本发明主要涉及智慧养老智能检测与控制系统的技术领域,具体为一种应用于养老机构的具有定位功能的紧急呼叫器。
背景技术:
目前国内的智慧养老软件及大数据系统,采用一些其它的一些技术再整合智能家居的一些设备,但是当老人在自主活动时,发生意外情况时,无法快速到达老人旁边实施救护。
技术实现要素:
本发明主要提供了一种应用于养老机构的具有定位功能的紧急呼叫器,用以解决上述背景技术中提出的技术问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为:
一种应用于养老机构的具有定位功能的紧急呼叫器,包括zigbee模块和4g模块,所述zigbee模块和4g模块与控制器串口连接,所述控制器电性连接有九轴加速传感器和蜂鸣器,所述控制器通过中断系统连接有呼叫按键,本发明通过使用zigbee网络实现室内定位,在室外使用gps定位,实现在多种情况下定位,并且及集成了加速度传感器自动判断老人摔倒,通过集成4g模块将数据发送到大数据云平台,云平台会将报警信息发送给用户,本发明的主要应用在养老院中,作为老人日常生活需要帮助时,或者遇到摔倒等意外情况时,及时发出求救信号,以便工作人员能够立刻到场实施救护工作。
进一步的,所述正常工作状态下定时检测gps和zigbee模块,定时检测九轴加速传感器的数据。
进一步的,所述紧急状态分为自主和自动两种紧急模式。
进一步的,所述自主紧急模式利用呼叫按键连接的控制器中断系统,当按下按键时,触发紧急状态机制。
进一步的,所述自动紧急模式检测机制,采用特征向量法与阈值对比判定,正常人体运动方向定义为x,y,z三个方向,对应三个方向的加速度记为ax,ay,az,特征向量为加速度的矢量和记为
进一步的,所述紧急模式根据系统读取zigbee模块状态,利用获取的mac号和对应的zigbee模块的信号强度,从而计算rssi值位置。
进一步的,所述rssi值的测距技术是利用无线电信号随距离增大而有规律地衰减的原理来测量节点间的距离的。接收信号强度rssi与传输距离d的关系如下所示:
rssi=-(10×n×lgd+a)。
进一步的,所述rssi值与网关计算出距离每个网关的距离记为di,根据实现存储好的每个网关的位置记为(xi,yi,zi),使用者的位置记为(x,y,z)可得如下方程
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
通过多传感器信息融合,自动判定摔倒,或者人为按键触发,发送呼救信号。同时在室内环境时,会根据内部的zigbee模块和预先敷设好的zigbee网关通讯,实现室内定位,当在室外时通过gps定位,将老人的位置信息通过4g信号发送给大数据平台,设备蜂鸣器发出警报声便于寻找老人,使得老人能够在紧急情况下及时得到帮助。
以下将结合附图与具体的实施例对本发明进行详细的解释说明。
附图说明
图1为本发明的系统连接结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更加全面的描述,附图中给出了本发明的若干实施例,但是本发明可以通过不同的形式来实现,并不限于文本所描述的实施例,相反的,提供这些实施例是为了使对本发明公开的内容更加透彻全面。
需要说明的是,当元件被称为“固设于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上也可以存在居中的元件,当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件,本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常连接的含义相同,本文中在本发明的说明书中所使用的术语知识为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明,本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请着重参照附图1,一种应用于养老机构的具有定位功能的紧急呼叫器,包括zigbee模块和4g模块,所述zigbee模块和4g模块与控制器串口连接,所述控制器电性连接有九轴加速传感器和蜂鸣器,所述控制器通过中断系统连接有呼叫按键,所述紧急呼叫器系统工作分为两种状态正常工作状态和紧急状态,本发明通过使用zigbee网络实现室内定位,在室外使用gps定位,实现在多种情况下定位,并且及集成了加速度传感器自动判断老人摔倒,通过集成4g模块将数据发送到大数据云平台,云平台会将报警信息发送给用户,本发明的主要应用在养老院中,作为老人日常生活需要帮助时,或者遇到摔倒等意外情况时,及时发出求救信号,以便工作人员能够立刻到场实施救护工作。
请着重参照附图1,所述正常工作状态下定时检测gps和zigbee模块,定时检测九轴加速传感器的数据,所述紧急状态分为自主和自动两种紧急模式,所述自主紧急模式利用呼叫按键连接的控制器中断系统,当按下按键时,触发紧急状态机制,所述自动紧急模式检测机制,采用特征向量法与阈值对比判定,正常人体运动方向定义为x,y,z三个方向,对应三个方向的加速度记为ax,ay,az,特征向量为加速度的矢量和记为
rssi=-(10×n×lgd+a)
所述rssi值与网关计算出距离每个网关的距离记为di,根据实现存储好的每个网关的位置记为(xi,yi,zi),使用者的位置记为(x,y,z)可得如下方程
从而便于作为老人日常生活需要帮助时,或者遇到摔倒等意外情况时,及时发出求救信号。以便工作人员能够立刻到场实施救护工作。
本发明的具体操作方式如下:
本发明主要应用在养老院中,使用环境需要预先在养老院房间中敷设zigbee网关,供本发明连接作为室内定位的基准。根据给养老院规划坐标,给每个zigbee网关的实际位置转化为坐标位置,录入到大数据平台,并且使用本发明测试多个位置与zigbee网关的通讯rssi值,并实际测距,计算出公式rssi=-(10×n×lgd+a),中的n表示信号传播常数,也叫传播系数。a是一个经验参数,可以通过测量距离发送者1m处的rssi值得到,计算出实际环境中的n和a的值。做室内定位使用。将基础数据录入到大数据平台中,本发明连接大数据平台时,大数据平台会下发标定参数。使用时直接佩戴到老人身上即可。要运用gps实现在室外定位,利用zigbee近距离通讯的特点实现室内外的定位。集成加速度传感器,用于自动判定摔倒。集成的4g模块在zigbee无法通讯时作为数据发送通道使用。控制器核心采用stm32f103单片机。将各个模块与单片机连接,由单片机处理各种信号并发送数据。系统工作分为两种状态一种是在正常工作状态,另一种是紧急状态。正常工作状态下会定时检测gps和zigbee信号,定时(这个定时是毫秒级)检测加九轴速度传感器的数据,其余时间系统会进入休眠状态降低功耗。当检测到gps或者zigbee无数据返回时视为硬件故障,会向大数据平台上报故障,以便及时维修,防止出现更大的损失。紧急模式,在一定情况下会进入紧急模式。紧急呼叫按键连接的是控制器的中断系统,当按下按键是,系统立刻响应,此时认为发生紧急事件,触发紧急事件机制。控制器不断检测加速度传感器的读数,通过加速度值计算当判定认为老人跌倒时。触发紧急事件机制。检测机制:采用特征向量法与阈值对比判定。正常人体运动方向定义为x,y,z三个方向,对应三个方向的加速度记为ax,ay,az,特征向量为加速度的矢量和记为
每次至少需要读取到3个网关的信号,最后采用最小二乘法求解方程组,最后得出使用者的具体位置,并发送给大数据平台,在zigbee模块块检测不到网关信号时,认为在室外,此时启动gps定位,控制器将gps的位置信息发送给大数据平台,将位置发送到大数据平台后,再开启本地蜂鸣器,发出警报声,工作人员根据大数据平台计算得出的位置信息,尽快找到老人的位置,及时为老人提供帮助。
上述结合附图对本发明进行了示例性描述,显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进,或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的,均在本发明的保护范围之内。