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老龄化社会催生的跌倒检测报警系统设计
2021-09-28 00:28
本文摘要:随着人类生活水平的大大提升,人口老龄化沦为一个全球性的发展趋势。目前,我国早已转入了老龄化社会,老年人的身心健康问题获得人们更好的注目。老年人因生理结构凋亡和身体机能减退,发生意外摔倒的概率和频率十分低。 摔倒可以造成老年人身体的组织骨折、骨折甚至严重威胁生命,并从心理上给老年人造成了压力和恐惧感。实质上很多死伤并不是由于车祸摔倒本身导致的,而是由于摔倒再次发生后,老年人没获得及时的医治导致的。特别是在现在社会上不存在很多讹诈现象,造成人们不肯只能张开援助之手。

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随着人类生活水平的大大提升,人口老龄化沦为一个全球性的发展趋势。目前,我国早已转入了老龄化社会,老年人的身心健康问题获得人们更好的注目。老年人因生理结构凋亡和身体机能减退,发生意外摔倒的概率和频率十分低。

摔倒可以造成老年人身体的组织骨折、骨折甚至严重威胁生命,并从心理上给老年人造成了压力和恐惧感。实质上很多死伤并不是由于车祸摔倒本身导致的,而是由于摔倒再次发生后,老年人没获得及时的医治导致的。特别是在现在社会上不存在很多讹诈现象,造成人们不肯只能张开援助之手。

因此,在老年人再次发生摔倒后,如何尽快被找到,并收到求救信号展开及时医治显得十分最重要。为了老年人更加身体健康地生活,研究设计一个老年人的摔倒检测与报警系统具备十分最重要的研究价值和实际意义。  目前,研究研发人体摔倒检测系统方面的技术有很多种,最少见的是图像分析和加速度分析法。都是基于视频图像分析的室内摔倒自动检测系统,这种技术准确性低,人体动作清晰可见,但必须多部摄像机同时工作,且曝露了用户的个人隐私,监测范围受限,不受环境的影响也相当大。

另一种加速度分析方法,主要基于微机电系统(Micro-ElectromechanicalSystem,MEMS)传感器。MEMS技术近几年获得了较慢发展,广泛应用在摔倒检测、状态检测、运动检测等方面。文献[7-9]都是利用MEMS技术展开人体摔倒检测的,目前国内一些基于MEMS技术的跌检测虽可较好构建摔倒检测,但大多计算出来量较小、设计简单、价格昂贵,无法获得普遍的应用于。

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  设计一种基于Arduino和三轴加速度传感器的摔倒检测报警系统,动态收集人体加速度参数和地理位置信息,应用于老年人车祸摔倒后及时报警,兼备了性价比低、设计非常简单、实时性低、低功耗、可拓展的特点,实验证明了该系统的可行性和准确性。  1系统总体设计  摔倒检测报警系统由Arduino大于系统、加速度参数收集模块、GPS定位模块、GSM通信模块构成,其系统框图如图1右图。  图1摔倒检测报警系统框图  Arduino动态接管加速度参数收集模块传到的人体加速度参数值,单片机通过接管来的加速度值,经过摔倒检测算法来辨别穿着者的体态,如果检测出有摔倒的再次发生,之后启动时摔倒报警机制。

当摔倒再次发生时,通过GPS定位模块能捕捉到穿着者的明确地理位置,然后收到包括摔倒方位的报警求助信息,通报配戴者的监护人或医疗机构,展开先前的医治。本系统在考虑到这些功能市场需求的前提下,使用Arduino为掌控核心,外围相连加速度参数收集模块、GPS定位模块、GSM通信模块,来已完成整个系统的功能。  2硬件设计  硬件部分主要还包括微控制器大于系统的挑选、加速度参数收集模块、GPS定位模块、GSM通信模块,以及各个模块之间的相连。

  2.1Arduino平台  Arduino是一款基于开源的电子原型设计平台。Arduino包括两个主要的部分:硬件部分是可以用来做到电路设计的电路板,基于AVR系列单片机和ARM微控制器,有非常丰富的外设模块和硬件资源;软件部分则是ArduinoIDE,是在计算机中的程序开发环境。Arduino的模块化设计,大大简化了电子系统的设计过程。

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  其中,微控制器大于系统搭配ArduinoUno,它是基于ATMEL公司的ATmega328P单片机的硬件平台,具备32KBFlash、1KBEEPROM、14路数字输入输出口(其中6路可用作PWM输入)、6路仿真输出模块。同时,Uno预置了Bootloader程序,不必须其他外部烧写器,可以必要通过USBiTunes程序。

  2.2加速度传感器ADXL345  ADXL345是ADI公司最近发售的基于iMEMS技术的3轴、数字输入加速度传感器。ADXL345具备多种星型的测量范围,高分辨率,高灵敏度,超小的PCB,超低的功耗,标准的I2C或SPI数字模块,32级FIFO存储,以及内部多种运动状态检测和灵活性的中断方式等特性。所有这些特性,使得ADXL345有助大大简化摔倒检测算法,使其沦为一款非常适合用作摔倒检测器应用于的加速度传感器。

图2为ADXL345功能框图。  图2ADXL345功能框图  ADXL345标准的I2C数字模块可以和ArduinoUno的I2C模块便利通信,将ADXL345收集到的人体三轴加速度数据传授给单片机展开摔倒检测算法处置,图3得出了ADXL345和单片机之间的I2C总线典型相连图。ADXL345的(CS)?管脚相接高电平,回应ADXL345工作在I2C模式。

SDA和SCL是I2C总线的数据线和时钟线,分别相连到ArduinoUno适当的I2C总线模块(A4和A5)。ADXL345的INT1管脚相连到ArduinoUno的INT0(Pin2),用来产生中断信号。  图3ADXL345和单片机之间的I2C典型相连图  2.3GPS定位和GSM通信模块SIM908  SIM908是一款构建了高性能GSM/GPRS引擎和GPS引擎的芯片。


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