CN103961081A - 低功耗无线智能体征监测腕表 - Google Patents

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低功耗无线智能体征监测腕表，它涉及物联网技术领域。其特征在于它包含腕带(1)、第一压电传感器(2)、前级放大器 (3)、50Hz陷波电路(4)、0.2-45Hz带通滤波电路(5)、后级放大器(6)、第二压电传感器(7)、前级放大器(8)、50Hz陷波电路(9)、0.2-45Hz带通滤波电路(10)、后级放大器(11)、人体温度采集芯片(12)、单片机(13)、A/D转换器(14)、环境温度采集芯片(15)、移动按键(16)、zigbee无线模块(17)、网关模块(18)、点动按键(19)、LED指示灯(20)、应用软件(21)、上位机软件(22)。能实现对谈话对象的24小时全过程生命体征及实时位置信息监测、谈话过程中的心率体征变化监测。嵌入到办案指挥管理系统中，有利于增加查处违纪违法案件中的科技含量，提高突破大案要案的能力。

Description

低功耗无线智能体征监测腕表
技术领域：
本发明专利涉及物联网技术领域，尤其涉及一种低功耗无线智能体征监测腕表。
背景技术：
人体体征信号具有信号弱、噪声强、频率范围一般较低、随机性强的特点。同时从生理学和医学的角度来看，人体生命特征如脉搏尽管是由心脏所驱动，但是血流沿动脉在人体内要经过漫长而曲折的路径才能到达远离心脏的桡动脉处。因此，脉搏不仅受心脏状况的影响，同时还受动脉血管特性(几何特性和物理特性)、血液参数(体积、粘性、密度、压力和速度等)、肌肉、皮肤等诸多因素的影响。所以，人体受外界刺激产生紧张状态，都会直接或间接地影响到脉搏系统，不可避免的使血管特性、功能以及血液的质与量等发生变化，而这些变化将以某些方式在脉搏中显现，即导致不同脉搏数值的出现。
同时脉搏的频率受年龄和性别的影响，婴儿每分钟120～140次，幼儿每分钟90～100次，学龄期儿童每分钟80～90次，成年人每分钟70～80次。另外，运动和情绪激动时可使脉搏增快，而休息、睡眠则使脉搏减慢。成人脉率每分钟超过100次，称为心动过速，每分钟低于60次，称为心动过缓。但训练有素的运动员，脉搏有时会在60次以下，这正是心脏健康有力的表现。体力活动或情绪激动时，脉搏会暂时增快，发烧时脉搏也会增快。一殷是体温每升高l℃，脉搏就增加10—20次。但伤寒病人例外，因为这种病人虽然发烧很高，但脉搏并不快，这叫相对缓脉。而贫血、剧痛、甲状腺机能亢进的病人，虽不发烧，但脉搏却很快。正常人脉搏节奏快慢是有规律的，如果脉搏忽快忽慢，或者时有时无，叫做心律不齐，应及时治疗。
目前，传统体征传感器仅仅监测到一个物理脉搏数值，而无法对该数值进行分析比对，同时无法对心率变化进行判定，且无法满足移动类和慢性病类人群。
发明专利内容：
本发明专利的目的是提供一种低功耗无线智能体征监测腕表，它能对数值进行分析比对，对心率变化进行判断，全面监控体征变化值，适用人群广。
为了解决背景技术所存在的问题，本发明专利是采用如下技术方案：它包含腕带(1)、第一压电传感器(2)、前级放大器 (3)、50Hz陷波电路(4)、0.2-45Hz带通滤波电路(5)、后级放大器(6)、第二压电传感器(7)、前级放大器(8)、50Hz陷波电路(9)、0.2-45Hz带通滤波电路(10)、后级放大器(11)、人体温度采集芯片(12)、单片机(13)、A/D转换器(14)、环境温度采集芯片(15)、移动按键(16)、zigbee无线模块(17)、网关模块(18)、点动按键(19)、LED指示灯(20)、应用软件(21)、上位机软件(22)，腕带(1)分别与第一压电传感器(2)、第二压电传感器(7)、人体温度采集芯片(12)、环境温度采集芯片(15)、移动按键(16)、点动按键(19)、LED指示灯(20)相连，第一压电传感器(2)、第二压电传感器(7)分别与前级放大器 (3)、前级放大器(8)相连，前级放大器 (3)、前级放大器(8)分别与50Hz陷波电路(4)、50Hz陷波电路(9)相连，50Hz陷波电路(4)、50Hz陷波电路(9)分别与0.2-45Hz带通滤波电路(5) 、0.2-45Hz带通滤波电路(10) 相连， 0.2-45Hz带通滤波电路(5) 、0.2-45Hz带通滤波电路(10)分别与后级放大器(6)、后级放大器(11)相连，后级放大器(6)、后级放大器(11)分别与A/D转换器(14)相连，A/D转换器(14)与单片机(13)相连，单片机(13)与zigbee无线模块(17)相连，zigbee无线模块(17)与网关模块(18)相连，网关模块(18)与上位机软件(22)相连，上位机软件(22)与应用软件(21)相连。
本发明专利的技术原理图见说明书附图（2）：通过医学传感器完成生命体征信号的采集，将压力，温度信号转换为电信号，因为此类信号具有信号弱、噪声强、频率范围一般较低、随机性强的特点，所以通过脉搏传感器获取原始脉搏信号后,运用了信号调理电路将脉搏信号进行滤波放大，其中放大电路采用两级放大，并且前级采用差分输入方式，滤波电路中采用了一个50Hz的陷波电路和0.2Hz—45Hz的带通滤波电路（由 45Hz低通与0.2Hz低通串联组成），以最大程度的减少工频及人体干扰。调制后的信号通过A/D转换器（14）把人体生理参数的模拟信号转化为数字信号，信号直接进入MSP430FG4618的RAM存储器进行缓存。MSP430FG4618具有两个 16 位定时器、一个高性能 12 位 A/D 转换器、双通道 12 位 D/A 转换器、三个可配置运算放大器、一个通用串行通信接口 (USCI)、一个通用同步/异步通信接口 (USART)、DMA、80 个 I/O 引脚和一个带稳压充电泵的液晶显示器 (LCD) 驱动器。内部存储器存储操作程序和临时数据，通过多任务管理调度，外部中断等读取生理参数数据，读取的数字信号还要在处理器内部做进一步的处理，同时微处理器还要控制输出，同时协调、检测各个部分的工作。腕表中嵌入了CC2430电路和温度采集电路，CC2430是一颗系统芯片，满足以ZigBee为基础的2.4GHz ISM波段应用，结合一个高性能2.4GHz DSSS射频收发器核心和一颗工业级小巧高效的8051控制器。能通过RSSI值计算出发射到的位置。RSSI全称Received Signal Strength Indicator（接收信号强度指示），是一种基于距离的定位算法。RSSI原理是已知发射节点的发射信号强度，接收节点根据接收信号的强度，计算出信号在传播过程中的损耗，利用理论和经验模型将传输损耗转化为距离，再根据接收节点的已知位置利用三边测量法计算出发射节点的位置。采集数据通过zigbee模块实现短距离数据传输。Zigbee模块采用CC2530芯片，CC2530 是用于ZigBee应用的一个真正的片上系统（SoC），具有接收灵敏度高、抗干扰性强等特点，结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其他强大的功能，能实现无线通信。Zigbee模块电路在其程序的驱动下，实现zigbee节点与路由间的通信，将数据传送给网关，网关主要由zigbee模块和GPRS模块组成，网关接收的数据通过GPRS模块实现远程通信，将数据传送给PC机，PC机将以上位机程序显示采集的脉搏数据、温度数据，上位机以TCP/IP为通信协议，采用socket编程实现数据采集。在数据传输部分该设备采用Zigbee无线识别和传输技术，实现对管理范围内人员情况分区管理与监控，该系统可使管理人员实时掌握各个受控区域人员的详细信息及数目，同时结合能量损失算法，结合每个设备信号RSSI值，来识别人员位置信息及人员与人员之间的距离信息，有效防止预防和遏制各类突发事件和行为，另外，系统还能实现自动点算指定区域内人员信息，对外出人员进行全程动态监控，防止特殊人员同时出现在同一地点，大大降管理人员的工作强度，在遇到突发事件时可高效调动进行应急处理。
附图说明：
图1为本发明专利的结构示意框图；
图2是本发明专利的技术原理图；
图3为本发明专利产品图。
说明书附图（1）为本发明专利的结构示意框图。
具体实施方式：
参看说明书附图（1）：本具体实施方式采用如下技术方案：它包含腕带(1)、第一压电传感器(2)、前级放大器 (3)、50Hz陷波电路(4)、0.2-45Hz带通滤波电路(5)、后级放大器(6)、第二压电传感器(7)、前级放大器(8)、50Hz陷波电路(9)、0.2-45Hz带通滤波电路(10)、后级放大器(11)、人体温度采集芯片(12)、单片机(13)、A/D转换器(14)、环境温度采集芯片(15)、移动按键(16)、zigbee无线模块(17)、网关模块(18)、点动按键(19)、LED指示灯(20)、应用软件(21)、上位机软件(22)，腕带(1)分别与第一压电传感器(2)、第二压电传感器(7)、人体温度采集芯片(12)、环境温度采集芯片(15)、移动按键(16)、点动按键(19)、LED指示灯(20)相连，第一压电传感器(2)、第二压电传感器(7)分别与前级放大器 (3)、前级放大器(8)相连，前级放大器 (3)、前级放大器(8)分别与50Hz陷波电路(4)、50Hz陷波电路(9)相连，50Hz陷波电路(4)、50Hz陷波电路(9)分别与0.2-45Hz带通滤波电路(5) 、0.2-45Hz带通滤波电路(10) 相连， 0.2-45Hz带通滤波电路(5) 、0.2-45Hz带通滤波电路(10)分别与后级放大器(6)、后级放大器(11)相连，后级放大器(6)、后级放大器(11)分别与A/D转换器(14)相连，A/D转换器(14)与单片机(13)相连，单片机(13)与zigbee无线模块(17)相连，zigbee无线模块(17)与网关模块(18)相连，网关模块(18)与上位机软件(22)相连，上位机软件(22)与应用软件(21)相连。
说明书附图（3）为本发明专利产品图
腕表在整体结构设计上，充分考虑力学原理，腕带部分采用硅胶设计，符合人体工学原理，保障佩戴舒适性。同时在整体外形采用纳米防水溅涂层，相应接口处理上采用橡胶防水盖，保障达到生活防水级别。根据图（3）其磨具由脉搏感应片（1）、传感器壳（2）、表带1（3）、移动开关（4）、腕表壳（5）、表带2（6）、点动开关（7）组成，脉搏感应片（1）与传感器壳（2）相连，传感器壳（2）与表带1（3）相连，表带1（3）与腕表壳（5）相连，腕表壳（5）分别与移动开关（4）、表带2（6）、点动开关（7）相连。传感器壳（2）、腕表壳（5）采用腕表制作的塑胶，脉搏感应片（1）、表带1（3）、移动开关（4）、表带2（6）、点动开关（7）采用硅胶，佩戴舒适，并能起到防静电功效。佩戴腕表时，注意将脉搏感应片对应在手腕的脉搏处。当拨动移动（4）开关时，开启腕表设备电源，LED指示灯闪烁后熄灭，腕表开始工作，能通过PVDF(聚偏氟乙烯)压电膜传感器采集人体的脉搏，并能通过信号强弱RSSI值测定信号点与接收点的距离，进而根据相应数据进行人员定位，腕表壳内配有环境温度采集芯片和人体温度采集芯片，能采集环境、人体温度。当人体感应不舒适时可以通过点动开关报警，在应用平台上显示报警信息，提示予以及时处理。在佩戴正常的情况下，可以根据人体温度值判断人体生命状况。腕表壳内配有3V、500mAh的电池，能保证腕表长时间工作。
本发明专利能实现对谈话对象的24小时全过程生命体征及实时位置信息监测、谈话过程中的心率体征变化监测。同时嵌入到办案指挥管理系统中，利用人体监测模糊分析软件，可以准确地判断人体所处的运动状态或者情绪波动情况。有利于增加查处违纪违法案件中的科技含量，提高突破大案要案的能力。

Claims (1)

1.低功耗无线智能体征监测腕表，其特征在于它包含腕带(1)、第一压电传感器(2)、前级放大器 (3)、50Hz陷波电路(4)、0.2-45Hz带通滤波电路(5)、后级放大器(6)、第二压电传感器(7)、前级放大器(8)、50Hz陷波电路(9)、0.2-45Hz带通滤波电路(10)、后级放大器(11)、人体温度采集芯片(12)、单片机(13)、A/D转换器(14)、环境温度采集芯片(15)、移动按键(16)、zigbee无线模块(17)、网关模块(18)、点动按键(19)、LED指示灯(20)、应用软件(21)、上位机软件(22)，腕带(1)分别与第一压电传感器(2)、第二压电传感器(7)、人体温度采集芯片(12)、环境温度采集芯片(15)、移动按键(16)、点动按键(19)、LED指示灯(20)相连，第一压电传感器(2)、第二压电传感器(7)分别与前级放大器 (3)、前级放大器(8)相连，前级放大器 (3)、前级放大器(8)分别与50Hz陷波电路(4)、50Hz陷波电路(9)相连，50Hz陷波电路(4)、50Hz陷波电路(9)分别与0.2-45Hz带通滤波电路(5) 、0.2-45Hz带通滤波电路(10) 相连， 0.2-45Hz带通滤波电路(5) 、0.2-45Hz带通滤波电路(10)分别与后级放大器(6)、后级放大器(11)相连，后级放大器(6)、后级放大器(11)分别与A/D转换器(14)相连，A/D转换器(14)与单片机(13)相连，单片机(13)与zigbee无线模块(17)相连，zigbee无线模块(17)与网关模块(18)相连，网关模块(18)与上位机软件(22)相连，上位机软件(22)与应用软件(21)相连。
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