CN107407932B - 状况响应指示组件和方法 - Google Patents

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Abstract

由个体可移动到远程位置的便携式通信设备包括控制单元。生物计量传感器电连接到控制单元。生物计量传感器感测个体的状况，创建并发送信号到控制单元。环境传感器电连接到控制单元。环境传感器感测个体本地的环境状况，创建并发送信号到控制单元。通信单元电连接到控制单元。它从控制单元接收信号，并发送它们离开远程位置。

Description

状况响应指示组件和方法
技术领域
本发明涉及状况响应指示系统。更具体地，本发明涉及包括个人便携式设备的状况响应指示系统，所述个人便携式设备由个体穿戴或携带。
背景技术
目前用于监测和分析数据以改善健康和安全结果的情况显示出显著的改进潜力。例如，工业安全传统上集中在三件事情上：(i)为工人提供物理保护的设备(例如，安全帽、鞋子、手套，眼睛和听力保护)；(ii)培训工人避免可能的安全事故(例如，研讨会、认证、就业培训)；以及(iii)审核安全行为并采取纠正措施。根据基础行业，通常将工人和他/她的环境之间的某种形式的交互/通信添加到安全设备(例如，无线电，一氧化碳监视器)。
平均而言，一个实体每人每年可能花费数千美元用于分散的卫生和安全设备和培训，这根据行业的具体要求而变化。最近，工业安全应用越来越多地使用IT系统来改进安全过程以及跟踪安全合规性。这些解决方案是硬件解决方案(例如，PDA，资产跟踪)或软件解决方案(例如，认证和合规跟踪，安全管理仪表板)。
但是，目前所有的工业安全解决方案都面临一个主要问题：一旦工人接收了设备和培训，遵守安全标准的责任仍然归于工人，这取决于许多关于他/她在某种情况下如何行为和反应的经验和个体远见的案例。
发明内容
便携式通信组件被个体运送到远程位置。便携式通信组件包括控制单元。生物计量传感器电连接到控制单元。生物计量传感器感测个体的状况，并创建生物计量信号，该信号发送到控制单元。环境传感器电连接到控制单元。环境传感器感测个体本地的环境状况，并创建环境信号，该环境信号被发送到控制单元。通信单元电连接到控制单元。通信单元从控制单元接收生物计量和环境信号，并发送生物计量和环境信号离开远程位置。
附图说明
通过参考以下结合附图考虑的详细描述，可以更好地理解本发明的优点，其中：
图1是本发明组件的一个实施例的示意性环境视图；
图2是包含本发明的可穿戴设备的一个实施例的部分横截面的侧视图；
图3是图2所示的可穿戴设备的俯视图；
图4是包含到可穿戴设备中的硬件的框图；以及
图5A至5C示出了与存在危险状况相关的本发明方法的流程图。
具体实施方式
参考图1，通信组件总体以10表示。通信组件10促进中央处理单元12和多个便携式通信组件之间的通信，这将随后更详细地讨论。中央处理单元12收集所有数据和通信并将其传递到应用平台14。应用平台14可包括诸如数据聚合、数据存储、通知、报警、定位服务、分析引擎、报告生成器、显示和用户接口的功能。中央处理单元12还包括数据存储设施16、应用程序接口(API)18、应用二进制接口(ABI)20和事件识别模块21(随后更详细地讨论)。
中央处理单元12的多个副本显示为12’和12”。中央处理单元12的这些多个副本12’，12”可协同工作以增加功能或独立地提供系统冗余。
API 18提供中央处理单元12的扩展，用于为中央处理单元12开发和增加附加软件应用。作为实例并且如图1所示，安全应用22通过API 18连接到中央处理单元12。两个另外的第三方应用23，25也被示为提供通信组件10的具体部署认为必要的附加功能的示例性模块。
通信组件10还包括通信中枢(hub，集线器)，其总体在图1中以24表示。通信中枢24可操作地连接到中央处理单元12并且通过通信总线26接收通信。通信总线26可以是通信中枢24本地的或者它可以是中央处理单元12本地的，因为预期中央处理单元12的通信中枢24之间的通信可以通过电网或者无线地通过被认为适合于通信中枢24和中央处理单元12之间的通信的任何无线协议。通信中枢24可包括多个中央基站24a，24b，24c。这些中央基站24a，24b，24c可以彼此独立地起作用，并且可以根据通信组件10在其部署的特定环境中的部署而彼此远离地定位。
中央基站24a，24b，24c与远程基站28a，28b通信。远程基站可进一步遍及其中部署通信组件10的特定环境而分布。远程基站28a，28b收集数据并生成将被直接地或经由对等网格网络传递到通信中枢24并最终到中央处理单元12的通知和/或警报。远程基站28a，28b用作备用连接，假设这些远程基站28a，28b也可以通过使远程收发器直接连接到中央基站24a，24b，24c而被绕过(旁路)，如随后将更详细地讨论的。远程通信总线30可在远程基站28a，28b和中央基站24a，24b，24c之间延伸。
通信组件10还包括多个便携式通信组件32，其相对于通信中枢24可操作地连接到中央处理单元12。多个便携式通信组件32中的每一个通过通信中枢24将远程通信发送到中央处理单元12并接收由中央处理单元12发送的中央通信，中央通信也通过通信中枢24发送。如双向箭头34所示，便携式通信组件32可在对等网格网络中彼此通信。双向箭头36示出便携式通信组件32还可与远程基站28a，28b双向通信。最后，双向箭头38图示了便携式通信组件32能够直接与通信中枢24的中央基站24a进行通信。便携式通信组件32被设计为以最佳传送数据的方式促进通信，这将允许(如果必要的话)基于正在传递的数据，最有效的数据传输和操作。便携式通信组件32还包括将要感测状况的多个传感器。感测到的状况将从便携式通信组件32传送到其他便携式通信组件32或中央处理单元12，中央基站24或基站28。
事件识别模块21从多个便携式通信组件32接收远程通信，并将来自多个便携式通信组件32的一部分的远程通信的一部分识别为指示需要将通信发送到多个便携式通信组件的一部分的情况。在一个实施例中，事件识别模块21基于在远程通信中接收到的读数，识别什么时候出现可能影响穿戴生成那些远程通信的多个便携式通信组件32的部分的个体的情况。作为实例，如果多个便携式通信组件32中的一部分(一个或多个)测量到高一氧化碳水平，则事件识别模块21将发出警告，中央处理单元12向测量了高一氧化碳水平或者紧邻那些的多个便携式通信组件32的所述部分进行反向传送，所以那些个体知道立即离开该区域。
通信组件10还包括多个充电站40。充电站40可以分散为遍及通信组件10正被部署的环境中的不同位置，或者甚至可由携带多个便携式通信组件32的其中一个的个体穿戴。充电站40将为建立在便携式通信组件32内的能量存储设备(诸如电池)充电，或者能够对可从便携式通信组件32移除的能量存储设备进行充电。设计参数将决定如何将能量存储设备连接到便携式通信组件32，该参数可包括电池尺寸，便携式通信组件32在其中操作的参数和/或便携通信组件32在其中部署的环境。
参考图2至图4，更具体地示出了多个便携式通信组件32。在优选实施例中，便携式通信组件32是可穿戴设备44。更具体地，可穿戴设备被示出为安全帽44，并且虽然本实例将用于描述的其余部分，但是本领域的技术人员应当理解可穿戴设备可以是另一种防护服或仅仅是衣物，并且仍在本发明的范围内。
安全帽44包括允许便携式通信组件32与中央处理单元12、其对等便携式通信组件32、远程基站28或中央基站24通信的附加硬件。安全帽44包括硬外壳46，具有可附接遮阳板50的硬帽舌48。遮阳板50是透明的，以允许戴着安全帽44的个体看穿。调节带52可使用张紧设备53进行调节，以允许安全帽44被分配给该安全帽的个体舒适但牢固地穿戴。
控制单元54附贴到可穿戴设备44上。生物计量传感器56电连接到控制单元54。生物计量传感器56也以使得生物计量传感器感测穿戴该可穿戴设备44的个体的状况的方式附贴到可穿戴设备44上。生物计量传感器56感测该状况并创建发送到控制单元54的生物计量信号。便携式通信组件32还包括电连接到控制单元54的环境传感器58。环境传感器58也以使得环境传感器58感测个体本地的环境状况的方式附贴到可穿戴装置44上。环境传感器58可与个体间隔开。环境传感器58创建环境信号并将该环境信号发送到控制单元54。通信单元60电连接到控制单元54，并将生物计量和环境信号从控制单元54发送到远离可穿戴设备44的位置。如图1中的实例所示，通信单元60将把生物计量和环境信号从便携式通信组件32传送到另一便携式通信组件32、基站28a，28b和/或通信中枢24的中央基站24a，24b，24c。通过其中具有通信单元60的可穿戴设备44，便携式通信组件32可与通信组件10的其他便携式通信组件32或中央处理单元12通信。
便携式通信组件32包括向需要电力的便携式通信组件32的所有元件提供电力的电源62。电源62可以是可移动的，使得电源可以互换，从而允许穿戴便携通信组件32的个体通过仅用另一个电源交换电源62来继续执行他或她的功能。
便携式通信组件还包括用户接口64，以向穿戴便携式通信组件32的个体提供信息。用户接口64可以是无线电或某种其他形式的音频通信。另外，用户接口可包括固定地固定到安全帽44的帽舌48或遮阳板50的触觉设备或振动器66和/或视觉通信设备68。
可视通信设备68可以是一组LED，其提供不同颜色的灯以指示是否存在某些事故(occurrence)或其他需要穿戴可穿戴设备的个体知道该状态的事件。在一个实例中，绿灯可指示所有系统都在运行，并且没有任何读数被读取的问题。黄灯可警告个体，可能会发生一些需要个体注意的事情。最后，红灯可指示个体必须及时采取行动，以避免或防止可能有潜在危险的情况。例如，红灯可向个体指示一氧化碳传感器已经在特定区域中识别出高水平的一氧化碳，并且个体必须尽快离开该区域。
另外，视觉通信设备68可包括头顶显示器，其可以以似乎在安全帽44的遮阳板50上的方式显示数据。数据可以是上面讨论的光代码、字母数字消息、视觉图像或其任何组合。
便携式通信组件32还包括链接端口70，其允许便携式通信组件32电连接到通信组件10的另一部分，允许其电下载本地存储在便携式通信组件32上的任何信息。链接端口70将被电连接到存储设备72，存储设备72存储由生物计量传感器56和环境传感器58收集的数据。(生物计量体传感器56的实例包括心率传感器56a、体温、氧气量传感器、血压传感器等。环境传感器58的实例包括一氧化碳传感器58a、环境温度传感器、辐射传感器、压力传感器、有害烟雾传感器、加速度计等。这些列表旨在是示例性的，并且不被认为以任何方式限制)。
可穿戴设备还可包括照相机74，照相机74可拍摄图像或视频，如戴着便携式通信组件32的个体所看到的那样，所述图像或视频可经由无线电通信64或通信单元60被存储在存储设备72中或者被传送回通信组件10的中央处理单元12。
具体参考图4，总体指示便携式通信组件32的示意图。用户接口64包括诸如视觉显示器68、音频输出80、触觉致动器(振动致动器)66和应急灯84之类的元件。如上所述，视觉显示器68可被示出在安全帽44的遮光板50上。音频输出80可以是用于语音传输或报警的扬声器。应急灯84可以是闪光灯。用户接口64包括开关、电位计和报警开关86以及摄像机/麦克风组合88(图3中仅示出摄像机74)。这些设备86，88向通信组件10的中央处理单元12提供信息。双向音频接口允许穿戴可穿戴设备44的个体与可驻留在中央处理单元12的个体之间的通信。除了生物计量传感器56和环境传感器58，位置和接触传感器92可向可穿戴设备44的控制单元提供输入，该输入提供可穿戴设备44的位置。其他这样的传感器可通过使用加速度计和陀螺仪，RFID传感器和GPS来识别其进行的速度，其位置和方向。输入和输出控制器94控制通信流。
便携式通信组件32中的存储设备72可包括板载固件95，板载闪存存储器96和冗余闪存存储器98。通信控制器100控制将被用于控制可穿戴设备44和周围的通信组件10之间的通信的所有不同系统之间的通信。便携式通信组件32可包括几种不同类型的收发器，以便尽可能多的通信。作为实例，收发器可包括WiFi收发器102、GSM收发器104、蓝牙收发器106、RFID收发器108、ZigBee收发器109和/或卫星收发器。本领域的技术人员应当理解，可使用其他类型的收发器而不避免本文公开的发明构思的范围。系统总线110提供所有这些单元之间的通信。
电源62更具体地示出为包括电源管理电路112，主要可拆卸和可再充电电池114以及冗余可拆卸和可再充电电池116。
参考图5A至5C，其中，圈出的字母连接图5A和5B之间的流程图线，用于在中央处理单元12和多个便携式通信组件32之间进行通信的方法通常以200表示。该方法从202开始，对便携式通信组件32供电。然后，方法起始的初始化在204开始。系统中的传感器在206初始化。存储的板载配置208在其被加载时被输入到系统中并且在210设置通知设置。在212进行电力测试。然后在214确定电力测试是否成功。如果在216没有指示通知，并且便携式通信组件32在220停止。这是为多个便携式通信组件32中每个做出的。然后通信从多个便携式通信组件32的每一个发送到中央处理单元12。这在步骤222完成。传感器是环境传感器58、生物计量传感器56和情境传感器92。设备状态也被发送。还发送来自中央处理单元12的通知。呈现来自其他远程便携式通信组件32的通知，并且如果任何用户手动按压SOS按钮，它也呈现。在224数据由中央处理单元12接收。事件队列226识别并标记每个接收到的通信，传感器在228被读取，并且所有数据在230基于特定配置被归一化和优先化。数据的优先化遵循图5C所示的表。
如果确定将通知本地呈现给单独的便携式通信组件32，则在232这样做。在234，该通知可以是音频、视觉或触觉。存储设备72存储通知并将其记录在其数据库中。当识别到多个便携式通信组件32的一部分发送指示状况阈值已被满足的通信时，将发生本地通知232。
然后在236确定事件是否在本地生成。如果不是，则在238确定远程通知是否来自基站或其对等体。如果在236事件是在本地生成的，则在240将事件发送到基站，在此它也被记录在板载存储器72上。如果生成的事件是如此远程完成的，则在242确定该事件是否需要重新广播给多个便携式通信组件32中关于阈值极限状态的较大部分。如果是，则将事件广播作为给多个便携式通信组件32的较大部分中的对等体的通知在244完成。如果事件被确定为不需要重新被广播给其对等体(242)，则在246确定是否按下了SOS按钮。如果不是，便携式通信组件32在224返回到方法的数据采集子程序。如果在246按下SOS按钮，则在248发送SOS报警状况。继续发送SOS警报直到设备在250复位。该方法200继续，直到设备关闭。
已经以说明性方式描述了本发明。应当理解，已经使用的术语旨在具有描述性而不是限制性的性质。
鉴于上述教导，本发明的许多修改和变化是可能的。因此，在所附权利要求的范围内，可不同于具体描述实施本发明。

Claims (21)

1.一种由个体运送到远离中央处理单元的位置的可穿戴通信组件，所述可穿戴通信组件包括：
控制单元；
生物计量传感器，电连接到所述控制单元，所述生物计量传感器感测所述个体的状况并创建生物计量信号，并发送所述生物计量信号到所述控制单元；
环境传感器，电连接到所述控制单元，所述环境传感器感测所述个体本地的环境状况，并创建环境信号并发送所述环境信号到所述控制单元；以及
通信单元，电连接到所述控制单元，用于接收所述生物计量和环境信号，所述通信单元包括收发器，以在所述可穿戴通信组件、所述中央处理单元和多个所述可穿戴通信组件之间通信，其中，所述收发器能够旁路所述中央处理单元同时直接在所述可穿戴通信组件和部分所述多个所述可穿戴通信组件之间发送所述生物信号和所述环境信号以便向处于可能需要注意的情况的区域的其他人发出警报。
2.根据权利要求1所述的可穿戴通信组件，其中，所述可穿戴设备是安全帽。
3.根据权利要求2所述的可穿戴通信组件，其中，所述控制单元、所述生物计量传感器、所述环境传感器和所述通信单元都被固定到所述安全帽。
4.根据权利要求1所述的可穿戴通信组件，包括电源，向所述可穿戴通信组件提供电力。
5.根据权利要求3所述的可穿戴通信组件，其中，所述生物计量传感器包括心率传感器。
6.根据权利要求3所述的可穿戴通信组件，其中，所述环境传感器包括一氧化碳传感器。
7.根据权利要求1所述的可穿戴通信组件，包括：链接端口，电连接到所述控制单元，所述链接端口直接向外部数据收集设备提供所述控制单元的临时电连接。
8.根据权利要求1所述的可穿戴通信组件，包括用户接口，用于向所述个体提供信息和从所述个体提供信息。
9.根据权利要求8所述的可穿戴通信组件，其中，所述用户接口包括朝向穿戴所述可穿戴通信组件的个体发射的一个或多个音频提示。
10.根据权利要求9所述的可穿戴通信组件，其中，所述用户接口包括以穿戴所述可穿戴通信组件的个体可见的方向发射的光学提示。
11.根据权利要求10所述的可穿戴通信组件，其中，所述用户接口包括触觉提示。
12.根据权利要求1所述的可穿戴通信组件，包括：位置感测设备，电连接到所述控制单元，以识别所述可穿戴通信组件的位置。
13.根据权利要求1所述的可穿戴通信组件，包括存储设备，用于在一段时间内存储数据，直到所收集的数据能够被发送或下载到外部数据收集设备。
14.一种通信组件，包括：
中央处理单元，用于发送中央信号并用于接收远程通信；
多个可穿戴通信组件，操作地连接到所述中央处理单元以发送所述远程通信并接收中央通信，其中，所述可穿戴通信组件包括通信单元，所述通信单元包括收发器，以在所述可穿戴通信组件、所述中央处理单元和所述多个可穿戴通信组件之间通信，其中，所述收发器能够旁路所述中央处理单元同时直接在所述可穿戴通信组件和部分所述多个可穿戴通信组件之间通信；和
通信中枢，操作地连接在所述中央处理单元和所述多个可穿戴通信组件中的每一个之间，以控制所述中央处理单元与所述多个可穿戴通信组件中的每一个之间的独立通信；
其中，所述中央处理单元包括事件识别模块，用于接收来自所述多个可穿戴通信组件的一部分的所述远程通信并将来自所述多个可穿戴通信组件的一部分的所述远程通信的一部分识别为指示需要将通信发送到所述多个可穿戴通信组件的所述部分的情况。
15.根据权利要求14所述的通信组件，包括：通信接口，电连接到所述中央处理单元和所述多个可穿戴通信组件中的每一个，以控制它们之间的通信。
16.根据权利要求15所述的通信组件，包括应用编程接口，用于在所述中央处理单元和离散功能应用之间双向传输通信。
17.根据权利要求16所述的通信组件，其中所述中央处理单元包括数据库，用于存储由所述中央处理单元接收和发送的通信和数据。
18.一种用于在中央处理单元和多个可穿戴通信组件之间通信的方法，所述方法包括以下步骤：
用所述中央处理单元识别所述多个可穿戴通信组件中的每一个；
从所述多个可穿戴通信组件中的每一个发送通信到所述中央处理单元；
从操作地连接在所述中央处理单元和所述多个可穿戴通信组件中的每一个之间的通信中枢接收通信，以控制所述中央处理单元与所述多个可穿戴通信组件中的每一个之间的独立通信；
识别正在发送指示满足状况阈值的通信的所述多个可穿戴通信组件的一部分；以及
将阈值极限通信发送到所述多个可穿戴通信组件中关于所述阈值极限状态的部分；
其中，所述可穿戴通信组件包括通信单元，所述通信单元包括收发器，以在所述可穿戴通信组件、所述中央处理单元和所述多个可穿戴通信组件之间通信，其中，所述收发器能够旁路所述中央处理单元同时直接在所述可穿戴通信组件和部分所述多个可穿戴通信组件之间通信。
19.根据权利要求18所述的方法，包括以下步骤：将所述阈值极限通信广播到所述多个可穿戴通信组件的所述部分本地的一组多个可穿戴通信组件。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述一组多个可穿戴通信组件至少与所述多个可穿戴通信组件的所述部分一样大。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述多个可穿戴通信组件中的每一个彼此通信并且和所述中央处理单元通信。
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