CN210991593U - 一种基于Internet的智行监护拐杖及*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于Internet的智行监护拐杖及***，该监护拐杖包括拐杖本体、智能设备和电源模块；所述电源模块与所述智能设备连接，用于为所述智能设备供电；所述智能设备包括：微处理器单元和分别均与所述微处理器单元连接的加速度采集单元和交互单元；所述微处理器单元用于对所述加速度采集单元采集的数据进行处理，当处理后的数据超过预设阈值时，控制所述交互单元发出警报信息；所述警报信息为声光提醒。该监护拐杖中的加速度采集单元可以即时检测三个方向的加速度，加速度数据的采集与处理由微处理器单元来实现，检测准确，当加速度数据超过预设阈值时，即当意外发生时，及时报警，控制该交互单元发出声光提醒。

Description

一种基于Internet的智行监护拐杖及***

技术领域

本实用新型涉及跌倒检测报警领域，特别涉及一种基于Internet的智行监护拐杖及***。

背景技术

随着生活节奏的日益加快，上班工作压力的增加，人们把越来越多的精力投入到了工作之中，对于家庭尤其是老人的照顾就显得力不从心了，老人的很多意外都是在无人看管的情况下发生的。世界卫生组织认为跌倒是老年人慢性致残的第三大原因，有相关统计每年大约有30.5％65岁以上的老人、50％80岁以上的老人都发生过跌倒，造成骨折、软组织、挫伤、和脑部损害等，影响老人的正常生理和身心健康，而且增加了家庭的痛苦和负担。

老年人跌倒发生率高、后果严重,是高龄老年人首位伤害死因。在我国人群中跌倒在意外伤害死因顺位中排在第4位,而在65岁以上的老年人中则位居首位,并随年龄的增加跌倒的死亡率急剧上升,在85岁以上的老年人中达到了高峰。

跌倒检测***通过对远端对象动作情况、一些生理功能的监测,为其提供适当及时的的护理救助与医疗服务。在日常生活中，由于生理机能的退化，老人发生意外跌倒的概率很大，跌倒给老人的身心带来很大伤害。老人跌倒之后会产生许多负面心理和身体上的创伤，跌倒也是导致老人出行意外的一个重要原因。而当前传感器、微电子机械、通信等高新技术已在生产、商务等领域广泛应用，但是在改善老年人的生活品质方面利用率还不高。

实用新型内容

针对老龄化的日益加剧以及老年人的生活品质不高的问题，本实用新型提供了一种基于Internet的智行监护拐杖，可用于跌倒检测，并将警报信息通过交换单元发出声光提醒。

第一方面，本实用新型实施例提供一种基于Internet的智行监护拐杖，包括拐杖本体、智能设备和电源模块；所述智能设备和电源模块位于所述拐杖本体上；所述电源模块与所述智能设备连接，用于为所述智能设备供电；

所述智能设备包括：微处理器单元和分别均与所述微处理器单元连接的加速度采集单元和交互单元；

所述微处理器单元用于对所述加速度采集单元采集的数据进行处理，当处理后的数据超过预设阈值时，控制所述交互单元发出警报信息；所述警报信息为声光提醒。

在一个实施例中，所述智能设备还包括与微处理器单元连接的无线通信单元；所述无线通信单元为SIM900A无线传输模块；

当处理后的数据超过预设阈值时，所述微处理器单元将警报信息通过SIM900A无线传输模块发送给与所述拐杖匹配的监护客户终端。

在一个实施例中，所述智能设备还包括：与微处理器单元连接的GPS定位单元；

当处理后的数据超过预设阈值时，所述微处理器单元将所述GPS定位单元采集的定位信息及警报信息，通过所述SIM900A无线传输模块发送给监护服务终端。

在一个实施例中，所述GPS定位单元为VK2828U7G5LF模块。

在一个实施例中，所述交互单元包括：功能按键，LED指示灯和蜂鸣器；

所述微处理器分别与所述功能按键，LED指示灯和蜂鸣器连接。

在一个实施例中，所述微处理器单元为STC12C5A60S2单片机。

在一个实施例中，所述加速度采集单元为ADXL345加速度传感器；

所述微处理器单元将所述ADXL345加速度传感器采集的三轴方向加速度与阈值相比较；当至少一个轴的数值超过阈值，且到达预设时长时，控制所述交互单元发出警报信息。

在一个实施例中，所述电源模块包括：可充电电池及与其连接的充电模块；

所述充电模块设有如下一种或多种：

miniUSB型接口、MIcro usb接口、Type-c接口、30pin接口和lightning接口。

第二方面，本实用新型还提供一种基于Internet的智行监护拐杖***，包括上述实施例任一项所述的智行监护拐杖和监护客户终端；

所述监护客户终端，用于接收所述微处理器单元通过无线通信单元发送的警报信息。

在一个实施例中，所述监护客户终端，还用于接收所述微处理器单元通过无线通信单元发送的定位信息及警报信息；

所述***还包括：监护服务终端；

所述监护服务终端，用于接收所述微处理器单元通过无线通信单元发送的定位信息及警报信息，并将所述定位信息及警报信息转发给相应的监护客户终端。

本实用新型的优点在于，与现有技术相比，本实用新型提出的技术方案，一种基于Internet的智行监护拐杖，包括拐杖本体、智能设备和电源模块；所述智能设备和电源模块位于所述拐杖本体上；所述电源模块与所述智能设备连接，用于为所述智能设备供电；所述智能设备包括：微处理器单元和分别均与所述微处理器单元连接的加速度采集单元和交互单元；所述微处理器单元用于对所述加速度采集单元采集的数据进行处理，当处理后的数据超过预设阈值时，控制所述交互单元发出警报信息；所述警报信息为声光提醒。该监护拐杖中的加速度采集单元可以即时检测三个方向的加速度，加速度数据的采集与处理由微处理器单元来实现，检测准确，当加速度数据超过预设阈值时，即当意外发生时，及时报警，控制该交互单元发出声光提醒。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型实施例中提供的基于Internet的智行监护拐杖结构图。

图2为本实用新型实施例中提供的基于Internet的智行监护拐杖的智能设备2的结构框图。

图3为本实用新型实施例中提供的跌倒算法检测流程图。

图4为本实用新型实施例中提供的数据传输到监护服务终端的示意图。

图5为本实用新型中提供的基于Internet的智行监护拐杖***的结构图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参照图1-2所示，本实用新型提供一种基于Internet的智行监护拐杖，包括：拐杖本体1、智能设备2和电源模块3；其中：智能设备2和电源模块3位于拐杖本体1上，比如可以内嵌在拐杖本体1内。该拐杖本体1，包括依次连接的把手握持部、支撑杆和支脚；作为一种辅助行走的简单器械，使用人群通常为老年人或腿脚残疾人士，可以是多种材质，比如木头或金属等制成。该拐杖本体1上具有安装槽，用于放置或安装智能设备2和电源模块3；只要不影响拐杖辅助行走支撑的作用即可，本实用新型对智能设备2和电源模块3在拐杖本体1上的具***置不做限定。

上述电源模块3与智能设备2连接，用于为智能设备2供电；该智能设备2包括：微处理器单元21和分别均与微处理器单元21连接的加速度采集单元22和交互单元23；

微处理器单元21用于对加速度采集单元22采集的数据进行处理，当处理后的数据超过预设阈值时，控制交互单元23发出声光提醒的警报信息。

该监护拐杖中的加速度采集单元可以即时检测三个方向的加速度，加速度数据的采集与处理由微处理器单元来实现，检测准确，当加速度数据超过预设阈值时，即当意外发生时，及时报警，控制该交互单元发出声光提醒。

在一个实施例中，参照图2所示，该智能设备2还包括与微处理器单元连接的无线通信单元24；比如该无线通信单元为SIM900A无线传输模块，SIM900A它由RF收发、串行接口、以及SIM卡座等构成。比如将SIM卡***模块的SIM卡座中，该模块才能真正的工作。SIM900A无线传输模块首先将警报信息转换为数字信号，其次把改数字信号通过无线网络传递，将一串数据，比如它的组成结构：设备ID+状态<老人状态>+结束符，通过SIM，基于GPRS或GSM网络发送给与拐杖匹配的监护客户终端。比如当老人使用拐杖时，当跌倒时，由SIM发送给老人儿子的监护手机，接收人会根据报警信息来做出相应的处理。

在一个实施例中，参照图2所示，还包括：与微处理器单元21连接的GPS定位单元25，比如可以选用VK2828U7G5LF模块。

具体比如选用SIMCom的凑型产品——上述实施例中的SIM900A,它属于双频GSM/GPRS模块，完全采用SMT封装形式，其性能稳定，外观精巧，性价比高，能满足多种需求。SIM900A采用工业标准接口，工作频率为GSM/GPRS900/1800MHz，可以低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的传输。另外，SIM900A的尺寸大小为24*24*3mm，尤其适用于监护拐杖的紧凑型产品设计。

在本实施例中，无线通信模块SIM900A首先将报警信息转换为数字信号，其次把改数字信号通过无线网络传递，将一串数据，比如它的组成结构：设备ID+状态<老人状态，是否定位到GPS>+经纬度+结束符)上传到监护服务终端，最后这串数据经由监护服务终端转发，将会被手机终端接收，接收人会根据报警信息来做出相应的处理。而接收终端应该能够对接受数据的地址以及大小等信息分配，为了明确接收端的地址，其必须有一固定的IP地址。

在一个实施例中，微处理器单元选用STC12C5A60S2单片机为主控芯片，这块单片机是STC生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功率/超期抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换。单片机中还包含中央处理(CPU)，程序存储器(Flash)、数据存储器(SRAM)、定时/计时器、UART串口、串口2、I/O接口，PCA、看门狗及片内R/C震荡器和外部晶体振荡电路等模块。STC12C5A60S2单片机几乎包含了数据处理和控制中所需的所有单元模块，可称的上一个片上***。且具有双串口，两个独立串口，高速10位A/D转换器，8通道，1个时钟/机器周期8051。

在一个实施例中，加速度采集单元22为ADXL345加速度传感器。人体跌倒过程伴随着身体失衡，由于重力作用人体加速倒向地面，这个过程一般是不可逆的。这个过程一般发生在1—3秒，很短的一段的时间。ADXL345加速度传感器可以在倾斜检测应用中测量静态重力加速度，还可以测量运动或冲击导致的动态加速度。其高分辨率(3.9mg/LSB)，能够测量不到1.0°的倾斜角度变化。倾斜角指身体躯干的弯曲角度，包含躯干左右倾斜和前后倾斜，根据倾斜角大小也可以判断人体跌倒的方向。研究表明人体站立时，身体和竖直方向的夹角一般不超过60度。但是单纯根据倾斜角很难完全正确地对身体姿态进行分类。因此倾斜角常作为姿态分类的辅助指标，对可能的跌倒事件作进一步判断。垂直速度类似于加速度值，垂直速度曲线同样可以表示跌倒下降过程不同阶段的运动学特征所有的跌倒者都经历了向下垂直速度曲线中的某个阶段。ADXL345模块所采集的这些数据都可以作为跌倒预测的有效参数。

人体在地球上的运动过程中的加速度可以分解为三个方向上的分量。在x轴方向的加速度为a_x，在y轴方向的加速度为a_y，在z轴方向的加速度为a_z。则人体运动的加速度向量是

SVM表示人体合加速度的幅值，其数值的大小反应人体运动加速度的大小。该特征值的优点在于将空间三维加速度合成一个矢量，在阈值判断时可以忽略该矢量的空间方向，只判读是否超过某一阈值。

跌倒检测的流程，参照图3所示，首先由加速度传感器ADXL345采取三个轴的加速度，然后将采集所得的加速度与阈值相比较，接着判断是否有至少一个轴的阈值超过阈值。若不超过，则继续采集三个轴的加速度；若超过，比如则延时15s。在延时的过程中，若是假跌倒，则继续采集三个轴的加速度，若非假跌倒则监护拐杖通过向监护服务终端发送警报，并转发给监护人，收到这一危险讯息，来及时通知监护人，尽快进行救助处理。

本实用新型的智行监护拐杖要做到报警的目的就是希望得到必要的救援，这就涉及到报警信息的数据传递问题。救援首先要知道受伤者的位置，选用SIM900A模块，并配以SIM卡以及GPS定位单元，来实现报警已经定位信息的传送，而这数据的收发是通过单片机的串口以AT命令的方式来实现的。当检测到跌倒意外的发送，会通过一条AT指令数据(数据的组成结构：设备ID+状态<老人状态，是否定位到GPS>+经纬度+结束符)上传到监护服务终端，如图4所示，经由服务器进行一个转发处理，手机端在对服务器进行一个数据的索取，实现数据的转发，来达到及时通知监护人，尽快进行救助处理。

在一个实施例中，上述电源模块3包括可充电电池及充电模块，其中，可充电电池选用锂电池，充电管理模块可实现充电与保护功能。该充电模块，可设有一种或多种接口，miniUSB型接口、MIcro usb接口、Type-c接口、30pin接口和lightning接口等。比如当带有miniUSB型接口母座时，可以直接用手机充电器来做输入给锂电池充电。

该充电模块输入电压为5V，充电截止电压：4.2V，充电电流1000mA，电池过放保护电压2.5V，电池过流保护电流3A，可用于电压为3.6-3.7V等18650、聚合物等锂电池的充放电保护，单个或者多个并联同样可以用。

本实用新型提供的基于Internet的智行监护拐杖，其中单片机对信号进行预处理，根据加速度传感器采集的数据，进行算法判断，并通过无线通信单元传输至监护服务终端。即可以实时采集人体的三轴加速度并通过I2C接口发送给单片机，同时，单片机输入AT命令，单片机能够通过串行接口来实现对数据进行处理后通过SIM900A无线传输模块发送给上位监测平台，上位监测平台转发警报信息。其中，交互单元主要包括了功能按键，LED指示灯和蜂鸣器，其中功能按键为用户提供取消误报警的功能，LED指示灯主要用于显示通信网络的连通状态，蜂鸣器在检测到跌倒时能得到一个反馈的警报信号，也可在非连接远程监护服务终端时，作为警报器使用，发出声响，使周围人能够听到，进而实现对老人的救助。

第二方面，本实用新型还提供了一种基于Internet的智行监护拐杖***，参照图5所示，包括上述任一项实施例所述的智行监护拐杖51、监护客户终端52；

该监护客户终端52，用于接收微处理器单元通过无线通信单元发送的警报信息，比如直接获取的短信通知；根据短信通知，及时对老人进行救助。

进一步地，该***还包括：监护服务终端53；该监护服务终端53，用于接,微处理器单元通过无线通信单元发送的定位信息及警报信息，并将定位信息及警报信息转发给相应的监护客户终端。此时，监护客户终端可以是安装在手机上的APP软件，获取到监护服务终端服务器发送的警报信息。根据该警报信息，及时对老人进行救助。

下面通过一个实施例来说明基于Internet的智行监护拐杖***的工作过程。

步骤S1：拐杖中的加速度传感器是采集测量运动或冲击导致的加速度与倾斜角度变化，根据倾斜角大小也可以判断人体是否跌倒。单片机是收集加速度传感器模块的数据，对采集的数据进行集中分析和处理，根据运行状况，进行报警和控制；

步骤S2：单片机还完成硬件电路中蜂鸣器的警报提示，还将采集的数据，通过SIM900A无线传输模块，将数据上传至监护服务终端，进行后端数据处理与分析；

步骤S3：当加速度传感器在检测到异常加速度值时，单片机将会进行跌倒算法的判断，判断是否跌倒。

步骤S4：当单片机判断出现跌倒情况时，会进行15秒延迟判断，若是误跌倒，提供用户取消此次报警的按键功能，若超过15秒未将拐杖扶起，单片机将会把数据上传至监护服务终端，再由监护服务终端处理下发到监护人手机APP中，报警提示。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于Internet的智行监护拐杖，其特征在于，包括拐杖本体(1)、智能设备(2)和电源模块(3)；所述智能设备(2)和电源模块(3)位于所述拐杖本体(1)上；所述电源模块(3)与所述智能设备(2)连接，用于为所述智能设备(2)供电；

所述智能设备(2)包括：微处理器单元(21)和分别均与所述微处理器单元(21)连接的加速度采集单元(22)和交互单元(23)；

所述微处理器单元(21)用于对所述加速度采集单元(22)采集的数据进行处理，当处理后的数据超过预设阈值时，控制所述交互单元(23)发出警报信息；所述警报信息为声光提醒。

2.根据权利要求1所述的一种基于Internet的智行监护拐杖，其特征在于，所述智能设备(2)还包括与微处理器单元(21)连接的无线通信单元(24)；所述无线通信单元(24)为SIM900A无线传输模块；

当处理后的数据超过预设阈值时，所述微处理器单元(21)将警报信息通过SIM900A无线传输模块发送给与所述拐杖匹配的监护客户终端。

3.根据权利要求2所述的一种基于Internet的智行监护拐杖，其特征在于，所述智能设备(2)还包括：与微处理器单元(21)连接的GPS定位单元(25)；

当处理后的数据超过预设阈值时，所述微处理器单元(21)将所述GPS定位单元(25)采集的定位信息及警报信息，通过所述SIM900A无线传输模块发送给监护服务终端。

4.根据权利要求3所述的一种基于Internet的智行监护拐杖，其特征在于，所述GPS定位单元(25)为VK2828U7G5LF模块。

5.根据权利要求1所述的一种基于Internet的智行监护拐杖，其特征在于，所述交互单元(23)包括：功能按键，LED指示灯和蜂鸣器；

所述微处理器单元(21)分别与所述功能按键，LED指示灯和蜂鸣器连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于Internet的智行监护拐杖，其特征在于，所述微处理器单元(21)为STC12C5A60S2单片机。

7.根据权利要求1所述的一种基于Internet的智行监护拐杖，其特征在于，所述加速度采集单元(22)为ADXL345加速度传感器；

所述微处理器单元(21)将所述ADXL345加速度传感器采集的三轴方向加速度与阈值相比较；当至少一个轴的数据超过阈值，且到达预设时长时，控制所述交互单元(23)发出警报信息。

8.根据权利要求1所述的一种基于Internet的智行监护拐杖，其特征在于，所述电源模块(3)包括：可充电电池及与其连接的充电模块；

所述充电模块设有如下一种或多种：

miniUSB型接口、MIcro usb接口、Type-c接口、30pin接口和lightning接口。

9.一种基于Internet的智行监护拐杖***，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的智行监护拐杖和监护客户终端；

所述监护客户终端，用于接收所述微处理器单元(21)通过无线通信单元(24)发送的警报信息。

10.根据权利要求9所述的一种基于Internet的智行监护拐杖***，其特征在于，所述监护客户终端，还用于接收所述微处理器单元(21)通过无线通信单元(24)发送的定位信息及警报信息；

所述***还包括：监护服务终端；

所述监护服务终端，用于接收所述微处理器单元(21)通过无线通信单元(24)发送的定位信息及警报信息，并将所述定位信息及警报信息转发给相应的监护客户终端。

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