一种基于极限学习机的老人监护系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于极限学习机的老人监护系统，该系统包括：蓝牙数据采集模块、手机APP模块、服务器模块。蓝牙数据采集模块包括蓝牙模块和传感器，用于采集老人身上的活动数据，并将数据通过蓝牙传输到手机APP模块上。手机APP模块用于收集老人的GPS数据，并通过TCP/IP协议将传感器数据和GPS数据传输到服务器模块。服务器模块包括服务器和GPRS模块，用于利用已训练的极限学习机对数据进行实时处理，在发生预警时会及时将预警信息通过短信的方式发送到监护人手机上。本实用新型专利技术在提高老人异常情况检测准确率的同时，运用极限学习机有效提高老人异常情况检测的速度，使监护系统具有快速、准确率高等优点。

An elderly monitoring system based on extreme learning machine

The utility model discloses an elderly monitoring system based on the extreme learning machine, which comprises a Bluetooth data acquisition module, a mobile phone APP module and a server module. Bluetooth data acquisition module includes Bluetooth module and sensor, which is used to collect the active data of the elderly, and the data is transmitted to the mobile phone APP module through bluetooth. The mobile phone APP module is used to collect the GPS data of the elderly, and the sensor data and GPS data are transmitted to the server module through the TCP/IP protocol. The server module includes a server and a GPRS module, used to limit the trained learning machine for real-time processing of data, in the event of early warning will be timely warning information by SMS sent to mobile phone guardian. The utility model improves the detection accuracy of the abnormal situation of the elderly, and uses the extreme learning machine to effectively improve the detection speed of the abnormal situation of the old people, so that the monitoring system has the advantages of high speed and high accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种基于极限学习机的老人监护系统
本技术涉及医疗健康和机器学习
，具体涉及一种基于极限学习机的老人监护系统。
技术介绍
科技的日新月异的发展，带动着老人监护技术的不断创新。在以前，如果家庭成员中有自理能力较弱的长者，则一般需要长期有人在旁照料，以防发生一些能够威胁到其生命安全的危险情况，如老人的以外跌倒。而在科技发达的今天，只能监护技术已经有了一定程度的发展，用户能够通过一些设备远程了解家中长者的活动情况，如发生异常情况，用户可以及时得知并尽早处理。虽然目前不少学者提出了老人监护方法，但目前方法的研究仍存在诸多问题，如现有的老人监护方案大多只是利用了三轴加速度传感器和陀螺仪作为异常情况判断的依据，由于采集数据的种类单一，没有更多的有用信息提供给系统进行判别，因此系统有一定的误报率。此外，目前的老人监护算法一般分为阀值法和智能算法两类。阀值法的缺点在于需要人为设置预警的阀值，这种阀值是通过经验获得的，难以确定一个最佳的数值且阀值的高低还影响着系统检测的准确率，这类算法的表现一般不稳定。而如今用于老人监护的智能算法虽然能够较好的解决阀值法需要人为设置预警阀值的问题，但是带来的问题是智能算法需要花大量的时间进行算法的训练，在算法执行的过程中一般还需要花费大量的计算机资源进行计算，不利于系统的实时工作。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于极限学习机的老人监护系统。本技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种基于极限学习机的老人监护系统，所述老人监护系统包括：蓝牙数据采集模块、手机APP模块、服务器模块，所述蓝牙数据采集模块包括蓝牙模块以及传感器，用于收集用户身体各项活动数据，并通过所述蓝牙模块将数据发送到所述手机APP模块；所述手机APP模块用于采集GPS数据和接收来自所述蓝牙数据采集模块的数据，并将所述蓝牙数据采集模块的数据和所述GPS数据发送到所述服务器模块上；所述服务器模块包括服务器和GPRS模块，用于接收来自所述手机APP模块的数据，并利用已训练的极限学习机对数据进行处理，判别是否发生异常情况，并将预警信息通过所述GPRS模块发送到监护人手机上。进一步地，所述传感器包括：佩戴于人体腰部的三轴加速度传感器和三轴陀螺仪、佩戴于人体手腕的心率传感器、分别佩戴于人体左右脚底的第一压力传感器和第二压力传感器，各传感器的通信接口与所述蓝牙模块的I/O接口相连，各传感器的电源接口与所述蓝牙模块的电源提供接口相连。进一步地，所述蓝牙模块采用配有CC2540蓝牙芯片的第二代NewSmartRF开发板，其扩展I/O接口用于接收各个传感器数据，其电源提供接口用于给各个传感器提供电源，主要功能为采集各传感器数据并将数据发送到手机APP模块上。进一步地，所述手机APP模块通过手机的蓝牙无线接口与所述蓝牙数据采集模块中的蓝牙模块连接，接收传感器数据，此外，所述手机APP模块还通过移动互联网与所述服务器模块连接，将各个传感器数据和手机GPS数据发送给所述服务器模块。进一步地，所述服务器模块包括服务器和GPRS模块，其中服务器通过移动互联网与所述手机APP模块连接，接收传感器数据和GPS数据，用已训练好的极限学习机进行实时处理，如发生异常情况则将预警信息发送给GPRS模块。进一步地，所述GPRS模块采用SIM800C开发模块，并与服务器通过USB接口进行连接，用于接收和执行服务器的指令。进一步地，所述预警信息以短信的方式通过GPRS模块发送到监护人的手机上，短信的内容包括意外发生的内容以及地点。本技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1)本技术采用多种传感器作为判断的依据，和采用手机的GPS导航作为定位依据。提高异常情况判别的准确率之外还提供了异常情况发生的地点信息。2)本技术采用极限学习机作为异常情况判别算法，有效提高算法的训练速度、运行速度以及检测老人异常情况的准确率。附图说明图1是本技术中公开的一种基于极限学习机的老人监护系统的结构框图；图2是本技术中公开的蓝牙数据采集模块的结构组成图；图3是本技术公开的一种基于极限学习机的老人监护方法的训练流程图；图4是本技术公开的一种基于极限学习机的老人监护方法的执行流程图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例一参照图1中一种基于极限学习机的老人监护系统的结构框图，如附图1所示，该老人监护系统包括蓝牙数据采集模块、手机APP模块、服务器模块。其中，蓝牙数据采集模块的工程过程如下：a)采集佩戴于老人身上的各个传感器数据，发送到蓝牙模块上；b)蓝牙模块将传感器数据发送到手机APP模块上。其中，手机APP模块的工作过程如下：a)接收来自蓝牙模块的传感器数据；b)采集GPS数据；c)将传感器数据和GPS数据一并发送到服务器模块上。其中，服务器模块的工作过程如下：a)接收来自手机APP模块的传感器数据和GPS数据；b)调用已训练的极限学习机对数据进行处理；c)将预警信息和相关指令发送给GPRS模块；d)将预警信息发送到监护人手机上。该系统各个模块的组成及工作原理如下：(1)参照图2所示，为一种基于极限学习机的老人监护系统的蓝牙数据采集模块结构图。蓝牙数据采集模块由蓝牙模块和若干的传感器组成，佩戴于老人身上，用于收集老人身体各项活动数据，并通过蓝牙模块将数据发送到手机APP模块。其中蓝牙模块采用配有CC2540蓝牙芯片的第二代NewSmartRF开发板，其电源提供接口与各个传感器的电源接口相连，其扩展I/O接口与各个传感器的通信接口相连，其蓝牙无线接口与手机APP模块的蓝牙无线接口连接。蓝牙模块通过I/O接口接收各个传感器采集的老人活动数据，并利用蓝牙4.0协议经由蓝牙无线接口将数据发送到手机APP模块上。此外蓝牙数据采集模块所包括的传感器如下：a)三轴加速度传感器：个体运动时，会在三个正交方向产生不同的加速度，这些加速度的变化值可用来判断身体姿势的变化，是判断个体是否发生跌倒的依据。该传感器佩戴于老人腰部，数据采集速率为50Hz。b)陀螺仪：现在陀螺仪可以精确地确定运动物体3个正交方向的转角，通过陀螺仪可以获取人体运动方位的变化来判断跌倒。该传感器佩戴于老人腰部，数据采集速率为50Hz。c)心率传感器：根据人体血液是红色的，即人体血液会反射红光吸收绿光的原理，获得心率数据。通过陀螺仪获得人体心率变化来判断跌倒。该传感器佩戴于老人手腕，数据采集速率为25Hz。d)压力传感器：压力的变化或导致传感器内部电阻的改变，因此压力传感器可以准确地测量出老人脚步压力的改变，由此判断老人的活动状态。该传感器有第一传感器和第二传感器，分别佩戴于老人左右脚底，数据采集速率为50Hz。上述各传感器的通信接口与所述蓝牙模块的I/O接口相连，如图2中实线箭头，电源接口与蓝牙模块的电源提供接口相连，如图2中虚线箭头且除心率传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于极限学习机的老人监护系统，其特征在于，所述老人监护系统包括：蓝牙数据采集模块、手机APP模块、服务器模块，所述蓝牙数据采集模块包括蓝牙模块以及传感器，用于收集用户身体各项活动数据，并通过所述蓝牙模块将数据发送到所述手机APP模块；所述手机APP模块用于采集GPS数据和接收来自所述蓝牙数据采集模块的数据，并将所述蓝牙数据采集模块的数据和所述GPS数据发送到所述服务器模块上；所述服务器模块包括服务器和GPRS模块，用于接收来自所述手机APP模块的数据，并利用已训练的极限学习机对数据进行处理，判别是否发生异常情况，并将预警信息通过所述GPRS模块发送到监护人手机上。

【技术特征摘要】
1.一种基于极限学习机的老人监护系统，其特征在于，所述老人监护系统包括：蓝牙数据采集模块、手机APP模块、服务器模块，所述蓝牙数据采集模块包括蓝牙模块以及传感器，用于收集用户身体各项活动数据，并通过所述蓝牙模块将数据发送到所述手机APP模块；所述手机APP模块用于采集GPS数据和接收来自所述蓝牙数据采集模块的数据，并将所述蓝牙数据采集模块的数据和所述GPS数据发送到所述服务器模块上；所述服务器模块包括服务器和GPRS模块，用于接收来自所述手机APP模块的数据，并利用已训练的极限学习机对数据进行处理，判别是否发生异常情况，并将预警信息通过所述GPRS模块发送到监护人手机上。2.根据权利要求1所述的一种基于极限学习机的老人监护系统，其特征在于，所述传感器包括：佩戴于人体腰部的三轴加速度传感器和三轴陀螺仪、佩戴于人体手腕的心率传感器、分别佩戴于人体左右脚底的第一压力传感器和第二压力传感器，各传感器的通信接口与所述蓝牙模块的I/O接口相连，各传感器的电源接口与所述蓝牙模块的电源提供接口相连。3.根据权利要求1所述的一种基于极限学习机的老人监护系统，其特征在于，所述蓝牙模块采用配有CC2540蓝牙芯片的第二代Ne...

【专利技术属性】
技术研发人员：周智恒，劳志辉，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44