CN106482777A - 基于手机背夹和手机及其应用软件的实时环境质量监测评估系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于手机背夹和手机及其应用软件的实时环境质量监测评估系统由手机背夹和智能手机及相应的应用软件构成，其中手机背夹包括手机背夹壳、数据接头、空气污染传感器、电磁辐射传感器、数据处理器、工艺挂坠天线接口等组成，通过手机应用软件并充分融合应用智能手机原有功能，在无需携带多种测量工具的情况下最终实现空间电磁强度和空气质量等综合环境信息在手机上的实时显示及提醒和绘制累积环境危害曲线及个人环境质量地图等功能，并能针对不同用户特点，适时提醒使用者采取适当措施，最大程度规避污染伤害，消除紧张情绪。

Description

基于手机背夹和手机及其应用软件的实时环境质量监测评估系统

技术领域

本发明属于个人环境质量实时监测评估领域，特别涉及一种基于现有智能手机的一体化实时环境质量监测评估系统，可以在完全不影响手机正常使用的前提下实现空气及电磁辐射等污染信息的连续实时测量、分析、显示、传输等功能，并通过综合评估，适时提醒使用者采取适当措施，最大程度规避污染伤害。

背景技术

环境污染对人们的伤害特别是对孕妇、儿童等人群的伤害越来越受到重视，研究表明环境污染是导致孕妇流产和胎儿先天愚型及先天畸形的重要诱因也是导致儿童患白血病的重要因数，其中食品污染人们可以通过选择无公害食品和无污染饮用水加以有效的规避，但由于空气和电磁辐射污染具有无处不在、难以直观的感受、时间--强度累积作用伤害的特点 ，导致人们很难进行有效的规避，空气和电磁辐射污染信息的实时获取和科学评估不但可以指导人们有效的规避污染同时还可以消除由于不确定性而导致的心理恐慌压力 。现有各种个人用便携式污染测量工具大多数只能单独测量空气质量或电磁辐射强度且独立于手机，且都不能给出科学全面的伤害评估和规避措施，安徽发明人文闻公布了一种用于孕妇监护报警的穿戴式物联网装置，虽然解决了可以同时监测电磁辐射和空气质量的问题，也可以实现与手的机蓝牙通讯，但其本质上还是独立于手机的腕表式穿戴设备，设备中必须有自供电、存储、动作监测、提示等模块方能实现所有功能，其最大的缺陷是传感器特别是空气质量传感器能耗较大，为了保证实现在线连续监测的时间，自供电电源模块体积就会比较大，加上传感器本身体积也较大，势必导致整个腕表体积很大，因此在目前技术情况下该装置很难实现商品化。由艾红发明的一种手机及其空气污染监测方法（CN1825120），虽然使得手机本身具备了空气监测功能，但其不足是用户必须重新更换购买专用的手机，同时该手机也不具备电磁辐射的监测功能。而另一种与手机耳机插口连接显示的电子鼻环境测试仪虽然可以通过手机显示有关测量数据，但连续监测存在影响手机正常使用、测试不同类型环境状况需要不断更换不同探头、影响手机整体美观等缺点。针对上述不足发明一种不影响手机正常使用和整体美观度，方便随时携带，能连续实时检测所处环境质量信息，同时具有给用户提供个人长期活动场所污染分布地图、环境伤害时间强度累积伤害评估、规避措施提示等功能的手机一体化环境监测评估系统就显得很有价值，可以最大限度的帮助大家规避环境污染伤害，缓解紧张情绪，提高健康生活水平。

发明内容

本发明的目的在于发明一种基于手机背夹和手机及其应用软件的实时环境质量监测评估系统，将测量工具与人们时刻会携带在身上的手机融合绑定在一起，在完全不影响手机使用的前提下，实时监测所处环境的空气质量和电磁辐射强度，并充分融合运用现有智能手机定位、时钟、移动感知、存储、计算、分析、网络互连等功能，使得用户在无需携带多种测量工具的情况下，随时获得当地环境质量信息和时间--强度累积环境危害程度及个人环境质量地图，并能针对不同用户特点，适时提醒使用者采取适当措施，最大程度规避污染伤害，消除紧张情绪。

本发明的技术方案是一种基于手机背夹和手机及其应用软件的实时环境质量监测评估系统由手机背夹和智能手机及相应的应用软件构成，手机背夹包括手机背夹壳（1）、数据接头（2）、空气污染传感器（3）、电磁辐射传感器（4）、数据处理器（5）、工艺挂坠天线接口（6）组成，空气污染传感器（3）和电磁辐射传感器（4）分别将采集到的电信号送数据处理器（5）进行信号处理并通过数据接头（2）将信息传输至智能手机，通过手机应用软件并充分融合应用智能手机原有功能，最终实现空间电磁强度和空气质量等综合环境信息在手机上的实时显示及提醒和累积环境危害评估、个人环境质量地图、规避措施提示，网络互联等功能。

所述数据处理器由信号整理模块、模数转换模块和单片机组成，可以将各传感器信号处理并传输至手机终端。

所述手机应用软件除了具有必要的数据存储及逻辑计算等基础功能外，同时至少包括人机对话模块、环境伤害评估模块、省电模块、外围设备拓展接口模块、数据及提示小窗口实时显示模块、云端模块等功能模块组成，其中人机对话界面模块可以完成用户个人信息输入和工作模式设定同时也是其它功能模块的入口，环境伤害评估功能模块可以根据环境污染强度和累积时间给出任何时间段的累积伤害程度并结合用户个人身体状况给出评估和建议，同时能结合手机自身地图软件及位置信息，绘制带时间参数的个人环境质量地图并提醒用户合理规避危害较大的地点，省电模块通过调用手机内置的动作传感器信息实现监测动作的智能化休眠及唤醒以实现最合理的节电目的，外围设备拓展接口模块可以外接其它外围监测设备，数据及提示小显示窗口模块可以显示实时数据数值和简短措施提示，云端模块可以存储或备份相关数据至云端并可与相关的服务中心平台实现互联 。

所述的数据接头与相应型号手机的数据接头相匹配。

所述工艺挂坠天线接口可以外接各种特制的金属工艺挂坠作为电磁信号增益天线使用，以提高电磁强度测试灵敏度和美化手机。

所述智能手机壳体与相应的手机外观形状匹配并留有与相应型号手机的摄像头及其它功能键位置相匹配的空间。

本发明的工作原理是将上述手机背夹安装到手机并下载安装相应的APP软件后之后，手机将自动进入本系统的人机对话界面，用户完成个人信息输入和工作模式选择后，系统进入正常工作状态，传感器分别将采集到的电信号传输至数据处理器进行信号处理并通过数据接头将信息传输至手机，手机APP软件将数据存储计算分析后将数据值及简短评价以小窗口形式实时显示在手机屏幕上，当危害累积强度严重超标时手机将及时发出警报并同时给出规避措施建议，在省电模式下，各项数据合格并稳定一段时间后系统将自动进入定时休眠状态，在侦察到手机未被移动的情况下，系统经过一定的时间将自动开启并重新进行环境测试，在侦察到手机在移动状态时系统将自动恢复工作直至数据合格并停止移动，环境伤害评估功能模块可以根据环境污染强度和累积时间给出任何时间段的累积伤害程度并结合用户个人身体状况给出评估和建议，同时结合手机自身地图软件及实时位置信息，绘制带时间参数的个人环境质量地图并提醒用户合理规避危害较大的地点，用户还可以根据需要接入围设备以获取其它的健康信息数据，系统可通过云端模块将所有数据备份或传输至相应的专家服务中心，以实现对用户健康趋势更加可靠全面的管理。

有益效果：

1、 功能全面强大，除了具备双重环境质量数据测量显示功能外，首次实现了基于污染作用时间--强度--位置等多维信息的个体污染危害评估，并针对不同人群给出了不同评估基准及规避措施建议，使用户可以最大程度规避污染伤害，缓解污染恐慌情绪。

2、 充分融合利用手机原有功能，体积小、成本低，使用方便。

3、 手机背夹一体化式设计，美观大方便于携带，无需随时另带专门检测仪器，无遗忘检测设备之虞。

4、 功能可拓展性强，方面获取更多健康信息和获得专家全程支持。

附图说明

图1是本发明系统中手机背夹的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明典型实施例做进一步的解释，实施例中用户为手机为Iphone5S智能手机，针对Iphone5S手机体积较小的特点，其手机背夹壳（1）为与Iphone5S手机本体外形匹配的壳式结构，数据接头（2）为Lightning标准USB接口并固定在可以上下移动并可后转一定角度的插销式底座上，空气污染传感器（3）为日本FIGARO生产的TGS-2602空气质量传感器，电磁辐射传感器（4）采用EP330电磁辐射传感器并匹配内置天线，天线上留有工艺挂坠天线外露环形接口（6），数据处理器（5）选用集成ADC及USB接口功能的Atmega32u4微处理器。系统应用软件是为本发明系统专门编写的手机APP软件，有iOS和安卓两个版本供选择，本实施例中将选用与iPhone5S相适应的iOS版本，该APP由人机对话模块、环境伤害评估模块、省电模块、外围设备拓展接口模块、数据及提示小窗口实时显示模块、云端模块等功能模块组成，其中人机对话界面模包括个人信息输入、模式设定、其它功能模块入口等界面，首次使用，用户要在个人信息输入界面中完成用户性质即孕妇、儿童、一般人及个体特征即年龄、健康状态、性别等用户基础信息输入工作，作为系统分析评估和提出建议的依据，在模式设定界面中用户可选择连续监测模式或节电模式，节电模式下可设定检测间隔时间。环境伤害评估功能模块将根据污染强度和累积时间分别给出空气污染、电磁辐射污染、空气及电磁辐射污染综合的日、周、月段及总体的累积伤害程度积分数据及分时柱状曲线图供用户参考，并结合前期输入的用户信息按APP预置的算法和逻辑进行计算分析给出评估结论和措施建议，同时能结合手机自身地图软件及位置信息，绘制带时间参数的个人环境质量地图并提醒用户合理规避危害较大的地点。省电模块下手机在不移动的情况下将按设定的时间间隔开启和关闭监测功能，在休眠状态下APP通过调用手机内置的动作传感器信息得知手机位置发生变化时，系统将进入唤醒状态并立即进行检测工作直至数据合格和手机停止移动后进入休眠状态，实现最合理的节电功能。外围设备拓展接口模块可以通过手机接口外接其它如家用监护仪、胎儿心电仪、血氧饱和仪等外围健康监测设备至手机显示和远程传输。数据及提示窗口模块可以在手机锁屏状态下显示实时数据数值和简短措施提示。云端模块可以存储或备份相关数据至云端，并可与相关的服务中心平台实现互联，医院或健康中心可根据其服务终端显示的数据进行更加全面专业的判断并可采取更加有力的保障措施 。

假设一iPhone5S用户为孕妇年龄38岁、怀孕6周、健康状态良好，用户的使用过程如下，将本发明所述的手机背夹安装到手机并下载安装相应的APP软件后之后，手机将自动进入本系统的人机对话模块中的个人信息输入界面，用户在个人信息选择性质一栏为孕妇，并在扩展栏中选择妊娠时间为6周，输入孕妇年龄输入38岁，输入健康状况选择良好，设定工作模式为节电模式，选择休眠时间为30分钟，点击完成系统进入正常工作状态，手机屏幕上显示当时环境的空气污染VOC数值其单位为mg/m³，电磁辐射数值其单位为μW/ c㎡。APP根据该用户属于高龄健康孕妇和怀孕初期的特征自动给出评估基准值，此时系统给出VOC安全基准值为0.2mg/m³，当测量值低于安全基准值时，窗口文字提示为安全，当超过安全基准值5%至50%时系统提示安全停留时间，当超过安全基准值50%至100%时系统提示开启空气净化器或适当通风，当超过100%时系统将发出报警声并进入人机对话界面提示用户采取强力通风或远离该环境等措施，系统给出电磁辐射安全基准值为10μW/ c㎡，当测量值低于安全基准值，窗口文字提示为安全，当超过安全基准值5%至50%时窗口将提示安全停留时间，当超过安全基准值50%至200%时系统提示离开辐射源距离，当超过200%时系统将发出报警声并进入人机对话界面提示发现强电磁辐射源方法并关闭辐射源或远离当时环境。在各项数据安全并稳定一段时间后系统将自动进入定时休眠状态，在侦测到手机未被移动的情况下，系统经过30分钟后将自动开启并重新进行环境测试，直至数据处于安全状态并停止移动。用户使用一段时间后，点击环境伤害评估功能模块用户可以任意查询空气污染、电磁辐射污染、空气及电磁辐射综合污染指数的日、周、月段及总体的累积伤害程度积分指数和分时柱状曲线图，以及系统给出的评估结论和措施建议，同时还可点击查询到带时间参数的个人环境质量地图并提醒用户合理规避危害较大的地点。当该孕妇妊娠18周时通过手机耳机插口接入便携式胎音仪设备可以在手机上实时获取胎儿心跳声音和显示心率动态，当该孕妇妊娠28周时接入便携式胎儿心电仪可以在手机上实时获取胎儿心电图动态数据，同时系统可通过云端模块将所有数据备份并传输至相应的专家服务中心终端，专家就可以结合该孕妇其它情况，对孕妇及胎儿的健康趋势进行全面化全程化动态管理。

以上实施例仅是对本发明的参考说明，并不构成对本发明内容的任何限制，显然在本发明的思想下可做出不同形式的结构变更，但这些均在本发明的保护之列。

Claims (7)

1.一种基于手机背夹和手机及其应用软件的实时环境质量监测评估系统，涉及一种智能手机一体化实时环境质量监测评估系统，其特征是系统由手机背夹和智能手机及相应的应用软件构成，手机背夹包括手机背夹壳（1）、数据接头（2）、空气污染传感器（3）、电磁辐射传感器（4）、数据处理器（5）、工艺挂坠天线接口（6）组成，空气污染传感器（3）和电磁辐射传感器（4）分别将采集到的电信号送数据处理器（5）进行信号处理并通过数据接头（2）将信息传输至智能手机，通过手机应用软件并充分融合应用智能手机原有功能，最终实现空间电磁强度和空气质量等综合环境信息在手机上的实时显示及提醒和累积环境危害评估、个人环境质量地图、规避措施提示，网络互联等功能。

2.根据权利要求1所述的监测系统其特征在于所述数据处理器由信号整理模块、模数转换模块和单片机组成，可以将各传感器信号处理并传输至手机终端。

3.根据权利要求1所述的监测系统其特征在于所述手机应用软件除了具有必要的数据存储及计算等基础功能外，同时至少包括人机对话模块、环境伤害评估模块、省电模块、外围设备拓展接口模块、数据及提示小窗口实时显示模块、云端模块等功能模块组成，其中人机对话界面模块可以完成用户个人信息输入和工作模式设定同时也是其它功能模块的入口，环境伤害评估功能模块可以根据环境污染强度和累积时间给出任何时间段的累积伤害程度并结合用户个人身体状况给出评估和建议，同时能结合手机自身地图软件及位置信息，绘制带时间参数的个人环境质量地图并提醒用户合理规避危害较大的地点，省电模块通过调用手机内置的动作传感器信息实现监测动作的智能化休眠及唤醒以实现最合理的节电目的，外围设备拓展接口模块可以外接其它外围监测设备，数据及提示小显示窗口模块可以显示实时数据数值和简短措施提示，云端模块可以存储或备份相关数据至云端并可与相关的服务中心平台实现互联 。

4.根据权利要求1所述的监测系统其特征在于所述的数据接头与相应型号手机的数据接头相匹配。

5.根据权利要求1所述的监测系统其特征在于所述工艺挂坠天线接口可以外接各种特制的金属工艺挂坠作为电磁信号增益天线使用，以提高电磁强度测试灵敏度和美化手机。

6.根据权利要求1所述的监测系统其特征在于所述智能手机壳体与相应的手机外观形状匹配并留有与相应型号手机的摄像头及其它功能键位置相匹配的空间。

7.根据权利要求1所述的监测系统其特征在于其工作原理是将上述手机背夹安装到手机并下载安装相应的APP软件后之后，手机将自动进入本系统的人机对话界面，用户完成个人信息输入和工作模式选择后，系统进入正常工作状态，传感器分别将采集到的电信号传输至数据处理器进行信号处理并通过数据接头将信息传输至手机，手机APP软件将数据存储计算分析后将数据值及简短评价以小窗口形式实时显示在手机屏幕上，当危害累积强度严重超标时手机将及时发出警报并同时给出规避措施建议，在省电模式下，各项数据合格并稳定一段时间后系统将自动进入定时休眠状态，在侦察到手机未被移动的情况下，系统经过一定的时间将自动开启并重新进行环境测试，在侦察到手机在移动状态时系统将自动恢复工作直至数据合格并停止移动，环境伤害评估功能模块可以根据环境污染强度和累积时间给出任何时间段的累积伤害程度并结合用户个人身体状况给出评估和建议，同时结合手机自身地图软件及实时位置信息，绘制带时间参数的个人环境质量地图并提醒用户合理规避危害较大的地点，用户还可以根据需要接入围设备以获取其它的健康信息数据，系统可通过云端模块将所有数据备份或传输至相应的专家服务中心，以实现对用户健康趋势更加可靠全面的管理。