CN105054507A - 一种电离辐射实时检测手环及其与手机数据交互的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电离辐射实时检测手环及其与手机数据交互的方法，该手环包括腕带和固定于腕带的电离辐射实时检测装置，该电离辐射实时检测装置包括通信单元，使得手环数据可与智能手机交互，用户可通过手机软件读取和写入手环数据。本方法是前述手环与智能手机数据交互的方法，包括数据传输方法的步骤和数据交互的内容。本发明提出的手环和方法使得电离辐射实时检测装置的数据开放性好，硬件成本低，操作起来简单。

Description

一种电离辐射实时检测手环及其与手机数据交互的方法

技术领域

本发明涉及个人电离辐射检测领域,尤其涉及一种电离辐射实时检测手环及其与手机数据交互的方法。

背景技术

放射性在人们日常生活中的应用越来越广泛，如医院、海关、机场、地铁等场所都普遍使用了具有放射性的设备。这使得普通公众接触放射性的机会大大增加。随着人们生活水平的提高，越来越多的公众开始关心放射性，即电离辐射对自身的影响。

目前，市场上的个人电离辐射检测装置大多是为从事放射性的工作人员设计。这些专业装置并不适合公众使用，主要原因在于专业装置的多数功能均在本地实现，设计相对封闭。

封闭性设计使得仪器的功能难以扩展，限制了对其数据进行更深层次挖掘和利用的可能性。公众用户早已习惯了大数据和云计算技术快速发展,例如大多智能可穿戴设备几乎都具备了强大的网络相关的功能。个人电离辐射检测领域的专业仪器，由于设计的封闭性，仍然是一个数据孤岛，其所得的实时数据仅限于在本地显示，限制了对其数据的进一步挖掘和利用。

另一方面，封闭性设计一方面使得专业装置的绝大多数功能均需在本地实现，从而装置的硬件成本较大，这也不符合公众用户对装置成本的期望。

以市面上具有代表性的PM1621型个人剂量仪为例，该仪器主要为在辐射控制区域的工作人员设计。该仪器数据大部分功能均在本地实现，如显示和声光报警功能等。其设计相对封闭，仅能离线将数据记录传到电脑上，实时数据则无法交互。

公开号为CN202837555U的实用新型专利公开了一种腕表式个人剂量仪。该设备的所有功能也均在本地实现，设计较为封闭。而且，也不便于远距离对测量参数进行设置，无法灵活的改变测量方案。

综上所述，设计一种适合网络化时代公众使用的开放性的个人电离辐射检测装置显得尤为必要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明介绍一种电离辐射实时检测手环及其与手机数据交互的方法。

本手环包括腕带和固定于腕带的电离辐射实时检测装置，该电离辐射实时检测装置包括通信单元，使得手环数据可与智能手机交互，用户可通过智能手机上的人机交互单元读取和写入手环数据。

通信单元使得手环数据可与智能手机交互，用户可通过智能手机的人机交互单元读取和写入手环数据。这样设计的价值并不仅仅在于使得手环具备通信功能，更重要的是，这样的设计拥有如下的优点：

（1）手环的实时数据可以和手机交互，利用手机强大的硬软件资源，有助于手环数据得到更为充分的应用，以适应公众用户更为丰富的应用场景需求。例如，对于专业人员来说，由于工作场所较为固定，所以位置信息不太重要。对于公众来说，由于活动范围不固定，位置信息和电离辐射数据信息同样重要。利用手机上的定位功能模块，我们就可以将手环实时数据和位置信息相结合，得到更为丰富的信息。

（2）手环的实时数据可以和手机交互，这就可以简化甚至去掉专业检测装置上的数据处理单元、显示单元、报警单元和按键等硬件，将这一部分功能放置到智能手机上。智能手机含有多种硬件、强大的处理器和操作系统，能够很轻松的完成这一部分功能。这样做的好处在于我们可以简化硬件，降低成本，有助于减小装置的体积和重量，更方便人体佩戴。

（3）手环的实时数据可以和手机交互，这就可以将手环数据和参数送到手机上显示，从而可以将用户对手环的操作变成用户对手机的操作上。普通用户一般都具有使用智能手机的经验，用户可不必阅读非常专业的仪器说明书，仅通过手机人机交互单元的提示就可学会如何操作，从而大大简化了仪器的操作。

优选的，本手环电离辐射实时检测装置不包括按键,可不包括显示单元，对手环的操作完全通过手机的人机交互单元完成。进一步的，我们也可以省略手环上的报警单元，利用手机上的声音、振动等方式来进行报警。对于较为复杂的数据处理，我们也可以放到手机上完成。这些方式都不仅可以简化手环的硬件，降低手环的成本，还可以极大的简化手环的操作。

本手环的腕带和电离辐射实时检测装置可采取如下的结构。腕带具有弹性,为环形，腕带上有一中空的内腔，用于安装电离辐射实时检测装置，电离辐射实时检测装置为一独立整体，通过腕带弹性嵌入腕带的空腔内，从而固定在腕带中，固定之后，电离辐射实时检测装置的各个表面均被腕带部分包裹。腕带为一不可分割的整体，不可拆卸为带状。另外，上述腕带亦可采取如下方式：腕带可拆卸为带状，其一端带有突起的固定部件，另一端带有多个开孔，所述固定部件和不同的开孔配合以调节腕带环形的粗细从而以适应不同的佩戴者。

采用这种结构，首先电离辐射实时检测装置和腕带之间的拆卸很方便，通过腕带弹性即可安装或取出，便于设备的维修和更换。其次，电离辐射检测装置安装在具备弹性的腕带内部，这样更利于对电离辐射实时检测装置的保护，比如采用这种结构之后防摔功能大大增强。优选的，若电离辐射实时检测装置不具备按键、显示单元和报警单元等用户接口，则其可以做成完全封闭的整体，手环的防水防尘功能将大大加强，便于手环在恶劣的环境条件下使用，增强装置的寿命。这些特性都更符合公众用户的使用习惯和使用场景。

另外，本手环的腕带和电离辐射实时检测装置也可采取如下的结构。该手环由两部分弧形腕带1和电离辐射实时检测装置3组成，每个弧形腕带的一端有轴向开孔9，电离辐射实时检测装置两端各有轴向定位第一部件、轴向定位第二部件、以及径向定位部件，所述轴向定位第一部件、轴向定位第二部件固定于所述轴向开孔，所述径向定位部件用于限制腕带径向旋转的自由度。

进而，所述轴向定位第一部件为上挡板，所述轴向定位第二部件为下挡板，所述上挡板和下挡板通过针型件固定于所述轴向开孔上。所述径向定位部件用于限制腕带向外径向旋转的自由度。

采用这种结构，首先手环的腕带可径向向内旋转，从而手环可以折叠，便于携带。其次，使用这种不封闭的弧形结构，能够适应较大范围内的手臂粗细的变化，而无需调整。优选的，若电离辐射实时检测装置不具备按键和显示单元等用户接口，则其可以做成完全封闭的整体，手环的防水防尘功能将大大加强，便于手环在恶劣的环境条件下使用，增强装置的寿命。

电离辐射实时检测装置包括电离辐射探测器、控制器和供电单元。其电离辐射探测器采用盖革探测器或半导体探测器或闪烁体探测器。电离辐射实时检测装置包括的通信单元采用蓝牙通信技术或USB通信技术。供电单元采用无线充电技术。供电单元采取无线供电技术的好处在于手环上无需设置充电接口，从而不会限制电离辐射实时检测装置的小型化。另外，无充电接口也会进一步增强手环的防水防尘性能。这些特性会更方便公众用户的使用。

电离辐射实时检测装置可包括显示单元，可以显示射线计数和计数率或者显示辐射剂量和剂量率或者辐射的强弱。电离辐射实时检测装置还包括可检测佩戴者动作的加速度传感器，用户可通过加速动作切换显示单元的显示内容。这样做的好处一方面在于可以省去按键，减少手环的外部接口，增强手环的防护性能，降低手环的重量。另一方面，使用甩手动作代替按键操作，操作起来更为简单。

另外，电离辐射实时检测装置可包含存储单元，可以存储多条历史检测数据。该手环可包含实时位置定位单元，存储单元可存储多条历史检测数据和与之相对应的历史位置数据。这些数据可通过网络进一步挖掘，比如若某一区域的用户数足够多时，则手环数据和位置信息相结合，我们便可以通过手机网络得到这些信息，然后通过大数据方法得到该区域的辐射地图。这对于专业仪器来说是非常困难的，因为它的数据不能实时对外开放，必须采取多点测量的方式才能得到该区域的辐射地图。另外，比如针对某些不允许公众随意进入的控制区域，当用户进入此区域后，根据手环数据和位置信息联合判断，可以触发误入报警，提醒用户离开该区域。

实际上，若手环上无定位单元，我们也可以利用手机上的定位功能，这样上述功能仍然能够实现。这样做，手环的硬件成本会进一步降低。

综上所述，由于本手环可与手机实时通信，从而可以实时的利用手机的资源，使得本手环硬件成本降低，操作简单，数据开放性更强，更符合网络化时代公众的使用习惯。

本方法是前述手环与智能手机数据交互的方法，数据交互包括两方面的内容：数据传输方法和数据交互内容。本方法的数据传输方法包括如下步骤：

（1）手机操作系统启动手机人机交互单元和手机通信单元；

（2）手机通信单元寻找电离辐射实时检测装置的通信单元，发出与其数据通信的请求；

（3）电离辐射实时检测装置的通信单元应答手机通信单元的请求，通知手机通信单元可以传送数据；

（4）电离辐射实时检测装置的通信单元接收人机交互单元通过手机通信单元发出的通信数据；

（5）电离辐射实时检测装置的通信单元根据接收到的数据内容作相应的读取或写入操作，然后返回相应的数据给手机通信单元；

（6）手机通信单元接收电离辐射实时检测装置的通信单元发出的数据；

（7）手机操作系统将手机通信单元接收到的数据送至人机交互单元进行显示。

电离辐射实时检测装置的参数可以在手机上的人机交互单元上显示和修改。

若电离辐射实时检测装置包括存储单元，存储单元存储有多条历史检测数据，这些数据可以通过手机上的人机交互单元进行显示。

若电离辐射实时检测装置包括存储单元和实时位置定位单元，存储单元存储有多条历史检测数据和与之相对应的历史位置数据；手机上还包括地图软件，手机上的人机交互单元通过手机通信单元得到存储单元的检测数据和位置数据后，调用手机上的地图软件，可以生成电离辐射实时检测装置在地图上的历史轨迹及轨迹上相应点的电离辐射检测数据的电离辐射地图。

实际上，若手环上无定位单元，我们也可以利用手机上的定位功能，这样上述功能仍然能够实现。

本方法使得手环可以与智能手机连接，利用手机的资源完成一些复杂的功能；手环的数据不再是一个孤岛，其数据可以得到进一步的挖掘和应用，大大丰富了装置的应用场合。

附图说明

图1是实施例1的手环结构图。

图2是实施例1的电离辐射实时检测装置的组成框图。

图3是实施例2的电离辐射实时检测装置的结构图。

图4是实施例2的电离辐射实时检测装置的组成框图。

图5是实施例3的电离辐射实时检测装置的结构图。

图6是实施例3的电离辐射实时检测装置组成框图。

图7是实施例4的手环腕带结构图。

图8是实施例5的手环结构图。

图9是实施例6的电离辐射实时检测装置组成框图。

图10是实施例7的电离辐射实时检测装置组成框图。

具体实施方式

实施例1

手环结构如图1所示，由腕带1和电离辐射实时检测装置3组成。腕带具有弹性，为完整的环形，不可拆卸为带状。腕带上开一中空的腰型空腔2，用于安装电离辐射实时检测装置。电离辐射实时检测装置为一独立整体，可通过弹性嵌入腕带内部，从而固定在腕带中，亦可借助腕带弹性取出。固定之后，电离辐射实时检测装置的各个表面均被腕带部分包裹。

电离辐射实时检测装置3不包括外部按键，显示屏和报警单元等硬件。这些部分的功能均通过实时通信借助手机完成。电离辐射实时检测装置3包括电离辐射探测器、控制器、供电单元和通信单元，如图2所示。其中空心箭头表示电气关系，实线箭头表示信号传递关系。

电离辐射探测器采用体积很小的闪烁体探测器。

电离辐射实时检测装置3上不含外部充电接口，由供电单元进行供电，其中，供电单元可以选择可充电电池供电，可以选择通过无线充电方式对电池进行充电，也可以选择其他充电方式。

控制器对探测器输出脉冲计数，计算射线计数和计数率，辐射剂量和剂量率，然后将其送给手环通信单元。

通信单元采用蓝牙技术，可将数据传输到手机上的人机交互单元上显示。手环的参数可通过该人机交互单元进行显示和设置。

手环和智能手机的数据传输方法包括如下步骤：

（1）手机操作系统启动手机人机交互单元和手机通信单元；

（2）手机通信单元寻找电离辐射实时检测装置的通信单元，发出与其数据通信的请求；

（3）电离辐射实时检测装置的通信单元应答手机通信单元的请求，通知手机通信单元可以传送数据；

（4）电离辐射实时检测装置的通信单元接收人机交互单元通过手机通信单元发出的通信数据；

（5）电离辐射实时检测装置的通信单元根据接收到的数据内容作相应的读取或写入操作，然后返回相应的数据给手机通信单元；

（6）手机通信单元接收电离辐射实时检测装置的通信单元发出的数据；

（7）手机操作系统将手机通信单元接收到的数据送至人机交互单元进行显示。

实施例2

手环腕带结构及其与电离辐射实时检测装置的连接方式同实施例1。不同的是，如图3所示，电离辐射实时检测装置增加了三个表示辐射强弱的显示灯4。

电离辐射实时检测装置3包括电离辐射探测器、控制器、供电单元、通信单元和显示单元，如图4所示。其中空心箭头表示电气关系，实线箭头表示信号传递关系。各个组成部分之间的关系同实施例1。不同之处在于：

本实施例中电离辐射探测器采用体积很小的盖革探测器。

控制器得到探测器输出脉冲计数，计算射线计数和计数率，辐射剂量和剂量率，并根据内置的参数判断辐射强弱，并将这些数据及判断结果传送给手环的通信单元。

辐射强弱通过显示灯4显示。三个显示灯全灭表示辐射强度正常。一个灯亮表示辐射强度超过限值但较弱，两个灯亮表示辐射强度超过限值强度为中等，三个灯亮表示辐射强度超过限值强度非常强。

其余部分均同实施例1。

实施例3

手环腕带结构及其与电离辐射实时检测装置的连接方式同实施例1。不同的是，电离辐射实时检测装置上有用于通信的USB口5和用于显示的显示屏6，如图5所示。

电离辐射实时检测装置3包括电离辐射探测器、控制器、供电单元、通信单元、显示单元和加速度传感器。它们之间的关系如图6所示。其中空心箭头表示电气关系，实线箭头表示信号传递关系。各个组成部分之间的关系同实施例1。不同之处在于：

电离辐射探测器采用体积很小的半导体探测器。

供电单元为半导体探测器正常工作提供合适的电压条件。供电单元选择可充电电池供电，可通过usb口5对电池进行充电。

控制器对探测器输出脉冲计数，计算射线计数和计数率，辐射剂量和剂量率，然后将其送给显示单元和手环通信单元。

显示单元将数据在显示屏6上显示。显示单元可以显示射线计数和计数率，辐射剂量和剂量率。电离辐射实时检测装置内部含有加速度传感器，可识别用户甩动动作。用户甩动一下手环即可切换手环显示内容，如在计数，计数率，辐射剂量和剂量率之间循环切换。

通信单元采用USB通信技术，可通usb口5将数据传输到手机上的人机交互单元上显示。手环的参数可通过该人机交互单元进行显示和设置。

其余部分均同实施例1。

实施例4

手环腕带与电离辐射实时检测装置的连接方式同实施例1。不同之处在于，如图7所示，本实施例中腕带腕带具有弹性，宽度处处相同，腕带一端带有突起的固定柱7，腕带的另一端带有多个开孔8，可通过固定柱7和不同的开孔8的配合调节腕带的长短，以适应不同的佩戴者。从开孔8中松开固定柱7，腕带可拆卸为带状，

其余所有部分均同实施例1。

实施例5

手环结构如图8所示，由两部分弧形腕带1和电离辐射实时检测装置3组成。我们记和腕带围成的圆形平面垂直的方向为轴向，圆形平面的半径方向为径向。每个弧形腕带的一端有轴向开孔9，电离辐射实时检测装置两端各有轴向定位上挡板10和下档板11，以及径向向外的定位挡板12，腕带的轴向开孔端通过针型件13固定于电离辐射实时检测装置端头的上下轴向定位挡板之间，腕带径向向外旋转的自由度被电离辐射实时检测装置的径向向外的定位挡板12所限制，腕带可径向向内旋转。

其余部分同实施例1。

实施例6

手环腕带结构、电离辐射检测装置的结构及腕带和电离辐射实时检测装置的连接方式同实施例1。

电离辐射实时检测装置包括电离辐射探测器、控制器、供电单元、通信单元和存储单元，如图9所示。其中空心箭头表示电气关系，实线箭头表示信号传递关系。各个组成部分之间的关系同实施例1。不同之处在于：

本实施例中电离辐射实时检测装置还包括了存储单元。存储单元采用非易失性存储器，可存储多条历史检测数据。当超过最大存储容量时，利用最新的数据覆盖最老的数据。

通信单元采用蓝牙技术，通过控制器，可将存储单元内的历史数据传输到手机上的人机交互单元上显示。

其余部分同实施例1。

实施例7

手环腕带结构、电离辐射检测装置的结构及腕带和电离辐射实时检测装置的连接方式同实施例1。

电离辐射实时检测装置包括电离辐射探测器、控制器、供电单元、通信单元、存储单元和实时位置定位单元，如图10所示。其中空心箭头表示电气关系，实线箭头表示信号传递关系。各个组成部分之间的关系同实施例1。不同之处在于：

本实施例中电离辐射实时检测装置还包括了存储单元和实时位置定位单元。

控制器计算实时的检测数据，同时从实时位置定位单元获得实时位置信息。将这两个数据关联，生成一条记录。然后将其存入存储单元。

存储单元采用非易失性存储器，可存储多条历史检测数据。当超过最大存储容量时，利用最新的数据覆盖最老的数据。

通信单元采用蓝牙技术，通过控制器，可将存储单元内的历史数据传输到手机上的人机交互单元上显示。

智能手机上还包括地图软件，手机上的电离辐射实时检测装置的人机交互单元通过手机通信单元得到存储单元的检测数据和位置数据后，调用手机上的地图软件，可以生成电离辐射实时检测装置在地图上的历史轨迹及轨迹上相应点的电离辐射检测数据的电离辐射地图。

其余部分同实施例1。

以上所述仅为本发明的优选实施例，但本发明并不限于上述实施例。本领域的技术人员在阅读本说明书的基础上可以对实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行替换；而这些修改或者替换，包含于本发明技术方案的范围。

Claims (25)

1.一种具备电离辐射实时检测功能的手环，其特征在于该手环包括腕带和固定于腕带的电离辐射实时检测装置，该电离辐射实时检测装置包括通信单元，使得手环数据可与智能手机交互，用户可通过智能手机上的人机交互单元读取和写入手环数据。

2.根据权利要求1所述的手环，其特征在于电离辐射实时检测装置不包括按键，可不包括显示单元,对手环的操作完全通过手机的人机交互单元完成。

3.根据权利要求1或2所述的手环，其特征在于电离辐射实时检测装置可不包括报警单元，手环的报警功能通过手机的声音和振动报警来完成。

4.根据权利要求1或2或3所述的手环，其特征在于腕带具有弹性,为环形，腕带上有一中空的内腔，用于安装电离辐射实时检测装置，电离辐射实时检测装置为一独立整体，通过腕带弹性嵌入腕带的空腔内，从而固定在腕带中，固定之后，电离辐射实时检测装置的各个表面均被腕带部分包裹。

5.根据前述任一项权利要求所述的手环，其特征在于腕带为完整的环形,不可拆卸为带状。

6.根据权利要求1-4任一项所述的手环，其特征在于腕带可拆卸为带状，其一端带有突起的固定部件，另一端带有多个开孔，所述固定部件和不同的开孔配合以调节腕带环形的粗细从而以适应不同的佩戴者。

7.根据权利要求1或2或3所述的手环，其特征在于该手环由两部分弧形腕带1和电离辐射实时检测装置3组成，每个弧形腕带的一端有轴向开孔9，电离辐射实时检测装置两端各有轴向定位第一部件、轴向定位第二部件、以及径向定位部件，所述轴向定位第一部件、轴向定位第二部件固定于所述轴向开孔，所述径向定位部件用于限制腕带径向旋转的自由度。

8.根据权利要求7所述的手环，其特征在于所述轴向定位第一部件为上挡板，所述轴向定位第二部件为下挡板，所述上挡板和下挡板通过针型件固定于所述轴向开孔上。

9.根据权利要求7所述的手环，其特征在于所述径向定位部件用于限制腕带向外径向旋转的自由度。

10.根据前述任一项权利要求所述的手环，其特征在于其电离辐射实时检测装置包括电离辐射探测器、控制器和供电单元。

11.根据权利要求10所述的手环，其特征在于其电离辐射探测器采用盖革探测器或半导体探测器或闪烁体探测器。

12.根据权利要求10所述的手环，其特征在于其供电单元采用无线充电技术。

13.根据权利要求10所述的手环，其特征在于该手环包含实时位置定位单元。

14.根据权利要求10所述的手环，其特征在于其电离辐射实时检测装置包括显示单元，可以显示射线计数和计数率。

15.根据权利要求10所述的手环，其特征在于其电离辐射实时检测装置包括显示单元，可以显示辐射剂量和剂量率。

16.根据权利要求14或15所述的手环，其特征在于其电离辐射实时检测装置包括可检测佩戴者动作的加速度传感器，用户可通过加速动作切换显示单元的显示内容。

17.根据权利要求10所述的手环，其特征在于其电离辐射实时检测装置包括显示单元，可显示辐射强弱。

18.根据权利要求10所述的手环，其特征在于其电离辐射实时检测装置包括的通信单元采用蓝牙通信技术或USB通信技术。

19.根据权利要求10所述的手环，其特征在于电离辐射实时检测装置包含存储单元，可以存储多条历史检测数据。

20.根据权利要求19所述的手环，其特征在于该手环包含实时位置定位单元，存储单元可存储多条历史检测数据和与之相对应的历史位置数据。

21.一种如权利要求1-20任一项所述的具备电离辐射实时检测功能的手环与智能手机的数据交互方法，其特征在于手环数据可与智能手机交互，用户可通过智能手机上的人机交互单元读取和写入手环数据。

22.根据权利要求21所述的电离辐射实时检测装置与智能手机的数据交互方法，其特征在于所述数据交互方法在数据传输时包括如下步骤：

（1）手机操作系统启动手机人机交互单元和手机通信单元；

（2）手机通信单元寻找电离辐射实时检测装置的通信单元，发出与其数据通信的请求；

（3）电离辐射实时检测装置的通信单元应答手机通信单元的请求，通知手机通信单元可以传送数据；

（4）电离辐射实时检测装置的通信单元接收人机交互单元通过手机通信单元发出的通信数据；

（5）电离辐射实时检测装置的通信单元根据接收到的数据内容作相应的读取或写入操作，然后返回相应的数据给手机通信单元；

（6）手机通信单元接收电离辐射实时检测装置的通信单元发出的数据；

（7）手机操作系统将手机通信单元接收到的数据送至人机交互单元进行显示。

23.根据权利要求21所述的电离辐射实时检测装置与智能手机的数据交互方法，其特征在于电离辐射实时检测装置包括存储单元，存储单元存储有多条历史检测数据，这些数据可以通过手机上的人机交互单元进行显示。

24.根据权利要求21所述的电离辐射实时检测装置与智能手机的数据交互方法，其特征在于所述电离辐射实时检测装置的参数可以在手机上的人机交互单元上显示和修改。

25.根据权利要求21所述的电离辐射实时检测装置与智能手机的数据交互方法，其特征在于电离辐射实时检测装置包括存储单元和实时位置定位单元，存储单元存储有多条历史检测数据和与之相对应的历史位置数据；手机上还包括地图软件，手机上的人机交互单元通过手机通信单元得到存储单元的检测数据和位置数据后，调用手机上的地图软件，可以生成电离辐射实时检测装置在地图上的历史轨迹及轨迹上相应点的电离辐射检测数据的电离辐射地图。