CN103784147B - 一种用于孕妇监护报警的穿戴式物联网装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于孕妇监护报警的穿戴式物联网装置，所述震动马达驱动电路通过导线接入单片机输入输出端口，所述LED或LCD驱动电路通过导线接入单片机输入输出端口，所述动作监测电路接入单片机的I2C总线接口，电磁辐射监测模块、空气质量监测电路均分别通过导线接入单片机，所述蓝牙通讯模块与数据存储模块均接入单片机的UART通讯或SPI总线接口。发明通过对危险动作做到及时定量的准确判断，从而减少孕妇孕期胎盘过早剥离流产风险，同时本发明还可对孕妇所处的环境电磁辐射值和空气质量进行测量，有利于孕妇根据电磁辐射功率大小以及空气质量主动选择合适的生活工作环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种穿戴式设备，具体是一种用于孕妇孕期及产后恢复监护报警的物联网穿戴式物联网装置。
背景技术
现有的孕妇和胎儿监护设备均为台式监护仪器，主要用于孕妇血压、血氧饱和度、宫缩压力、脉搏；胎儿心率监测。设备体积大不能随身携带和移动中使用，无法在正常工作生活中使用，也无法对孕妇所处环境的电磁辐射污染进行报警，更无法对微观环境空气质量进行监测。
现有孕期危险动作规避手段：通常孕妇在孕期前9个月都还在正常工作生活，期间需要避免危险动作造成流产，尤其孕期前三个月，目前通常是靠产检医生提醒注意事项和家人经验来告知孕妇避免那些危险动作，仅作定性判断，并无定量的标准。现有孕期防电磁辐射手段：孕期也需要避免超标电磁辐射伤害，医学研究证明，长期处于高电磁辐射的环境中，会使血液、淋巴液和细胞原生质发生改，尤其是胎儿更加脆弱，目前市场上大量在使用的孕妇防辐射服只具有被动阻挡电磁辐射的功能，没有主动测量电磁辐射，并进行相应规避的功能。现有环境空气质量检测手段：孕期尤其要注意环境空气质量，空气质量差会对孕妇和胎儿产生严重伤害，尤其是其中的甲醛和苯，目前对空气质量检测多用于企业用户，体积大价格昂贵，没有便携移动中对微观环境进行空气质量监测的个人产品，尤其是没有符合孕妇使用的空气质量监测产品。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于孕妇的危险动作监测报警、环境电磁辐射监测报警、环境空气质量监测报警的穿戴式物联网装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于孕妇监护报警的穿戴式物联网装置，包括上位机和下位机，上位机为安装配套应用软件的计算机、手机、平板电脑或电视，下位机为佩戴在孕妇手腕上的穿戴式设备，下位机进行数据采集和报警，上位机进行数据管理和人机交互，上位机和下位机通过蓝牙连接，所述穿戴式设备包括外部壳体和物联网装置，所述物联网装置包括：
单片机：是控制及运算中心，具有运算、控制功能；所述单片机具有多个通用输入输出端口、I2C总线接口、UART通讯总线接口或SPI总线接口；
LED或LCD驱动电路：含有一个或多个LED指示灯或LCD显示屏及相应的驱动电路，用来做指示、提醒功能；
震动马达驱动电路：含有震动马达及相应的驱动电路，用来做指示、提醒功能；
动作监测电路：含有不少于一个的传感器芯片；
蓝牙通讯模块：支持蓝牙协议，与单片机进行电路连接并进行数据交换，同时蓝牙通讯模块还可与上位机通过无线方式进行通讯，通讯时遵循蓝牙协议，最终完成数据交换；
电源系统：包含电池及电源管理电路，电池为整个系统提供供电，电源管理电路包含电池充电电路、电源转换及控制电路，电池充电电路完成对电池充电功能；电源转换及控制电路将电池提供的电源转换为各个电压的电源并提供给系统的各个电路单元；
电磁辐射监测模块：输出能反应电磁辐射强度的模拟信号给到单片机；
数据存储模块：与单片机进行通讯完成数据的交换与存储；
空气质量监测模块：将感应到的空气质量等数据传递到单片机，由单片机对接收到的信号进行运算处理；
所述震动马达驱动电路通过导线接入单片机输入输出端口，所述LED或LCD驱动电路通过导线接入单片机输入输出端口，所述动作监测电路接入单片机的I2C总线接口，电磁辐射监测模块、空气质量监测电路均分别通过导线接入单片机，所述蓝牙通讯模块与数据存储模块均接入单片机的UART通讯或SPI总线接口，所述电源系统通过导线接入单片机，电源管理电路对各个电路及模块进行供电。
所述动作监测电路包括加速度计芯片、电子指南针芯片，加速度计芯片、电子指南针芯片均分别接入I2C总线。
所述蓝牙通讯模块为蓝牙芯片，与单片机进行电路连接。
所述数据存储模块为FLASH存储芯片，与单片机进行电路连接。
所述空气质量监测模块包括半导体气体传感器或化学传感器。
所述震动马达驱动电路由电阻R1、电阻R2、三极管T1和震动马达M1组成，电阻R2一端连接单片机，另一端连接三极管T1基极，三极管T1集电极连接震动马达M1一端，发射极接地，震动马达M1另一端连接电阻R1，电阻R1接入电源。
所述LED或LCD驱动电路由串联的电阻R3和LED1、电阻R4和LED2、电阻R5和LED3组成，电阻R3和LED1、电阻R4和LED2和电阻R5和LED3的一端均分别接入单片机输入输出端口，另一端接入电源。
本发明的有益效果：本发明通过对危险动作做到及时定量的准确判断，尤其是可以根据孕妇的预产期判断当前所处的阶段对应软件阈值，做到判断更加细分准确，从而减少孕妇孕期胎盘过早剥离流产风险，同时本发明还可对孕妇所处的环境电磁辐射值和空气质量进行测量，有利于孕妇根据电磁辐射功率大小以及空气质量主动选择合适的生活工作环境。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种用于孕妇监护报警的穿戴式物联网装置，包括上位机和下位机，上位机为安装配套应用软件的计算机、手机、平板电脑或电视，下位机为佩戴在孕妇手腕上的穿戴式设备，下位机进行数据采集和报警，上位机进行数据管理和人机交互，上位机和下位机通过蓝牙连接，所述穿戴式设备包括外部壳体和物联网装置，物联网装置置于外部壳体内，便于孕妇随身携带，所述物联网装置包括：单片机3：是控制及运算中心，具有运算、控制功能；所述单片机3具有多个通用输入输出端口(GPIO)、I2C总线接口(或采用GPIO模拟)、UART通讯总线(或采用GPIO模拟)接口或SPI总线接口(或采用GPIO模拟)；LED或LCD驱动电路2：含有一个或多个LED指示灯或LCD显示屏及相应的驱动电路，用来做指示、提醒功能；震动马达驱动电路1：含有震动马达及相应的驱动电路，用来做指示、提醒功能；动作监测电路4：含有不少于一个的传感器芯片；蓝牙通讯模块5：支持蓝牙协议，与单片机3进行电路连接并进行数据交换，同时蓝牙通讯模块5还可与上位机通过无线方式进行通讯，通讯时遵循蓝牙协议，最终完成数据交换；电源系统6：包含电池及电源管理电路，电池为整个系统供电，电池连接电源管理电路，电源管理电路对各个模块和电路供电。如图1中，电池和电源管理电路连接，电源管理电路接入单片机3，电源管理电路还设有电源接口。电磁辐射监测模块7：输出能反应电磁辐射强度的信号给到单片机3。数据存储模块8：与单片机3进行通讯完成数据的交换与存储。空气质量监测模块9：将感应到的空气质量等数据传递到单片机3，由单片机3对接收到的信号进行运算处理。
所述震动马达驱动电路1通过导线接入单片机3输入输出端口(GPIO)，所述LED或LCD驱动电路2通过导线接入单片机3输入输出端口(GPIO)，所述动作监测电路4接入单片机3的I2C总线接口，动作监测电路4为I2C总线连接的加速度计芯片、电子指南针芯片，还可以连接其他动作感应芯片。电磁辐射监测模块7、空气质量监测电路9通过导线接入单片机3，所述蓝牙通讯模块5与数据存储模块8均接入单片机3的UART通讯或SPI总线接口，所述电源系统6通过导线接入单片机3。所述动作监测电路4包括加速度计芯片、电子指南针芯片。所述蓝牙通讯模块5含有蓝牙芯片，与单片机3进行电路连接。所述数据存储模块8为FLASH存储芯片，与单片机3进行电路连接。所述空气质量监测模块9包括半导体气体传感器或化学传感器。所述震动马达驱动电路1由电阻R1、电阻R2、三极管T1和震动马达M1组成，电阻R2一端连接单片机3，另一端连接三极管T1基极，三极管T1集电极连接震动马达M1一端，发射极接地，震动马达M1另一端连接电阻R1，电阻R1接入电源。所述LED或LCD驱动电路2由串联的电阻R3和LED1、电阻R4和LED2、电阻R5和LED3组成，电阻R3和LED1、电阻R4和LED2和电阻R5和LED3的一端均分别接入单片机3输入输出端口，另一端接入电源。
本发明工作方式：本发明可对孕妇进行危险动作监测报警、环境电磁辐射监测报警、环境空气质量监测报警。
工作时，本发明利用动作监测电路4的加速度计芯片、电子指南针芯片感应动作，通过单片机3处理采集的数值，结合孕妇预产期判断孕妇当前动作在所处孕期中的危险性，例如孕期前三月受精卵和子宫内壁没有完全建立与母体的营养交换系统，很脆弱，动作剧烈容易发生脱落导致流产，该装置佩戴于孕妇的手腕上，当加速度计芯片、电子指南针芯片的数值通过单片机3处理后，若超出单片机3软件设定阈值，本发明通过单片机3传输信号给震动马达驱动电路1和LED或LCD驱动电路2，以振动、亮灯方式报警，提醒孕妇注意动作。同时单片机3处理的数据通过蓝牙通讯模块5发送报警信息到上位机，也可储存信息到数据存储模块8。本发明设计时，根据孕期不同阶段对应不同阈值。通过该装置孕妇可以在运动幅度过大时及时报警，保护胎儿，减少流产几率。
本发明监测的危险动作类型分为以下3类：1、手臂高举动作：该动作会造成子宫肌肉收缩，可能导致出血或胎盘过早剥离。2、外力冲击、激烈运动、跌倒、旋转：此类动作可能导致出血或胎盘过早剥离。3、手提重物：该动作会造成下腹部用力子宫肌肉收缩，增加腹压可能导致出血或胎盘过早剥离。
本发明通过电磁辐射监测模块7获取所处环境的电磁辐射数据，当获取的数据通过单片机3处理后超出软件设定阈值，本发明通过单片机3传输信号给震动马达驱动电路1和LED或LCD驱动电路2，装置以振动、亮灯方式报警，提醒孕妇远离辐射区域。同时单片机3处理的数据通过蓝牙发送报警信息到上位机，也可储存信息到数据存储模块8。通过该装置孕妇可以在所处环境电磁辐射超标时及时报警，保护母婴。
空气质量监测模块9是通过半导体气体传感器获取所处环境的空气质量数据，当半导体气体传感器获取的数据通过单片机3处理后超出软件设定阈值，本发明通过单片机3传输信号给震动马达驱动电路1和LED或LCD驱动电路2，装置以振动、亮灯方式报警，同时单片机3处理的数据通过蓝牙发送报警信息到上位机，也可储存信息到数据存储模块8。通过该装置孕妇可以在所处环境空气质量不达标时及时报警，保护母婴。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于孕妇监护报警的穿戴式物联网装置，包括上位机和下位机，上位机为安装配套应用软件的计算机、手机、平板电脑或电视，下位机为佩戴在孕妇手腕上的穿戴式设备，下位机进行数据采集和报警，上位机进行数据管理和人机交互，上位机和下位机通过蓝牙连接，所述穿戴式设备包括外部壳体和物联网装置，所述物联网装置包括：
单片机(3)：是控制及运算中心，具有运算、控制功能；所述单片机(3)具有多个通用输入输出端口、I2C总线接口、UART通讯总线接口或SPI总线接口；
LED或LCD驱动电路(2)：LED驱动电路含有一个或多个LED指示灯及相应的驱动电路，LCD驱动电路含有一个或多个LCD显示屏及相应的驱动电路，用来做指示、提醒功能；
震动马达驱动电路(1)：含有震动马达及相应的驱动电路，用来做指示、提醒功能；
动作监测电路(4)：含有不少于一个的传感器芯片；
蓝牙通讯模块(5)：支持蓝牙协议，与单片机(3)进行电路连接并进行数据交换，同时蓝牙通讯模块(5)还可与上位机通过无线方式进行通讯，通讯时遵循蓝牙协议，最终完成数据交换；
电源系统(6)：包含电池及电源管理电路，电池为整个系统提供供电，电源管理电路包含电池充电电路、电源转换及控制电路，，电池充电电路完成对电池充电功能；电源转换及控制电路将电池提供的电源转换为各个电压的电源并提供给系统的各个电路单元；
电磁辐射监测模块(7)：输出能反应电磁辐射强度的信号给到单片机(3)；
数据存储模块(8)：与单片机(3)进行通讯完成数据的交换与存储；
空气质量监测模块(9)：将感应到的空气质量、动作和电磁强度数据传递到单片机(3)，由单片机(3)对接收到的信号进行运算处理；
其特征在于，所述震动马达驱动电路(1)通过导线接入单片机(3)输入输出端口，所述LED或LCD驱动电路(2)通过导线接入单片机(3)输入输出端口，所述动作监测电路(4)接入单片机(3)的I2C总线接口，电磁辐射监测模块(7)、空气质量监测模块(9)均分别通过导线接入单片机(3)，所述蓝牙通讯模块(5)与数据存储模块(8)均接入单片机(3)的UART通讯或SPI总线接口，所述电源系统(6)通过导线接入单片机(3)，电源管理电路对各个电路及模块进行供电。
2.根据权利要求1所述的一种用于孕妇监护报警的穿戴式物联网装置，其特征在于，所述动作监测电路(4)包括加速度计芯片、电子指南针芯片，加速度计芯片、电子指南针芯片均分别接入I2C总线。
3.根据权利要求1所述的一种用于孕妇监护报警的穿戴式物联网装置，其特征在于，所述蓝牙通讯模块(5)包含蓝牙芯片，与单片机(3)进行电路连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于孕妇监护报警的穿戴式物联网装置，其特征在于，所述数据存储模块(8)为FLASH存储芯片，与单片机(3)进行电路连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于孕妇监护报警的穿戴式物联网装置，其特征在于，所述空气质量监测模块(9)包括半导体气体传感器或化学传感器。
6.根据权利要求1所述的一种用于孕妇监护报警的穿戴式物联网装置，其特征在于，所述震动马达驱动电路(1)由电阻R1、电阻R2、三极管T1和震动马达M1组成，电阻R2一端连接单片机(3)，另一端连接三极管T1基极，三极管T1集电极连接震动马达M1一端，发射极接地，震动马达M1另一端连接电阻R1，电阻R1接入电源系统。
7.根据权利要求1所述的一种用于孕妇监护报警的穿戴式物联网装置，其特征在于，所述LED驱动电路由串联的电阻R3和LED1、电阻R4和LED2、电阻R5和LED3组成，电阻R3和LED1、电阻R4和LED2和电阻R5和LED3的一端均分别接入单片机(3)输入输出端口，另一端接入电源系统。
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