老年人跌倒检测原型系统设计与实现

A. 什么是老人摔倒监测报警系统

智能养老物联网应用，在养老机构和老人家中，开展老人定位求助、老人跌倒自动检测、版老人卧床权监测、痴呆老人防走失、老人行为智能分析、自助体检、运动计量评估等服务。目前，庐阳乐年长者之家已开始实践，实现了智能化的房间内安装了无线门窗磁感应器、门用无线云智能锁、无线电动窗帘、无线红外入侵探测器等高。科技装备，让老人的生活变得安全而
便利
有A、B两款，分别有定位功能、电子围栏功能、被动呼叫功能、动态追踪功能和增加的短信接收功能、手电、收音机、手机功能。

生命感应装置

这个装置是利用现代电子技术及通讯技术，通过对人体红外线的监测，来判断家中是否有人；对监控到的活动人体红外线进行记录，根据记录来分析判断老人是否安全，避免老人发生意外无人救助或猝死。这个装置的优点是：无射线，对人体无害；老人无需任何操作。

跌倒警报器

这个新产品有两大功能：一是跌倒报警，当老人意外跌倒，系统可立即发现并自动报警；二是无活动紧急报警，老人长时间没有活动迹象，报警器即可发出警示信息。

全球眼

授权人24小时内都可以通过电脑、手机上网观察老人情况。

目前，这些科技助老新产品已在一些区试点，8月将在全市推广，老人们可申请使用。

B. 老人跌倒监测系统最大的作用是什么

发生跌倒并因此受伤或死亡的风险越高。
在中科院深圳先进院的一间实验室中，经常上演特殊一幕：在铺着厚厚海绵垫的房间中，设置了湿滑、上下楼梯、绳子障碍等各种场景，科研人员们要做的就是：不断地摔倒。
看似难以理解的行为，
要解决的却是无比严肃的问题：
预防老年人跌倒。
近日，团队负责人、中科院深圳先进院研究员赵国如告诉记者，经过十余年研发，他们目前已建立了智慧防跌倒三重干预解决方案，并建立了“防跌倒技术”专利池。
“跌跤”是老年人大敌
今年5月，国家统计局发布的第七次全国人口普查数据显示，我国65岁以上老人已超1.9亿，积极应对人口老龄化成主要任务之一。其中，预防跌倒是基本养老服务体系建设的盲点和难点。
为什么“跌了一跤”会是老年人的“大敌”？
赵国如表示，由于骨质疏松等原因，40%-70%的跌倒，会对老年人造成不同程度的伤害。“比如常见的髋部骨折，要求长时间卧床休养，伴随而来的肌肉萎缩、关节挛缩等一系列并发症，使之成为继心脑血管疾病和肿瘤后的第三大老年人‘杀手’。”他告诉记者。
除了生命威胁，
跌倒后所产生的医疗费用也不容忽视。
据统计，
我国每年用于跌倒的
直接医疗费用超过100亿元，
间接费用更高达3-5倍。
事实上，在国际疾病分类第十版中，已经将跌倒归为疾病的一种。“这种疾病特殊在风险评估难度较大。目前，绝大多数医院也没有设立防跌倒门诊。”赵国如说。
为此，团队研发了一系列产品，分别针对跌前预警、跌中防护和跌后监护，力图让老年人不再被跌倒所困。
中科院深圳先进院研发的防摔倒产品。
自主研发防跌“三部曲”
据赵国如介绍，产品的核心技术在于算法。为此，需要大量数据和试验作为支撑，“研究初期，我们征集不同年龄和体型的志愿者，包括团队成员亲自上阵，利用自主研发的人体传感器，模拟了上万次的不同跌倒场景，收集了大量数据。”他表示。
基于此，团队研发出一套计算机化的跌倒风险定量筛查系统，对于易跌老年人，能快速将其分为低、中、高风险三类，并针对不同类型，开发出防跌“三部曲”。
第一步
首先，针对中低风险易跌人群，团队自主研发了穿戴式跌倒预警器，老年人佩戴在腰上，进行一些危险动作时，预警器会振动并发声，提醒其不要再重复类似动作。团队工程师宁运琨表示，预警器有两个难点：第一是精准识别危险动作，减少误报；第二是迅速触发预警。
据悉，团队的算法识别准确率已达到93%以上，这也是国际上率先实现跌前主动预警的产品。
第二步
其次，针对高风险易跌倒人群，团队基于微机械自动充气防护技术，研发出跌倒髋部仿生防护气囊，即在跌倒发生瞬间，自动弹出气囊，对髋部进行缓冲防护。显然，这一步要考验跌倒的精准预测和气囊的及时弹出。据宁运琨介绍，人从跌倒到倒地需要0.5-0.6秒，而防护系统从预测跌倒到气囊充气弹出，整个过程在0.3秒以内。
事实上，2009年，日本千叶大学率先设计出穿戴式防跌倒气囊，开启了全新篇章。此后，美国、以色列等国的公司先后进行了相关研究。但是成本较高、灵活性较差、佩戴沉重等问题，导致市场接受度不高。“做老百姓用得起的防跌气囊”，是团队的愿景。
第三步
第三，针对已经发生的跌倒事件，团队构建了基于云技术的跌倒远程监护管理平台，实现被监护人和监护人端实时互联互通，响应时间在30秒以内。
目前，团队产品已在解放军总医院、深圳市罗湖医院、深圳市第二人民医院等临床试用，服务上万人。团队相关研究已申请国内外专利140项。

C. 老人摔倒监测报警系统能实现哪些目标

老人摔倒监测报警系统能实现哪些目标？21世纪的来临，使全世界范围内人口老年化的进程加快，在这种全球趋势的情形下，中国也不例外，随着我国人口老年化进程的加剧，社会对这一群体的健康保障将承担越来越艰巨的责任。年龄的增长，身体解剖组织结构和生理代谢发生变化，由于自身疾病或者外界的影响，老年人常会发生意外跌倒，有时候甚至是健康的老年人也会发生，据国外研究机构统计，约有的超过65岁的老人平均每年发生一次跌倒，且随着年纪的增加，概率也增加，而本身身体有病痛或者伤害的老人，就更容易发生意外的跌倒。而跌倒次数巨大的背后，是由跌倒带来的辅助治疗所需消耗的高昂费用，以及照顾跌倒人群消耗的巨额社会资源，有研究表明，社会支付的医疗费用超过50万亿元，而付出的代价则为160-800万亿元人民币。

然而，跌倒造成的伤害不仅体现在身体的即时受伤，还体现在未得到及时的帮助而造成的所有后续恶劣影响。所以，针对跌倒问题，除了做好事先防范工作之外，如安全教育等，还应该在发生跌倒时，最快的将受伤人员送往医院进行救治，所以发明一个能够实时监测到跌倒并通知医护人员救治的产品很重要。

1.2研究目的和意义

当前计算机、通信、集成电子等科学技术的飞速发展，以及社会对保健产品的关注，都推动了家庭看护产业的发展，而其中针对老年人的跌倒探测领域的探索深入，对保证老年人生活的安全健康，意义重大。一般的跌倒检测器通过分析反映人体姿势的加速度值和能量变化，一旦出现异常情况时，可以及时告知医院进行救治，跌倒检测器可随身佩戴，不影响老年人的日常生活，可以让老年人不再畏惧跌倒，让他们更放心的去享受屋外的世界，丰富晚年生活趣味；另一方面也减轻了跌倒带来的对子女和社会的压力，响应了我国的建设以人为本的和谐社会的号召。

1.3国内外研究现状

目前对老年人跌倒检测技术相关研究主要的研究成果是利用加速度传感器检测装置,监测在跌倒事件发生时人体各方向加速度值，利用阈值检测或者模式识别的方法，对老年人的身体姿势状态进行实时检测，算法判断到处于跌倒状态后，再利用远程无线报警系统进行报警，通知护理人员进行救治，实现老年人的远程监护。

国外的“基于PDA的临床护理仪器”,帮助医护人员进行血压、身体温度以及其他日常信息的记录，能够极大地减小医院对病人的日常信息进行测试的开销，并且保证了数据记录的正确性等；另外中则是将收集的反映人体加速度信息的传感器信号通过无线发送的通信方式，传递到PC终端进行最后数据的融合。而跌倒检测之于国内主要是自动化机器人，已发布的塔米(Tami)的主要功能之一就是看护老人,塔米能够24小时不间断的对老年人的血压和脉搏进行监测，在异常情况下进行报警并联系医护人员；另外国家十一五期间将服务类机器人列为了国家高科技制造术的领头计划,指出将开发出一批实用性产品，旨在凭借现代技术改善老年人和残障人士的生活品质。

目前应用最普遍的跌倒检测技术有三类：（1）第一种为基于图像视频的方法，摄像头拍摄人体的活动图像，经过算法分析后确定人体状态，较为准确，但用户隐私是个待解决的问题；（2）基于音频信号的分析，分析跌倒冲击导致振动的频率，但适应性和正确性较差，且开销较大，一般作为其他检测方法的辅助手段；（3）基于穿戴式的检测装置，在穿戴设备中包含了微小的传感器装置和单片机处理器，能够随时监测人体各种状态，单片机利用感知到的传感器数据，再结合跌倒检测的相关算法进行跌倒判断。

D. 老年人的智能手环真的能检测到摔倒的状态吗

不能。智能穿戴手环的功能介绍：

1、GPS功能。内置的GPS连接器，一键SOS求救，简单的操作可以随时地把用户的身体状况和位置信息发送给家人或者医院，这个功能对于老年用户来说很有用。无论是摔了还是有病情，只要一键就可以实现自救，非常方便。

2、老人监控监测手环，专业的PPG心率血压、血氧监测，插一张手机卡或者物联语音卡就可以实现拨打电话的功能。超长时间待机功能，语音播放提醒。它同样可以设置电子围栏，超出了范围就会在手机APP提醒，并且具备双向通话的功能，超长时间待机，不用经常充电。

3、外观设计非常符合老年人的风格，并不会显得很突兀，老年人也不会排斥这种产品。考虑到雨天或者洗手溅水的情况，产品设计防水功能，高音质喇叭，在嘈杂的环境也能清晰通话。

4、离家判定，智能报警。当老人走出设定的范围，手环会自动向APP推送报警信息，亲人及时掌握父母动态。当老人跌倒或者碰撞时会提示是否跌倒，会在手机app提醒。

5、八重定位，定位更精准。通过WiFi，gps，北斗，GPRS以及LBS定位，可以查询历史轨迹。全天动态随手掌握，去过哪里，在不同的地点都清晰可见，家人更放心。智能语音功能，可以APP远程聊天，语音通话。