[发明专利]一种面向特殊人群的危险感知与报警系统

说明书

技术领域

本发明涉及传感器、无线通信、人工智能以及医疗设备领域，尤其涉及基于穿戴式加速度传感器的智能监测用户危险状态并自动报警的系统。

背景技术

当代社会物质生活得到提升的同时也带来了许多问题，其中之一便是高血压，心脏病等慢性或突发性疾病高发。而与此同时，日益加快的生活节奏使得许多老年人、慢性疾病患者或残疾人这类特殊人群很多时候得不到家人的时刻照顾。一旦有意外情况发生时，这类人群往往又缺乏独自求助的能力，因而酿成很多惨剧。

目前传统的危险感知系统分为两类：一类是基于环境设备的危险感知系统，这类系统需要在人生活的环境周围布置监控设备，发现意外时通过网络传送到服务器，并向其家人报警，如基于视频监控的设备。这类方法需要布置很多价格昂贵的设备，使得多数人负担不起，且只能监控部分区域，不能够实现全方位，全天候的监护。另外一类是基于便携式传感器设备，这类方法一般是需要人穿戴各种各样的传感器，时时感知各类生理特征数据，通过无线网络发送到服务器，提供给医疗人员或专业人员进行辅助分析。传统的这类的方法往往需要人携带多种传感器以及无线收发设备，使用极其不便，另外这类设备往往缺乏有效的数据分析手段，一方面需要耗费巨大的网络带宽和传感器能源，另一方面需要专业的医疗人员才能够分析数据的具体含义。

发明内容

本发明的主要目的是：提供一种面向独居的老年人、残疾人和病人这类特殊人群的自动危险状态感知和报警系统，该系统可以时时刻刻监测用户的行为，发现危险或者潜在危险的行为时自动向其家人或医生发送报警短信。本系统需要用户时刻佩戴本发明提供的智能芯片，收集用户的三维加速度并直接在芯片内进行运算和处理。本系统主要检测以下三类危险状态：跌倒行为、出门行为、回家行为和异常行为。本系统具有轻便小巧，价格低廉，准确实用等优点。

本发明通过以下技术方案来实现：一种面向特殊人群的危险感知和报警系统，所述系统包括一块轻便、小巧、易于穿戴的智能芯片和一个云服务中心。所述穿戴式智能芯片可以独立进行编程和计算，主要集成了一个三轴的加速度传感器用于收集加速度数据，并能够产生失重、冲击、静止等中断信号；集成了单片机和编程接口，可独立进行处理和运算，它既是一个传感器，也是一个处理器；集成了GSM模块，可以独立地发送报警短信或和云服务中心进行通信；集成了Flash存储设备，可防止断电后配置信息丢失。所述穿戴式智能芯片主要负责通过收集三轴加速度数据感知以下几种危险行为：跌倒行为、异常行为、出门行为和回家行为。所述特殊人群主要指一类身体机能下降或患有疾病的人群，尤其是在无人看护的环境下，这类人群在遇到危险情况时往往缺乏自主求助的能力，如独居的老年人，慢性疾病患者或残疾人。

所述智能芯片的配置信息并不是固定不变的，用户或其监护人可以根据自身具体情况进行个性化设置。所述个性化设置可以通过云服务中心提供的网站进行远程设置，极大简化和方便了用户及其监护人的使用。所述通过云服务中心对智能芯片进行远程设置的实现方案是用户在网站上提交设置后，云服务中心将设置内容转化为短信命令，发送给对应智能芯片。所述智能芯片收到短信命令后，解析命令，改变对应的参数设置，并将新的参数存储到Flash存储设备中，防止断电后丢失配置信息。所述智能芯片由用户随身佩戴，自动感知到危险行为时，会向配置的报警联系人发送报警短信，同时也会发送一份同样的信息给云服务中心作为备份。所述备份信息被云服务中心存储在数据库中，并提供给用户可以随时在网站上浏览历史报警信息。

所述跌倒动作的识别是通过识别加速度传感器产生符合顺序的一次或多次失重、冲击、静止中断序列，且产生的时间间隔满足阈值要求来判断是否发生跌倒。所述跌倒行为的检测算法基于对内部中断序列的判断来识别跌倒的发生，而不是直接使用加速度读数信号来判断。所述跌倒行为检测算法是通过检测失重中断、冲击中断、静止中断的发生序列满足顺序限制和时间限制，并且最终身体姿态呈现为平躺姿态而判定；所述跌倒行为检测算法不仅可以检测普通跌倒，还可以检测连续跌倒事件，检测连续跌倒事件的方法是通过连续产生的失重中断和最终用户处于平躺姿态而判定的；所述跌倒行为检测算法在检测到跌倒或者连续跌倒后继续监测用户身体姿态，发现用户跌倒后长时间静止时认为用户跌倒导致了严重后果，将启动紧急报警机制。