一种摔倒检测报警方法及系统技术方案

技术编号:15692224 阅读:187 留言:0更新日期:2017-06-24 06:04
本发明专利技术公开了一种摔倒检测报警方法及系统。本发明专利技术方法包括步骤:采集人体的心电信号数据以及三维变量数据,根据采集到的三轴加速度数据判断人体是否为摔倒状态,若判断为疑似摔倒状态,将心电信号数据和摔倒警示信号同时发出;接收所述心电信号数据和摔倒警示信号,对心电信号进行小波变换处理,利用摔倒心率算法对心率进行判断是否为摔倒时的心率;若计算的心率为摔倒时的心率,利用GPS技术读取当前地理位置信息,并将当前位置通过短信发送给相关人员进行警示。本发明专利技术系统与上述方法对应。本发明专利技术即使在人体在复杂活动状态,也能准确监测被监测者是否为摔倒状态,准确率高,误报率低。

Method and system for detecting and alarming fall

The invention discloses a fall detection alarm method and a system thereof. The method of the invention comprises the steps of: ECG data acquisition and 3D human body data, according to the collected data to determine whether the three axis acceleration of human to fall, if judged as suspected fall state, ECG data and fall warning signal issued at the same time; receiving the ECG data and fall warning signals of ECG signal with wavelet transform, the algorithm of heart rate fell on heart rate to determine whether to fall in heart rate; if the calculated heart rate fell down when the heart rate, read the current geographic location information using GPS technology, and the current position by sending short messages to the related personnel warning. The system of the invention corresponds to the method described above. The invention can accurately monitor whether the monitored person is a falling state even in the complex activity state of the human body, the accuracy rate is high, and the false positive rate is low.

【技术实现步骤摘要】
一种摔倒检测报警方法及系统
本专利技术属于健康监测
,尤其涉及一种摔倒检测报警方法及系统。
技术介绍
老年人由于人体解剖组织结构的生理代谢功能等一系列变化,身体机能开始衰退,应变能力降低,急性损伤增多。因此,如何提高老年人活动时的跌倒报警和检测,最大限度地提高老年人的健康水平,节省医疗保险开销,则是一个十分重要的医疗问题和社会问题。利用MEMS三轴加速度传感器的摔倒检测技术,目前已有许多国内外的团队在研究,其中做的比较好的是复旦大学电子工程系的刘鹏团队,曾在传感技术学报上发表论文《基于MEMS三轴加速度传感器的摔倒检测》。对于摔倒的判断主要难点是在于人体复杂活动(起立、坐下、跑步等)的误报率。刘鹏团队是引用两个定义归一化信号幅度域SMA和身体加速度信号幅度向量SVM。(x、y、z分别表示三轴加速度传感器检测到的三个轴上的作用力,i表示检测到的第i个点)该系统是使用基于决策二叉树的分类器将人体活动分为短暂性活动和循环性活动,区分的界限是对应5个连续的SMA离散点。对于循环活动中的快速跑步中的摔倒情况利用下列两种方法综合判断:1、当SVM连续3个离散点中有两个超过1.8g且相互间隔开,直接判定为非摔倒;当SVM连续3个离散点中有两个连续点超过1.8g或仅有一个点超过1.8g,则预测为摔倒,并利用下面第2个方法做进一步判断。2、使用差分SMA得DSMA,即当在循环活动中检测到SVM超过阈值1.8g时,考察对应时刻之后3个SMA离散点的DSMA是否超过0.6g,若超过则判为摔倒发生。检测方法流程图如图1所示。上述现有方法中,仅仅利用MEMS三轴传感器或者利用陀螺仪传感器测量摔倒的方法,虽然能够检测到大部分的摔倒,但是准确率还不是很高,并且容易引发一些误报(特别是坐下)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于老年人用的摔倒检测报警方法及系统,旨在解决人体复杂活动时,现有摔倒监测报警准确率低、误报率高的问题。本专利技术是这样实现的,一种摔倒检测报警方法,该方法包括以下步骤:S1、采集人体的心电信号数据以及三维变量数据,根据采集到的三轴加速度数据判断人体是否为摔倒状态,若判断为疑似摔倒状态,将心电信号数据和摔倒警示信号同时发出;S2、接收所述心电信号数据和摔倒警示信号,对心电信号进行小波变换处理,利用摔倒心率算法对心率进行判断是否为摔倒时的心率;S3、若计算的心率为摔倒时的心率,利用GPS技术读取当前地理位置信息,并将当前位置通过短信发送给相关人员进行警示。优选地,在步骤S1中,所述心电信号数据通过光电容积法采集;所述三维变量数据通过ADXL362三轴加速度传感器采集,摔倒状态通过阈值分析摔倒识别算法进行判断。优选地,在步骤S2中,所述摔倒心率算法包括:利用小波变换先对心电信号进行滤波处理,利用基于小波变换的心电信号特征检测算法判断出心点波形的特征参数的坐标;计算出心电波形中每个相邻的各波间期,根据相邻波间隔时间判定是否为摔倒状态。本专利技术进一步公开了一种摔倒检测报警系统,该系统包括:数据采集模块,用于采集人体的心电信号数据以及三维变量数据,根据采集到的三轴加速度数据判断人体是否为摔倒状态,若判断为疑似摔倒状态,将心电信号数据和摔倒警示信号同时发出;摔倒判断模块,用于接收所述心电信号数据和摔倒警示信号,对心电信号进行小波变换处理,利用摔倒心率算法对心率进行判断是否为摔倒时的心率;摔倒信号传送模块,用于若计算的心率为摔倒时的心率,利用GPS技术读取当前地理位置信息,并将当前位置通过短信发送给相关人员进行警示。优选地,在数据采集模块中,所述心电信号数据通过光电容积法采集;所述三维变量数据通过ADXL362三轴加速度传感器采集,摔倒状态通过阈值分析摔倒识别算法进行判断。优选地,在摔倒判断模块中,所述摔倒心率算法包括:利用小波变换先对心电信号进行滤波处理,利用基于小波变换的心电信号特征检测算法判断出心点波形的特征参数的坐标;计算出心电波形中每个相邻的各波间期,根据相邻波间隔时间判定是否为摔倒状态。相比于现有技术的缺点和不足,本专利技术具有以下有益效果:本专利技术在检测摔倒时不仅仅利用三轴加速度来检测摔倒,再利用硬件判断出人体摔倒时还利用心电信号来进行进一步的分析判断,即使人体在复杂活动状态,也能准确监测被监测者是否为摔倒状态,准确率高,误报率低。附图说明图1是现有技术中人体摔倒检测流程图;图2是本专利技术摔倒检测报警方法的步骤流程图;图3是本专利技术实施例中一个周期的心电波形图;图4是本专利技术摔倒检测报警系统的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。参照图2所示,本专利技术提供了一种摔倒检测报警方法,该方法包括以下步骤:S1、采集人体的心电信号数据以及三维变量数据,根据采集到的三轴加速度数据判断人体是否为摔倒状态,若判断为疑似摔倒状态,将心电信号数据和摔倒警示信号同时发出;S2、接收所述心电信号数据和摔倒警示信号,对心电信号进行小波变换处理,利用摔倒心率算法对心率进行判断是否为摔倒时的心率;S3、若计算的心率为摔倒时的心率,利用GPS技术读取当前地理位置信息,并将当前位置通过短信发送给相关人员进行警示。如步骤S1所述,STC12C5A60S2芯片将采集到三维加速度数据通过SVM阈值检测算法来判断人体是否摔倒,若判断为疑似摔倒状态,则通过蓝牙模块将心电信号数据和疑似摔倒信号(疑似摔倒信号为FF)发送给蓝牙手机,若检测为正常的活动状态,蓝牙模块只发送人体的心电信号数据。如步骤S2所述,摔倒者持有的通信终端,例如蓝牙手机接收所述心电信号数据和摔倒警示信号,通信终端的芯片对心电信号进行小波变换处理,利用摔倒心率算法对心率进行判断是否为摔倒时的心率。在步骤S2中,通信终端内置芯片先要检测一个人体正常的心电波形,利用此正常的波形进行小波变换特征提取,获取心电信号的特征值从而得到正常的心电参数值(正常心电信号的RR波间期)。而正常的心电信号在60~100分钟/次,所以提取的必须在0.6s~1s之间,若不在此期间则认为是异常的心率,重新检测获取值。当提取到正常的值,将此值进行存储。如图3所示,将接收到疑似摔倒信号时的时间记为Tf,利用小波变换的心电信号特征检测算法获取[Tf-4,Tf+4](此区间为手机接收到硬件发送的疑似摔倒信号FF的时间前后4s内)时间内的R波峰值点的坐标,进而计算出每一个相邻的RR间期值即RjRj+1的值,然后利用公式0.8RRa≤RjRj+1≤1.2RRa来判断人体摔倒,即区间内每一个相邻的RR间期值满足这个公式则表明人为正常的状态,否则为摔倒状态。如步骤S3所述,通信终端检测到人体是摔倒状态时,则利用手机GPS读取当前位置,再通过短信将地理位置信息发送给相关人员,以便摔倒人员能够得到及时救助。本专利技术在检测摔倒时不仅仅利用三轴加速度来检测摔倒,再利用硬件判断出人体摔倒时还利用心电信号来进行进一步的分析判断,即使人体在复杂活动状态,也能准确监测被监测者是否为摔倒状态,准确率高,误报率低。参照图4所示,本专利技术进一步公开了一种摔倒检测报警系统,该系统包括:数据采集模块1,用于采本文档来自技高网
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一种摔倒检测报警方法及系统

【技术保护点】
一种摔倒检测报警方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:S1、采集人体的心电信号数据以及三维变量数据,根据采集到的三轴加速度数据判断人体是否为摔倒状态,若判断为疑似摔倒状态,将心电信号数据和摔倒警示信号同时发出;S2、接收所述心电信号数据和摔倒警示信号,对心电信号进行小波变换处理,利用摔倒心率算法对心率进行判断是否为摔倒时的心率;S3、若计算的心率为摔倒时的心率,利用GPS技术读取当前地理位置信息,并将当前位置通过短信发送给相关人员进行警示。

【技术特征摘要】
1.一种摔倒检测报警方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:S1、采集人体的心电信号数据以及三维变量数据,根据采集到的三轴加速度数据判断人体是否为摔倒状态,若判断为疑似摔倒状态,将心电信号数据和摔倒警示信号同时发出;S2、接收所述心电信号数据和摔倒警示信号,对心电信号进行小波变换处理,利用摔倒心率算法对心率进行判断是否为摔倒时的心率;S3、若计算的心率为摔倒时的心率,利用GPS技术读取当前地理位置信息,并将当前位置通过短信发送给相关人员进行警示。2.如权利要求1所述的摔倒检测报警方法,其特征在于,在步骤S1中,所述心电信号数据通过光电容积法采集;所述三维变量数据通过ADXL362三轴加速度传感器采集,摔倒状态通过阈值分析摔倒识别算法进行判断。3.如权利要求2所述的摔倒检测报警方法,其特征在于,在步骤S2中,所述摔倒心率算法包括:利用小波变换先对心电信号进行滤波处理,利用基于小波变换的心电信号特征检测算法判断出心点波形的特征参数的坐标;计算出心电波形中每个相邻的各波间期,根据相邻波间隔时间判定是否为摔倒状态。4.一种摔倒检测报警...

【专利技术属性】
技术研发人员:张忠林席亚珂
申请(专利权)人:兰州交通大学
类型:发明
国别省市:甘肃,62

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