СИСТЕМА ДЛЯ ОПОВЕЩЕНИЯ И КОММУНИКАЦИИ ЛИЦ СО СПЕЦИАЛЬНЫМИ ПОТРЕБНОСТЯМИ ПО ЗДОРОВЬЮ Российский патент 2007 года по МПК A61F9/08 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к техническим средствам реабилитации инвалидов, и предназначено для создания специализированных аппаратных средств, позволяющих людям с нарушениями функций здоровья, таким как глухота, слабовидение, ограниченная подвижность и др., получать расширенную информацию о событиях, происходящих в их ближайшем окружении, событиях, которые могут быть не зафиксированы этими людьми вследствие их ограниченных возможностей. К таким событиям могут быть отнесены, например, сигналы дверного и телефонного звонков, домофона, сигнал свистка вскипевшего чайника, стук в дверь, лай собаки, разговоры людей, отдельные важные произносимые слова и фразы, а также события, связанные с безопасностью пользователя, в том числе информация о срабатывании аварийных датчиков, входящих посетителях и др.

Изобретение найдет широкое применение в быту, профессиональной и образовательной деятельности лиц с ограниченными возможностями по здоровью.

Характерно, что проблемы, возникающие у инвалидов с различными видами нарушений здоровья и у престарелых людей, имеют много общего. К таким общим проблемам могут быть отнесены, в первую очередь, трудности при получении информации о событиях, сложных с точки зрения восприятия вследствие ограничения сенсорных возможностей человека, о сигналах, связанных с контролем и обеспечением безопасности в помещении, возможностью вызова помощника, решением вопросов локальной ориентировки. Системное решение этих проблем позволит перейти к комплексному формированию доступной для инвалидов окружающей среды, повысить независимость и самостоятельность лиц со специальными потребностями по здоровью, расширить их социальные и профессиональные возможности.

Исходя из вышеизложенного, создание современной технической системы для оповещения и коммуникации лиц со специальными потребностями по здоровью необходимо считать актуальной технической и социальной задачей.

Известно устройство для преобразования звукового сигнала звонка в воспринимаемый глухим пользователем тактильный сигнал (патент Великобритании №2221070, G09B 21/00, G08B 3/00). Устройство состоит из двух частей. Первая его часть прикреплена к звонку и состоит из микрофона, пикового детектора, порогового устройства и излучателя ультразвукового или радиосигнала. Вторая часть устройства расположена на определенном расстоянии от звонка и состоит из приемника излученного ультразвукового или радиосигнала, усилителя, компаратора и вибротактильного индикатора. Звуковой сигнал звонка воспринимается микрофоном, сигнал с которого после усиления, в случае превышения установленного порогового уровня, переводит устройство в режим излучения радиосигнала. Излученный радиосигнал воспринимается приемником и активизирует работу вибротактильного индикатора, формирующего сигналы, позволяющие пользователю, находящемуся в контакте с вибротактильным индикатором, фиксировать факт звонка.

К недостаткам этого устройства следует отнести следующее:

- ограниченное количество важных для слабослышащего человека сигналов, которые могут быть обнаружены устройством (только звонок, к которому прикреплено устройство), общая ограниченная функциональность,

- слабая помехозащищенность устройства,

- ограниченные возможности индикации произошедшего события, в частности невозможность получения индикационного сигнала человеком, находящимся вне контакта с вибротактильным индикатором,

- ориентировка работы устройства только на одну группу лиц с нарушениями здоровья, нуждающихся в получении специализированной информации.

Известно также устройство для оповещения лиц с нарушениями зрения и слуха (патент РСТ WO 96/36301, A61F 4/00, G09B 21/00, A61F 9/08, 11/04.), наиболее близкое по технической сущности и выбранное в качестве прототипа.

Устройство представляет собой портативную модульную систему, предназначенную для людей с нарушениями слуха и зрения, контролирующую акустические сигналы ближайшего окружающего пространства и, в случае необходимости, имеющую возможность посылать с помощью радиопередатчика сигналы тревоги на специальные телефоны, которые автоматически передают сообщения по заданным телефонным адресам, например, в специализированные центры контроля (alarm centre), а также индицирующую факт возникновения акустических сигналов от четырех-пяти объектов.

Система состоит из наручного приемника для приема цифровых радиосигналов, устройства контроля шума ребенка и устройства определения источника звука, адаптированного для приема и распознавания четырех акустических сигналов, например сигналов от телефона, дверного звонка, пожарной тревоги и общественного радиоприемника с функцией централизованного звукового предупреждения о критических ситуациях (RDS-радиосистема данных). При возникновении одного из заданных акустических сигналов устройство распознавания звука идентифицирует их, а затем передает соответствующие цифровые радиосигналы наручному приемнику, который имеет средства индикации времени и формирования оптических символов, соответствующих источнику поступившего радиосигнала, расположенных по периметру «циферблата» наручного приемника.

Наручный приемник имеет также вибротактильный индикатор, формирующий механические колебания, соответствующие источнику акустического сигнала. В наручном приемнике предусмотрен режим передачи радиосигнала на специализированные телефоны для последующей передачи тревожного сигнала по заданному телефонному адресу. В устройстве контроля за шумом, производимым ребенком, применяется микрофонный приемник с радиопередатчиком, посылающим цифровой радиосигнал на наручный приемник в случае, если уровень шума от крика ребенка превышает определенный уровень и имеет длительность, большую заданной.

Устройство имеет ряд недостатков:

- ограниченность решаемых системой задач, снижающая эффективность ее применения;

- отсутствие возможности расширения числа контролируемых объектов свыше пяти (четыре объекта контролируются устройством определения источника звука и один объект контролируется системой контроля шума ребенка);

- отсутствие возможности контроля общей акустической обстановки, в ближайшем окружении пользователя, в частности резких ее изменений;

- отсутствие возможности определения наличия человеческой речи и отдельных произносимых слов;

- отсутствие возможности получения специальной информации вне зоны чувствительности стационарного индикаторного устройства (например, из соседних помещений);

- ограниченная возможность обеспечения безопасности пользователя (только возможность включения в состав контролируемых акустических сигналов звука сирены);

- ограниченность возможностей системы индикации (только оптическая и вибросигнализация), и как следствие, сложность использования устройства для различных групп людей с нарушениями здоровья, например лиц со значительными нарушениями зрения, находящихся вне контакта с вибросигнализатором;

- пониженная надежность системы при возникновении сигнала аварийной сирены - в этом случае предупреждение об опасности пользователя формируется и передается по телефонному каналу не автоматически, а опосредованно - сначала сигнал опасности должен поступить пользователю на ручное устройство, а затем пользователь должен инициировать работу радиопередатчика, который передает соответствующий сигнал на специальный телефон с радиоприемником, после чего происходит дозвон по заданному телефонному адресу. В результате, если пользователь крепко спит, плохо себя чувствует, снял или временно выключил ручное устройство, сигнал опасности не будет передан по заданному телефонному адресу.

Кроме того, следует признать, что ориентировка только на ручной индикатор событий имеет принципиальные недостатки и ограничения.

Во-первых, ручное индикационное устройство затрудняет движения человека, особенно человека с ограниченными возможностями по здоровью, во-вторых, в связи с ограниченными габаритами ручного устройства значительно снижены функциональные и индикационные возможности устройства, емкость источников питания, и как следствие, время его непрерывной работы. Этих недостатков лишено стационарное устройство, имеющее в качестве источника питания силовую сеть или иной источник питания повышенной емкости. В таком устройстве значительно более высокого технологического, эксплуатационного и эргономического уровня становится возможной организация расширенного спектра индикационных сигналов, объем и точность которых могут быть настроены с помощью удобной для пользователя клавиатуры.

Настоящее изобретение направлено на решение следующей технической задачи:

- расширение возможностей контроля за окружающей обстановкой лицами с различными видами функциональных ограничений по здоровью, в том числе лицами с сочетанными нарушениями здоровья,

- расширение возможностей контроля за акустическими проявлениями процессов, проходящих в ближайшем окружении пользователя,

- увеличение числа контролируемых и идентифицируемых звуковых акустических сигналов,

- обеспечение возможности определения наличия звучащей человеческой речи и идентификации ключевых речевых сообщений,

- повышение информативности индикационных сообщений о состоянии окружающей обстановки,

- обеспечение возможности контроля за состоянием объектов, в том числе удаленных, имеющих не только акустические информационные характеристики, например, охранных датчиков, датчиков влажности, крика ребенка и т.д.

Реализация указанной технической задачи позволит значительно расширить возможности инвалидов, повысить их безопасность, достоверность и точность представления о процессах в жизненно важном для них пространстве, обеспечит возможность правильной классификации и идентификации этих процессов, качественно изменит условия и область применения устройств подобного назначения.

Решение поставленной задачи осуществляется следующим образом.

Система оповещения и коммуникации лиц со специальными потребностями по здоровью включает соединенные двунаправленной многоразрядной шиной наручный приемник и устройство распознавания сигналов, в которой наручный приемник содержит блок микропроцессора, первая, вторая, третья, четвертая и пятая двунаправленная многоразрядные шины которого подключены соответственно к блоку кодировки индикационных сигналов, который связан общей двунаправленной многоразрядной шиной с блоками оптической, вибротактильной и звукоречевой индикации; к блоку памяти данных индикационных сигналов, который связан двунаправленной многоразрядной шиной с блоком кодировки индикационных сигналов; к блоку декодирования сигнала приемника, который связан соответствующей двунаправленной многоразрядной шиной с блоком радиоприемника и блоком памяти данных адресов приема; к блоку памяти адресов приема; к блоку переключения режимов, при этом все блоки наручного приемника соединены с соответствующими выводами первого блока питания,

а устройство распознавания сигналов содержит блок сигнального процессора, первая и вторая многоразрядные шины которого подключены соответственно к блоку аналого-цифрового преобразователя, который через двунаправленную многоразрядную шину связан с блоком усилителя, соединенного двунаправленной многоразрядной шиной с блоком микрофона; к блоку кодировки радиопередатчика, который соответствующей двунаправленной многоразрядной шиной связан с блоком радиопередатчика и блоком памяти сигналов радиопередачи, который подключен к третьей двунаправленной многоразрядной шине блока сигнального процессора, при этом все блоки устройства распознавания сигналов соединены с соответствующими выводами второго блока питания.

Согласно изобретению наручный приемник содержит дополнительно блок звукоречевой индикации, который двунаправленной многоразрядной шиной подключен к общей двунаправленной многоразрядной шине блока кодировки индикационных сигналов, блоков оптической и вибротактильной индикации, при этом блок памяти данных индикационных сигналов дополнительно содержит данные звукоречевых сигналов, при этом все блоки наручного приемника соединены с соответствующими выводами первого блока питания.

Согласно изобретению в устройство распознавания сигналов введены и подключены соответственно к четвертой, пятой, шестой, седьмой, восьмой, девятой, десятой, одиннадцатой, двенадцатой, тринадцатой, четырнадцатой, пятнадцатой и шестнадцатой двунаправленным многоразрядным шинам сигнального процессора:

- блок памяти данных адресов радиоприема,

- блок декодирования сигналов радиоприемника, который соответствующими двунаправленными многоразрядными шинами связан с блоком радиоприемника и блоком памяти данных адресов радиоприема,

- блок определения наличия речи/аудиосигналов, соединенный многоразрядной двунаправленной шиной с блоком аналого-цифрового преобразователя,

- блок клавиатуры,

- блок реле,

- блок таймера реального времени,

- блок памяти данных событий и времени, который двунаправленной многоразрядной шиной связан с блоком таймера,

- блок памяти данных шумовых характеристик,

- блок многофакторного сравнения шумовых характеристик, который двунаправленной многоразрядной шиной связан с блоком памяти данных шумовых характеристик,

- блок кодировки индикационных сигналов, который соответствующими двунаправленными многоразрядными шинами связан с блоком памяти данных адресов радиоприема, блоком памяти данных событий и времени, блоком многофакторного сравнения шумовых характеристик, блоками оптической, символьно-текстовой и звуко-речевой индикации,

- блок памяти данных индикационных сигналов, который двунаправленной многоразрядной шиной связан с блоком кодировки индикационных сигналов,

- блок распознавания слов/звуков, который двунаправленной многоразрядной шиной связан с блоком кодировки индикационных сигналов,

- блок распознавания слов/звуков,

- блок памяти данных речевых/звуковых сигналов, который двунаправленной многоразрядной шиной связан с блоком распознавания слов/звуков,

при этом предусмотрено, что все блоки устройства распознавания сигналов подключены к соответствующим выводам второго блока питания.

Согласно настоящему изобретению СИСТЕМА снабжена блоком^{внешних сигнальных датчиков, подключенных беспроводной двунаправленной многоразрядной шиной к устройству распознавания сигналов.}

Изобретением предусмотрено, что внешние сигнальные датчики содержат последовательно соединенную электрическую цепь: блок датчика, блок обработки сигнала, блок порогового устройства, блок кодировки сигнала радиопередатчика, блок радиопередатчика, при этом все блоки подсоединены к соответствующим выходам третьего блока питания.

При этом в наручном приемнике

блок радиоприемника, блок декодирования сигнала радиоприемника и блок памяти данных адресов приема предназначены для приема и идентификации сигналов от устройства распознавания сигналов,

блоки оптической, вибротактильной и звукоречевой индикации предназначены для тактильного, оптического и звукового представления сигналов, поступивших с устройства распознавания сигналов, блок памяти данных индикационных сигналов содержит цифровую информацию о характеристиках оптических, вибротактильных и звукоречевых индикационных сигналов, таких как, например, цифровые коды для формирования нужных символов на экране жидкокристаллического индикатора, частоты срабатывания вибротактильного индикатора, цифровые адреса записанных звуковых или речевых сигналов,

блок переключения режимов необходим для установки нужного режима индикации (одномодального или многомодальных).

В устройстве распознавания сигналов

блок клавиатуры предназначен для установки режимов работы устройства и параметров индикационных сигналов,

блок реле предназначен для подключения внешних устройств, используемых в качестве индикационных, таких как, например, настольная лампа, торшер, радиоприемник и т.д.,

блок радиопередатчика, блок памяти данных сигналов радиопередачи и блок кодировки радиопередатчика служат для передачи информационного сообщения о произошедшем событии по заданному адресу (на ручной блок или иное внешнее устройство, например, специальный телефон),

блок радиоприемника, блок декодирования сигналов радиоприемника и блок памяти данных адресов приема предназначены для приема и идентификации сигналов от внешних сигнальных датчиков,

блок микрофона, блок усилителя, блок аналого-цифрового преобразователя и блок сигнального процессора предназначены для фиксации изменений окружающей акустической обстановки и предварительной обработки параметров акустических сигналов, преобразованных в электрический сигнал, а затем в его цифровую форму,

блок определения наличия речи/аудиосигналов предназначен для определения наличия в ближайшем окружении пользователя речи или аудиосигналов,

блоки символьно-текстовой индикации, блок оптической индикации, блок звукоречевой индикации, блок кодировки индикационных сигналов и блок памяти данных индикационных сигналов предназначены для формирования ситуационно необходимых индикационных сигналов, таких как, например, текстовая или символьная информация на жидкокристаллическом дисплее, частота и последовательность ярких световых сигналов, формируемых блоком оптической индикации, звуковые и речевые индикационные сигналы,

блок таймера реального времени и блок памяти данных событий и времени предназначены для фиксации времени произошедшего события и его классификации, последующего его представления на блоках индикации,

блок распознавания слов/звуков и блок памяти данных звуковых/речевых сигналов предназначены для распознавания заданных акустических сигналов и передачи полученной информации на блок кодировки индикационных сигналов,

блок памяти данных шумовых характеристик и блок многофакторного сравнения шумовых характеристик предназначены для классификации общей акустической обстановки в ближнем окружении пользователя (например, уровня зашумленности или резких изменений шумовой обстановки в помещении), последующей индикации полученных данных,

блок определения наличия человеческой речи, помимо своего основного назначения, предназначен для инициации формирования символа, обозначающего наличие человеческой речи на одном или нескольких блоках индикации,

блок внешних сигнальных датчиков предназначен для передачи специальной информации о фиксируемых ими событиях на устройство распознавания сигналов и может состоять как из стандартных устройств, таких как, например, датчик разбитого стекла, датчик дыма, датчик крика ребенка или датчик уровня жидкости с интегрированными радиопередатчиками, так и из специально разработанных устройств, содержащих блоки датчика, обработки сигнала, порогового устройства кодирования сигнала радиопередатчика и радиопередатчика, при этом блоки, предназначенные для радиопередачи, согласованы с работой радиоприемника в устройстве распознавания сигналов.

Технический результат настоящего изобретения заключается в существенном расширении функциональных возможностей заявленной системы.

Новые возможности позволяют, в том числе, увеличить количество ситуаций, контролируемых с помощью специализированного технического средства людьми с нарушениями функций здоровья, повысить достоверность оценки состояния жизненно важного пространства, правильно классифицировать происходящие события, эффективно использовать устройства группами лиц с различными нарушениями функций здоровья, в том числе с сочетанными нарушениями, значительно расширить возможности лиц с нарушениями здоровья в процессах спецобразования, труда и бытовой деятельности повысить их безопасность.

Сущность изобретения поясняется примером конкретной реализации системы для оповещения и коммуникации лиц со специальными потребностями по здоровью следующими чертежами:

фиг.1 - блок-схема системы оповещения и коммуникации лиц со специальными потребностями по здоровью;

фиг.2 - блок-схема наручного приемника;

фиг.3 - блок-схема устройства распознавания сигналов;

фиг.4 - блок схема внешнего сигнального датчика;

фиг.5 - примеры функционирования символьно-текстового индикатора.

Система оповещения и коммуникации лиц со специальными потребностями по здоровью (фиг.1) содержит комплекс согласованно работающих устройств, соединенных между собой двунаправленными многоразрядными (беспроводными) шинами: наручный приемник (1), устройство распознавания сигналов (2) и блок внешних сигнальных датчиков (3).

Наручный приемник (1) (фиг.2) содержит блок микропроцессора (4), к первой и второй двунаправленным многоразрядным шинам которого подключены соединенные между собой многоразрядной двунаправленной шиной соответственно блок кодировки индикационных сигналов (8) и блок памяти данных индикационных сигналов (9).

Блок 8 общей двунаправленной многоразрядной шиной подключен к блоку оптической (10), вибротактильной (11) и звукоречевой индикации (12).

К третьей и четвертой двунаправленным многоразрядным шинам блока микропроцессора (4) подключены соответственно соединенные между собой двунаправленной многоразрядной шиной блок декодирования сигнала приемника (5) и блок памяти данных адресов приема (6).

К блоку декодирования сигнала приемника (5) через двунаправленную многоразрядную шину подключен блок радиоприемника (7). Блок радиоприемника (7) через двунаправленную многоразрядную беспроводную шину связан с устройством распознавания сигналов (2).

К пятой двунаправленной многоразрядной шине блока микропроцессора (4) подключен блок переключения режимов (13).

При этом блоки (4)-(13) наручного приемника (1) подключены к соответствующим выводам первого блока питания (14).

Устройство распознавания сигналов (2) (фиг.3) содержит блок сигнального процессора (38), первая двунаправленная многоразрядная шина которого соединена с последовательной цепью, включающей блок микрофона (15), блок усилителя (16), имеющего заданную (ограниченную) полосу частот и автоматический контроль уровня, блок аналого-цифрового преобразователя (17). Блоки (15), (16) и (17) соединены между собой соответствующими двунаправленными многоразрядными шинами.

Ко второй, третьей, четвертой и пятой двунаправленным многоразрядным шинам сигнального процессора (38) подключены соответственно блок кодировки радиопередатчика (21), блок памяти данных сигналов радиопередачи (23), блок памяти данных адресов радиоприема (24), блок декодирования сигналов радиоприемника (25), при этом блок памяти данных сигналов радиопередачи (23) соединен двунаправленной многоразрядной шиной с блоком (21), а блок памяти данных адресов радиоприемника (24) подсоединен двунаправленной многоразрядной шиной к блоку декодирования сигналов радиоприемника (25). К блоку (21) по двунаправленной многоразрядной шине подключен блок радиопередатчика (22), а к блоку (25) по двунаправленной многоразрядной шине подсоединен блок радиоприемника (26). Блок радиопередатчика (22) двунаправленной беспроводной многоразрядной шиной связан с наручным приемником (1) (или иным согласованным приемником), а блок радиоприемника (26) двунаправленной беспроводной многоразрядной шиной связан с блоком внешних сигнальных датчиков (3).

К шестой двунаправленной многоразрядной шине сигнального процессора (38) подключен блок определения наличия речи/аудиосигналов (18), который соответствующей двунаправленной многоразрядной шиной соединен блоком аналого-цифрового преобразователя (17).

К седьмой и восьмой двунаправленным многоразрядным шинам сигнального процессора (38) подключены соответственно блоки клавиатуры (19) и реле (20).

К девятой и десятой двунаправленным многоразрядным шинам процессора (38) подключены соответственно соединенные между собой двунаправленной многоразрядной шиной блок таймера реального времени (27) и блок памяти данных событий и времени (28).

К одиннадцатой и двенадцатой двунаправленным многоразрядным шинам процессора (38) подключены соответственно соединенные между собой двунаправленной многоразрядной шиной блоки памяти данных шумовых характеристик (29) и блок многофакторного сравнения шумовых характеристик (30).

К тринадцатой и четырнадцатой двунаправленным многоразрядным шинам процессора (38) подключены соответственно соединенные между собой двунаправленной многоразрядной шиной блок кодировки индикационных сигналов (31) и блок памяти данных индикационных сигналов (35).

К пятнадцатой и шестнадцатой двунаправленным многоразрядным шинам процессора (38) подключены соответственно соединенные между собой двунаправленной многоразрядной шиной блок распознавания слов/звуков (36) и блок памяти данных речевых/звуковых сигналов (37).

При этом блок памяти данных адресов радиоприема (24), блок памяти данных событий и времени (28), блок многофакторного сравнения шумовых характеристик (30) и блок распознавания слов/звуков (36) через соответствующие двунаправленные многоразрядные шины подключены к блоку кодировки индикационных сигналов (31).

Блок кодировки индикационных сигналов (31) соответствующими двунаправленными многоразрядными шинами соединен с блоками оптической (32), символьно-текстовой (33) и звукоречевой индикации (34).

При этом блоки (15)-(38) устройства распознавания сигналов (2) подключены к соответствующим выводам второго блока питания (39).

Блок внешних сигнальных датчиков 3 состоит из устройств, однотипных по принципу своей организации - отдельных внешних сигнальных датчиков (фиг.4), содержащих последовательную цепь соединенных между собой соответствующими двунаправленными многоразрядными шинами блок датчиков (40), блок обработки сигнала (41), блок порогового устройства (42), блок кодирования сигнала радиопередатчика (43), блок радиопередатчика (44), при этом блок радиопередатчика (44) соединен двунаправленной беспроводной многоразрядной шиной с устройством распознавания сигналов (2). Блоки (40)-(44) устройств внешних сигнальных датчиков подключены к соответствующим выводам третьего блока питания (45).

Все блоки патентуемого устройства могут быть реализованы на основе современных электронных компонентов высокой степени интеграции, что обеспечивает минимизацию массогабаритных характеристик устройства, повышенную надежность и долговечность.

В качестве сигнального процессора (38) и микропроцессора (4) может быть использован, например, процессор фирмы Microchip dsPIC30F6014 со следующими параметрами:

Program FLASH- 144 KbytesMemory FLASH- 48 KwordsЕЕ- 4096 BytesSRAM- 8192 bytesA|D 12bit 100KSPS- 16 каналовTimer 16 bit- 5Input Cap- 8Output Comp|Std PWM- 8UART- 2SPI- 2I2C- 1CAN- 2Codec Interface - AC97, I2S. (см. Microchip 2004 Product Selector Guide, стр.21).

В качестве оптического (10) и символьно-текстового (33) индикаторов могут быть использованы компактные графические жидкокристаллические дисплеи типа G241D фирмы Seiko (см. каталог-справочник радиотехнических элементов шведской фирмы ELFA за 2004 г., стр.972).

В качестве основы вибротактильного индикатора (11) может быть использован, например, мотор типа DG16 фирмы Canon (см. каталог-справочник радиотехнических элементов шведской фирмы ELFA за 2004 г., стр.231).

Блоки звуковой/речевой индикации (12, 34) могут быть реализованы на основе микросхемы ISD4004 фирмы Information Storage Devices (см. каталог-справочник радиотехнических элементов шведской фирмы ELFA за 2004 г., стр.1037).

Блоки кодировки индикационных сигналов (8), (31) могут быть реализованы на основе стандартных микроконтроллеров, например, в случае применения в блоках символьно-текстовой индикации жидкокристаллических индикаторов, целесообразно использование специализированных микроконтроллеров, например Pic 18F6490 или Pic 18F8490 (см. Microchip 2004 Product Selector Guide, стр.18). Эти же микроконтроллеры могут быть использованы для инициации работы блока оптической индикации и блока звукоречевой индикации.

Блоки памяти (9), (6), (23), (24), (28), (29), (35), (37) могут быть реализованы на основе стандартных электронных компонентов, например, таких, как например, W39V080FA фирмы Winbond, обладающей следующими основными характеристиками: Density - 8М, Organization -1Мх8, Asses Time 33 Mhz (см. Winbond Product selection Guide 2005, стр.12).

Блок оптической индикации (32) может быть реализован, например, на основе многоцветных светодиодов TLUV5300 фирмы EVERLIGHT (см. каталог-справочник радиотехнических элементов шведской фирмы ELFA за 2004 г., стр.921).

Блок клавиатуры (19) может быть реализован на основе стандартных изделий, например двенадцатикнопочных клавиатур IP67 фирмы ЕАО (см. каталог-справочник радиотехнических элементов шведской фирмы ELFA за 2004 г., стр.119).

Блоки кодирования и декодирования сигналов (5), (21), (25), (31), так же, как и блок многофакторного сравнения шумовых характеристик (30), могут быть реализованы, например, на основе микроконтроллеров фирмы Microchip Pic 18 F2320 (см. Microchip 2004 Product Selector Guide, стр.9)

Блок переключения режимов ручного приемника (13) может быть реализован, например, на основе переключателей фирмы ЕАО, тип 1К2 (см. каталог - справочник радиотехнических элементов шведской фирмы ELFA за 2004 г., стр.92).

Блок реле (20) может быть реализован на основе реле G5LE фирмы Omron, рассчитанного на мощность 240 ватт (см. каталог - справочник радиотехнических элементов шведской фирмы ELFA за 2004 г., стр.145).

В качестве микрофона (15) может быть использован стандартный микрофонный элемент типа ES301 (см. каталог - справочник радиотехнических элементов шведской фирмы ELFA за 2004 г., стр.1479).

В качестве усилителя (16) может быть использован один из операционных усилителей фирмы Microchip, например, МСР6024 (см. Microchip 2004 Product Selector Guide, стр.34), внешние компоненты которого могут быть определены с помощью специализированной компьютерной программы той же фирмы SW3 00001, Digital Filter Design (см. Microchip 2004 Product Selector Guide, стр.67).

В качестве аналого-цифрового преобразователя (17) может быть использованы стандартны электронные компоненты типа AD7541 фирмы Analog Devices (см. каталог - справочник радиотехнических элементов шведской фирмы ELFA за 2004 г., стр.1133).

Блок таймера (27) может быть реализован на основе микросхемы ICM7555 фирмы Philips (см. каталог - справочник радиотехнических элементов шведской фирмы ELFA за 2004 г., стр.1038).

Блоки радиоприемников и радиопередатчиков (7), (22), (26) могут быть реализованы, например, на основе приемопередатчиков RXQ 1-433,9 фирмы Telecontrolli (см. каталог - справочник фирмы Telecontrolli за 2004 г., стр.52).

Блок определения наличия человеческой речи/аудиосигналов (18) может быть реализован, например, на основе микросхем ХЕ3005/ХЕ3006 фирмы XEMICS (см. Datasheet ХЕ3005/ХЕ3006), имеющих стандартный режим определения наличия человеческой речи/аудиосигналов, т.н. функции Sandman.

Блок распознавания слов (36) может быть реализован различными путями, например, дикторонезависимое распознавание слов может быть реализовано на основе процессора dsPic30F фирмы Microchip и стандартного программного обеспечения (software) той же фирмы SW300010-300012, dsPicSpeech Recognition (см. Microchip 2004 Product Selector Guide, стр.67). Дикторозависимое распознавание речи и звуков может быть обеспечено, например, схемой на основе микросхемы АР7003-01 фирмы Aplus Integrated circuits inc. (см. Application note АР 7003-01, Voice recognition 1C.) или Voice Direct_tm 364 IC (интегральная микросхема без внешних компонентов), а также Voice Direct _tm 364Module (микросборка с внешними компонентами) фирмы Sensory Inc. (см. Voice Direct_tm 364, Data book или VRC-300/364 Data Sheet).

Блок внешних датчиков (3) может быть сформирован на основе стандартных готовых изделий, например, устройств АВРОРА-ДР/ТР/ДТР- пожарных радиоизвещателей (дымовых, тепловых, комбинированных) с дальностью до 60 м, при мощности излучения до 10 милливатт, в диапазоне радиочастот 433,05-434, 79 мегагерц. (см. каталог фирмы Аргус-спектр за 2004 г.«Новые приборы», стр.7), так и на базе стандартных электронных компонентов, например, в качестве основы блока датчика (40) может быть применена в качестве датчика дыма микросхема фирмы Motorola MC145010/12, (см.Панфилов Д.И., Иванов B.C. Датчики фирмы Motorola. M.: ДОДЭКА, 2000 г., 96 с.), основой блоков обработки сигнала(41) и блока порогового устройства (42) может являться микроконтроллер MC68HC908RF2 (см. Ремизевич Т. Новые модели микроконтроллеров семейства НС908 фирмы Motorola. CHIP NEWS, №5 (68), 2002 г., с.5-13) с интегрированным в корпус радиопередатчиком в качестве основы реализации блока радиопередатчика (44), при этом основной функцией этого стандартного микроконтроллера является обработка оптических сигналов с датчика для получения информации о наличии задымленности, о снижении уровня питающего напряжения и обслуживания протокола передачи данных по радиоканалу.

За счет расширенных эксплуатационных возможностей система для оповещения и коммуникации лиц со специальными потребностями по здоровью может работать как в однофункциональных режимах, так и в многофункциональных, состоящих из требуемых сочетаний однофункциональных режимов:

В ручном индикационном устройстве (I):

- режим вибротактильной индикации,

- режим оптической, символьно-текстовой индикации,

- режим речевой и звуковой индикации событий, зафиксированных устройством распознавания сигналов (2) и внешними сигнальными датчиками.

В устройстве распознавания сигналов (2):

- режим звуковой сигнализации о факте возникновения одного из контролируемых событий,

- режим специализированной оптической сигнализации о факте возникновения одного из контролируемых событий,

- режим оптической индикации акустической обстановки,

- режим звуковой или речевой индикации световой обстановки,

- режим индикации наличия человеческой речи,

- режим распознавания и индикации заданного числа звуковых сигналов,

- режим распознавания и индикации слов,

- режим индикации произошедших событий в заданном интервале времени,

- режим звуковой индикации о сработавших внешних сигнальных датчиках,

- режим оптической индикации о сработавших внешних датчиках.

Комбинации режимов работы устройства распознавания сигналов позволяют человеку с ограниченными функциональными возможностями (инвалиду) качественно улучшить процесс контроля окружающего пространства, по своему усмотрению определяя необходимые приоритеты контроля, получая значительно расширенную и уточненную информацию о происходящих событиях, что позволяет сформировать новые области применения общественно полезного труда инвалидов, облегчить процессы обучения, труда и поможет решить многие бытовые проблемы, включая обеспечение безопасности.

Система для оповещения и коммуникации лиц со специальными потребностями по здоровью работает следующим образом.

Внешние сигнальные датчики (3), в том числе охранные, датчики крика ребенка и др. работают по известным принципам и на основе известных технических решений, фиксируя заданные изменения обстановки - задымление, движение, открывание окон и т.д. Условием их применения является наличие радиопередающего устройства, согласованно работающего с устройством распознавания сигналов (2).

Наручное устройство (1) работает следующим образом: информационные сигналы поступают на устройство (1) с устройства распознавания сигналов (2). Сигналы принимаются блоком радиоприемника (7), затем декодируются в блоке (5), в соответствии с цифровыми «образами» этих сигналов, записанными в блоке памяти данных адресов приема (6). Определенный тип поступившего сигнала (тип произошедшего события) формирует в блоке кодировки индикационных сигналов (8), на основе записанных заранее в блоке памяти данных индикационных сигналов, ситуационно необходимые кодовые сигналы, инициирующие работу блоков индикации - оптической (10), вибротактильной (11), звукоречевой (12). С помощью блока переключения режимов (13) возможно изменение количества функционирующих индикаторов (10-12).

Устройство распознавания сигналов (2) работает следующим образом.

В случае срабатывания внешних сигнальных датчиков (3) инициируется работа их радиопередатчика в соответствии с одним из известных протоколов передачи сигнала, последний воспринимается и идентифицируется в цепи устройства распознавания сигналов (2): блок радиоприемника (26) - блок декодирования сигнала радиоприемника (25). Из блока памяти данных адресов радиоприема (24) блоком сигнального процессора (38) выбирается аналогичный адрес и соответствующие ему (связанные с ним) коды, которые поступают на блок кодировки индикационных сигналов (31), который, в свою очередь, формирует соответствующие сигналы и инициирует работу блоков индикации (32-34), кроме того, код события поступает в блок памяти данных событий и времени (28). Одновременно в этот же блок (28) записываются данные о времени произошедшего события из блока таймера реального времени (27). В режиме индикации произошедших событий код событий и времени подается из блока памяти данных событий и времени (28) на блок кодировки индикационных сигналов (31), инициирующий работу индикаторов (32-34).

В режиме передачи сигналов с устройства распознавания сигналов (2) на наручное устройство (1) или другие объекты (например, специальные телефоны с автоматическим дозвоном по заданному адресу) тип сигнала, предназначенного для передачи, определяется в соответствии с тем, принят ли он с блока внешних сигнальных датчиков (3), с какого из этих датчиков (при этом используются данные, активизированные в блоке (24) при приеме радиосигналов с внешних сигнальных датчиков), либо сигнал идентифицирован непосредственно в устройстве (2). Тип сигнала выбирается из блока памяти данных сигналов радиопередачи (23), в соответствии с ним формируется код радиопередачи в блоке кодировки радиопередатчика (21), затем сигнал передается непосредственно из блока радиопередатчика (22).

В режимах контроля акустической обстановки устройством (2) акустический сигнал, преобразованный в блоке микрофона (15) в электрический, после усиления (блок 16) и аналого-цифрового преобразования (блок 17) поступает в блок сигнального процессора (38), который координирует работу всех блоков устройства (2) и проводит стандартные процедуры расчетов. Параметры преобразованного акустического сигнала (его амплитудные, средние, среднеквадратичные и др. значения) непрерывно сравниваются с данными блока памяти данных шумовых характеристик (29) в блоке многофакторного сравнения шумовых характеристик (30). Данные результатов сравнения в виде кода подаются на блок кодировки индикационных сигналов (31), который на основе связанных данных блока памяти данных индикационных сигналов (35) инициирует работу индикаторов (32)-(34).

При этом блок оптической индикации (32) формирует по одному из заданных алгоритмов яркий, хорошо идентифицируемый, заметный оптический сигнал (цвета, яркость и временные характеристики которого должны быть выбраны в соответствии с эргономическими и медицинскими требованиями). Блок символьно-текстовой индикации (ЗЗ) индицирует факт и тип произошедшего события в текстовом или символьном виде. Блок звукоречевой индикации (34) формирует соответствующий (характеризующий произошедшее событие) звуковой или речевой сигнал.

Сигнал, после аналого-цифрового преобразования, поступает также в блок определения наличия речи/акустических сигналов (18), где по стандартному алгоритму формируется однобитовый сигнал наличия речевых/акустических сигналов. Этот сигнал может быть использован для демонстрации на блоках индикации (32)-(34), так и для формирования энергосберегающих режимов, при которых распознавание акустических сигналов проводится не непрерывно, а только в моменты наличия речевых/акустических сигналов.

Сигнал, после аналого-цифрового преобразования, поступает также в блок распознавания слов/звуков (36) и, в соответствующих случаях, в нем производится распознавание заданного слова или звука на основе параметров этих сигналов, записанных предварительно в блоке памяти звуковых/речевых сигналов (37).

Блок клавиатуры (19) позволяет включать устройство, настраивать работу его блоков, изменять режимы работы устройства (2).

Блок реле (20) позволяет подключать внешние индикационные устройства. При необходимости, в отдельных случаях возможно подключение внешних индикационных устройств, таких как настольная лампа, мощный виброиндикатор и т.д.

В зависимости от типа акустического внешнего сигнала, который был зафиксирован, действует один или несколько объединенных режимов распознавания и индикации:

1. Режим распознавания заданных звуковых сигналов.

2. Режим определения наличия человеческой речи.

3. Режим распознавания слов.

4. Режим определения уровня (изменения уровня) акустической обстановки.

Первый режим состоит из двух функциональных операций: записи параметров необходимого количества звуков, число которых определяется объемом блока памяти звуковых/речевых сигналов (37) и режима распознавания, описанного выше. Переключение режимов работы устройства производится с помощью блока клавиатуры (19).

В режиме записи параметров сигнала, предполагаемого к последующему распознаванию, в блок (37), сигнал, преобразованный в блоках (15)-(17), поступает для обработки в блок сигнального процессора (38), после чего необходимые данные записываются в блок памяти данных звуковых/речевых сигналов (37). Обработка параметров звукового и речевого сигнала, последующее его сравнение с параметрами других звуковых сигналов и определение его принадлежности к заданному типу (распознавание) производится по стандартным разработанным алгоритмам и программам, при этом распознавание слов может быть как дикторозависимым, так и дикторонезависимым и определяется используемой элементной базой и стандартным программным обеспечением.

Данные об уровне шума (звуковой обстановки) или изменения звуковой обстановки индицируются на блоке символьно-текстовой индикации (33). При этом параметры индикационного сигнала определяются в соответствии с результатами сравнения в блоке многофакторного сравнения шумовых характеристик (30) данных текущего акустического процесса и данных, записанных в блоке памяти данных шумовых характеристик (29).

Текстовые данные записываются в блок текстовой и оптической индикации с помощью блока клавиатуры, аналогично тому, как набираются тексты SMS в мобильных телефонах.

На фиг.5 представлены варианты изображений на символьно-текстовом индикаторе.

На фиг.5А показан возможный вариант изображения на индикационном индикаторе при среднем текущем уровне зашумленности помещения (вертикальная колонка) и включенного режима просмотра произошедших событий: символьно показан тип произошедшего события (звонок телефона, включение компьютера, разговоры людей, мяуканье кошки), а цифрами показано время, в которое происходили эти события.

На фиг.5Б показаны некоторые возможности индикации событий в режиме текущего контроля: показан более высокий уровень текущей зашумленности помещения, показан факт срабатывания охранных датчиков (изображение полисменов) и тип сработавших охранных датчиков: датчик открытой двери (изображение двери) и датчик движения (фигура крадущегося человека), кроме того, индицируется распознанное произнесенное слово: «обедать» (и соответствующее этому обращению изображение тарелки), символьное изображение распознанного звука свистка вскипевшего чайника.

Таким образом, введение в устройство (2) блока памяти данных уровня шумовых характеристик (29), блока многофакторного сравнения шумовых характеристик (30) позволяет пользователю получить первичную информацию об акустическом состоянии окружающего пространства (получить представление - происходит что-то в ближайшем окружении или нет), повысить объективность ее представления людьми с ограниченными возможностями по здоровью,

Введение в устройство блока определения наличия речи/аудиосигналов (18) позволяет пользователю более точно ориентироваться в окружающем звуковом фоне, получая возможность распознавания типа происходящих акустических событий,

Введение в устройство блока распознавания слов и звуков (36), блока памяти данных звуковых/речевых сигналов (37) позволяет пользователю получить информацию о речевых изменениях акустической обстановки, еще более конкретизируя образ окружающего пространства,

Введение блока символьно-текстовой индикации (ЗЗ), блока оптической индикации (32), блока звукоречевой индикации (34), блока кодировки индикационных сигналов (31) и блока памяти индикационных сигналов (35) позволяет повысить информативность и видимость (заметность) индикационных сигналов, формируя их на трех уровнях представления: первичная - яркостная подача информации о факте произошедшего события, детализированная - текстовая и графическая (символьная) индикация, а также звуковая и речевая индикация, которые могут применяться комплексно или по отдельности, в соответствии с желанием пользователя.

Получение такой многоуровневой информации позволяет применять устройство различными группами лиц с нарушениями здоровья, а также может использоваться обычными людьми в специфических ситуациях.

Введение блока таймера реального времени (27) и блока памяти данных событий и времени (28) позволяет ретроспективно представить пользователю поток происходящих событий, недоступных его сенсорному восприятию.

Введение блока внешних датчиков (3), блока радиоприемника (26), блока декодирования сигнала радиоприемника (25), блока памяти данных адресов радиоприема (24) позволяет получать и идентифицировать информацию не только об акустических проявлениях окружающего пространства, но и о других важных происходящих удаленных событиях не только акустической модальности.

Введение блока реле (20) позволяет использовать дополнительные внешние устройства в качестве средств индикации, что позволяет повысить универсальность устройства.

Введение блока клавиатуры (19) позволяет сформировать многофункциональный интерфейс самостоятельных настроек устройства, в том числе состав текстовых сообщений, громкость индикационных сигналов, яркость оптических индикаторов и т.д.

Введение блока звуковой/речевой индикации (12) в наручном устройстве позволяет пользователю получить дополнительную звуковую информацию, что повышает точность представления о происходящих событиях, расширяет универсальность устройства, рассчитанного на использование различными группами лиц с нарушениями здоровья.

Испытания экспериментального образца устройства показали его высокую востребованность у потенциальных пользователей, обусловленную значительным расширением возможностей, которые предоставляет им новое устройство. Разработанное устройство является первым отечественным реабилитационным устройством, использующим алгоритмы распознавания акустических сигналов.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к техническим средствам реабилитации инвалидов, и предназначено для создания специализированных аппаратных средств, позволяющих людям с нарушениями функций здоровья, таким как глухота, слабовидение, ограниченная подвижность и др., получать расширенную информацию о событиях, происходящих в их ближайшем окружении, событиях, которые могут быть не зафиксированы этими людьми вследствие их ограниченных возможностей. К таким событиям могут быть отнесены, например, сигналы дверного и телефонного звонков, домофона, сигнал свистка вскипевшего чайника, стук в дверь, лай собаки, разговоры людей, отдельные ключевые слова и фразы, а также события, связанные с безопасностью пользователя, в том числе информация о срабатывании аварийных датчиков, о входящих посетителях и др. Система обладает расширенными функциональными возможностями. Устройство содержит комплекс согласованно работающих устройств, соединенных между собой двунаправленными многоразрядными (беспроводными) шинами: наручный приемник, устройство распознавания сигналов и комплект внешних сигнальных датчиков. Приведено выполнение всех элементов устройства. 5 ил.

Система для оповещения и коммуникации лиц со специальными потребностями по здоровью, включающая соединенные двунаправленной многоразрядной шиной наручный приемник и устройство распознавания сигналов, в которой наручный приемник содержит блок микропроцессора, первая, вторая, третья, четвертая и пятая двунаправленная многоразрядные шины которого подключены соответственно к блоку кодировки индикационных сигналов, который связан общей двунаправленной многоразрядной шиной с блоком оптической, вибротактильной и звуко-речевой индикации, к блоку памяти данных индикационных сигналов, который связан двунаправленной многоразрядной шиной с блоком кодировки индикационных сигналов, к блоку декодирования сигнала приемника, который связан двунаправленной многоразрядной шиной с блоком радиоприемника, к блоку памяти данных адресов приема, который связан двунаправленной многоразрядной шиной с блоком декодирования сигнала приемника, к блоку переключения режимов, при этом все блоки наручного приемника соединены с соответствующими выводами первого блока питания, а устройство распознавания сигналов содержит блок сигнального процессора, первая, вторая и третья многоразрядные шины которого подключены соответственно к блоку аналого-цифрового преобразователя, который через двунаправленную многоразрядную шину связан с блоком усилителя, соединенного двунаправленной многоразрядной шиной с микрофоном, к блоку кодировки радиопередатчика, который двунаправленной многоразрядной шиной связан с блоком радиопередатчика, и блоку памяти данных сигналов радиопередачи, который двунаправленной многоразрядной шиной связан с блоком кодировки радиопередатчика, при этом все блоки устройства распознавания соединены с соответствующими выводами второго блока питания, отличающаяся тем, что система снабжена блоком внешних сигнальных датчиков, содержащих последовательную цепь соединенных между собой двунаправленными многоразрядными шинами блок датчиков, блок обработки сигналов, блок порогового устройства, блок кодировки, блок радиопередатчика, при этом все блоки внешних сигнальных датчиков соединены с соответствующими выводами третьего блока питания, а внешние сигнальные датчики подключены двунаправленной многоразрядной беспроводной шиной к устройству распознавания сигналов, в котором соответственно к четвертой, пятой, шестой, седьмой, восьмой, девятой, десятой, одиннадцатой, двенадцатой, тринадцатой, четырнадцатой, пятнадцатой и шестнадцатой двунаправленным многоразрядным шинам сигнального процессора подключены дополнительные блоки: блок памяти данных адресов радиоприема, блок декодирования сигналов приемника, который одной двунаправленной многоразрядной шиной связан с блоком радиоприемника, а другой - с блоком памяти данных адресов радиоприема, блок определения наличия речи и аудиосигналов, соединенный многоразрядной двунаправленной шиной с блоком аналого-цифрового преобразователя, блок клавиатуры, блок реле, блок таймера реального времени, блок памяти данных событий и времени, который двунаправленной многоразрядной шиной связан с блоком таймера реального времени, блок памяти данных шумовых характеристик, блок многофакторного сравнения шумовых характеристик, который двунаправленной многоразрядной шиной связан блоком памяти данных шумовых характеристик, блок кодировки индикационных сигналов, который соответствующими двунаправленными многоразрядными шинами связан с блоком памяти данных адресов радиоприема, блоком памяти данных событий и времени, блоком многофакторного сравнения шумовых характеристик, блоком оптической индикации, блоком символьно-текстовой индикации и блоком звуко-речевой индикации, блок памяти индикационных сигналов, который двунаправленной многоразрядной шиной связан с блоком кодировки индикационных сигналов, блок распознавания слов/звуков, который двунаправленной многоразрядной шиной связан с блоком кодировки индикационных сигналов и блок памяти данных речевых/звуковых сигналов, который двунаправленной многоразрядной шиной связан с блоком распознавания слов/звуков, дополнительные блоки устройства распознавания сигналов подключены к соответствующим выводам второго блока питания, при этом наручный приемник содержит дополнительно блок звуко-речевой индикации, который двунаправленной многоразрядной шиной подключен к общей двунаправленной многоразрядной шине блока кодировки индикационных сигналов, блока оптической индикации и блока вибротактильной индикации и к соответствующему выводу первого блока питания.