基于Android平臺的“老吾老”系統(tǒng)

但婷婷++楊揚

摘 要本文主要介紹了一款基于Android平臺，借助Android studio等開發(fā)工具進行研發(fā)的一款手機APP。該設(shè)計利用傳感器、無線通信、GPS定位、語音合成等技術(shù)設(shè)計了一款基于Android 平臺的老人摔倒檢測軟件。老人平時將手機帶在身上，當發(fā)生摔倒的時候，Android智能手機自帶的加速度傳感器會自動檢測老人是否跌倒，一旦檢測到老人摔倒，系統(tǒng)會進行語音呼救，同時利用GPS對老人摔倒的方位進行定位，然后將具體位置以短信形式發(fā)送至親人手機，并報警求助于醫(yī)護人員，這樣可以解決老年人無人看護的問題。

【關(guān)鍵詞】Android 定位系統(tǒng) 跌倒檢測 語音呼救 撥打電話 發(fā)送短信

隨著經(jīng)濟和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，人類的壽命隨之延長，我國人口的老齡化也逐漸增加，同時也頻現(xiàn)“空巢老人”的現(xiàn)象。老人的身體各機能也逐漸退化，使老人群出現(xiàn)跌倒的意外情況逐漸增加，老人跌倒無人問津的現(xiàn)象已是屢見不鮮。所以，老人如何求救成了我們亟需解決的問題。目前，市場上出現(xiàn)了許多摔倒報警系統(tǒng)，但其便攜性和方便度均不高。

1 項目軟件橫向?qū)Ρ确治?/p>

（1）基于傳感器的人體姿態(tài)識別自主啟用報警系統(tǒng)。該裝備通過無線傳輸器將報警信息發(fā)送到相應(yīng)的基站，從而實現(xiàn)報警信息的傳遞。當老人摔倒后，自主按下按鈕，實現(xiàn)報警，后臺通過專業(yè)人員實現(xiàn)對報警信號的轉(zhuǎn)發(fā)與管理。比如：立刻告知報警老人的親友或醫(yī)生等。飛利浦個人急救報警系統(tǒng)已在發(fā)達國家投入使用。此系統(tǒng)需要老人自主啟動報警系統(tǒng)，故此系統(tǒng)存在一定的安全隱患，老人無意識時，將失去該系統(tǒng)的報警功能。

（2）基于機器視覺的人體姿態(tài)摔倒報警系統(tǒng)。該設(shè)備主要是用視頻圖像檢測設(shè)備實時捕捉老年人的活動，當老人在圖像信息中出現(xiàn)非正常情況下身體移動或位置姿態(tài)變化時，檢測摔倒行為的發(fā)生，實現(xiàn)自動報警。這種設(shè)備的優(yōu)點在于老人不用佩戴任何的裝備，有利于老人身體的自由活動。缺點是存在空間局限性，并且這種摔倒報警系統(tǒng)還可能侵犯老人的隱私。

（3）氣囊類被動安全保護裝置。早稻田大學(xué)的井上昌男等學(xué)者利用加速度傳感器，經(jīng)過統(tǒng)計和反復(fù)的試驗，確定了在老人摔倒時的加速度大于某一特定閾值的時候判斷為老人摔倒前的預(yù)警狀態(tài)。判斷為預(yù)警狀態(tài)后，有充足的的時間啟動氣囊，從而減少給老人帶來的傷害。（氣囊可在100ms內(nèi)充氣，用于在老人摔倒時對其頭部和臀部實現(xiàn)保護）。這種裝備還必須由老人自主開啟，精度不高，不利于保護失去自理能力的老人。

因此，設(shè)計一款使用便攜性強，使用難度低，準確性強，并且可以應(yīng)用于移動終端上的摔倒報警系統(tǒng)是我們的設(shè)計目的。Android平臺支持各種應(yīng)用的開發(fā)，為開發(fā)者提供了便攜靈活的開發(fā)接口。因此，選擇Android平臺來開發(fā)摔倒檢測報警系統(tǒng)軟件，達到定位準確，及時反應(yīng)的要求。

2 系統(tǒng)設(shè)計環(huán)境

開發(fā)軟件：Android studio

開發(fā)語言：Java

開發(fā)框架：百度地圖和科大訊飛語音

運行環(huán)境：Android 6.0.1

硬件環(huán)境：帶有加速度傳感器和角度傳感器的Android智能手機

3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

3.1 聯(lián)系人設(shè)置功能

本系統(tǒng)可設(shè)置五位聯(lián)系人，家屬可以自己定義，該聯(lián)系人就是我們要求就的對象，同時設(shè)置120報警求救電話。

3.2 跌倒檢測功能

當老人發(fā)生摔倒時，此時老人失去平衡，身體會發(fā)生傾斜，從而身體重心會產(chǎn)生一個較大的加速度，我們將用加速度的值來判斷老人是否摔倒，手機自帶加速度傳感器能檢測出三維空間中的加速度，本文采用SMV閾值的跌倒檢測方法，該方法的優(yōu)點在于忽略了加速度的空間方向，將空間加速度進行矢量和運算，將矢量和與閾值相比來初步判斷是否跌倒。經(jīng)過大量實驗，設(shè)定閾值（19.0-30.0）一旦加速度屬于該閾值內(nèi)我們就計數(shù)一次，次數(shù)大于4次，我們就初步判定老人摔倒。

3.3 定位功能

在本系統(tǒng)中，首先向百度地圖巧取API Key，首先初始化百度地圖SDK，進行l(wèi)ocation client位置客戶端對象屬性配置，接著通過手機GPS進行定位，得到經(jīng)緯度，然后判斷位置是否發(fā)生改變，若改變則回調(diào)獲取經(jīng)緯度，否則繼續(xù)判斷位置是否改變，最后，通過調(diào)用百度地圖API將經(jīng)緯度解析成地址信息。同時將定位信息以特定格式發(fā)給聯(lián)系人，“**，我摔倒了，請速來營救^_^！地址：*****”！至此，完成了定位功能的實現(xiàn)。

3.4 人體摔倒自動語音呼救功能

老人一旦跌倒，就要能夠自動語音呼救，本系統(tǒng)調(diào)用科大訊飛的語音接口，先進行初始化，啟動科大訊飛服務(wù)，導(dǎo)入SDK，給定特定的文本“老人摔倒了，救命，救命，救命，謝謝！”，從而進行自動呼救模式。

3.5 設(shè)置功能

系統(tǒng)要能夠設(shè)置是否開機啟動軟件和是否開啟跌倒報警，以便老人能夠靈活處理。對系統(tǒng)進行設(shè)置是系統(tǒng)功能的要素，一個好的系統(tǒng)應(yīng)該能夠根據(jù)用戶的需求對系統(tǒng)進行靈活設(shè)置。

3.6 人機交互功能

要實現(xiàn)老人一摔倒就立刻報警的功能，就必須建立人機交互的機制，老人要能夠和系統(tǒng)“講話”（主界面，聯(lián)系人設(shè)置界面，個人信息界面等），從而實現(xiàn)有效地報警機制。一旦老人發(fā)生摔倒，系統(tǒng)迅速做出報警，從而有效的進行營救。

3.7 自動發(fā)送短信、撥打求救報警電話功能

本文通過電話函數(shù)接口和SMS函數(shù)接口進行操作，當前期系統(tǒng)判定老人摔倒了，我們此時設(shè)定了緩沖時間，如果老人沒有摔倒，他可以選擇不撥打電話或發(fā)送短信，以便系統(tǒng)發(fā)生誤判，如在60s內(nèi)老人無反應(yīng)，即：加速度達到系統(tǒng)所設(shè)定的閾值時，老人無響應(yīng)，那么就一定要能夠發(fā)出“求救”信息。因此，當老人摔倒時，必須要能夠自動發(fā)送短信，自動撥打電話，從而能夠連接到通信機制，進行信息的傳輸，以致于老人能夠獲得求救。

4 總結(jié)

本文主要的研究總結(jié)如下：

（1）采用手機自帶的傳感器，輕巧便捷，可隨身攜帶。

（2）使用Android的GPS獲得經(jīng)緯度，然后訪問百度地圖服務(wù)器，進行解析地址，通過短信發(fā)送給所設(shè)置的聯(lián)系人，并實現(xiàn)撥打120電話來實現(xiàn)老人跌倒后的求救過程。

（3）采用SMV閾值算法來計算加速度，以降低誤報率，提高準確率。

（4）進行自動語音呼救，從而盡快將老人送入醫(yī)院。

（通訊作者：楊揚）

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作者簡介

但婷婷（1994-），女，四川省大英縣人。學(xué)生，云南師范大學(xué)在讀研究生，研究方向為軟件工程。

楊揚（1980-），男，云南省昆明市人。本文通訊作者，博士，云南師范大學(xué)信息學(xué)院講師，2007年獲得日本早稻田大學(xué)計算機碩士學(xué)位，2013年獲得新加坡國立大學(xué)NGS博士學(xué)位，主要研究方向為醫(yī)學(xué)圖像配準，地理空間信息技術(shù)，人體咀嚼系統(tǒng)。

作者單位

云南師范大學(xué) 云南省昆明市 650500