人的体温，反馈给老年人活动监控中心，当老年人出现低温情况时，加热贴片进行加热，对老年人进行保温、热敷；

6、压力传感器用于采集老年人身体对报警装置的压力，当评估出老年人出现跌倒情况时，通过各报警装置上的压力传感器来判断老年人跌倒时的体位；

7、可充电电池用于为整个防跌倒报警系统提供电源，电能用完之后通过充电插口进行充电；当老年人跌倒时，报警模块和振动模块发出报警信号，并且振动模块进行振动，避免老年人昏迷、睡着，保持清醒。

8、进一步地，报警装置包括中空的外壳体，外壳体的下端为与老年人皮肤接触的接触面，外壳体的上端为球面结构，温度传感器、压力传感器和加热贴片均设置在接触面上，gps定位传感器设置在外壳体内；粘性贴片为环形结构，粘性贴片设置在接触面上。

9、提供一种上述防跌倒报警系统的控制方法，其包括以下步骤：

10、s1：在老年人的腿部、手臂、腰部和头部分别粘贴上报警装置，使腰部的前、后、左、右均粘贴报警装置，两只手臂和两条腿部均粘贴上报警装置；

11、s2：建立老年人身体的位姿坐标系，位姿坐标系的原点位于老年人的脚底，位于老年人头部的gps定位传感器发送头部的定位坐标a头部(ja，wa)，ja、wa分别为老年人的头部位置经度和纬度，位姿坐标系的坐标轴与地心坐标系的坐标轴平行；

12、s3：将头部的定位坐标a头部(ja，wa)转换成地心坐标系下的坐标(a，b，c)：

13、

14、其中，r为地球的平均半径，h为老年人头部的高度，e为地球的椭圆率；

15、s4：计算位姿坐标系的原点所在的地心坐标系下的坐标(a0，b0，c0)：

16、

17、s5：老年人外出时，每隔设定时间t采集一次各gps定位传感器的定位坐标ax(jx，wx)，将每个gps定位传感器采集的定位坐标ax(jx，wx)均转换成地心坐标系下的坐标(ax，bx，cx)：

18、

19、s6：将坐标cx与c0作差，得到老年人身体各部位与脚底位置的高度差值c差值：c差值＝|cx-c0|，将身体各部位与脚底位置的高度差值c差值和判定老年人是否跌倒的阈值c阈值进行比较，判定老年人是否跌倒：

20、若老年人身体各部位计算的高度差值c差值存在一个c差值＜c阈值，则判定老年人出现跌倒情况，进入步骤s7；报警模块发出报警信号，提示路过的人们提供帮助，振动模块发出振动提醒老年人保持清醒，无线信号模块向老年人活动监控中心发出老年人已经跌倒的信息；

21、否则，老年人未出现跌倒情况，返回步骤s5；

22、s7：判断老年人跌倒时的体位情况：

23、分别统计位于老年人腿部、手部、腰部和头部的高度差值(c左腿，c右腿)、(c左手，c右手)、(c腰前，c腰后，c腰左，c腰右)、(c头部)，分别筛选出对应老年人腿部、手部和腰部的高度差值中的最小值c腿min、c手min、c腰min；

24、将c腿min、c手min、c腰min和c头部分别与阈值c阈值进行比较：

25、若c腿min＜c阈值，c腰min≥c阈值，c手min≥c阈值且c头部≥c阈值，则判定只有老年人的腿部位于地下，老年人跌倒的体位为跪倒体位，向老年人活动监控中心发送老年人目前处于跪倒体位信息，执行步骤s8；

26、若c腿min＜c阈值，c腰min＜c阈值，c手min≥c阈值且c头部≥c阈值，则判定老年人的腿部和腰部均位于地下，老年人跌倒的体位为坐卧体位，向老年人活动监控中心发送老年人目前处于坐卧体位信息；

27、若c腿min＜c阈值，c腰min＜c阈值，c手min＜c阈值且c头部≥c阈值，则判定老年人的腿部、腰部和手均位于地下，老年人跌倒的体位为躺卧体位但头部未受伤，向老年人活动监控中心发送老年人目前处于躺卧体位但头部未受伤信息，执行步骤s9；

28、若c腿min＜c阈值，c腰min＜c阈值，c手min＜c阈值且c头部＜c阈值，则判定老年人的腿部、腰部、手和头部均位于地下，老年人跌倒的体位为躺卧体位且头部可能已经受伤，向老年人活动监控中心发送老年人目前处于躺卧体位且头部可能已经受伤信息，执行步骤s9；

29、否则，老年人身上的报警装置出现脱落，向老年人活动监控中心发送老年人的gps定位，根据gps定位找回老年人；

30、s8：采集老年人两条腿上报警装置所承受的压力f；

31、若两条腿上的压力f均大于压力阈值f阈值1，则判定老年人的两条腿均跪下，老年人的两条腿均可能受伤；

32、若老年人左腿的压力f大于压力阈值f阈值1，则判定老年人的左腿跪下，右腿站立，老年人的左腿可能受伤；

33、若老年人右腿的压力f大于压力阈值f阈值1，则判定老年人的右腿跪下，左腿站立，老年人的右腿可能受伤；

34、否则，判定老年人腿部上的报警装置脱落，向老年人活动监控中心发送老年人的gps定位，根据gps定位找回老年人；

35、s9：采集老年人腰上的报警装置所承受的压力f腰前、f腰后、f腰左和f腰右，将腰部给报警装置的压力与压力阈值f阈值2进行比较：

36、若f腰前＞f阈值2、f腰后≤f阈值2、f腰左≤f阈值2且f腰右≤f阈值2，则判定老年人处于匍匐体位，向老年人活动监控中心发送老年人目前处于匍匐体位信息；

37、若f腰前≤f阈值2、f腰后＞f阈值2、f腰左≤f阈值2且f腰右≤f阈值2，则判定老年人处于仰面躺卧体位，向老年人活动监控中心发送老年人目前处于仰面躺卧体位信息；

38、若f腰前≤f阈值2、f腰后≤f阈值2、f腰左＞f阈值2且f腰右≤f阈值2，则判定老年人处于左侧躺卧体位，向老年人活动监控中心发送老年人目前处于左侧躺卧体位信息；

39、若f腰前≤f阈值2、f腰后≤f阈值2、f腰左≤f阈值2且f腰右＞f阈值2，则判定老年人处于右侧躺卧体位，向老年人活动监控中心发送老年人目前处于右侧躺卧体位信息；

40、否则，判定老年人腰部上的报警装置脱落，向老年人活动监控中心发送老年人的gps定位，根据gps定位找回老年人。

41、本发明的有益效果为：本方案利用高精度的gps定位方法来实现对人体是否跌倒进行监控，并且利用温度传感器实时监控老年人的体温，当出现低体温或高体温情况及时预警，预防跌倒的发生，出现低体温情况时还可利用加热贴片进行加热，对老年人进行保温、热敷。

42、利用在老年人身上不同位置安装的gps定位传感器来采集老年人腿部、腰部、手部和头部相对于地面的高度位置，进而来判定老年人的腿部、腰部、手部和头部是否长时间处于地下的，若这些部位长时间处于地下则可以认定老年人已经跌倒，在外出时，由于没有家人陪伴，老年人跌倒后不及时处理很容易发生危险，本发明能及时的反馈老年人跌倒的信息，并能获取老年人跌倒时的体位信息，为后期救治赢得宝贵的信息。

43、实现了人体跌倒的及时报警，为下一步要采取的治疗预措施提供了可能，有效提升了跌倒判断的及时性和准确性，被监测对象的身体姿态信息采集、检测数据融合处理和跌倒判断均在随身的控制盒上完成，这种设计使得系统反应更快、可靠性高。