跌倒檢測(cè)在遠(yuǎn)程健康監(jiān)管系統(tǒng)中的應(yīng)用案例

隨著社會(huì)老齡化的不斷發(fā)展，預(yù)期到2030年空巢老年人家庭的比例將達(dá)到90％，屆時(shí)我國(guó)老年人家庭將空巢化。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在65歲以上的老年人群中，每年有超過(guò)1/3的人都有跌倒經(jīng)歷，2/3老年人意外死亡都是由跌倒引起的，而在75歲以上老人中這個(gè)比例更是高達(dá)70%。

跌倒檢測(cè)是遠(yuǎn)程健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中家庭終端的一種實(shí)現(xiàn)方式，涉及多個(gè)領(lǐng)域，包括信號(hào)采集與處理，信號(hào)特征提取，數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫娴难芯俊?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/跌倒檢測(cè)">跌倒檢測(cè)技術(shù)有很多，從信號(hào)獲取的渠道進(jìn)行分類(lèi)，可將跌倒檢測(cè)技術(shù)分為三類(lèi)：基于視頻圖像的跌倒檢測(cè)，該方法不足之處在于它不能保證用戶(hù)的隱私安全并且視頻圖像的質(zhì)量受光線(xiàn)等環(huán)境影響較大；基于聲學(xué)信號(hào)的跌倒檢測(cè)，安裝復(fù)雜且前期投入比較大；基于穿戴式裝置的跌倒檢測(cè)，較之前兩種方法在適用環(huán)境上和對(duì)用戶(hù)的干擾程度上有比較突出的優(yōu)點(diǎn)。綜合比較各類(lèi)檢測(cè)方法，基于穿戴式的檢測(cè)方法對(duì)老年人的健康進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)管比較適合。

跌倒檢測(cè)模塊主要由加速度采集單元、微處理器單元、無(wú)線(xiàn)通信單元以及遠(yuǎn)程跌倒監(jiān)控后臺(tái)等構(gòu)成，整體模塊采用鋰電池進(jìn)行。系統(tǒng)由加速度采集單元進(jìn)行加速度的采集，經(jīng)微處理器單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，經(jīng)預(yù)處理提取的可疑數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信單元傳輸至遠(yuǎn)程跌倒監(jiān)控后臺(tái)進(jìn)行最終的分析處理，在檢測(cè)到跌倒時(shí)系統(tǒng)能夠自動(dòng)觸發(fā)警報(bào)項(xiàng)。

人體在跌倒過(guò)程當(dāng)中，對(duì)象在各個(gè)方向上的加速度、速度和位移這三個(gè)矢量均會(huì)發(fā)生變化。實(shí)際上，如果僅根據(jù)各方向上的加速度的變化很難全面地分辨出跌倒動(dòng)作。通過(guò)對(duì)加速在時(shí)間域上進(jìn)行一次積分求取速度（v），兩次積分求取位移（s），以提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

通過(guò)加速度傳感器采集到的加速度包含受到的地球重力加速度和人體運(yùn)動(dòng)引起的加速度這兩部分，并且任何時(shí)刻這兩部分都同時(shí)存在。以人體運(yùn)動(dòng)加速度為依據(jù)建立起人體三維動(dòng)作模型[6]，根據(jù)加速度傳感器的三個(gè)正交的測(cè)量方向可以建立三維坐標(biāo)系。

通常正確佩戴好裝置后，對(duì)象在處于靜止或是水平勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下時(shí)，Y方向的加速度表現(xiàn)為重力加速度（g），水平方向上的加速度為0。當(dāng)對(duì)象發(fā)生跌倒時(shí)，如果只考慮始末狀態(tài)的加速度值的變化，縱向的變化范圍從1g～0g，而水平方向分量（x或z）的變化則是0g～1g。

構(gòu)建了基于三維加速度傳感器、微處理器和無(wú)線(xiàn)通信模塊為核心的跌倒檢測(cè)模塊，能夠較好地區(qū)分日常活動(dòng)和跌倒事件。