阅读说明：本技术 安全保障智能鞋垫及其工作方法 (Safety guarantee intelligent insole and working method thereof ) 是由 张严林 王建宣 于 2020-07-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种安全保障智能鞋垫及其工作方法,智能鞋垫包括鞋垫本体、电源模块和连接电源模块的姿态传感器模块、压力传感器模块、无线通信模块及控制器；姿态传感器模块和压力传感器模块分别连接控制器并分别向其发送所采集数据；控制器用于根据用户的姿态数据和压力数据判断用户是否摔倒,控制器通过无线通信模块连接用户的智能手机,并将数据和判断结果发送给智能手机,由智能手机根据其手机内部姿态传感器采集的手机姿态数据再次确认用户是否摔倒,若两个判断结果一致,则判定用户真的摔倒,并拨打电话和/或发送短信至指定号码所对应的通讯设备。本发明智能鞋垫结构简单成本低,摔倒检测的准确性高。(The invention discloses a safety-guaranteeing intelligent insole and a working method thereof, wherein the intelligent insole comprises an insole body, a power supply module, an attitude sensor module, a pressure sensor module, a wireless communication module and a controller, wherein the attitude sensor module, the pressure sensor module, the wireless communication module and the controller are connected with the power supply module; the attitude sensor module and the pressure sensor module are respectively connected with the controller and respectively send the acquired data to the controller; the controller is used for judging whether the user falls down or not according to the posture data and the pressure data of the user, the controller is connected with the smart phone of the user through the wireless communication module and sends the data and the judgment result to the smart phone, the smart phone confirms whether the user falls down again according to the posture data of the mobile phone collected by the posture sensor in the smart phone, if the two judgment results are consistent, the user is judged to really fall down, and a call is made and/or a short message is sent to the communication equipment corresponding to the designated number. The intelligent insole has the advantages of simple structure, low cost and high accuracy of tumble detection.)

安全保障智能鞋垫及其工作方法

技术领域

本发明涉及安全监控技术领域，特别涉及一种安全保障智能鞋垫及其工作方法。

背景技术

为保障老人安全，通常是给老人配置一个插电话卡的独立装备，这个装备可以拨打电话，带定位、报警功能，以及依靠装备内的陀螺仪来判断老人是否摔倒，当检测倒老人摔倒后，主动拨打电话或发送短信给指定的号码达到报警的功能，同时设备本身发出警报，但是，这个装备仍存在不足之处，其缺点是成本较高、结构复杂、功能扩展不便，只凭借装备而实现单一的摔倒检测可能存在误报等等。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种安全保障智能鞋垫，该智能鞋垫结构简单成本低，摔倒检测的准确性高，可以采用免插电话卡的方式来实现用户安全的多方面保障。

本发明的第二目的在于提供一种安全保障智能鞋垫的工作方法，该方法可以提高用户摔倒检测的准确性，减少误报或漏报。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种安全保障智能鞋垫，包括：可放置在用户鞋内的鞋垫本体，安装于鞋垫本体的姿态传感器模块、压力传感器模块、无线通信模块、电源模块和控制器，其中，

电源模块连接姿态传感器模块、压力传感器模块、无线通信模块和控制器，并为这些模块供电；

姿态传感器模块用于实时采集用户的姿态数据，压力传感器模块用于实时采集用户对鞋垫的压力数据，姿态传感器模块和压力传感器模块分别连接控制器，并分别向其发送所采集的数据；

控制器用于根据用户的姿态数据和压力数据判断用户是否摔倒，控制器通过无线通信模块连接用户的智能手机，并将数据和判断结果发送给智能手机，由智能手机根据其手机内部姿态传感器采集的手机姿态数据再次确认用户是否摔倒，若智能手机的判断结果和控制器的判断结果一致，则判定用户真的摔倒，并拨打电话和/或发送短信至指定号码所对应的通讯设备。

优选的，鞋垫本体上还安装有身体状态传感器模块，身体状态传感器模块连接电源模块和控制器，身体状态传感器模块用于实时采集用户的身体状态数据，包括用户的心率、血氧数据，并将用户的身体状态数据发送给控制器；

控制器用于综合用户的姿态数据、压力数据和身体状态数据来判断用户是否摔倒，以及用于判断身体状态数据是否超过安全阈值，在超过的情况下通过无线通信模块触发智能手机，由智能手机拨打电话和/或发送短信至指定号码所对应的通讯设备。

优选的，用户智能手机连接服务器，并将其定位数据和鞋垫内部模块采集到的数据上传到服务器中，供智能手机或其他智能终端通过访问服务器读取到用户智能手机的定位数据和鞋垫内部模块采集的数据。

优选的，身体状态传感器模块包括心率血氧传感器模块。

优选的，无线通信模块为蓝牙模块。

优选的，姿态传感器模块包括加速度计和姿态传感器，手机内部的姿态传感器为加速度计和/或姿态传感器。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种本发明第一目的所述的安全保障智能鞋垫的工作方法，步骤如下：

在用户使用智能鞋垫和携带智能手机之后，智能鞋垫的姿态传感器模块开始实时采集用户的姿态数据，并将用户姿态数据发送给控制器；压力传感器模块开始实时采集用户对鞋垫的压力数据，并将压力数据发送给控制器；智能手机内部的姿态传感器实时采集手机的姿态数据；

智能鞋垫的控制器根据用户的姿态数据和压力数据判断用户是否摔倒，并将数据和判断结果通过无线通信模块发送给用户的智能手机；

智能手机根据其手机内部姿态传感器采集的手机姿态数据再次确认用户是否摔倒，若智能手机的判断结果和控制器的判断结果一致，则判定用户真的摔倒，并拨打电话和/或发送短信给指定号码所对应的通讯设备。

优选的，在用户使用鞋垫和携带智能手机之后，智能鞋垫的身体状态传感器模块也开始实时采集用户的身体状态数据，并将用户身体状态数据发送给控制器，使得控制器综合用户的姿态数据、压力数据和身体状态数据来判断用户是否摔倒；

控制器还实时判断身体状态数据是否超过安全阈值，在超过的情况下通过无线通信模块触发智能手机，由智能手机拨打电话和/或发送短信给指定通讯设备。

优选的，用户智能手机连接服务器，并将其定位数据和鞋垫内部模块采集到的数据上传到服务器中，供用户智能手机或其他智能终端通过访问服务器读取到用户智能手机的定位数据和智能鞋垫内部模块采集的数据。

优选的，方法还包括：智能手机根据一定时间段内的智能手机定位数据得出用户的移动路径，根据移动路径判断用户是否迷路和/或进入危险区域，在判定迷路和/或进入危险区域的情况下拨打电话和/或发送短信给指定通讯设备。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明安全保障智能鞋垫的鞋垫本体上只需具备姿态传感器模块、压力传感器模块、无线通信模块、电源模块和控制器这些模块，通过无线通信模块连接用户的智能手机，结合智能手机强大的资源和功能就可以实现自动拨打电话、地图定位、声光报警等强大的安全保障功能，因此智能鞋垫可以采用不插电话卡的设计，不需要安装更多的模块，就能够实现用户安全的多方面保障，这也大大简化了结构和降低了生产成本。

(2)在本发明智能鞋垫还设置有身体状态传感器模块，控制器不单单根据用户的姿态数据判断用户是否摔倒，还结合用户的压力数据和身体状态数据进行再次判断，这样可以避免控制器依靠姿态传感器模块这一单一的摔倒判断机制而出现误判。由于智能手机本身具备姿态传感器，因此本发明还采用智能鞋垫和手机同步检测摔倒的方法，如此可以进一步提高检测的准确性，减少误报或漏报。

(3)当遇到紧急情况，如用户摔倒、身体指标异常等，本发明智能鞋垫可以触发用户智能手机自动拨打指定的家属/监护人电话或者发短信通知家属/监护人，家属/监护人可以通话或短信了解情况，也可以在自己的智能终端上登录app客户端、小程序或者打开网页来查看用户当前定位、移动路径和鞋垫内部模块采集的数据，以便掌握用户的行踪和实际身体状态，便于及时作出处理，因此本发明智能鞋垫适用于需要监管看护的用户例如老人、行动不便人员，可以实现用户的安全保障。此外，当需要拓展功能比如智能迷路判断、危险位置预警等时，只需升级app客户端或者小程序即可，相较于对智能鞋垫进行硬件模块功能扩展，这样的功能扩展更方便容易。

附图说明

图1是本发明安全保障智能鞋垫与智能手机的连接示意图。

图2是图1智能鞋垫的工作方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本实施例公开了一种安全保障智能鞋垫，包括：鞋垫本体，姿态传感器模块、压力传感器模块、无线通信模块、电源模块和控制器，姿态传感器模块、压力传感器模块、无线通信模块、电源模块和控制器均安装于鞋垫本体。智能鞋垫如同普通鞋垫，可放置在用户鞋内。

其中，如图1所示，电源模块连接姿态传感器模块、压力传感器模块、无线通信模块和控制器，并为这些模块供电。

姿态传感器模块用于实时采集用户的姿态数据，姿态传感器模块连接控制器，并向其发送用户的姿态数据，姿态数据可以是加速度和/或角速度。这里，姿态传感器模块包括加速度计和陀螺仪，加速度计用于采集用户的加速度，陀螺仪用于采集用户的角速度。

压力传感器模块用于实时采集用户对鞋垫的压力数据，并向其发送所采集的压力数据。

控制器用于根据用户的姿态数据和压力数据判断用户是否摔倒，具体来说，控制器可利用算法对当前的用户姿态数据与临近摔倒的姿态阈值进行计算，当用户姿态数据超过姿态阈值时，则判断为用户摔倒。对于压力数据，由于摔倒时脚底会突然离地，此时压力传感器模块所采集到的压力数据会突然减小至0，基于这样的压力变化，可以用来辅助判断老人是否真的发生摔倒状况。

控制器通过无线通信模块连接用户的智能手机，并将数据和判断结果发送给智能手机，由智能手机根据其手机内部姿态传感器采集的手机姿态数据再次确认用户是否摔倒。智能手机内部的姿态传感器为加速度计和/或陀螺仪，智能手机也是将手机姿态数据与临近摔倒的姿态阈值进行计算，手机姿态数据超过阈值则说明用户处于摔倒状态。若智能手机的判断结果和控制器的判断结果一致，则判定用户真的摔倒，并拨打电话和/或发送短信至指定号码所对应的通讯设备例如智能手机。由于用户的智能手机已插电话卡，可随时拨打电话和发送短信，因此，这里的智能鞋垫免插电话卡就可以实现拨打电话和发送短信。此外，在判断用户真的摔倒的情况下，控制器还可以触发智能手机进行现场声光报警。

这里，鞋垫本体上还可以安装有身体状态传感器模块，身体状态传感器模块连接电源模块和控制器，身体状态传感器模块用于实时采集用户的身体状态数据，并将用户的身体状态数据发送给控制器。在本实施例中，身体状态数据包括用户的心率、血氧数据，身体状态传感器模块包括心率血氧传感器模块，例如MAX30102心率血氧传感器模块。

对于控制器，其可以综合用户的姿态数据、压力数据和身体状态数据来判断用户是否摔倒。具体来说，对于用户姿态数据，控制器利用算法计算当前的用户姿态数据是否超过姿态阈值，超过则判断为用户摔倒。对于身体状态数据和压力数据，由于摔倒后人的心率会发生剧烈变化，鞋垫压力会骤减为0，这样基于心率和结合压力数据可以更准确地再次判断是否摔倒，如此可以避免控制器依靠姿态传感器模块这一单一的摔倒判断机制而出现误判。控制器还可以用于判断身体状态数据是否超过安全阈值，超过则说明用户身体指标异常，需要进一步检查，因此在超过的情况下通过无线通信模块触发智能手机，由智能手机拨打电话和/或发送短信至指定号码所对应的通讯设备。

在本实施例中，用户智能手机可以是Android或iOS平台的各种品牌手机，控制器可以采用低功耗单片机，无线通信模块为蓝牙模块。

用户智能手机通过无线网络连接到服务器，该服务器可以是云端服务器，用户智能手机可以将其中的定位数据和鞋垫内部模块采集的数据上传到服务器中存储，用户智能手机或者其他智能终端通过app客户端、小程序或者网页访问服务器并读取智能手机的定位数据和鞋垫内部模块采集的数据，上述其他智能终端可以是用户家属或相关监护人的智能手机、平板电脑、计算机等，因此，用户家属或监护人可以在自己智能手机等智能终端上打开app客户端、小程序(例如微信小程序)或者网页来查看用户当前定位、用户身体状态数据，便于及时作出处理。

如图2所示，本实施例还公开了上述安全保障智能鞋垫的工作方法，步骤如下：

在用户穿戴上鞋垫和携带智能手机之后，鞋垫的姿态传感器模块开始实时采集用户的姿态数据，并将用户姿态数据发送给控制器；压力传感器模块开始实时采集用户对鞋垫的压力数据，并将压力数据发送给控制器；智能手机内部的姿态传感器实时采集手机的姿态数据；

智能鞋垫的控制器根据用户的姿态数据和压力数据判断用户是否摔倒，并将数据和判断结果通过无线通信模块发送给用户的智能手机；

智能手机根据其手机内部姿态传感器采集的手机姿态数据再次确认用户是否摔倒，若智能手机的判断结果和控制器的判断结果一致，则判定用户真的摔倒，并拨打电话和/或发送短信给指定号码所对应的通讯设备。可见，本实施例通过手机和鞋垫两种不同装置同步监测用户是否处于摔倒状态，这样的检测方式可以减少误报或漏报，提高摔倒判断的准确率。

另外，当鞋垫本体上除了安装有姿态传感器模块和压力传感器模块，还同时安装有身体状态传感器模块时：

在用户穿戴上鞋垫之后，鞋垫的身体状态传感器模块也开始实时采集用户的身体状态数据，并将用户身体状态数据发送给控制器；

这里，控制器综合用户的姿态数据、压力数据和身体状态数据来判断用户是否摔倒，并且，还实时判断身体状态数据是否超过安全阈值，在超过的情况下通过无线通信模块触发智能手机，由智能手机拨打电话和/或发送短信给指定号码所对应的通讯设备。

在本实施例中，用户智能手机连接服务器，可以是云端服务器，并将其定位数据和鞋垫内部模块采集到的数据上传到服务器中，供用户智能手机或其他智能终端通过访问服务器读取到用户智能手机的定位数据和鞋垫内部模块采集的数据。

在本实施例中，智能手机还扩展了迷路监测和危险区域报警的功能：智能手机根据一定时间段内的智能手机定位数据得出用户的移动路径，根据移动路径判断用户是否迷路或者进入危险区域，在判定迷路或者进入危险区域的情况下拨打电话和/或发送短信给指定通讯设备，以及时通知到相关人员，例如用户家属或监护人员等。

具体来说，对于迷路监测功能：如果监测到用户长时间处于某小范围区域，处于环形或S型等迷路移动状态，也就是移动路径为环形或S型等这类迷路移动路径，则推测用户处于迷路状态，一旦监测到用户处于迷路状态，则自动拨打电话和/或发送短信给指定号码所对应的通讯设备。

对于危险区域报警功能，可以通过商用地图平台API的POI(Point of Interest)关键词搜索结合人工选择危险区域来实现：家属可以选择危险区域对应的POI关键词或者是地图上预先指定某些区域作为危险区域，当用户移动路径是有进入到指定的区域中，说明用户进入了危险区域，则自动拨打电话和/或发送短信给指定号码所对应的通讯设备。

在本实施例中，用户智能手机实现的上述功能，可以通过安装在智能手机上的相应应用程序(app)实现，该应用程序可以是安装在智能手机上的单独APP(app客户端)，也可以是一些小程序，例如微信小程序，用户可以在其智能手机上登录app客户端或者小程序来设置与其智能手机绑定的指定号码，显示用户的智能鞋垫内部模块采集的数据和在地图上显示用户的当前定位及移动路径。用户家属、监护人员等相关人员可以在其智能终端上登录同一个app客户端、小程序或者打开网页访问服务器(例如云端服务器)，来查看用户智能手机的定位数据和智能鞋垫内部模块采集的数据，以便掌握用户的行踪和实际身体状态，便于及时作出处理，因此本实施例的智能鞋垫适用于需要监管看护的用户例如老人、行动不便人员，通过本实施例智能鞋垫可以实现用户的安全保障。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。