CN105496394A - 一种潜水员生理参数紧急报警方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种潜水员生理参数紧急报警方法，该方法包括：1)提供一种潜水员生理参数紧急报警平台，所述紧急报警平台包括生理参数检测设备、报警设备和DSP芯片，所述生理参数检测设备用于对水下的潜水员的心电图参数和血氧饱和度进行分析，所述DSP芯片与所述生理参数检测设备和所述报警设备分别连接，根据所述生理参数检测设备的检测结果确定是否为潜水员提供所述报警设备；2)使用所述紧急报警平台。

Description

一种潜水员生理参数紧急报警方法
技术领域
本发明涉及水下医护领域，尤其涉及一种潜水员生理参数紧急报警方法。
背景技术
由于水下工作环境的复杂性，潜水员是一项要求较高、危险度很高的行业。在水下工作，潜水员不仅仅要面对各种未知的环境干扰，以及各种不同生物的侵袭，而且更危险的是，在水下一旦患病，潜水员很难凭借自身的力量逃出水下环境，以及在水下一旦精神出现波动，潜水员也很难获悉自身的异常状态。
为此，本发明提出了一种潜水员生理参数紧急报警平台，采用高精度的血氧监控设备和心电图监控设备对潜水员的血氧饱和度和多个心电图参数进行及时检测和报警，并在识别到潜水员状态异常时，及时启动紧急通话设备，便于水上救援中心快速定位潜水员的位置，保证救援措施的有效性。
发明内容
为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种潜水员生理参数紧急报警平台，有针对性的、可用于水下的紧凑结构的血氧监控设备和心电图监控设备分别实现对水下潜水员的血氧饱和度信息和心电图信息的提取，并在异常时触发报警机制以及提供方便潜水员通话的应急通话设备，帮助潜水员快速建立与水上救援中心的联系，避免危机的进一步扩大。
根据本发明的一方面，提供了一种潜水员生理参数紧急报警平台，所述紧急报警平台包括生理参数检测设备、报警设备和DSP芯片，所述生理参数检测设备用于对水下的潜水员的心电图参数和血氧饱和度进行分析，所述DSP芯片与所述生理参数检测设备和所述报警设备分别连接，根据所述生理参数检测设备的检测结果确定是否为潜水员提供所述报警设备。
更具体地，在所述潜水员生理参数紧急报警平台中，包括：防水外壳，位于潜水服上，用于为所述紧急报警平台内的电子设备提供防水保护；警示屏，设置在潜水服手臂位置，与DSP芯片连接，用于在接收到异常状态信号时，显示按键通话字符，在接收到正常状态信号时，不进行显示操作；紧急按键，设置在潜水服手臂位置上，位于所述警示屏旁边；按键驱动设备，与所述紧急按键连接，用于在接收到所述紧急按键上的按压操作时，发出电源供应信号；紧急通信设备，设置在潜水服手臂位置上，位于所述警示屏旁边，用于将潜水员的通话信息通过通信链路发送到岸上的潜水管理中心的服务器处；开关切换设备，与所述按键驱动设备连接，在接收到所述电源供应信号时，打开所述独立供电设备和所述紧急通信设备之间的连接通道以保持所述独立供电设备对所述紧急通信设备的电力供应；独立供电设备，与所述警示屏、所述按键驱动设备、所述开关切换设备和所述紧急通信设备分别连接，仅为所述警示屏、所述按键驱动设备、所述开关切换设备和所述紧急通信设备提供电力供应；信号采集设备，包括多个医用电极和多个运动轨迹传感器，所述多个医用电极分别设置在潜水员体表处的多个固定位置，用于提取潜水员心电场在体表处的多个固定位置分别产生的多个电压，每一个运动轨迹传感器紧邻一个医用电极放置，用于提取对应位置处潜水员因为呼吸和人体运动而产生的漂移心电电压信号；运动轨迹消除设备，与所述多个医用电极和所述多个运动轨迹传感器别连接，将每一个医用电极产生的每一个电压与对应运动轨迹传感器产生的漂移心电电压信号求和，以获得对应的目标电压；导联电路，与所述运动轨迹消除设备连接，用于接收多个目标电压，基于所述多个目标电压计算心电电压差并输出；信号放大电路，与所述导联电路连接，用于接收所述心电电压差并对所述心电电压差放大；带通滤波电路，与所述信号放大电路连接，用于滤除放大后的心电电压差中的噪声成分以获得滤波电压差；第一模数转换电路，与所述带通滤波电路连接，用于对滤波电压差进行模数转换，以获得数字化电压差；心电图参数提取电路，与所述第一模数转换器连接，基于所述数字化电压差提取潜水员的窦性心率和QT间期；发光二极管，设置在潜水员手指指尖毛细血管位置，与光源驱动电路连接，用于基于光源驱动电路发送的发光控制信号，交替发射红外光和红光；光源驱动电路，内置定时器，用于向所述发光二极管发送发光控制信号；光电转换器，设置在潜水员手指指尖上，位于所述发光二极管的相对位置，用于接收透射潜水员手指指尖毛细血管后的红外光和红光，并将透射红外光和透射红光分别转换为模拟电流信号，以获得模拟红外光电流和模拟红光电流；电流电压转换电路，与所述光电转换器连接，用于对模拟红外光电流和模拟红光电流分别进行电流电压转换，以分别获得模拟红外光电压和模拟红光电压；信号放大器，与所述电流电压转换电路连接，用于对模拟红外光电压和模拟红光电压分别进行放大，以获得模拟红外光放大电压和模拟红光放大电压；信号检测电路，与所述信号放大器连接，包括直流信号检测子电路和交流信号检测子电路，用于检测模拟红外光电压中的直流成分和交流成分，以作为第一直流电压和第一交流电压输出，还用于检测模拟红光电压中的直流成分和交流成分，以作为第二直流电压和第二交流电压输出；第二模数转换器，与所述信号检测电路连接，用于对第一直流电压、第一交流电压、第二直流电压和第二交流电压分别进行模数转换，以获得第一数字化直流电压、第一数字化交流电压、第二数字化直流电压和第二数字化交流电压；DSP芯片，与所述心电图参数提取电路和所述第二模数转换器分别连接，接收潜水员的窦性心率和QT间期，还将第二数字化交流电压与第二数字化直流电压的比值除以第一数字化交流电压与第一数字化直流电压的比值以获得吸收光比值因子，并基于吸收光比值因子计算血氧饱和度，其中，血氧饱和度与吸收光比值因子成线性关系；其中，所述DSP芯片当所述窦性心率在预设窦性心率范围之外时，发出窦性心率异常识别信号，当所述QT间期在预设QT间期范围之外时，发出QT间期异常识别信号，当所述血氧饱和度在预设血氧饱和度上限浓度时，发出血氧饱和度过高识别信号，当所述血氧饱和度在预设血氧饱和度下限浓度时，发出血氧饱和度过低识别信号；其中，当DSP芯片发出窦性心率异常识别信号、QT间期异常识别信号、血氧饱和度过高识别信号或血氧饱和度过低识别信号时，DSP芯片同时发出异常状态信号，否则，DSP芯片同时发出正常状态信号；所述心电电压差包括多个电压差；所述光电转换器为一光电二极管；所述发光二极管发射的红外光的波长为940nm，所述发光二极管发射的红光的波长为660nm；在所述信号放大器和所述信号检测电路之间还设置信号滤波电路，用于分别滤除模拟红外光放大电压和模拟红光放大电压中的噪声成分。
更具体地，在所述潜水员生理参数紧急报警平台中：所述紧急通信设备为超声波通信设备。
更具体地，在所述潜水员生理参数紧急报警平台中：所述紧急通信设备为声纳通信设备。
更具体地，在所述潜水员生理参数紧急报警平台中：所述按键驱动设备设置在潜水服手臂位置处。
更具体地，在所述潜水员生理参数紧急报警平台中：所述开关切换设备设置在潜水服手臂位置处。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为本发明的潜水员生理参数紧急报警平台的第一实施例的结构方框图。
附图标记：1生理参数检测设备；2报警设备；3DSP芯片
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的潜水员生理参数紧急报警平台的实施方案进行详细说明。
现有技术中，潜水员在水下所携带的检测器件主要集中在对水下环境的检测，例如水压检测、图像传感器等，而对潜水员本身的生理状态缺乏有效的水下检测仪器，更不用说在潜水员生理状态异常时，能够提供便于潜水员紧急报警的通信设备。
由此可见，现有技术中存在以下技术问题：缺乏有效的潜水员水下生理状态检测设备；缺乏有效的生理参数预警机制；缺乏在危险时刻能够紧急触发并帮助潜水员与水上救援平台通信的紧急通信通道。
为此，本发明搭建了一种潜水员生理参数紧急报警平台，能够及时了解水下潜水员的血氧信息和心电图信息，一旦出现异常时，能够启动紧急通信机制以帮助潜水员快速与水上救援平台建立通信联系，从而为落难的水下潜水员提供及时有效的援助，提高潜水员水下作业的安全性。
图1为本发明的潜水员生理参数紧急报警平台的第一实施例的结构方框图，所述紧急报警平台包括生理参数检测设备、报警设备和DSP芯片，所述生理参数检测设备用于对水下的潜水员的心电图参数和血氧饱和度进行分析，所述DSP芯片与所述生理参数检测设备和所述报警设备分别连接，根据所述生理参数检测设备的检测结果确定是否为潜水员提供所述报警设备。
接着，继续对本发明的潜水员生理参数紧急报警平台的第二实施例进行进一步的说明。
所述紧急报警平台包括：防水外壳，位于潜水服上，用于为所述紧急报警平台内的电子设备提供防水保护；警示屏，设置在潜水服手臂位置，与DSP芯片连接，用于在接收到异常状态信号时，显示按键通话字符，在接收到正常状态信号时，不进行显示操作；紧急按键，设置在潜水服手臂位置上，位于所述警示屏旁边。
所述紧急报警平台包括：按键驱动设备，与所述紧急按键连接，用于在接收到所述紧急按键上的按压操作时，发出电源供应信号；紧急通信设备，设置在潜水服手臂位置上，位于所述警示屏旁边，用于将潜水员的通话信息通过通信链路发送到岸上的潜水管理中心的服务器处；开关切换设备，与所述按键驱动设备连接，在接收到所述电源供应信号时，打开所述独立供电设备和所述紧急通信设备之间的连接通道以保持所述独立供电设备对所述紧急通信设备的电力供应。
所述紧急报警平台包括：独立供电设备，与所述警示屏、所述按键驱动设备、所述开关切换设备和所述紧急通信设备分别连接，仅为所述警示屏、所述按键驱动设备、所述开关切换设备和所述紧急通信设备提供电力供应；信号采集设备，包括多个医用电极和多个运动轨迹传感器，所述多个医用电极分别设置在潜水员体表处的多个固定位置，用于提取潜水员心电场在体表处的多个固定位置分别产生的多个电压，每一个运动轨迹传感器紧邻一个医用电极放置，用于提取对应位置处潜水员因为呼吸和人体运动而产生的漂移心电电压信号。
所述紧急报警平台包括：运动轨迹消除设备，与所述多个医用电极和所述多个运动轨迹传感器别连接，将每一个医用电极产生的每一个电压与对应运动轨迹传感器产生的漂移心电电压信号求和，以获得对应的目标电压；导联电路，与所述运动轨迹消除设备连接，用于接收多个目标电压，基于所述多个目标电压计算心电电压差并输出；信号放大电路，与所述导联电路连接，用于接收所述心电电压差并对所述心电电压差放大；带通滤波电路，与所述信号放大电路连接，用于滤除放大后的心电电压差中的噪声成分以获得滤波电压差。
所述紧急报警平台包括：第一模数转换电路，与所述带通滤波电路连接，用于对滤波电压差进行模数转换，以获得数字化电压差；心电图参数提取电路，与所述第一模数转换器连接，基于所述数字化电压差提取潜水员的窦性心率和QT间期；发光二极管，设置在潜水员手指指尖毛细血管位置，与光源驱动电路连接，用于基于光源驱动电路发送的发光控制信号，交替发射红外光和红光。
所述紧急报警平台包括：光源驱动电路，内置定时器，用于向所述发光二极管发送发光控制信号；光电转换器，设置在潜水员手指指尖上，位于所述发光二极管的相对位置，用于接收透射潜水员手指指尖毛细血管后的红外光和红光，并将透射红外光和透射红光分别转换为模拟电流信号，以获得模拟红外光电流和模拟红光电流。
所述紧急报警平台包括：电流电压转换电路，与所述光电转换器连接，用于对模拟红外光电流和模拟红光电流分别进行电流电压转换，以分别获得模拟红外光电压和模拟红光电压；信号放大器，与所述电流电压转换电路连接，用于对模拟红外光电压和模拟红光电压分别进行放大，以获得模拟红外光放大电压和模拟红光放大电压；信号检测电路，与所述信号放大器连接，包括直流信号检测子电路和交流信号检测子电路，用于检测模拟红外光电压中的直流成分和交流成分，以作为第一直流电压和第一交流电压输出，还用于检测模拟红光电压中的直流成分和交流成分，以作为第二直流电压和第二交流电压输出。
所述紧急报警平台包括：第二模数转换器，与所述信号检测电路连接，用于对第一直流电压、第一交流电压、第二直流电压和第二交流电压分别进行模数转换，以获得第一数字化直流电压、第一数字化交流电压、第二数字化直流电压和第二数字化交流电压。
所述紧急报警平台包括：DSP芯片，与所述心电图参数提取电路和所述第二模数转换器分别连接，接收潜水员的窦性心率和QT间期，还将第二数字化交流电压与第二数字化直流电压的比值除以第一数字化交流电压与第一数字化直流电压的比值以获得吸收光比值因子，并基于吸收光比值因子计算血氧饱和度，其中，血氧饱和度与吸收光比值因子成线性关系。
其中，所述DSP芯片当所述窦性心率在预设窦性心率范围之外时，发出窦性心率异常识别信号，当所述QT间期在预设QT间期范围之外时，发出QT间期异常识别信号，当所述血氧饱和度在预设血氧饱和度上限浓度时，发出血氧饱和度过高识别信号，当所述血氧饱和度在预设血氧饱和度下限浓度时，发出血氧饱和度过低识别信号。
其中，当DSP芯片发出窦性心率异常识别信号、QT间期异常识别信号、血氧饱和度过高识别信号或血氧饱和度过低识别信号时，DSP芯片同时发出异常状态信号，否则，DSP芯片同时发出正常状态信号；所述心电电压差包括多个电压差；所述光电转换器为一光电二极管；所述发光二极管发射的红外光的波长为940nm，所述发光二极管发射的红光的波长为660nm；在所述信号放大器和所述信号检测电路之间还设置信号滤波电路，用于分别滤除模拟红外光放大电压和模拟红光放大电压中的噪声成分。
可选地，在所述报警平台中：所述紧急通信设备为超声波通信设备；所述紧急通信设备为声纳通信设备；所述按键驱动设备设置在潜水服手臂位置处；所述开关切换设备可被设置在潜水服手臂位置处。
另外，DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。
根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点：(1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；(2)程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；(3)片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；(4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；(5)快速的中断处理和硬件I/O支持；(6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；(7)可以并行执行多个操作；(8)支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
采用本发明的潜水员生理参数紧急报警平台，针对现有技术中潜水员水下生理状态难以检测以及缺乏潜水员紧急通话设备的技术问题，采用高精度的血氧监控设备和心电图监控设备对潜水员的血氧饱和度和各个心电图参数进行及时检测和报警，并为水下潜水员提供可与外部救援方联系的紧急通话设备，从而避免潜水员无法脱离水下困境的事件发生。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种潜水员生理参数紧急报警方法，该方法包括：
1)提供一种潜水员生理参数紧急报警平台，所述紧急报警平台包括生理参数检测设备、报警设备和DSP芯片，所述生理参数检测设备用于对水下的潜水员的心电图参数和血氧饱和度进行分析，所述DSP芯片与所述生理参数检测设备和所述报警设备分别连接，根据所述生理参数检测设备的检测结果确定是否为潜水员提供所述报警设备；
2)使用所述紧急报警平台。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述紧急报警平台包括：
防水外壳，位于潜水服上，用于为所述紧急报警平台内的电子设备提供防水保护；
警示屏，设置在潜水服手臂位置，与DSP芯片连接，用于在接收到异常状态信号时，显示按键通话字符，在接收到正常状态信号时，不进行显示操作；
紧急按键，设置在潜水服手臂位置上，位于所述警示屏旁边；
按键驱动设备，与所述紧急按键连接，用于在接收到所述紧急按键上的按压操作时，发出电源供应信号；
紧急通信设备，设置在潜水服手臂位置上，位于所述警示屏旁边，用于将潜水员的通话信息通过通信链路发送到岸上的潜水管理中心的服务器处；
开关切换设备，与所述按键驱动设备连接，在接收到所述电源供应信号时，打开所述独立供电设备和所述紧急通信设备之间的连接通道以保持所述独立供电设备对所述紧急通信设备的电力供应；
独立供电设备，与所述警示屏、所述按键驱动设备、所述开关切换设备和所述紧急通信设备分别连接，仅为所述警示屏、所述按键驱动设备、所述开关切换设备和所述紧急通信设备提供电力供应；
信号采集设备，包括多个医用电极和多个运动轨迹传感器，所述多个医用电极分别设置在潜水员体表处的多个固定位置，用于提取潜水员心电场在体表处的多个固定位置分别产生的多个电压，每一个运动轨迹传感器紧邻一个医用电极放置，用于提取对应位置处潜水员因为呼吸和人体运动而产生的漂移心电电压信号；
运动轨迹消除设备，与所述多个医用电极和所述多个运动轨迹传感器别连接，将每一个医用电极产生的每一个电压与对应运动轨迹传感器产生的漂移心电电压信号求和，以获得对应的目标电压；
导联电路，与所述运动轨迹消除设备连接，用于接收多个目标电压，基于所述多个目标电压计算心电电压差并输出；
信号放大电路，与所述导联电路连接，用于接收所述心电电压差并对所述心电电压差放大；
带通滤波电路，与所述信号放大电路连接，用于滤除放大后的心电电压差中的噪声成分以获得滤波电压差；
第一模数转换电路，与所述带通滤波电路连接，用于对滤波电压差进行模数转换，以获得数字化电压差；
心电图参数提取电路，与所述第一模数转换器连接，基于所述数字化电压差提取潜水员的窦性心率和QT间期；
发光二极管，设置在潜水员手指指尖毛细血管位置，与光源驱动电路连接，用于基于光源驱动电路发送的发光控制信号，交替发射红外光和红光；
光源驱动电路，内置定时器，用于向所述发光二极管发送发光控制信号；
光电转换器，设置在潜水员手指指尖上，位于所述发光二极管的相对位置，用于接收透射潜水员手指指尖毛细血管后的红外光和红光，并将透射红外光和透射红光分别转换为模拟电流信号，以获得模拟红外光电流和模拟红光电流；
电流电压转换电路，与所述光电转换器连接，用于对模拟红外光电流和模拟红光电流分别进行电流电压转换，以分别获得模拟红外光电压和模拟红光电压；
信号放大器，与所述电流电压转换电路连接，用于对模拟红外光电压和模拟红光电压分别进行放大，以获得模拟红外光放大电压和模拟红光放大电压；
信号检测电路，与所述信号放大器连接，包括直流信号检测子电路和交流信号检测子电路，用于检测模拟红外光电压中的直流成分和交流成分，以作为第一直流电压和第一交流电压输出，还用于检测模拟红光电压中的直流成分和交流成分，以作为第二直流电压和第二交流电压输出；
第二模数转换器，与所述信号检测电路连接，用于对第一直流电压、第一交流电压、第二直流电压和第二交流电压分别进行模数转换，以获得第一数字化直流电压、第一数字化交流电压、第二数字化直流电压和第二数字化交流电压；
DSP芯片，与所述心电图参数提取电路和所述第二模数转换器分别连接，接收潜水员的窦性心率和QT间期，还将第二数字化交流电压与第二数字化直流电压的比值除以第一数字化交流电压与第一数字化直流电压的比值以获得吸收光比值因子，并基于吸收光比值因子计算血氧饱和度，其中，血氧饱和度与吸收光比值因子成线性关系；
其中，所述DSP芯片当所述窦性心率在预设窦性心率范围之外时，发出窦性心率异常识别信号，当所述QT间期在预设QT间期范围之外时，发出QT间期异常识别信号，当所述血氧饱和度在预设血氧饱和度上限浓度时，发出血氧饱和度过高识别信号，当所述血氧饱和度在预设血氧饱和度下限浓度时，发出血氧饱和度过低识别信号；
其中，当DSP芯片发出窦性心率异常识别信号、QT间期异常识别信号、血氧饱和度过高识别信号或血氧饱和度过低识别信号时，DSP芯片同时发出异常状态信号，否则，DSP芯片同时发出正常状态信号；
其中，所述心电电压差包括多个电压差；
其中，所述光电转换器为一光电二极管；
其中，所述发光二极管发射的红外光的波长为940nm，所述发光二极管发射的红光的波长为660nm；
其中，在所述信号放大器和所述信号检测电路之间还设置信号滤波电路，用于分别滤除模拟红外光放大电压和模拟红光放大电压中的噪声成分。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述紧急通信设备为超声波通信设备。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述紧急通信设备为声纳通信设备。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述按键驱动设备设置在潜水服手臂位置处。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述开关切换设备设置在潜水服手臂位置处。
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