CN106236101A

CN106236101A - 一种用于老年人实时监护的智能辅助系统

Info

Publication number: CN106236101A
Application number: CN201610807345.7A
Authority: CN
Inventors: 高学; 谢乐乐; 容汉铿; 张叙文
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2016-09-07
Filing date: 2016-09-07
Publication date: 2016-12-21

Abstract

本发明提供一种用于老年人实时监护的智能辅助系统。系统包括STM32控制板、GPS模块、GSM模块、LCD显示屏、重力加速度模块、手机端、服务器端等。手机端包括个人监护人设置、运动量统计及健康建议、地图等部分。本发明可以实现老人跌倒检测和报警，GPS定位防止老人走失，行走计步和距离估计，运动量统计等功能。该系统具有稳定性强、成本低、自动化程度高、计步精确、实时通信报警等特点，可以让老人简单使用，为老人提供足够的安全保障以及运动状况的了解。

Description

一种用于老年人实时监护的智能辅助系统

技术领域

本发明涉及老年人监护技术,具体涉及一种用于老年人实时监护的智能辅助系统。

背景技术

随着老龄化社会的逐渐到来，老龄化问题成为了很多国家面临的挑战。关爱照顾老人的问题成为了一个热点问题。科技的进步能够为人们带来生活的方便，而信息技术的快速发展使得越来越多的传统硬件设备发展为智能硬件。比如智能风扇，智能电灯等等。结合可穿戴式设备的发展趋势和老人日常生活所必须的用品如拐杖，可以开发出具有一定智能的拐杖。利用拐杖的便携性特点，可以在其上面集成各种模块以拓展功能。在拐杖上可以运用嵌入式开发技术将所有模块通过中央控制器协调起来工作，呈现一个具有完整功能的智能拐杖。而通过软件开发技术又可以在手机端上开发出各种各样功能各异的APP。利用通信技术将拐杖与手机端连接起来，达到远程监控的目的。

发明内容

本发明旨在为老人及其家人提供贴心的服务，借助于智能拐杖系统实现包括跌倒检测和报警，老人位置定位以及防止走失，步数计算，运动量统计分析等功能。该系统拐杖部分采用STM32控制板、GPS模块、GSM模块、LCD显示屏、重力加速度模块组合起来实现定位，计步，跌倒报警并且发送短信与手机端联系的功能，具有稳定性高，计步精确地特点。手机端对短信数据进行处理，可以进行运动量显示和分析，显示地图，获取老人位置等操作。服务器端进行监护人验证，监护人信息的存储，以及处理监护人发过来的运动信息，返回老人健康建议。

本发明采用的技术方案如下。

一种用于老年人实时监护的智能辅助系统，其包括手机端、老人拐杖、LCD显示屏、GPS模块、GSM模块、STM32控制板、重力加速度模块、电源模块以及服务器端；所述GPS模块分布在拐杖最上方，用于接受卫星信号进行定位；重力传感器模块位于靠近拐杖下端，使之拥有较大的摆幅；LCD显示屏位于拐杖把手附近，显示内容包括计录的步数、距离、跌倒还是正常状态； STM32控制板在中央位置，分别与LCD显示屏、GPS模块、GSM模块、重力加速度模块、电源模块连接；STM32控制板获取与其连接的相应模块的数据，GSM模块接收到手机端查询短信时，STM32控制板通过GSM模块返回相应数据到手机端；在重力加速度模块检测到拐杖用户跌倒时，STM32控制板通过GSM模块主动发送含有地理位置的报警信息到手机端；GPS模块提供位置信息，实现拐杖的定位；手机端和STM32控制板能与服务器端进行连接通信，服务器端能进行监护人验证、监护人信息的存储以及处理监护人发过来的运动信息，返回老人健康建议。

进一步地，当所述智能辅助系统开启时，系统进入监护状态，不断跟踪老人位置，计算步数，并检测是否摔倒；一旦老人发生摔倒情况，马上发送短信通知手机端发生摔倒的位置；手机端对短信信息进行处理后呈现给服务器端的监护者，监护者根据现实情况采取措施。

进一步地，手机端会自动处理短信信息，根据位置信息调用地图功能进行位置显示，路线规划；手机端能够主动发送短信至拐杖以获取信息；手机端能够显示老人的运动信息图表。

进一步地，重力加速度模块在计步与判断是否跌倒时，先将重力数据除以64，减少数据的波动，便于判断当前状态；考虑拐杖运动的前后单向性，分别记录拐杖前倾和后倾的数据状态，每当检测到这种数据状态时，便可让步数增加；判断拐杖是否跌倒时，当检测到重力分量与竖立时的重力分量大于设定值，且在检测到处于这种数据状态时，重复确认，只有达到设定确认次数才判断跌倒。

进一步地，GSM模块可以发送并且接收短信，实现与手机端的长距离通信，只需在GSM模块上插SIM卡，设置好报警的远方手机号码，则手机端和拐杖就可以相互通信，拐杖既能接受命令，也能主动发送数据。

进一步地， STM32控制板负责控制整个系统协调工作，实现对所有硬件模块的控制；控制板通过USART和GPS、GSM通信，通过I/O口控制LCD显示屏的显示结果，再用I2C通信来获取重力加速度模块的信息；STM32控制板不间断的获取GPS、加速度数据和GSM短信，一旦有来自手机端的短信命令，则返回具有数据的信息给手机端；当检测老人跌倒后发送报警信息到远方手机端。

进一步地，电源模块为可充电移动电源。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：本发明可以实现老人跌倒检测和报警，GPS定位防止老人走失，行走计步和距离估计，运动量统计等功能。该系统具有稳定性强、成本低、自动化程度高、计步精确、实时通信报警等特点，可以让老人简单使用，为老人提供足够的安全保障以及运动状况的了解。

附图说明

图1是实例中智能拐杖的结构示意图。

图2是实例中的硬件模块连接图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步具体地描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1，一种用于老年人实时监护的智能辅助系统，包括手机端、老人拐杖、LCD显示屏4、GPS模块3、GSM模块2、STM32控制板1、重力加速度模块5、电源模块6以及服务器端。所述GPS模块分布在拐杖最上方，用于接受卫星信号进行定位；重力传感器模块位于靠近拐杖下端，使之拥有较大的摆幅；LCD显示屏位于拐杖把手附近，显示内容包括计录的步数、距离、跌倒还是正常状态； STM32控制板在中央位置，分别与LCD显示屏、GPS模块、GSM模块、重力加速度模块、电源模块连接；STM32控制板获取与其连接的相应模块的数据，GSM模块接收到手机端查询短信时，STM32控制板通过GSM模块返回相应数据到手机端；在重力加速度模块检测到拐杖用户跌倒时，STM32控制板通过GSM模块主动发送含有地理位置的报警信息到手机端；GPS模块提供位置信息，实现拐杖的定位；手机端和STM32控制板能与服务器端进行连接通信，服务器端能进行监护人验证、监护人信息的存储以及处理监护人发过来的运动信息，返回老人健康建议。

作为实例，GPS模块分布在拐杖最上方，保证模块能够良好地接受卫星信号进行定位；重力传感器模块放在靠近拐杖下方，使之拥有较大的摆幅；LCD显示屏放在把手附近，从而方便观察结果；此外，STM32控制板在中央位置，便于和其他模块连接，减少连线距离。各模块与控制板的通信方式如图2所示进行，系统运行时，从各通信端口获取数据，在接收到远方查询短信时，便返回各数据到手机端。在检测到跌倒时，主动发送含有地理位置的报警信息到远方。

手机端具体实施方式如下：监护人个人设置，通过客户端-服务器端的方式进行监护人注册以及登录验证，监护人在客户端登录后可以进行个人信息的完善以及是智能拐杖的关联，这些信息都会发送到服务器端进行存储；运动量统计与健康建议，老人运动信息是通过短信读取的方式存储在本地数据库中，每次在监护人登录客户端时都会读取短信信息进行本地数据库的更新，并将最近一周老人的运动信息读取出来，用于老人运动信息柱状图的显示。与此同时，手机端会发送最近一周老人运动信息到服务器端，服务器端根据这些信息进行智能模板匹配，返回最佳匹配模板对应的健康建议信息并显示在手机端；地图的显示以及地图功能的开发，通过加载百度地图的SDK以及调用手机端的GPS进行手机端位置与拐杖位置在地图上的显示。在进行百度地图开发申请后，通过调用百度地图API的方法进行地图部分其他功能的开发，包括经纬度定位以及地点解析定位，地理围栏的实现，搜索周边医院等热门地点以及是完成路线规划查询等功能。

服务器端主要是通过腾讯云服务器的开发，完成对监护人请求的处理，包括验证监护人登录，存储监护人信息，以及实现模板匹配功能，返回老人健康建议。

所述手机端，往往是老人的监护人的智能手机，用来接收老人拐杖的报警信息或者查询老人现在的状态。手机端可以进行监护人个人设置以及进行手机端与智能拐杖的关联。此外，通过在手机端本地搭建一个数据库记录拐杖所属老人每天运动量（老人行走步数），可以在手机端以柱状图的形式展示，根据老人一周内的运动量统计，利用统计的方法智能地提出健康建议。最后，手机端还具有地图显示的功能，具体叙述如下：百度地图的加载以及老人位置、手机GPS位置的显示，在监护人收到跌倒报警时可以进行百度地图的加载，显示老人此时位置，以及通过手机端GPS定位手机端位置；普通地图与卫星地图显示，使地图显示更多样化；经纬度定位于地址解析定位，可以进行手动搜索定位地址；地理围栏，监护人可以将手机端与拐杖实时绑定，当手机端和老人走散（此时代表手机端和拐杖的距离较长）时应该自动发送一条信息给监护人，提醒监护人，老人与监护人的距离较远，要注意老人的安全。此外，监护人可以设置老人在某一个地理区域内，当老人离开了这个区域后就会自动发送一条后台推送到监护人，提醒监护人，老人离开了设定的区域，请注意老人的安全；路线规划查询，在监护人收到跌倒报警信息后可以查询从监护人到拐杖所在地的最短路径，包括步行路线，公交路线以及驾车路线，使监护人在最短时间赶到拐杖所在地；搜索周边医院等热门地点，在监护人收到跌倒报警并赶到拐杖所在地后，可以搜索附近的医院、药店等热门地点，使老人及早得到治疗，保证老人的安全。

上述实例为本发明较佳的实施例子，但本发明的实施方式并不受上述实例的限制，其他的任何未背离本发明的精神与技术下所作的改变、修饰或替代，均应为等效的置换，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于老年人实时监护的智能辅助系统，其特征在于包括手机端、老人拐杖、LCD显示屏、GPS模块、GSM模块、STM32控制板、重力加速度模块、电源模块以及服务器端；所述GPS模块分布在拐杖最上方，用于接受卫星信号进行定位；重力传感器模块位于靠近拐杖下端，使之拥有较大的摆幅；LCD显示屏位于拐杖把手附近，显示内容包括计录的步数、距离、跌倒还是正常状态； STM32控制板在中央位置，分别与LCD显示屏、GPS模块、GSM模块、重力加速度模块、电源模块连接；STM32控制板获取与其连接的相应模块的数据，GSM模块接收到手机端查询短信时，STM32控制板通过GSM模块返回相应数据到手机端；在重力加速度模块检测到拐杖用户跌倒时，STM32控制板通过GSM模块主动发送含有地理位置的报警信息到手机端；GPS模块提供位置信息，实现拐杖的定位；手机端和STM32控制板能与服务器端进行连接通信，服务器端能进行监护人验证、监护人信息的存储以及处理监护人发过来的运动信息，返回老人健康建议。

2.根据权利要求1所述的一种用于老年人实时监护的智能辅助系统，其特征在于：当所述智能辅助系统开启时，系统进入监护状态，不断跟踪老人位置，计算步数，并检测是否摔倒；一旦老人发生摔倒情况，马上发送短信通知手机端发生摔倒的位置；手机端对短信信息进行处理后呈现给服务器端的监护者，监护者根据现实情况采取措施。

3.根据权利要求1所述的一种用于老年人实时监护的智能辅助系统，其特征在于：手机端会自动处理短信信息，根据位置信息调用地图功能进行位置显示，路线规划；手机端能够主动发送短信至拐杖以获取信息；手机端能够显示老人的运动信息图表。

4.根据权利要求1所述的一种用于老年人实时监护的智能辅助系统，其特征在于：重力加速度模块在计步与判断是否跌倒时，先将重力数据除以64，减少数据的波动，便于判断当前状态；考虑拐杖运动的前后单向性，分别记录拐杖前倾和后倾的数据状态，每当检测到这种数据状态时，便可让步数增加；判断拐杖是否跌倒时，当检测到重力分量与竖立时的重力分量大于设定值，且在检测到处于这种数据状态时，重复确认，只有达到设定确认次数才判断跌倒。

5.根据权利要求1所述的一种用于老年人实时监护的智能辅助系统，其特征在于：GSM模块可以发送并且接收短信，实现与手机端的长距离通信，只需在GSM模块上插SIM卡，设置好报警的远方手机号码，则手机端和拐杖就可以相互通信，拐杖既能接受命令，也能主动发送数据。

6.根据权利要求1所述的一种用于老年人实时监护的智能辅助系统，其特征在于：STM32控制板负责控制整个系统协调工作，实现对所有硬件模块的控制；控制板通过USART和GPS、GSM通信，通过I/O口控制LCD显示屏的显示结果，再用I2C通信来获取重力加速度模块的信息；STM32控制板不间断的获取GPS、加速度数据和GSM短信，一旦有来自手机端的短信命令，则返回具有数据的信息给手机端；当检测老人跌倒后发送报警信息到远方手机端。

7.根据权利要求1所述的一种用于老年人实时监护的智能辅助系统，其特征在于：电源模块为可充电移动电源。