[发明专利]一种基于多传感器的老人监护系统

摘要

本发明所述一种基于多传感器的老人健康管理系统工作时，通过传感器模块接收加速度计和陀螺仪数据，通过MPU对以上数据进行跌倒检测，当检测到跌倒时，MPU发出报警指令，控制北斗和WiFi模块进行定位，通过GSM模块发送报警和位置信息；MPU处理加速度数据能实现计步器功能，在WiFi环境下将暂存的步数信息发送到数据库；上位机软件可发送命令，实时查询老人的位置和所走步数信息；WiFi模块可以判定老人是否处于预先设定的活动区域，当老人走出该区域，MPU发出报警指令，并进行定位，通过GSM模块发送报警信息和位置信息，能防止老人不慎走失；WiFi的定位功能，能得到老人的运动轨迹，并缓存至存储模块，再传送到数据库端，便于对老人进行健康管理。

主权项

一种基于多传感器的老人监护系统包括：穿戴设备端和上位机管理系统端；穿戴设备端包括微处理器(MPU)与微处理器连接的传感器模块(三轴加速度计，三轴陀螺仪)、WiFi定位模块、北斗定位模块、GSM模块、时钟模块、按键、扬声器、外部存储模块，以及为上述设备供电的电源模块。管理系统端包括紧急报警处理模块、数据库、上位机数据管理软件；其功能模块包括跌到报警系统、计步器、实时定位查询系统、区域监护系统、运动轨迹监测系统；(1)微处理器，与穿戴设备端的所有外设相连，由于设备端外设丰富，其中北斗定位模块，WiFi定位模块与GSM模块分别通过串口与MPU连接，三轴加速度计与三轴陀螺仪通过IIC总线接口与MPU连接，时钟模块通过SPI总线与MPU相连，因此选用MSP430芯片作为MPU；MPU主要功能有以下几点：1)控制传感器数据的采集，以及多阈值跌倒算法，计步器功能的实现；2)通过北斗定位模块进行室外定位，WiFi定位模块进行室内定位；3)控制存储模块的数据读写、擦除；4)控制报警信息的发送；5)控制扬声器，按键外设的正常工作；(2)传感器模块，主要包括三轴加速度计，三轴陀螺仪；三轴加速度计采集用户的加速度信息，用以提供用户步态信息以及判定跌倒；三轴陀螺仪测量角速度，转换为角度信息，可以辅助进行跌倒判定，产生报警信号；(3)时钟模块，为设备端提供时间参考信息；(4)GSM模块，其主要作用是在突发情况下，MPU发送求救指令唤醒GSM模块，指令的格式为AT串行指令，该模块以短信的形式将定位信息，报警信息发送给看护中心；(5)按键，主要作用有两个，第一个：一键报警功能，在未检测到报警信号时，按下按键，就能启动GSM模块通过短信方式发送报警信息和位置信息，一键报警；第二个：在检测到报警信号时，扬声器响起，按下按键即可取消报警，实现人机交互，减少虚报误报的概率；(6)扬声器，当检测到报警信息，扬声器响起，便于看护人员搜寻老人，还能提醒老人是否误报，便于取消报警；(7)WiFi定位模块，其功能主要有两个，第一个是WiFi室内定位功能，第二个是WiFi数据传输功能；WiFi室内定位功能主要是为了弥补在没有北斗卫星信号的室内情况，仍能进行定位，通过搜索不同WiFi的接入点ID，读取两个或两个以上接入点WiFi信号的强度，通过MPU计算得到平面位置信息，其定位精度可以到10米级，能满足老人看护的需求；WiFi传输模块在有WiFi的情况下能传输老人的位置信息；同时通过北斗和WiFi的定位功能，可以得到老人每天的运动轨迹，在有WiFi的情况下，将该信息传送给看护中心数据库，便于对老人进行活动检测，健康管理；(8)北斗定位模块，一般情况下工作在睡眠模式，其主要作用是在突发情况下，MPU发送定位指令唤醒北斗模块，搜索卫星信号进行定位，弥补在室外没有WiFi的情况下，系统还能进行室外定位，并通过短信将定位结果发出；外部存储模块，负责缓存WiFi定位信息，当定位信息通过WiFi模块发送到上位机后，上位机通过WiFi返回一个确认信号，收到该确认信号后，MPU控制外部存储模块将缓存内容清除；(9)数据库，用以存储设备端采集到的数据；(10)上位机数据管理软件，对设备端传来的老人每天所走步数，位置信息进行管理，并通过以上信息对老人健康状况进行分析；(11)紧急报警处理模块，当接收到设备端传来的报警信号，紧急报警处理模块能有效的提醒看护人员进行急救，并将收到的位置信息准确定位，自行匹配出最优到达该位置的路线，发送给看护人员。