一种摔倒检测地板及方法技术

本发明专利技术涉及一种摔倒检测地板，包括：电源供电模块、传感器输入模块、微控制器模块、加热模块、网络传输模块和物联网平台。本发明专利技术的有益效果是：摔倒检测地板基于stm32芯片；设计加热模块加热烘干地板表面的水滴；加热模块中的半导体制冷片用于加热；加热模块中的导热垫片充分利用热传导，使行人鞋底的水分快速蒸发，热效率高，缩短鞋底的干燥时间；采用重力传感器检测行人通过时的重力突变，根据是否恢复正常重力来判断是否发生摔倒事件；增设应变电阻，判断受力面积形状是否与人体轮廓相符合，提升判断摔倒事件的准确度；摔倒检测地板结构简单，安装方式为悬浮式铺设，易于安装和维护；物联网平台方便用户调试地板的温度状况。

【技术实现步骤摘要】
一种摔倒检测地板及方法
本专利技术涉及人在地板上的摔倒检测领域，尤其包括一种摔倒检测地板及方法。
技术介绍
传统的室内木质地板，对使用环境的要求很高，在潮湿的环境下容易膨胀变形、霉变、虫蛀，在干燥的环境下又容易收缩变形、开裂；成品或半成品一般都采用涂层工艺形成，形成表面光滑的油漆层以保护木质地板，增加木质地板的使用寿命和美感。只是，由于该传统的木地板的油漆表面都比较光滑，当人们在上面行走时，容易滑倒，特别是地板表面被弄湿时，在其光滑的表面上容易形成水膜，显得更加湿滑。由于市场还未有烘干鞋底的水渍等地板产品，因此，提出一种摔倒检测地板及方法，就显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种摔倒检测地板及方法。这种摔倒检测地板，包括：电源供电模块、传感器输入模块、微控制器模块、加热模块、网络传输模块和物联网平台；所述加热模块包括导热垫片、加热口和半导体制冷片；所述导热垫片设置于地板表层，加热口设于导热垫片下方的地板空腔中，半导体制冷片置于加热口中；所述微控制器模块通过网络传输模块和物联网平台连接；所述电源供电模块包括线性可调电源和外置开关电源；所述外置开关电源向加热模块供电，所述线性可调电源向其余模块供电；所述传感器输入模块包括雨滴传感器、温度传感器和重力传感器；所述雨滴传感器、温度传感器和重力传感器均设置于地板表层；所述微控制器模块的主控制器为单片机；所述单片机的输入为重力传感器采集的重力数据、温度传感器采集的温度数据和雨滴传感器采集的雨量数据。作为优选，导热垫片下方的机械层处还安装有多列应变电阻；设有微处理控制器采集应变电阻的模拟信号，微处理控制器通过IIC串行与微控制器模块的主控制器连接。作为优选，所述线性可调电源输出3.3V的电压向供微控制器模块供电。作为优选，所述单片机为STM32F103C8T6；所述线性可调电源为LM317；所述温度传感器为DS18B20。作为优选，所述网络传输模块为ESP8266。作为优选，所述重力传感器为HX711。这种摔倒检测地板的工作方法，具体包括如下步骤：S1、微控制器模块的单片机开始工作，将外设初始化；S2、单片机获取重力传感器数据、温度传感器数据和雨滴传感器数据；S3、单片机向网络传输模块发送指令，网络传输模块收到指令，向物联网平台发送MQTT连接请求；若MQTT连接请求通过，则单片机通过网络传输模块向物联网平台上传JSON数据；若MQTT连接请求未通过，则网络传输模块再次向物联网平台发送MQTT连接请求直至通过；S4、若重力传感器检测到有行人经过且雨滴传感器检测到有雨量数据，则加热模块开始对地板加热；S5、若重力传感器检测到有行人经过的同时检测到重力突变，根据F＝mv/t得出下落的冲击力并取近似值；若冲击力近似值大于设定的阈值，再判断固定时间后是否恢复正常重力；若恢复正常重力则判断为摔倒事件；所述F为力，m为物体质量，v为速度；S6、若判定摔倒事件发生，则发送报警讯息；否则不发送报警讯息，返回执行步骤S4。另一种摔倒检测地板的工作方法，具体包括如下步骤：S1、微控制器模块的单片机开始工作，将外设初始化；S2、单片机获取重力传感器数据、温度传感器数据和雨滴传感器数据；S3、单片机向网络传输模块发送指令，网络传输模块收到指令，向物联网平台发送MQTT连接请求；若MQTT连接请求通过，则单片机通过网络传输模块向物联网平台上传JSON数据；若MQTT连接请求未通过，则网络传输模块再次向物联网平台发送MQTT连接请求直至通过；S4、若重力传感器检测到有行人经过且雨滴传感器检测到有雨量数据，则加热模块开始对地板加热；S5、摔倒检测：S5.1、检测重力突变；若重力传感器检测到有行人经过的同时检测到重力突变，根据F＝mv/t得出下落的冲击力并取近似值；所述F为力，m为物体质量，v为速度；S5.2、若冲击力近似值大于设定的阈值，再判断固定时间后是否恢复正常重力；若恢复正常重力则判断为摔倒事件，执行步骤S5.3；否则不为摔倒事件；S5.3、微处理控制器根据应变电阻反应数据的位置获得受力面积，若获得的受力面积大于设定值，则向物联网平台上传受力面积数据；S5.4、物联网平台令每一个受力面积数据的重力感应位置产生坐标地点；采用python3将坐标数据转换为二值图；S5.5、利用opencv和imutils判断二值图是否为人体轮廓图；S5.6、若S5.5中判断二值图为人体轮廓图，则判定摔倒事件发生；S6、若判定摔倒事件发生，则发送报警讯息；否则不发送报警讯息，返回执行步骤S4。作为优选，步骤S3所述物联网平台选用OneNet平台；步骤S5所述报警讯息由OneNet的触发器发送。本专利技术的有益效果是：摔倒检测地板基于stm32芯片；设计加热模块加热烘干地板表面的水滴；加热模块中的半导体制冷片用于加热；加热模块中的导热垫片充分利用热传导，使行人鞋底的水分快速蒸发，热效率高，缩短鞋底的干燥时间；采用重力传感器检测行人通过时的重力突变，根据是否恢复正常重力来判断是否发生摔倒事件；增设应变电阻，判断受力面积形状是否与人体轮廓相符合，提升判断摔倒事件的准确度；摔倒检测地板结构简单，安装方式为悬浮式铺设，易于安装和维护；物联网平台方便用户调试地板的温度状况。附图说明图1为摔倒检测地板的硬件框图；图2为摔倒检测地板各模块的运行流程图；图3为受力面积检测模型图；图4为摔倒检测地板模型图；图5为STM32F103C8T6最小系统图；图6为电源模块原理图；图7为网络模块电路接线图；图8为MOSFET驱动电路图；图9为ds18b20原理图；图10为HX711模块电路原理图；图11为HX711电路接线图；图12为雨滴传感器电路原理图；图13为雨滴传感器电路接线图；图14为物联网显示图；图15为实际电路原理图。附图标记说明：应变电阻1、加热口2、导热垫片3。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术。应当指出，对于本
的普通人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以对本专利技术进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本专利技术权利要求的保护范围内。本专利技术的摔倒检测地板是通过STM32F103C8T6作为核心单元采集温度、压力等数据，再通过esp8266模块使用MQTT协议传输至第三方网络平台(OneNet)，使用户可以观察自身的数据，且添加了加热模块，可以使得此产品在判断天气的温度雨量情况后在行人路过时开启加热功能对地板表面进行制热，且在特定摔倒事件(目前仅仅只能针对部分摔倒情况)时发送邮件到关联账户进行提醒。摔倒检测地板的硬件框图如图1所示，包括：电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摔倒检测地板，其特征在于，包括：电源供电模块、传感器输入模块、微控制器模块、加热模块、网络传输模块和物联网平台；所述加热模块包括导热垫片(3)、加热口(2)和半导体制冷片；所述导热垫片(3)设置于地板表层，加热口(2)设于导热垫片(3)下方的地板空腔中，半导体制冷片置于加热口(2)中；所述微控制器模块通过网络传输模块和物联网平台连接；/n所述电源供电模块包括线性可调电源和外置开关电源；所述外置开关电源向加热模块供电，所述线性可调电源向其余模块供电；/n所述传感器输入模块包括雨滴传感器、温度传感器和重力传感器；所述雨滴传感器、温度传感器和重力传感器均设置于地板表层；/n所述微控制器模块的主控制器为单片机；所述单片机的输入为重力传感器采集的重力数据、温度传感器采集的温度数据和雨滴传感器采集的雨量数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种摔倒检测地板，其特征在于，包括：电源供电模块、传感器输入模块、微控制器模块、加热模块、网络传输模块和物联网平台；所述加热模块包括导热垫片(3)、加热口(2)和半导体制冷片；所述导热垫片(3)设置于地板表层，加热口(2)设于导热垫片(3)下方的地板空腔中，半导体制冷片置于加热口(2)中；所述微控制器模块通过网络传输模块和物联网平台连接；
所述电源供电模块包括线性可调电源和外置开关电源；所述外置开关电源向加热模块供电，所述线性可调电源向其余模块供电；
所述传感器输入模块包括雨滴传感器、温度传感器和重力传感器；所述雨滴传感器、温度传感器和重力传感器均设置于地板表层；
所述微控制器模块的主控制器为单片机；所述单片机的输入为重力传感器采集的重力数据、温度传感器采集的温度数据和雨滴传感器采集的雨量数据。


2.根据权利要求1所述摔倒检测地板，其特征在于：导热垫片(3)下方的机械层处还安装有多列应变电阻(1)；设有微处理控制器采集应变电阻(1)的模拟信号，微处理控制器通过IIC串行与微控制器模块的主控制器连接。


3.根据权利要求1所述摔倒检测地板，其特征在于：所述线性可调电源输出3.3V的电压向供微控制器模块供电。


4.根据权利要求1所述摔倒检测地板，其特征在于：所述单片机为STM32F103C8T6；所述线性可调电源为LM317；所述温度传感器为DS18B20。


5.根据权利要求1所述摔倒检测地板，其特征在于：所述网络传输模块为ESP8266。


6.根据权利要求1所述摔倒检测地板，其特征在于：所述重力传感器为HX711。


7.一种由权利要求1所述的摔倒检测地板的工作方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、微控制器模块的单片机开始工作，将外设初始化；
S2、单片机获取重力传感器数据、温度传感器数据和雨滴传感器数据；
S3、单片机向网络传输模块发送指令，网络传输模块收到指令，向物联网平台发送MQTT连接请求；若MQTT连接请求通过，则单片机通过网络传输模块向物联网平台上传JSON数据；若MQTT连接请求未通过，则网络传输模块再次向物联网平台发送MQTT连接请求直至通过；
S4、若重...

【专利技术属性】
技术研发人员：张科红，张程皓，马伟锋，吴光栋，周彪，
申请(专利权)人：浙江大学城市学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33