本申請涉及傳感器技術領域，具體涉及一種基于水平傳感器的上下床監(jiān)護系統(tǒng)，還涉及一種基于水平傳感器的上下床監(jiān)護方法。

背景技術：

隨著中國進入老齡化社會，老人群體急速增加，有跌倒史或者行動不便的老人，在住院時常常會在下床時，因監(jiān)護不周而跌倒，對老人造成二次傷害，嚴重危及到老年人的生命安全。

現(xiàn)有解決這種問題的方案主要有三種：一種是采用視頻監(jiān)控，這種方式將老年人在醫(yī)院內(nèi)的起居暴露在攝像監(jiān)控中，對大多數(shù)老年人來說，是無法接受的。二是醫(yī)院采用巡視的方法，加強對病人尤其是老年病人的巡視，及時掌握老人的情況。國家對不同病情等級的患者規(guī)定了明確的巡視時間：最高等級的特級監(jiān)護患者要隨時巡視，觀察狀況，一級護理患者要每小時巡視一次，二級護理患者要求每兩小時巡視一次，三級護理患者要求每三小時巡視一次。但是在實際操作中，這種巡視存在一些問題，造成監(jiān)護人員不能及時的預防老年人跌倒，這些問題包括：一是巡視的人員少，時間短，并非實時陪伴，阻止下床跌倒的概率不高；二是監(jiān)護人員巡視時，難免打擾到老人休息，這對于本就難以入睡的老人來講，更是不能忽視的問題，造成了老人對巡視的抵觸。而最后一種方式是，在床邊安裝按鈕，老人想起床時，按下按鈕，這時便會有監(jiān)護人員來攙扶老人起床，但多數(shù)老年人記憶力并不好，要他/她記住并習慣這種方式，本身也有些為難。

現(xiàn)有技術中，比如申請?zhí)朿n201610698291.5，基于物聯(lián)網(wǎng)的老人看護系統(tǒng)，該發(fā)明提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的老人看護系統(tǒng)，包括環(huán)境監(jiān)控單元、視頻監(jiān)控單元監(jiān)控平臺和數(shù)據(jù)庫，環(huán)境監(jiān)控單元通過傳感器組實時采集居住環(huán)境數(shù)據(jù)，并通過自組織的無線網(wǎng)絡發(fā)送給監(jiān)控平臺；視頻監(jiān)控單元通過數(shù)字攝像頭采集監(jiān)控視頻，并發(fā)送監(jiān)控視頻給監(jiān)控平臺；監(jiān)控平臺對居住環(huán)境進行實時監(jiān)控；對監(jiān)控視頻中的運動目標進行識別，在視頻監(jiān)測到運動目標處于摔倒狀態(tài)時，同時分析智能手環(huán)采集的生命體征信息是否發(fā)生突變，如發(fā)生突變，則確認老人確實處于摔倒狀態(tài)。在另外一份申請?zhí)朿n201220138112.x，一種用于醫(yī)院病房及養(yǎng)老機構(gòu)老人房煩人求助報警系統(tǒng)，該發(fā)明涉及一種用于醫(yī)院病房及養(yǎng)老機構(gòu)老人房的求助報警系統(tǒng)，其包括若干按鈕組、若干控制器、若干警示燈、若干樓層監(jiān)控臺、若干網(wǎng)絡分配器、一總臺以及一服務器；其中，所述每組按鈕組以及一警示燈分別連接至一控制器上；每一控制器連接至一樓層監(jiān)控臺上；每一樓層監(jiān)控臺連接至一網(wǎng)絡分配器上；所述若干網(wǎng)絡分配器并聯(lián)連接至所述總臺；所述總臺與服務器連接。

但是，上述現(xiàn)有技術明顯存在如下幾點問題和不足：

1)將老人的生活起居暴露于攝像頭之下，雖然能達到實時監(jiān)護的目的，但是嚴重侵犯了老人的隱私權，給老人帶來較大的心理角度，社會爭議較大；

2)巡視人員少，且也并不是實時監(jiān)護到，依然存在很大的隱患，使老人起床時因無人攙扶而發(fā)生跌倒；

3)使用按鈕進行求助報警，需要培養(yǎng)老人養(yǎng)成下床按按鈕的習慣，這對于老人，尤其是有過疾病史的老人來講，有些為難之處。而且，求助按鈕通常是設置在床頭或者床的上方，老人需要撐起身體才能夠到，這對老人來說又是一種考驗，甚至還會因此而產(chǎn)生扭傷等危險。

因此，在本技術領域中，亟需提供一種新的監(jiān)護系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對上述問題，提供一種基于水平傳感器的上下床監(jiān)護系統(tǒng)和方法，以避免對需監(jiān)護的人員進行長期監(jiān)控、或防止監(jiān)護不到位等而對用戶造成傷害等突發(fā)情況。

一種基于水平傳感器的上下床監(jiān)護系統(tǒng)，所述監(jiān)護系統(tǒng)包括多個水平傳感器、通信模塊和處理模塊：

所述多個水平傳感器，設于上下床時對應的角度敏感區(qū)、并根據(jù)角度敏感區(qū)的特性對應分布排列，用于實時檢測角度敏感區(qū)的傾斜角度變化；

所述通信模塊，用于將所述多個水平傳感器檢測到的傾斜角度變化發(fā)送給所述處理模塊；

所述處理模塊，用于根據(jù)所述傾斜角度變化產(chǎn)生控制信號，以根據(jù)所述控制信號對上下床動作進行實時監(jiān)護。

一種基于水平傳感器的上下床監(jiān)護方法，所述監(jiān)護方法采用上述的監(jiān)護系統(tǒng)，用于對老弱病殘孕的用戶進行上下床動作的實時監(jiān)護。

本申請上述基于水平傳感器的上下床監(jiān)護系統(tǒng)和方法，通過將多個水平傳感器設于上下床時對應的角度敏感區(qū)、并根據(jù)角度敏感區(qū)的特性對應分布排列，以利用多個水平傳感器實時檢測角度敏感區(qū)的傾斜角度變化，接著通過通信模塊將所述多個水平傳感器檢測到的傾斜角度變化發(fā)送給處理模塊，最終利用處理模塊根據(jù)所述傾斜角度變化產(chǎn)生控制信號，以根據(jù)所述控制信號對上下床動作進行實時監(jiān)護。通過此種方式，本申請避免將用戶的生活起居暴露于攝像頭之下，保護用戶的隱私權，而且能夠解決巡視人員少的缺陷，還能避免造成對用戶的進一步傷害，本申請利用較低的成本實現(xiàn)對用戶的最優(yōu)監(jiān)護。

附圖說明

圖1為一實施例中基于水平傳感器的上下床監(jiān)護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，顯示了具體的設置位置并顯示了其中包含具體數(shù)值的示例；

圖2為圖1實施例中水平傳感器與床墊之間配合方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1，圖1為一實施例中基于水平傳感器的上下床監(jiān)護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，顯示了具體的設置位置并顯示了其中包含具體數(shù)值的示例。

如圖1所示，本申請?zhí)峁┮环N上下床監(jiān)護系統(tǒng)，所述監(jiān)護系統(tǒng)包括多個水平傳感器10、通信模塊(圖未示)和處理模塊11，其中，處理模塊11為圖1中的cpu，與cpu連接的多個示例圓形即為多個水平傳感器10，此外還可以包括電源模塊等，在此不作顯示。

其中，所述多個水平傳感器10可以設于上下床時對應的角度敏感區(qū)(圖1中101所示矩形區(qū)域)、并根據(jù)角度敏感區(qū)101的特性對應分布排列，用于實時檢測角度敏感區(qū)101的傾斜角度變化。

需要特別說明的是，本實施例提及的角度敏感區(qū)101的特性，主要是針對用戶在上下床時，對床或床墊等施加壓力最大、而導致發(fā)生傾斜角度變化最大的敏感區(qū)域，比如由于用戶上下床姿勢的不一致性，如有些會在床中間坐起，再用雙手撐住，挪移到床邊，進行下床動作，而有些會側(cè)身移動到床邊，再坐起，再進行下床動作；而有些則會平躺著挪移到床邊，雙腳先著地，再側(cè)身站起；但是，無論是哪一種起床的動作情形，用戶的大腿側(cè)等壓力最大的部位，都會壓住床墊的邊緣，且靠近正常睡眠時的臀部附近區(qū)域，因此，角度敏感區(qū)101的特性就是該區(qū)域受壓最大、最容易發(fā)生形變而導致傾斜角度變化，本實施例將水平傳感器10設于該區(qū)域并根據(jù)該區(qū)域的特性進行分布排列，能夠在使用最少的水平傳感器10的情況下，利用較低的成本，獲得高度準備的檢測結(jié)果。

在本實施例中，所述通信模塊可以用于將所述多個水平傳感器10檢測到的傾斜角度變化發(fā)送給所述處理模塊11。

接著，所述處理模塊11可以用于根據(jù)所述傾斜角度變化產(chǎn)生控制信號，以根據(jù)所述控制信號對上下床動作進行實時監(jiān)護。

其中，本實施例的所述通信模塊可以為藍牙模塊或串行外設接口spi。

優(yōu)選地，所述監(jiān)護系統(tǒng)還包括床墊，多個水平傳感器10可以分布于距離所述床墊的床頭0.9米～1.2米的所述角度敏感區(qū)內(nèi)。其中，圖1所示的床墊中，為床墊的俯視圖，其中俯視圖的上方為床頭、下方為床尾，兩側(cè)為可供用戶上下床墊的側(cè)邊，優(yōu)選地，本實施例的床墊采用比較通用的比例尺寸，即長度為2m(米)、寬度為1m，高度可以為10cm(厘米)。具體而言，本實施例的所述床墊為彈簧床墊，且其墊芯由彈簧組成，以棉布裝成袋，并以膠黏合方式密合制得。

不難理解的是，本實施例的上述多個水平傳感器10、通信模塊和處理模塊11均可以直接設置于床墊上。

在其他實施例中，所述監(jiān)護系統(tǒng)還可以包括存儲器(圖未示)，所述處理模塊11還可以用于采用機器學習的方式提取傾斜角度變化的電信號，對上下床動作進行循環(huán)學習，將反饋結(jié)果的樣本存為特征庫；所述存儲器，用于存儲與上下床動作對應的所述特征庫。

具體而言，所述處理模塊11還用于對所述電信號的數(shù)據(jù)信號進行預處理、并進行特征提取和數(shù)據(jù)清洗，將提取和清洗后的數(shù)據(jù)投射到二維平面后使用k近鄰算法進行分類決策，并分析其與特征庫中的樣本距離，根據(jù)分類結(jié)果和距離將新舊樣本中匹配度最低的樣本剔除，以更新所述特征庫。

需要特別說明的是，所述處理模塊11具體可以包括依序連接的濾波模塊、放大模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，用于對所述多個水平傳感器10檢測到的所述傾斜角度變化中的電信號進行濾波、放大以及數(shù)據(jù)預處理。

其中，所述數(shù)據(jù)處理模塊可以為stm32單片機(stm32為嵌入式應用內(nèi)核)，所述監(jiān)護系統(tǒng)還可以包括報警模塊，所述stm32單片機可以將所述控制信號通過通訊方式發(fā)送給所述報警模塊以進行實時監(jiān)護。通過這種方式，可以獲得更高性能、而低成本和低功耗。在本實施例中，報警模塊可以為監(jiān)控中心的報警燈、蜂鳴器等等，此外，還可以包括監(jiān)護人員安排模塊，以在報警模塊發(fā)生報警后，通過監(jiān)護人員安排模塊安排人員進行實時跟進處理。

其中，所述stm32單片機可以將所述控制信號通過iic或spi通訊方式發(fā)送給所述報警模塊。

需要說明的是，本實施例所述stm32單片機將對濾波、放大后輸入的數(shù)字信號進行處理，將時間段ts內(nèi)輸入數(shù)據(jù)的方差variance與預設閾值thvariance進行比較，公式如下：

s(d)＝1，if(variance>thvariance)

s(d)＝0，if(variance≤thvariance)

其中，本實施例優(yōu)選地設置ts為0.5秒，若s(d)＝1，則判斷為上下床動作，通過這種方式，可以最大限度地進行周期監(jiān)測判斷，避免遺漏。值得注意的是，所述stm32單片機可以利用自帶的ad(模數(shù))轉(zhuǎn)換模塊對放大后的模擬信號進行處理而得到數(shù)字信號。

請結(jié)合圖2所示，所述床墊包括用于與用戶接觸的上蓋毯12，所述多個水平傳感器10為柔性水平傳感器，在柔性水平傳感器的四周縫合柔性絕緣材質(zhì)，并縫合到所述上蓋毯的下表面。

下面結(jié)合具體的實例對本申請進行描述，如圖1所示。

本實例設計一種可嵌入柔性水平傳感器10的床墊，多個水平傳感器10的其中三個水平傳感器10，在靠近床墊的側(cè)邊0.05米處，沿距離所述床墊的床頭0.9米～1.2米的方向每隔0.10米進行嵌入設置。此種方式針對只有一邊方便上下床的情況。

針對兩側(cè)邊都方便上下床的情況，水平傳感器10可以為六個，另外三個水平傳感器10在靠近床墊的另一側(cè)邊0.05米處，沿距離所述床墊的床頭0.9米～1.2米的方向每隔0.10米進行嵌入設置，以在所述床墊的兩側(cè)邊形成對稱分布(如圖1所示示例)。

在具體的工作過程中，可以通過電源對依序連接的水平傳感器10、濾波模塊、放大模塊、stm32單片機(包括ad轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)處理模塊)、報警模塊、通信模塊等進行供電，可以通過通信模塊連接監(jiān)控中心、并最終根據(jù)結(jié)果派出護工執(zhí)行監(jiān)護工作。

不難看出，本實施例與以往的監(jiān)護方式相比，使用該床墊不需要侵犯到用戶的隱私，也不會打擾到用戶休息，更不需要改變用戶的習慣。其次，方案可行性高，本申請的設備采用的是嵌入床墊里的水平傳感器10，不會造成老人任何的不舒適感，還與濾波模塊、放大模塊、判斷及報警模塊等相結(jié)合，能及時的向比如監(jiān)控中心反映用戶的上下床活動。本實施例系統(tǒng)成本低，易推廣，而且只需要在床墊長邊邊緣嵌入水平傳感器等檢測模塊，具有經(jīng)濟優(yōu)勢。

本申請還提供一種基于水平傳感器的上下床監(jiān)護方法，所述監(jiān)護方法可以采用上述實施例任一所述的監(jiān)護系統(tǒng)，具體而言，本實施例的上下床監(jiān)護方法用可以于對老弱病殘孕的用戶進行上下床動作的實時監(jiān)護。

其中，本實施例的上下床監(jiān)護方法整體方法流程可以包括：水平傳感器檢測傾斜角度變化，接著通過濾波和放大處理，然后對處理后的電信號進行處理，從而進行上下床動作識別，最終輸出監(jiān)護結(jié)果。

總而言之，本申請可以針對行動不便的老人在下床時容易跌倒的情況而設計，該方法在床墊兩側(cè)邊緣嵌入了水平傳感器，在老人下床時進行準確監(jiān)護。同時，該床墊的水平傳感器嵌入方式方便易操作，成本很低，十分有利于推廣與應用。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露系統(tǒng)和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的系統(tǒng)實施例僅僅是示意性的，所述模塊的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個模塊可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。

另外，在本申請各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實現(xiàn)。

所述系統(tǒng)對應的方法，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本申請的技術方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網(wǎng)絡設備等)或處理模塊(processor)執(zhí)行本申請各個實施方式所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

以上所述僅為本申請的實施例，并非因此限制本申請的專利范圍，凡是利用本申請說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本申請的專利保護范圍內(nèi)。