本申請涉及傳感器技術領域，具體涉及一種基于水平傳感器的上下床監護系統，還涉及一種基于水平傳感器的上下床監護方法。

背景技術：

隨著中國進入老齡化社會，老人群體急速增加，有跌倒史或者行動不便的老人，在住院時常常會在下床時，因監護不周而跌倒，對老人造成二次傷害，嚴重危及到老年人的生命安全。

現有解決這種問題的方案主要有三種：一種是采用視頻監控，這種方式將老年人在醫院內的起居暴露在攝像監控中，對大多數老年人來說，是無法接受的。二是醫院采用巡視的方法，加強對病人尤其是老年病人的巡視，及時掌握老人的情況。國家對不同病情等級的患者規定了明確的巡視時間：最高等級的特級監護患者要隨時巡視，觀察狀況，一級護理患者要每小時巡視一次，二級護理患者要求每兩小時巡視一次，三級護理患者要求每三小時巡視一次。但是在實際操作中，這種巡視存在一些問題，造成監護人員不能及時的預防老年人跌倒，這些問題包括：一是巡視的人員少，時間短，并非實時陪伴，阻止下床跌倒的概率不高；二是監護人員巡視時，難免打擾到老人休息，這對于本就難以入睡的老人來講，更是不能忽視的問題，造成了老人對巡視的抵觸。而最后一種方式是，在床邊安裝按鈕，老人想起床時，按下按鈕，這時便會有監護人員來攙扶老人起床，但多數老年人記憶力并不好，要他/她記住并習慣這種方式，本身也有些為難。

現有技術中，比如申請號cn201610698291.5，基于物聯網的老人看護系統，該發明提供一種基于物聯網的老人看護系統，包括環境監控單元、視頻監控單元監控平臺和數據庫，環境監控單元通過傳感器組實時采集居住環境數據，并通過自組織的無線網絡發送給監控平臺；視頻監控單元通過數字攝像頭采集監控視頻，并發送監控視頻給監控平臺；監控平臺對居住環境進行實時監控；對監控視頻中的運動目標進行識別，在視頻監測到運動目標處于摔倒狀態時，同時分析智能手環采集的生命體征信息是否發生突變，如發生突變，則確認老人確實處于摔倒狀態。在另外一份申請號cn201220138112.x，一種用于醫院病房及養老機構老人房煩人求助報警系統，該發明涉及一種用于醫院病房及養老機構老人房的求助報警系統，其包括若干按鈕組、若干控制器、若干警示燈、若干樓層監控臺、若干網絡分配器、一總臺以及一服務器；其中，所述每組按鈕組以及一警示燈分別連接至一控制器上；每一控制器連接至一樓層監控臺上；每一樓層監控臺連接至一網絡分配器上；所述若干網絡分配器并聯連接至所述總臺；所述總臺與服務器連接。

但是，上述現有技術明顯存在如下幾點問題和不足：

1)將老人的生活起居暴露于攝像頭之下，雖然能達到實時監護的目的，但是嚴重侵犯了老人的隱私權，給老人帶來較大的心理角度，社會爭議較大；

2)巡視人員少，且也并不是實時監護到，依然存在很大的隱患，使老人起床時因無人攙扶而發生跌倒；

3)使用按鈕進行求助報警，需要培養老人養成下床按按鈕的習慣，這對于老人，尤其是有過疾病史的老人來講，有些為難之處。而且，求助按鈕通常是設置在床頭或者床的上方，老人需要撐起身體才能夠到，這對老人來說又是一種考驗，甚至還會因此而產生扭傷等危險。

因此，在本技術領域中，亟需提供一種新的監護系統。

技術實現要素：

基于此，有必要針對上述問題，提供一種基于水平傳感器的上下床監護系統和方法，以避免對需監護的人員進行長期監控、或防止監護不到位等而對用戶造成傷害等突發情況。

一種基于水平傳感器的上下床監護系統，所述監護系統包括多個水平傳感器、通信模塊和處理模塊：

所述多個水平傳感器，設于上下床時對應的角度敏感區、并根據角度敏感區的特性對應分布排列，用于實時檢測角度敏感區的傾斜角度變化；

所述通信模塊，用于將所述多個水平傳感器檢測到的傾斜角度變化發送給所述處理模塊；

所述處理模塊，用于根據所述傾斜角度變化產生控制信號，以根據所述控制信號對上下床動作進行實時監護。

一種基于水平傳感器的上下床監護方法，所述監護方法采用上述的監護系統，用于對老弱病殘孕的用戶進行上下床動作的實時監護。

本申請上述基于水平傳感器的上下床監護系統和方法，通過將多個水平傳感器設于上下床時對應的角度敏感區、并根據角度敏感區的特性對應分布排列，以利用多個水平傳感器實時檢測角度敏感區的傾斜角度變化，接著通過通信模塊將所述多個水平傳感器檢測到的傾斜角度變化發送給處理模塊，最終利用處理模塊根據所述傾斜角度變化產生控制信號，以根據所述控制信號對上下床動作進行實時監護。通過此種方式，本申請避免將用戶的生活起居暴露于攝像頭之下，保護用戶的隱私權，而且能夠解決巡視人員少的缺陷，還能避免造成對用戶的進一步傷害，本申請利用較低的成本實現對用戶的最優監護。

附圖說明

圖1為一實施例中基于水平傳感器的上下床監護系統的結構示意圖，其中，顯示了具體的設置位置并顯示了其中包含具體數值的示例；

圖2為圖1實施例中水平傳感器與床墊之間配合方式的結構示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1，圖1為一實施例中基于水平傳感器的上下床監護系統的結構示意圖，其中，顯示了具體的設置位置并顯示了其中包含具體數值的示例。

如圖1所示，本申請提供一種上下床監護系統，所述監護系統包括多個水平傳感器10、通信模塊(圖未示)和處理模塊11，其中，處理模塊11為圖1中的cpu，與cpu連接的多個示例圓形即為多個水平傳感器10，此外還可以包括電源模塊等，在此不作顯示。

其中，所述多個水平傳感器10可以設于上下床時對應的角度敏感區(圖1中101所示矩形區域)、并根據角度敏感區101的特性對應分布排列，用于實時檢測角度敏感區101的傾斜角度變化。

需要特別說明的是，本實施例提及的角度敏感區101的特性，主要是針對用戶在上下床時，對床或床墊等施加壓力最大、而導致發生傾斜角度變化最大的敏感區域，比如由于用戶上下床姿勢的不一致性，如有些會在床中間坐起，再用雙手撐住，挪移到床邊，進行下床動作，而有些會側身移動到床邊，再坐起，再進行下床動作；而有些則會平躺著挪移到床邊，雙腳先著地，再側身站起；但是，無論是哪一種起床的動作情形，用戶的大腿側等壓力最大的部位，都會壓住床墊的邊緣，且靠近正常睡眠時的臀部附近區域，因此，角度敏感區101的特性就是該區域受壓最大、最容易發生形變而導致傾斜角度變化，本實施例將水平傳感器10設于該區域并根據該區域的特性進行分布排列，能夠在使用最少的水平傳感器10的情況下，利用較低的成本，獲得高度準備的檢測結果。

在本實施例中，所述通信模塊可以用于將所述多個水平傳感器10檢測到的傾斜角度變化發送給所述處理模塊11。

接著，所述處理模塊11可以用于根據所述傾斜角度變化產生控制信號，以根據所述控制信號對上下床動作進行實時監護。

其中，本實施例的所述通信模塊可以為藍牙模塊或串行外設接口spi。

優選地，所述監護系統還包括床墊，多個水平傳感器10可以分布于距離所述床墊的床頭0.9米～1.2米的所述角度敏感區內。其中，圖1所示的床墊中，為床墊的俯視圖，其中俯視圖的上方為床頭、下方為床尾，兩側為可供用戶上下床墊的側邊，優選地，本實施例的床墊采用比較通用的比例尺寸，即長度為2m(米)、寬度為1m，高度可以為10cm(厘米)。具體而言，本實施例的所述床墊為彈簧床墊，且其墊芯由彈簧組成，以棉布裝成袋，并以膠黏合方式密合制得。

不難理解的是，本實施例的上述多個水平傳感器10、通信模塊和處理模塊11均可以直接設置于床墊上。

在其他實施例中，所述監護系統還可以包括存儲器(圖未示)，所述處理模塊11還可以用于采用機器學習的方式提取傾斜角度變化的電信號，對上下床動作進行循環學習，將反饋結果的樣本存為特征庫；所述存儲器，用于存儲與上下床動作對應的所述特征庫。

具體而言，所述處理模塊11還用于對所述電信號的數據信號進行預處理、并進行特征提取和數據清洗，將提取和清洗后的數據投射到二維平面后使用k近鄰算法進行分類決策，并分析其與特征庫中的樣本距離，根據分類結果和距離將新舊樣本中匹配度最低的樣本剔除，以更新所述特征庫。

需要特別說明的是，所述處理模塊11具體可以包括依序連接的濾波模塊、放大模塊和數據處理模塊，用于對所述多個水平傳感器10檢測到的所述傾斜角度變化中的電信號進行濾波、放大以及數據預處理。

其中，所述數據處理模塊可以為stm32單片機(stm32為嵌入式應用內核)，所述監護系統還可以包括報警模塊，所述stm32單片機可以將所述控制信號通過通訊方式發送給所述報警模塊以進行實時監護。通過這種方式，可以獲得更高性能、而低成本和低功耗。在本實施例中，報警模塊可以為監控中心的報警燈、蜂鳴器等等，此外，還可以包括監護人員安排模塊，以在報警模塊發生報警后，通過監護人員安排模塊安排人員進行實時跟進處理。

其中，所述stm32單片機可以將所述控制信號通過iic或spi通訊方式發送給所述報警模塊。

需要說明的是，本實施例所述stm32單片機將對濾波、放大后輸入的數字信號進行處理，將時間段ts內輸入數據的方差variance與預設閾值thvariance進行比較，公式如下：

s(d)＝1，if(variance>thvariance)

s(d)＝0，if(variance≤thvariance)

其中，本實施例優選地設置ts為0.5秒，若s(d)＝1，則判斷為上下床動作，通過這種方式，可以最大限度地進行周期監測判斷，避免遺漏。值得注意的是，所述stm32單片機可以利用自帶的ad(模數)轉換模塊對放大后的模擬信號進行處理而得到數字信號。

請結合圖2所示，所述床墊包括用于與用戶接觸的上蓋毯12，所述多個水平傳感器10為柔性水平傳感器，在柔性水平傳感器的四周縫合柔性絕緣材質，并縫合到所述上蓋毯的下表面。

下面結合具體的實例對本申請進行描述，如圖1所示。

本實例設計一種可嵌入柔性水平傳感器10的床墊，多個水平傳感器10的其中三個水平傳感器10，在靠近床墊的側邊0.05米處，沿距離所述床墊的床頭0.9米～1.2米的方向每隔0.10米進行嵌入設置。此種方式針對只有一邊方便上下床的情況。

針對兩側邊都方便上下床的情況，水平傳感器10可以為六個，另外三個水平傳感器10在靠近床墊的另一側邊0.05米處，沿距離所述床墊的床頭0.9米～1.2米的方向每隔0.10米進行嵌入設置，以在所述床墊的兩側邊形成對稱分布(如圖1所示示例)。

在具體的工作過程中，可以通過電源對依序連接的水平傳感器10、濾波模塊、放大模塊、stm32單片機(包括ad轉換模塊和數據處理模塊)、報警模塊、通信模塊等進行供電，可以通過通信模塊連接監控中心、并最終根據結果派出護工執行監護工作。

不難看出，本實施例與以往的監護方式相比，使用該床墊不需要侵犯到用戶的隱私，也不會打擾到用戶休息，更不需要改變用戶的習慣。其次，方案可行性高，本申請的設備采用的是嵌入床墊里的水平傳感器10，不會造成老人任何的不舒適感，還與濾波模塊、放大模塊、判斷及報警模塊等相結合，能及時的向比如監控中心反映用戶的上下床活動。本實施例系統成本低，易推廣，而且只需要在床墊長邊邊緣嵌入水平傳感器等檢測模塊，具有經濟優勢。

本申請還提供一種基于水平傳感器的上下床監護方法，所述監護方法可以采用上述實施例任一所述的監護系統，具體而言，本實施例的上下床監護方法用可以于對老弱病殘孕的用戶進行上下床動作的實時監護。

其中，本實施例的上下床監護方法整體方法流程可以包括：水平傳感器檢測傾斜角度變化，接著通過濾波和放大處理，然后對處理后的電信號進行處理，從而進行上下床動作識別，最終輸出監護結果。

總而言之，本申請可以針對行動不便的老人在下床時容易跌倒的情況而設計，該方法在床墊兩側邊緣嵌入了水平傳感器，在老人下床時進行準確監護。同時，該床墊的水平傳感器嵌入方式方便易操作，成本很低，十分有利于推廣與應用。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露系統和方法，可以通過其它的方式實現。例如，以上所描述的系統實施例僅僅是示意性的，所述模塊的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個模塊可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特征可以忽略，或不執行。

另外，在本申請各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現，也可以采用軟件功能單元的形式實現。

所述系統對應的方法，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基于這樣的理解，本申請的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)或處理模塊(processor)執行本申請各個實施方式所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

以上所述僅為本申請的實施例，并非因此限制本申請的專利范圍，凡是利用本申請說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本申請的專利保護范圍內。