一種摔倒檢測報警方法及系統技術方案

本發明專利技術公開了一種摔倒檢測報警方法及系統。本發明專利技術方法包括步驟：采集人體的心電信號數據以及三維變量數據，根據采集到的三軸加速度數據判斷人體是否為摔倒狀態，若判斷為疑似摔倒狀態，將心電信號數據和摔倒警示信號同時發出；接收所述心電信號數據和摔倒警示信號，對心電信號進行小波變換處理，利用摔倒心率算法對心率進行判斷是否為摔倒時的心率；若計算的心率為摔倒時的心率，利用GPS技術讀取當前地理位置信息，并將當前位置通過短信發送給相關人員進行警示。本發明專利技術系統與上述方法對應。本發明專利技術即使在人體在復雜活動狀態，也能準確監測被監測者是否為摔倒狀態，準確率高，誤報率低。

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.

【技術實現步驟摘要】
一種摔倒檢測報警方法及系統
本專利技術屬于健康監測
，尤其涉及一種摔倒檢測報警方法及系統。
技術介紹
老年人由于人體解剖組織結構的生理代謝功能等一系列變化，身體機能開始衰退，應變能力降低，急性損傷增多。因此，如何提高老年人活動時的跌倒報警和檢測，最大限度地提高老年人的健康水平，節省醫療保險開銷，則是一個十分重要的醫療問題和社會問題。利用MEMS三軸加速度傳感器的摔倒檢測技術，目前已有許多國內外的團隊在研究，其中做的比較好的是復旦大學電子工程系的劉鵬團隊，曾在傳感技術學報上發表論文《基于MEMS三軸加速度傳感器的摔倒檢測》。對于摔倒的判斷主要難點是在于人體復雜活動(起立、坐下、跑步等)的誤報率。劉鵬團隊是引用兩個定義歸一化信號幅度域SMA和身體加速度信號幅度向量SVM。(x、y、z分別表示三軸加速度傳感器檢測到的三個軸上的作用力，i表示檢測到的第i個點)該系統是使用基于決策二叉樹的分類器將人體活動分為短暫性活動和循環性活動，區分的界限是對應5個連續的SMA離散點。對于循環活動中的快速跑步中的摔倒情況利用下列兩種方法綜合判斷：1、當SVM連續3個離散點中有兩個超過1.8g且相互間隔開，直接判定為非摔倒；當SVM連續3個離散點中有兩個連續點超過1.8g或僅有一個點超過1.8g，則預測為摔倒，并利用下面第2個方法做進一步判斷。2、使用差分SMA得DSMA，即當在循環活動中檢測到SVM超過閾值1.8g時，考察對應時刻之后3個SMA離散點的DSMA是否超過0.6g，若超過則判為摔倒發生。檢測方法流程圖如圖1所示。上述現有方法中，僅僅利用MEMS三軸傳感器或者利用陀螺儀傳感器測量摔倒的方法，雖然能夠檢測到大部分的摔倒，但是準確率還不是很高，并且容易引發一些誤報(特別是坐下)。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種適用于老年人用的摔倒檢測報警方法及系統，旨在解決人體復雜活動時，現有摔倒監測報警準確率低、誤報率高的問題。本專利技術是這樣實現的，一種摔倒檢測報警方法，該方法包括以下步驟：S1、采集人體的心電信號數據以及三維變量數據，根據采集到的三軸加速度數據判斷人體是否為摔倒狀態，若判斷為疑似摔倒狀態，將心電信號數據和摔倒警示信號同時發出；S2、接收所述心電信號數據和摔倒警示信號，對心電信號進行小波變換處理，利用摔倒心率算法對心率進行判斷是否為摔倒時的心率；S3、若計算的心率為摔倒時的心率，利用GPS技術讀取當前地理位置信息，并將當前位置通過短信發送給相關人員進行警示。優選地，在步驟S1中，所述心電信號數據通過光電容積法采集；所述三維變量數據通過ADXL362三軸加速度傳感器采集，摔倒狀態通過閾值分析摔倒識別算法進行判斷。優選地，在步驟S2中，所述摔倒心率算法包括：利用小波變換先對心電信號進行濾波處理，利用基于小波變換的心電信號特征檢測算法判斷出心點波形的特征參數的坐標；計算出心電波形中每個相鄰的各波間期，根據相鄰波間隔時間判定是否為摔倒狀態。本專利技術進一步公開了一種摔倒檢測報警系統，該系統包括：數據采集模塊，用于采集人體的心電信號數據以及三維變量數據，根據采集到的三軸加速度數據判斷人體是否為摔倒狀態，若判斷為疑似摔倒狀態，將心電信號數據和摔倒警示信號同時發出；摔倒判斷模塊，用于接收所述心電信號數據和摔倒警示信號，對心電信號進行小波變換處理，利用摔倒心率算法對心率進行判斷是否為摔倒時的心率；摔倒信號傳送模塊，用于若計算的心率為摔倒時的心率，利用GPS技術讀取當前地理位置信息，并將當前位置通過短信發送給相關人員進行警示。優選地，在數據采集模塊中，所述心電信號數據通過光電容積法采集；所述三維變量數據通過ADXL362三軸加速度傳感器采集，摔倒狀態通過閾值分析摔倒識別算法進行判斷。優選地，在摔倒判斷模塊中，所述摔倒心率算法包括：利用小波變換先對心電信號進行濾波處理，利用基于小波變換的心電信號特征檢測算法判斷出心點波形的特征參數的坐標；計算出心電波形中每個相鄰的各波間期，根據相鄰波間隔時間判定是否為摔倒狀態。相比于現有技術的缺點和不足，本專利技術具有以下有益效果：本專利技術在檢測摔倒時不僅僅利用三軸加速度來檢測摔倒，再利用硬件判斷出人體摔倒時還利用心電信號來進行進一步的分析判斷，即使人體在復雜活動狀態，也能準確監測被監測者是否為摔倒狀態，準確率高，誤報率低。附圖說明圖1是現有技術中人體摔倒檢測流程圖；圖2是本專利技術摔倒檢測報警方法的步驟流程圖；圖3是本專利技術實施例中一個周期的心電波形圖；圖4是本專利技術摔倒檢測報警系統的結構示意圖。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。參照圖2所示，本專利技術提供了一種摔倒檢測報警方法，該方法包括以下步驟：S1、采集人體的心電信號數據以及三維變量數據，根據采集到的三軸加速度數據判斷人體是否為摔倒狀態，若判斷為疑似摔倒狀態，將心電信號數據和摔倒警示信號同時發出；S2、接收所述心電信號數據和摔倒警示信號，對心電信號進行小波變換處理，利用摔倒心率算法對心率進行判斷是否為摔倒時的心率；S3、若計算的心率為摔倒時的心率，利用GPS技術讀取當前地理位置信息，并將當前位置通過短信發送給相關人員進行警示。如步驟S1所述，STC12C5A60S2芯片將采集到三維加速度數據通過SVM閾值檢測算法來判斷人體是否摔倒，若判斷為疑似摔倒狀態，則通過藍牙模塊將心電信號數據和疑似摔倒信號(疑似摔倒信號為FF)發送給藍牙手機，若檢測為正常的活動狀態，藍牙模塊只發送人體的心電信號數據。如步驟S2所述，摔倒者持有的通信終端，例如藍牙手機接收所述心電信號數據和摔倒警示信號，通信終端的芯片對心電信號進行小波變換處理，利用摔倒心率算法對心率進行判斷是否為摔倒時的心率。在步驟S2中，通信終端內置芯片先要檢測一個人體正常的心電波形，利用此正常的波形進行小波變換特征提取，獲取心電信號的特征值從而得到正常的心電參數值(正常心電信號的RR波間期)。而正常的心電信號在60～100分鐘/次，所以提取的必須在0.6s～1s之間，若不在此期間則認為是異常的心率，重新檢測獲取值。當提取到正常的值，將此值進行存儲。如圖3所示，將接收到疑似摔倒信號時的時間記為Tf，利用小波變換的心電信號特征檢測算法獲取[Tf-4,Tf+4](此區間為手機接收到硬件發送的疑似摔倒信號FF的時間前后4s內)時間內的R波峰值點的坐標，進而計算出每一個相鄰的RR間期值即RjRj+1的值，然后利用公式0.8RRa≤RjRj+1≤1.2RRa來判斷人體摔倒，即區間內每一個相鄰的RR間期值滿足這個公式則表明人為正常的狀態，否則為摔倒狀態。如步驟S3所述，通信終端檢測到人體是摔倒狀態時，則利用手機GPS讀取當前位置，再通過短信將地理位置信息發送給相關人員，以便摔倒人員能夠得到及時救助。本專利技術在檢測摔倒時不僅僅利用三軸加速度來檢測摔倒，再利用硬件判斷出人體摔倒時還利用心電信號來進行進一步的分析判斷，即使人體在復雜活動狀態，也能準確監測被監測者是否為摔倒狀態，準確率高，誤報率低。參照圖4所示，本專利技術進一步公開了一種摔倒檢測報警系統，該系統包括：數據采集模塊1，用于采本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種摔倒檢測報警方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：S1、采集人體的心電信號數據以及三維變量數據，根據采集到的三軸加速度數據判斷人體是否為摔倒狀態，若判斷為疑似摔倒狀態，將心電信號數據和摔倒警示信號同時發出；S2、接收所述心電信號數據和摔倒警示信號，對心電信號進行小波變換處理，利用摔倒心率算法對心率進行判斷是否為摔倒時的心率；S3、若計算的心率為摔倒時的心率，利用GPS技術讀取當前地理位置信息，并將當前位置通過短信發送給相關人員進行警示。

【技術特征摘要】
1.一種摔倒檢測報警方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：S1、采集人體的心電信號數據以及三維變量數據，根據采集到的三軸加速度數據判斷人體是否為摔倒狀態，若判斷為疑似摔倒狀態，將心電信號數據和摔倒警示信號同時發出；S2、接收所述心電信號數據和摔倒警示信號，對心電信號進行小波變換處理，利用摔倒心率算法對心率進行判斷是否為摔倒時的心率；S3、若計算的心率為摔倒時的心率，利用GPS技術讀取當前地理位置信息，并將當前位置通過短信發送給相關人員進行警示。2.如權利要求1所述的摔倒檢測報警方法，其特征在于，在步驟S1中，所述心電信號數據通過光電容積法采集；所述三維變量數據通過ADXL362三軸加速度傳感器采集，摔倒狀態通過閾值分析摔倒識別算法進行判斷。3.如權利要求2所述的摔倒檢測報警方法，其特征在于，在步驟S2中，所述摔倒心率算法包括：利用小波變換先對心電信號進行濾波處理，利用基于小波變換的心電信號特征檢測算法判斷出心點波形的特征參數的坐標；計算出心電波形中每個相鄰的各波間期，根據相鄰波間隔時間判定是否為摔倒狀態。4.一種摔倒檢測報警...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張忠林，席亞珂，
申請(專利權)人：蘭州交通大學，
類型：發明
國別省市：甘肅,62