本實(shí)用新型涉及一種無(wú)線(xiàn)摔倒監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于步行發(fā)電的便攜式無(wú)線(xiàn)摔倒監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著中國(guó)老齡化社會(huì)的來(lái)臨和老齡化速度的加劇，老年人的醫(yī)療保健問(wèn)題已變成當(dāng)今社會(huì)的一大困擾。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)解決老年人的醫(yī)療保健問(wèn)題逐漸成為熱門(mén)的研究領(lǐng)域。隨著近年來(lái)芯片技術(shù)的發(fā)展，制造工藝的提高，芯片更趨于小型化與低功耗發(fā)展，這為解決老年人的醫(yī)療保健問(wèn)題提供了新的機(jī)遇。目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)的判斷人體摔倒的方法種類(lèi)較多，有些研究成果已經(jīng)作為產(chǎn)品面市。根據(jù)其研究中獲取信息的來(lái)源和類(lèi)型不同，主要研究方法可分為以下三類(lèi)：基于視覺(jué)信息的摔倒檢測(cè)系統(tǒng)、基于地板振動(dòng)信息的摔倒檢測(cè)系統(tǒng)和穿戴式摔倒檢測(cè)系統(tǒng)。然而，在室外或者在野外，長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)監(jiān)護(hù)可能會(huì)遇到設(shè)備電池電量不足的尷尬問(wèn)題，從而影響連續(xù)監(jiān)護(hù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于步行發(fā)電的便攜式無(wú)線(xiàn)摔倒監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種基于步行發(fā)電的便攜式無(wú)線(xiàn)摔倒監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)裝置和報(bào)警終端，所述的監(jiān)測(cè)裝置包括供電單元以及分別與之連接的摔倒檢測(cè)單元、控制單元和無(wú)線(xiàn)傳輸單元，所述的控制單元連接摔倒檢測(cè)單元，控制單元還通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸單元通信連接報(bào)警終端，所述的供電單元包括步行發(fā)電機(jī)和蓄電池，所述的步行發(fā)電機(jī)通過(guò)充電變換電路連接至蓄電池輸入端，蓄電池輸出端連接摔倒檢測(cè)單元、控制單元和無(wú)線(xiàn)傳輸單元。

所述的摔倒檢測(cè)單元包括三軸加速度傳感器。

所述的無(wú)線(xiàn)傳輸單元包括NRF24L01無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片。

所述的報(bào)警終端包括報(bào)警蜂鳴器和報(bào)警燈。

所述的三軸加速度傳感器為MMA7361三軸加速度傳感器。

所述的控制單元包括單片機(jī)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置的步行發(fā)電機(jī)將步行產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化電能，并存儲(chǔ)在蓄電池中，不僅實(shí)現(xiàn)能量的充分利用，而且能有效防止蓄電池電量不足的尷尬問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了戶(hù)外連續(xù)監(jiān)測(cè)；

(2)本實(shí)用新型摔倒檢測(cè)單元三軸加速度傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)摔倒情形的準(zhǔn)確檢測(cè)，提高檢測(cè)精度；

(3)本實(shí)用新型報(bào)警終端設(shè)置報(bào)警蜂鳴器和報(bào)警燈，采用多種形式報(bào)警方式，能夠及時(shí)有效地引起監(jiān)護(hù)人員注意，第一時(shí)間進(jìn)行施救處理。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。

圖中，1為監(jiān)測(cè)裝置，2為報(bào)警終端，11為供電單元，12為三軸加速度傳感器，13為控制單元，14為無(wú)線(xiàn)傳輸單元。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例

如圖1所示，一種基于步行發(fā)電的便攜式無(wú)線(xiàn)摔倒監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)裝置1和報(bào)警終端2，監(jiān)測(cè)裝置1包括供電單元11以及分別與之連接的摔倒檢測(cè)單元、控制單元13和無(wú)線(xiàn)傳輸單元14，控制單元13連接摔倒檢測(cè)單元，控制單元13還通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸單元14通信連接報(bào)警終端2，供電單元11包括步行發(fā)電機(jī)和蓄電池，步行發(fā)電機(jī)通過(guò)充電變換電路連接至蓄電池輸入端，蓄電池輸出端連接摔倒檢測(cè)單元、控制單元13和無(wú)線(xiàn)傳輸單元14?？刂茊卧?3包括單片機(jī)，本實(shí)施例中控制單元13采用STC12C5A60S2單片機(jī)，摔倒檢測(cè)單元包括三軸加速度傳感器12。

小型步行發(fā)電機(jī)將步行時(shí)人體腿部擺動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，再通過(guò)內(nèi)置的整流電路將其轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的電流儲(chǔ)存到蓄電池中去，供給三軸加速度傳感器12、單片機(jī)以及無(wú)線(xiàn)模塊使用。由于步行發(fā)電機(jī)最終的負(fù)載是電池，因此內(nèi)阻也很小，可忽略不計(jì)，在理論計(jì)算的時(shí)候可以把該步行電機(jī)當(dāng)做是同步電機(jī)來(lái)計(jì)算。根據(jù)人體走路時(shí)腿部產(chǎn)生的機(jī)械能，再經(jīng)過(guò)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)換，可以得到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)速大約為14r/min。但本發(fā)電機(jī)中真正帶動(dòng)其發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的是半徑為其5倍的圓形磁環(huán)，再加上發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸接上兩重放大倍數(shù)均為5倍的放大齒輪，同時(shí)，兩重的齒輪對(duì)小型裝置影響微乎其微，因此理論轉(zhuǎn)速可以達(dá)到1750r/min?？紤]到實(shí)際使用時(shí)會(huì)由于器件自身阻力、行走速度過(guò)慢或是器件磨損等外界因素產(chǎn)生一定的損耗，預(yù)計(jì)大約為1400r/min。根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與該發(fā)電機(jī)的輸出電壓關(guān)系，該型號(hào)的發(fā)電機(jī)輸出電壓為5.6V左右?？紤]到后續(xù)的整流電路對(duì)電壓的阻抗消耗作用，預(yù)計(jì)輸出的電壓大概為5V左右。最終，將該輸出能量?jī)?chǔ)存到蓄電池中去。

監(jiān)測(cè)裝置1所需要實(shí)現(xiàn)的功能有如下幾方面：第一，通過(guò)三軸加速傳感器連續(xù)不間斷地收集人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的數(shù)據(jù)，然后將收集到的數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)上；第二，單片機(jī)接收到三軸加速傳感器傳來(lái)的數(shù)據(jù)后，通過(guò)摔倒算法來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)經(jīng)行分析判斷，若判斷為正常狀態(tài)，則讓加速傳感器繼續(xù)收集人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的數(shù)據(jù)，若判斷為摔倒?fàn)顟B(tài)，則給無(wú)線(xiàn)傳輸單元14發(fā)送一個(gè)工作模式改變的信號(hào)；第三，無(wú)線(xiàn)傳輸單元14接收到了來(lái)自單片機(jī)的信號(hào)，立即將工作模式調(diào)整為發(fā)送模式，將摔倒的信息發(fā)送到無(wú)線(xiàn)接收端上。本設(shè)計(jì)采用Freescale公司生產(chǎn)的高性?xún)r(jià)比微型電容式三軸加速度傳感器MMA7361芯片，三軸加速度傳感器12是一種可以對(duì)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度進(jìn)行測(cè)量的電子設(shè)備，典型互動(dòng)應(yīng)用中的加速度傳感器可以用來(lái)對(duì)物體的姿態(tài)或者運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行檢測(cè)。加速度傳感器方法是設(shè)置一個(gè)三維坐標(biāo)系，再將人的身體“放”入其中，按照一般的習(xí)慣，選取Z軸為垂直方向，X軸為前后方向，Y軸為左右方向。

無(wú)線(xiàn)傳輸單元14負(fù)責(zé)傳輸當(dāng)單片機(jī)判斷為摔倒?fàn)顟B(tài)的工作信號(hào)以及接收與之配對(duì)的傳輸模塊發(fā)送來(lái)的信號(hào)。由于設(shè)備是可穿戴式設(shè)備，因此要求無(wú)線(xiàn)傳輸模塊具備體積小，功耗低，并且傳輸效率高的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)比較，本實(shí)施例選用NRF24L01無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片。

報(bào)警終端2包括報(bào)警蜂鳴器和報(bào)警燈。報(bào)警終端2所需要實(shí)現(xiàn)的功能有如下兩方面：第一，無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片一直處于接收狀態(tài)，等待監(jiān)測(cè)裝置1發(fā)出的信號(hào)；第二，單片機(jī)接收到報(bào)警信號(hào)以后，立即點(diǎn)亮報(bào)警燈，同時(shí)報(bào)警蜂鳴器工作，以示報(bào)警。