CN108968936A - 一种用于建筑施工作业的人体健康状态测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种用于建筑施工作业的人体健康状态测试仪，它包括红外测温模块、血压检测模块和酒精浓度检测模块，红外测温模块、血压检测模块和酒精浓度检测模块分别与信号调理模块相连，信号调理模块连接采集传输控制器，采集传输控制器与移动客户端远程通信；信号调理模块由串联的信号滤波电路、信号放大电路、信号防干扰电路和16位模数转换电路构成；采集传输控制器由信号处理模块、无线WIFI模块、存储模块、控制模块和电源模块构成，电源模块与信号处理模块相连，信号处理模块分别连接控制模块和无线WIFI模块，存储模块与信号处理模块双向通信连接。本发明能够实现对施工现场人员身体状态的快速检测和数据采集，使用简单，具有很好的实用价值。

Description

一种用于建筑施工作业的人体健康状态测试仪

技术领域

本发明涉及一种人体健康检测设备，尤其是一种用于建筑施工作业的人体健康状态测试仪，属于智能医疗设备技术领域。

背景技术

众所周知，建筑工地危险非常之多，高处作业、机械伤害、物体打击、深基坑、高切坡、触电等潜在的危险源会不经意间致使工人受到伤害，甚至夺走生命。安全事故一旦发生，不单直接影响工程进度、造成巨大经济损失，更是危及施工工人人身安全，给其家庭招致毁灭性打击。经过统计和分析得知，建筑工地施工现场安全事故的频发，除了一些客观因素之外，更主要的是现场施工工人的违规操作、安全意识薄弱、以及精神状态和身体状态欠佳等主观因素。因此，如果实现对施工人员典型的上岗体征参数进行检测，这样可以保障现场施工人员每天工作有一个良好的精神状态和身体状态，从而避免由于人为因素而导致的建筑工地现场安全事故的发生。

但是，目前国内外还没有相应的用于工人身体健康检测的装备应用于建筑工地施工现场，这主要是由于医学参数的检测（体检）是一件非常严谨的工作，受到医学检测设备和医学知识专业性的限制，通常需要到医院并在医生的指导下进行专业的体检。但随着科学技术快速的发展，一些常规医学参数（体温、血压、酒精浓度等）的检测设备和检测方法实现了操作快速化、简单化，如现在市场上出现的智能穿戴设备，它们可以实时的检测穿戴者的血压、血氧和体温。因此，设计一款多功能并且能够满足建筑施工现场环境使用的人体健康参数检测装置就非常必要。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明的主要目的在于解决现目前在建筑施工现场缺少能够实时检测人员健康状况的设备的问题，而提供一种可靠性较好、操作方便、快捷的用于建筑施工作业的人体健康状态测试仪。

本发明的技术方案：一种用于建筑施工作业的人体健康状态测试仪，其特征在于，包括红外测温模块、血压检测模块和酒精浓度检测模块，所述红外测温模块的输出端、血压检测模块的输出端和酒精浓度检测模块的输出端分别与信号调理模块的输入端相连，所述信号调理模块的输出端连接采集传输控制器的输入端，所述采集传输控制器的输出端与移动客户端远程通信；所述信号调理模块是由串联的信号滤波电路、信号放大电路、信号防干扰电路和16位模数转换电路构成；所述采集传输控制器是由信号处理模块、无线WIFI模块、存储模块、控制模块和电源模块构成，所述电源模块的输出与信号处理模块的输入相连，所述信号处理模块的输出分别连接控制模块和无线WIFI模块，所述存储模块与信号处理模块双向通信连接。

优化地，所述信号处理模块采用型号为STM32F103ZET6的控制芯片。

本发明中，所述红外测温模块、血压检测模块和酒精浓度检测模块采用的是现有的传感器元件，它们分别可以检测人体体温、人体血压和人体内酒精浓度；所述信号滤波电路和信号防干扰电路也是采用现有的功能电路，分别实现的是对于信号的过滤和防干扰处理，本领域的技术人员根据使用需求，可以灵活选取合适的电路模块进行匹配。在所述采集传输控制器中，采用的无线WIFI模块、存储模块、控制模块和电源模块可以根据各自功能需求，选取现有的对应功能的电路模块进行组装即可，最终配合信号处理模块来实现本发明的功能。

优化地，所述信号放大电路包括型号为OPA656的芯片IC1和型号为NE5532的芯片IC2，所述芯片IC1的第二引脚分别连接信号滤波电路P2的第二输出端、电容C1的一端和电阻R1的一端，电阻R1的另一端分别连接电阻R2的一端和电阻R3的一端，电阻R2的另一端接地，电阻R3的另一端分别连接电容C1的另一端、芯片IC1的第六引脚和电阻R4的一端；所述芯片IC1的第三引脚连接信号滤波电路P2的第一输出端并接地，芯片IC1的第四引脚分别连接5V直流电源负极、电容C2的一端和电容C3的一端，所述电容C2的另一端和电容C3的另一端相连并接地，芯片IC1的第七引脚分别连接电容C5的一端、电容C4的一端和5V直流电源正极，电容C4的另一端和电容C5的另一端相连并接地；所述电阻R4的另一端分别连接滑动变阻器R5的一端和芯片IC2的第二引脚，滑动变阻器R5的另一端分别连接芯片IC2的第一引脚、电阻R7的一端和电阻R9的一端，电阻R7的另一端与滑动变阻器R8的滑动触头相连，滑动变阻器R8的一端连接5V直流电源的负极，滑动变阻器R8的另一端连接5V直流电源的正极；所述电阻R9的另一端连接到芯片IC2的第五引脚，芯片IC2的第三引脚与电阻R6相连后再接地，芯片IC2的第四引脚分别连接5V直流电源的负极和电容C6的一端，电容C6的另一端接地；芯片IC2的第六引脚分别连接芯片IC2的第七引脚和电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接信号输出端U1；所述芯片IC2的第八引脚分别连接电容C7的一端和5V直流电源的正极，电容C7的另一端接地。

优化地，所述16位模数转换电路包括型号为AD7171的芯片IC3，所述芯片IC3的第三引脚分别连接信号输入端U2和电容C8的一端，电容C8的另一端连接芯片IC3的第四引脚并接地，芯片IC3的第五引脚分别连接电容C9的一端和电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接5V直流电源的正极，电容C9的另一端接地；所述芯片IC3的第六引脚接地，芯片IC3的第七引脚连接电容C10的一端并接地，芯片IC3的第八引脚分别连接电容C10的另一端和5V直流电源的正极，芯片IC3的第十引脚接地。

进一步的，所述测试仪按照如下步骤控制对应的各个模块工作，其步骤如下：

1）通过红外测温模块、血压检测模块和酒精浓度检测模块分别接收红外测温、血压和酒精浓度信号；

2）红外测温、血压和酒精浓度信号经过信号调理模块进行预处理；信号调理模块在预处理时包含微弱电流电压转换、精密信号放大和跟随电路处理，其中前置的放大器采用OPA656芯片，实现对传感器微弱电流信号的转换，并且电流信号直接连接运放输入端；红外测温、血压和酒精浓度信号组成传感器电流I，传感器电流I输出到运放芯片OPA656，通过电阻R1；设定通过电阻R2的电流为I1，通过R3的电流为I2，则传感器电流I通过OPA656放大器的转换电压Ui满足公式（1）：

(1)

将电阻阻值代入公式（1）中可得转换电压Ui=120000RI，可成功获取较微弱的传感器电流I；

3）通过芯片IC2的一级运放将转换电压Ui放大，放大倍数是电阻R5与R4的比值，R5为可调电阻，放大倍数在1至100之间可调；二级运放为电压跟随器，提高放大电压输出驱动能力；

4）在信号处理模块中，将用户级别分为四级：一级为系统管理员；二级为工地技术人员；三级为班主；四级为工人；其中，系统管理员：系统和数据库管理配置，拥有最高权限，可查询所有数据；技术人员：工地管理者，拥有查看所有数据权限，审核班主；班主：人工小组组长，俗称包工头，拥有查看本班组工人数据，填写班组成员信息；工人：工地作业实施者，可查看自己相关数据，无修改数据权限。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、能够实现对施工现场人员身体状态的快速检测和数据采集：本发明的测试仪能够放置在建筑施工现场附近，具有很好的可靠性，能够实现体温、血压和酒精浓度的数据采集和分析，快速的判断出人员的健康状态，为施工单位提供方便快捷的信息资料。

2、本发明的测试仪中配套的各个装备能防尘、防水、防摔，即使在工人暴力使用的情况下，检测装备和系统仍能稳定运行；由于检测装备的使用对象是建筑工地的一线工人，该类人群的知识文化水平相对较低，传统检测设备使用过于复杂，无法适应建筑工人的现状；因此本发明的系统具有使用简单化、傻瓜式的有点，且具有非常优秀的体验。

3、本发明的是测试仪解决了体温、血压和酒精浓度的同时快速检测问题，由于建筑工地施工现场工人较多，上班比较集中化，如果检测速度过慢会严重影响建筑工地的正常施工作业，因此本发明对系统的智能化程度进行了重要的设计，不仅能够实现远程数据传输，还能实现复杂数据的自动分析，针对不同用户设置不同的信息采集和读取，检测人员也能够清楚的了解自己的身体状态。

4、本发明的测试仪解决了无耗材化问题，目前酒精浓度的检测均需要一个呼吸杯，有耗材产生不便于建筑工地施工现场的应用，而本发明的测试仪不会在检测后产生任何的垃圾，具有很好的实用价值。

附图说明

图1为本发明一种用于建筑施工作业的人体健康状态测试仪的结构示意图。

图2为本发明中信号放大电路的原理图。

图3为本发明中16位模数转换电路的原理图。

图4为本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的一种用于建筑施工作业的人体健康状态测试仪包括红外测温模块、血压检测模块和酒精浓度检测模块，所述红外测温模块的输出端、血压检测模块的输出端和酒精浓度检测模块的输出端分别与信号调理模块的输入端相连，所述信号调理模块的输出端连接采集传输控制器的输入端，所述采集传输控制器的输出端与移动客户端远程通信；所述信号调理模块是由串联的信号滤波电路、信号放大电路、信号防干扰电路和16位模数转换电路构成；所述采集传输控制器是由信号处理模块、无线WIFI模块、存储模块、控制模块和电源模块构成，所述电源模块的输出与信号处理模块的输入相连，所述信号处理模块的输出分别连接控制模块和无线WIFI模块，所述存储模块与信号处理模块双向通信连接。

本发明中，所述信号处理模块采用型号为STM32F103ZET6的控制芯片。

参见图2，本发明中，所述信号放大电路包括型号为OPA656的芯片IC1和型号为NE5532的芯片IC2，所述芯片IC1的第二引脚分别连接信号滤波电路P2的第二输出端、电容C1的一端和电阻R1的一端，电阻R1的另一端分别连接电阻R2的一端和电阻R3的一端，电阻R2的另一端接地，电阻R3的另一端分别连接电容C1的另一端、芯片IC1的第六引脚和电阻R4的一端；所述芯片IC1的第三引脚连接信号滤波电路P2的第一输出端并接地，芯片IC1的第四引脚分别连接5V直流电源负极、电容C2的一端和电容C3的一端，所述电容C2的另一端和电容C3的另一端相连并接地，芯片IC1的第七引脚分别连接电容C5的一端、电容C4的一端和5V直流电源正极，电容C4的另一端和电容C5的另一端相连并接地；所述电阻R4的另一端分别连接滑动变阻器R5的一端和芯片IC2的第二引脚，滑动变阻器R5的另一端分别连接芯片IC2的第一引脚、电阻R7的一端和电阻R9的一端，电阻R7的另一端与滑动变阻器R8的滑动触头相连，滑动变阻器R8的一端连接5V直流电源的负极，滑动变阻器R8的另一端连接5V直流电源的正极；所述电阻R9的另一端连接到芯片IC2的第五引脚，芯片IC2的第三引脚与电阻R6相连后再接地，芯片IC2的第四引脚分别连接5V直流电源的负极和电容C6的一端，电容C6的另一端接地；芯片IC2的第六引脚分别连接芯片IC2的第七引脚和电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接信号输出端U1；所述芯片IC2的第八引脚分别连接电容C7的一端和5V直流电源的正极，电容C7的另一端接地。

参见图3，本发明中，所述16位模数转换电路包括型号为AD7171的芯片IC3，所述芯片IC3的第三引脚分别连接信号输入端U2和电容C8的一端，电容C8的另一端连接芯片IC3的第四引脚并接地，芯片IC3的第五引脚分别连接电容C9的一端和电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接5V直流电源的正极，电容C9的另一端接地；所述芯片IC3的第六引脚接地，芯片IC3的第七引脚连接电容C10的一端并接地，芯片IC3的第八引脚分别连接电容C10的另一端和5V直流电源的正极，芯片IC3的第十引脚接地。

参见图4，本发明中，所述测试仪按照如下步骤控制对应的各个模块工作，其步骤如下：

1）通过红外测温模块、血压检测模块和酒精浓度检测模块分别接收红外测温、血压和酒精浓度信号；

2）红外测温、血压和酒精浓度信号经过信号调理模块进行预处理；信号调理模块在预处理时包含微弱电流电压转换、精密信号放大和跟随电路处理，其中前置的放大器采用OPA656芯片，实现对传感器微弱电流信号的转换，并且电流信号直接连接运放输入端；红外测温、血压和酒精浓度信号组成传感器电流I，传感器电流I输出到运放芯片OPA656，通过电阻R1；设定通过电阻R2的电流为I1，通过R3的电流为I2，则传感器电流I通过OPA656放大器的转换电压Ui满足公式（1）：

(1)

将电阻阻值代入公式（1）中可得转换电压Ui=120000RI，可成功获取较微弱的传感器电流I；

3）通过芯片IC2的一级运放将转换电压Ui放大，放大倍数是电阻R5与R4的比值，R5为可调电阻，放大倍数在1至100之间可调；二级运放为电压跟随器，提高放大电压输出驱动能力；

4）在信号处理模块中，将用户级别分为四级：一级为系统管理员；二级为工地技术人员；三级为班主；四级为工人；其中，系统管理员：系统和数据库管理配置，拥有最高权限，可查询所有数据；技术人员：工地管理者，拥有查看所有数据权限，审核班主；班主：人工小组组长，俗称包工头，拥有查看本班组工人数据，填写班组成员信息；工人：工地作业实施者，可查看自己相关数据，无修改数据权限。

本发明的测试仪通过研究施工场地工人身体健康状态测试仪、服务器和数据库程序设计、智能设备应用程序设计，开发施工场地工人健康监测系统。其中身体健康状态测试仪集成人体红外测温模块、血压检测模块和酒精浓度检测模块，能够快速测量人体体温、血压和酒精浓度参数。该系统在工人每天上班时可快速测量工人体温、血压和酒精浓度这三个基本体征是否正常，结合网络摄像头，基于物联网技术可对工人作业时的危险作业区域进行视频监控。通过该项目可保证工人不带病上岗，避免由于工人自身身体因素（身体不适、感冒、发烧、精力不集中、过量饮酒等）而导致的安全事故。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明技术方案进行的修改或者等同替换，不能脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种用于建筑施工作业的人体健康状态测试仪，其特征在于，包括红外测温模块、血压检测模块和酒精浓度检测模块，所述红外测温模块的输出端、血压检测模块的输出端和酒精浓度检测模块的输出端分别与信号调理模块的输入端相连，所述信号调理模块的输出端连接采集传输控制器的输入端，所述采集传输控制器的输出端与移动客户端远程通信；所述信号调理模块是由串联的信号滤波电路、信号放大电路、信号防干扰电路和16位模数转换电路构成；所述采集传输控制器是由信号处理模块、无线WIFI模块、存储模块、控制模块和电源模块构成，所述电源模块的输出与信号处理模块的输入相连，所述信号处理模块的输出分别连接控制模块和无线WIFI模块，所述存储模块与信号处理模块双向通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于建筑施工作业的人体健康状态测试仪，其特征在于，所述信号处理模块采用型号为STM32F103ZET6的控制芯片。

3.根据权利要求2所述的一种用于建筑施工作业的人体健康状态测试仪，其特征在于，所述信号放大电路包括型号为OPA656的芯片IC1和型号为NE5532的芯片IC2，所述芯片IC1的第二引脚分别连接信号滤波电路P2的第二输出端、电容C1的一端和电阻R1的一端，电阻R1的另一端分别连接电阻R2的一端和电阻R3的一端，电阻R2的另一端接地，电阻R3的另一端分别连接电容C1的另一端、芯片IC1的第六引脚和电阻R4的一端；所述芯片IC1的第三引脚连接信号滤波电路P2的第一输出端并接地，芯片IC1的第四引脚分别连接5V直流电源负极、电容C2的一端和电容C3的一端，所述电容C2的另一端和电容C3的另一端相连并接地，芯片IC1的第七引脚分别连接电容C5的一端、电容C4的一端和5V直流电源正极，电容C4的另一端和电容C5的另一端相连并接地；所述电阻R4的另一端分别连接滑动变阻器R5的一端和芯片IC2的第二引脚，滑动变阻器R5的另一端分别连接芯片IC2的第一引脚、电阻R7的一端和电阻R9的一端，电阻R7的另一端与滑动变阻器R8的滑动触头相连，滑动变阻器R8的一端连接5V直流电源的负极，滑动变阻器R8的另一端连接5V直流电源的正极；所述电阻R9的另一端连接到芯片IC2的第五引脚，芯片IC2的第三引脚与电阻R6相连后再接地，芯片IC2的第四引脚分别连接5V直流电源的负极和电容C6的一端，电容C6的另一端接地；芯片IC2的第六引脚分别连接芯片IC2的第七引脚和电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接信号输出端U1；所述芯片IC2的第八引脚分别连接电容C7的一端和5V直流电源的正极，电容C7的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的一种用于建筑施工作业的人体健康状态测试仪，其特征在于，所述16位模数转换电路包括型号为AD7171的芯片IC3，所述芯片IC3的第三引脚分别连接信号输入端U2和电容C8的一端，电容C8的另一端连接芯片IC3的第四引脚并接地，芯片IC3的第五引脚分别连接电容C9的一端和电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接5V直流电源的正极，电容C9的另一端接地；所述芯片IC3的第六引脚接地，芯片IC3的第七引脚连接电容C10的一端并接地，芯片IC3的第八引脚分别连接电容C10的另一端和5V直流电源的正极，芯片IC3的第十引脚接地。

5.根据权利要求4所述的一种用于建筑施工作业的人体健康状态测试仪，其特征在于，所述测试仪按照如下步骤控制对应的各个模块工作，其步骤如下：

通过红外测温模块、血压检测模块和酒精浓度检测模块分别接收红外测温、血压和酒精浓度信号；

红外测温、血压和酒精浓度信号经过信号调理模块进行预处理；信号调理模块在预处理时包含微弱电流电压转换、精密信号放大和跟随电路处理，其中前置的放大器采用OPA656芯片，实现对传感器微弱电流信号的转换，并且电流信号直接连接运放输入端；红外测温、血压和酒精浓度信号组成传感器电流I，传感器电流I输出到运放芯片OPA656，通过电阻R1；设定通过电阻R2的电流为I1，通过R3的电流为I2，则传感器电流I通过OPA656放大器的转换电压Ui满足公式（1）：

(1)

将电阻阻值代入公式（1）中可得转换电压Ui=120000RI，可成功获取较微弱的传感器电流I；

3）通过芯片IC2的一级运放将转换电压Ui放大，放大倍数是电阻R5与R4的比值，R5为可调电阻，放大倍数在1至100之间可调；二级运放为电压跟随器，提高放大电压输出驱动能力；

4）在信号处理模块中，将用户级别分为四级：一级为系统管理员；二级为工地技术人员；三级为班主；四级为工人；其中，系统管理员：系统和数据库管理配置，拥有最高权限，可查询所有数据；技术人员：工地管理者，拥有查看所有数据权限，审核班主；班主：人工小组组长，俗称包工头，拥有查看本班组工人数据，填写班组成员信息；工人：工地作业实施者，可查看自己相关数据，无修改数据权限。