Ngày này, các hệ thống xây dựng từ các cảm biến phục vụ cho y tế, chăm sóc sức khỏe đang được phát triển rộng rãi. Hệ thống cảnh báo ngã của người già gửi tin nhắn thông báo qua tin nhắn điện thoại, là một sản phẩm thông minh đã được nhiều tổ chức trên thế giới phát triển. Đặc biệt ở các nước phát triển như Nhật Bản, Mỹ, EU…, sản phẩm thông minh đã trở nên gần gũi với người dân. Các loại máy hỗ trợ người già cũng là một lĩnh vực được đầu tư phát triển, có rất nhiều sản phẩm như vậy trên thị trường, như thiết bị trợ thính, thiết bị hỗ trợ giọng nói, các sản phẩm hỗ trợ dân dụng khác…
Ở Việt Nam, những năm gần đây, những hệ thống thông minh cũng đã xuất hiện và phát triển. Tuy nhiên, các hệ thống thông minh nhằm đáp ứng nhu cầu cho các đối tượng như người già, người khuyết tật, người bệnh còn nhiều hạn chế. Thiết bị phát hiện và cảnh báo ngã với tính năng cảnh báo tại chỗ và cảnh báo về điện thoại, định vị chính xác vị trí người ngã là một giải pháp hữu hiệu nhằm giảm những nguy cơ do việc phát hiện ngã muộn mang lại thật sự cần thiết và có thể áp dụng rộng rãi. Về cơ bản, hệ thống cảnh báo ngã của người già gửi tin nhắn thông báo qua điện thoại gồm hai phần (phát hiện ngã và phần gửi tín hiệu báo ngã và định vị). Một số thiết bị để phát hiện ngã có thể là một thiết bị cảm biến nhận dạng ngã, thiết bị cảnh báo là một thiết bị kết nối mạng để trả tiền qua SMS.
Thiết bị phát hiện và cảnh bảo ngã này sử dụng linh kiện: Arduino UNO R3 SMD, cảm biến gia tốc MPU 6050, Module Sim 900A, Module GPSNEO-6M 7N APM2.5. Điện thoại, nguồn pin. Thiết bị có kích thước khá nhỏ (khoảng 5 x 8 cm) và có khối lượng khoảng 150 g, có thể đeo bên người.
Sơ đồ khối thiết bị
Thiết bị này thực hiện nhiệm vụ phát hiện hiện tượng ngã và gửi tin nhắn cảnh báo và vị trí đến người định trước. Như vậy, về cơ bản sẽ có 2 module chính là phát hiện ngã và cảnh báo ngã. Hệ thống phát hiện ngã có thế phát hiện ngã và gửi tin nhắn cảnh báo đến người thân của người bị ngã nhằm thông báo kịp thời cho người thân tránh những nguy cơ đáng tiếc xảy ra. Thiết bị còn có thể thông báo vị trí của người ngã để người thân nắm được vị trí của người ngã, từ đó nhanh chóng đưa ra giải pháp xử lý.
+ Module cảm biến gia tốc MPU 6050 chịu trách nhiệm đo gia tốc của đối tượng và gửi giá trị về Arduino.
+ Arduino có chức năng tiếp nhận thông tin từ cảm biến gia tốc gửi về và xử lý tín hiệu, truyền tín hiệu cho Module Sim và Module GPS.
+ Module Sim 900A có chức năng gửi tin nhắn đến thuê bao được định sẵn.
+ Module GPS NEO-6M 7N APM2.5 có chức năng định vị vị trí của người bị ngã.
Sơ đồ kết nối các linh kiện
Thiết bị hoạt động dựa theo nguyên lý: khối nguồn (pin litium) cung cấp năng lượng cho toàn hệ thống hoạt động. Thời lượng pin sử dụng lên đến 1 tuần. Hết pin có thể sạc lại. Ban đầu, cảm biến gia tốc sẽ liên tục quét 3 trục tọa độ X, Y, Z để xác định vị trí của người sử dụng và gửi tín hiệu đo được qua bộ xử lý trung tâm Arduino. Khi nhận được giá trị từ cảm biến gia tốc, Arduino sẽ phân tích, xử lý tín hiệu, phân biệt được giá trị nào trong phạm vi và ngoài phạm vi cho phép. Nếu giá trị do cảm biến gia tốc gửi về nằm ngoài phạm vi cho phép, bộ xử lý trung tâm Arduino sẽ lập tức xử lý, ra lệnh cho Module Sim và Module GPS hoạt động. Nhận được lệnh từ Arduino, Module Sim 900A sẽ gửi tín nhắn cho nội dung “CANH BAO NGA” cho số điện thoại được thiết lập sẵn đồng thời Module GPS sẽ định vị vị trí của người ngã truyền lại thông tin tọa độ vị trí cho Arduino. Nếu nhận được tin nhắn trả lời từ số điện thoại thiết lập nội dung “VI TRI” thì Arduino sẽ truyền tọa độ vị trí đã nhận từ Module GPS thông qua Module Sim để gửi tọa độ vị trí của người ngã. Sau quá trình trên, hệ thống quay lại trạng thái ban đầu, cảm biến gia tốc lại tiếp tục quét giá trị.
Hệ thống thiết bị cảnh báo ngã
Sau một thời gian nghiên cứu, thiết kế và chế tạo, chúng tôi đã hoàn thành hệ thống phát hiện ngã cho người cao tuổi. Kết quả ban đầu cho thấy, hệ thống hoạt động ổn định, độ phản hồi lại thông tin tốt, độ trễ thấp nên hầu như các lần thử nghiệm thiết bị thu được kết quả tích cực.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lê văn Doanh, Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Văn Hòa, Đào Văn Tân (2001), Các bộ cảm biến trong kỹ thuật đo lường và điều khiển, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
2. Dương Minh Trí (2001), Cảm biến và ứng dụng, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
3. Phan Quốc Phô, Nguyễn Đức Chiến (2001), Giáo trình cảm biến, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
4. Học viện hàng không Việt Nam (2014), Hướng dẫn sử dụng cơ bản Arduino.