CN109620242A - 一种具有定位功能的有害气体及生命体征监测的穿戴设备 - Google Patents

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曾德忠
谭建军
杨辉
李广
李现�
洪本善
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Abstract

本发明公开了一种具有定位功能的有害气体及生命体征监测的穿戴设备，包括设备主体，设备主体为手表状结构，设备主体的两端均安装有表带，表带的一端安装有表带扣，设备主体内安装有主控制器、人机交互模块、气体检测模块、心率传感器、运动传感器和定位模块，人机交互模块包括显示屏、按键和马达，气体检测模块包括温度传感器和气体检测传感器。本发明在智能穿戴设备上增加了定位功能和有害气体检测功能，能够在佩戴人员工作时间内连续监测佩戴人员活动范围内的有害气体是否超标，同时实时精确定位佩戴人员的位置，一旦发生有害气体超标事件，能够根据定位地点快速排查有害气体来源并快速疏散事故周围工作人员，降低发生安全事故概率。

Description

一种具有定位功能的有害气体及生命体征监测的穿戴设备
技术领域
本发明涉及一种智能穿戴设备，特别是涉及一种具有定位功能的有害气体及生命体征监测的穿戴设备。
背景技术
在一些特殊的工作环境，有可能产生或者泄露某种危害气体，比如钢铁厂可能产生一氧化碳泄露，煤矿井可能二氧化硫、一氧化碳等气体含量过高，某些化工厂有可能造成硫化氢或二氧化硫等气体泄露。在这些工作环境中，需要实时监控空气中的特定有害气体的含量，一旦发现有害气体含量超标，需立即定位事故位置，即时上报事故状况,紧急启动应急措施，监测现场工作人员的健康状况，及时撤离工作人员，避免产生重大安全事故。
室内空气质量检测仪器一般分为固定式和手持式两种。固定式检测仪一般都具有大屏幕显示，功能丰富，能够24小时连续监测，定点安装；固定式检测仪虽能24小时连续监测，但是监测范围小，需要密集安装才能大范围覆盖。在空间较大且适宜安装位置不多的大面积厂区，连续监测的盲点很多。即使是固定式检测仪和手持式检测仪结合使用，还是在时间和空间上有许多盲点，而这些盲点一旦发生有害气体泄露，对生产作业人员的人身安全构成很大的威胁。
现有的气体检测仪都只是单一功能的气体检测，如果要形成数据实时上报，人员位置和生命体征实时监测，需要多种设备或者检测仪器组合才能实现，本发明在智能穿戴设备上实现了定位、有害气体检测、生命体征监测多个功能于一体。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种具有定位功能的有害气体及生命体征监测的穿戴设备，能解决目前即使固定式检测仪和手持式检测仪结合使用，还是在时间和空间上有许多盲点，而这些盲点一旦发生有害气体泄露，对生产作业人员的人身安全构成很大的威胁且现有的气体检测仪都只是单一功能的气体检测，如果要形成数据实时上报，人员位置和生命体征实时监测，需要多种设备或者检测仪器组合才能实现的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种具有定位功能的有害气体及生命体征监测的穿戴设备，包括设备主体，所述设备主体为手表状结构，所述设备主体的两端均安装有表带，所述表带的一端安装有表带扣，所述设备主体内安装有主控制器、人机交互模块、气体检测模块、心率传感器、运动传感器和定位模块，所述人机交互模块包括显示屏、按键和马达，所述显示屏安装于设备主体的表面，所述按键安装于设备主体的侧面，所述气体检测模块包括温度传感器和气体检测传感器，所述主控制器、心率传感器和运动传感器通过主板集成安装于设备主体的内部；所述运动传感器与主控制器信号连接，所述主控制器分别与心率传感器、温度传感器、气体检测传感器和定位模块信号连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述设备主体的内部安装有蓄电池，所述蓄电池与主控制器电性连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述设备主体的内部安装有无线通讯模块，且所述设备主体通过无线通讯模块与服务器无线信号连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述马达安装于设备主体内部的底壳上。
作为本发明的一种优选技术方案，所述气体检测模块通过安装槽插装于设备主体的一侧。
作为本发明的一种优选技术方案，所述主控制器通过GPIO端口与人机交互模块信号连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述运动传感器为IEPE型加速度传感器。
与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：
本发明在智能穿戴设备上增加了定位功能和有害气体检测功能，能够在佩戴人员工作时间内连续监测佩戴人员活动范围内的有害气体是否超标，同时实时精确定位佩戴人员的位置，一旦发生有害气体超标事件，能够根据定位地点快速排查有害气体来源并快速疏散事故周围工作人员，降低发生安全事故概率，保障安全作业。一旦检测到有害气体超标，设备将自动启动心率检测功能，并通过定位模块将实时心率数值和有害气体含量上传到服务器，同时还根据加速度传感器能够检测佩戴人员是否在移动，如果超过一定时间没有任何动作且心率值偏低，则说明该人员可能已经陷入昏迷状态，提供有害气体检测、定位、生命特征监测于一体的、实时的生产安全保障手段。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的方框原理图；
其中：1、设备主体；2、显示屏；3、按键；4、表带；5、表带扣；6、主控制器；7、马达；8、心率传感器；9、运动传感器；10、温度传感器；11、气体检测传感器；12、定位模块；13、无线通讯模块；14、服务器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
请参照图1-2所示，一种具有定位功能的有害气体及生命体征监测的穿戴设备，包括设备主体1，设备主体1为手表状结构，设备主体1的两端均安装有表带4，表带4的一端安装有表带扣5，设备主体1内安装有主控制器6、人机交互模块、气体检测模块、心率传感器8、运动传感器9和定位模块12，人机交互模块包括显示屏2、按键3和马达7，显示屏2安装于设备主体1的表面，按键3安装于设备主体1的侧面，气体检测模块包括温度传感器10和气体检测传感器11，主控制器6、心率传感器8和运动传感器9通过主板集成安装于设备主体1的内部；运动传感器9与主控制器6信号连接，主控制器6分别与心率传感器8、温度传感器9、气体检测传感器10和定位模块12信号连接。
设备主体1的内部安装有蓄电池，蓄电池与主控制器6电性连接。设备主体1的内部安装有无线通讯模块13，且设备主体1通过无线通讯模块13与服务器14无线信号连接，能将实时心率数值和有害气体含量上传到服务器。
马达7安装于设备主体1内部的底壳上，底壳为设备与手臂的接触面，马达安装于底壳方便使用者感知到震动。
气体检测模块通过安装槽插装于设备主体1的一侧，其中气体检测传感器11可以连续监测周围空气中的有害气体含量并且通过定位模块将数据传输到服务器，并根据预先设置的阈值进行报警；温度传感器10用于测量周围温度，主控制器6将根据温度对气体检测的结果进行补偿；整个气体检测模块易于拆卸，可以根据需要更换不同类型的检测模块，各种检测模块可以检测不同的有害气体。
主控制器6通过GPIO端口与人机交互模块信号连接，GPIO具有更低的功率损耗，即使在待机模式下也能够全速工作，且体积小，易安装。
主控制器6采用PIC24F单片机；心率传感器8采用光电透射测量法，即利用血管内血液血红蛋白的吸光度的变化来测量脉搏；运动传感器9为IEPE型加速度传感器，其是一种自带电量放大器或电压放大器的加速度传感器。
定位模块12用于实时检测佩戴人员的位置，同时还可以通过定位基站传输数据；一旦气体检测模块检测到有害气体超标事件，就可以根据发生地点迅速排查有害气体来源，并优先疏散发生地点附近的相关人员，避免人员受到有害气体伤害。定位模块6可以采用UWB或RFID或WiFi或蓝牙定位技术。
具体的，气体检测传感器11以预设的检测频率检测周围空气中的有害气体含量并显示在显示屏2上；超过阈值时需要根据检测频率上传数据；定位模块12大部分时间处于休眠状态，一旦运动传感器9检测到佩戴人员移动后，将唤醒定位模块12，按照预设频率发送定位信息；如果有害气体含量超过阈值，也会唤醒定位模块12上传数据，如果含量超过告警阈值，定位模块12将以最快速度发送定位信息和告警命令；如果气体检测传感器11检测到有害气体含量超过告警阈值，主控制器6将立即启动心率传感器8检测佩戴人员心率，并控制马达7震动提醒佩戴人员采取应急措施，同时快速唤醒定位模块12将告警命令及有害气体含量和心率数据上传到服务器，相关人员接到告警后，需尽快启动应急方案，疏散发生地点附近人员，排查有害气体来源。
本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述实施例内容，利用本领域的常规技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，以上优选实施例还可以做出其它多种形式的修改、替换或组合，所获得的其它实施例均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有定位功能的有害气体及生命体征监测的穿戴设备，包括设备主体(1)，其特征在于，所述设备主体(1)为手表状结构，所述设备主体(1)的两端均安装有表带(4)，所述表带(4)的一端安装有表带扣(5)，所述设备主体(1)内安装有主控制器(6)、人机交互模块、气体检测模块、心率传感器(8)、运动传感器(9)和定位模块(12)，所述人机交互模块包括显示屏(2)、按键(3)和马达(7)，所述显示屏(2)安装于设备主体(1)的表面，所述按键(3)安装于设备主体(1)的侧面，所述气体检测模块包括温度传感器(10)和气体检测传感器(11)，所述主控制器(6)、心率传感器(8)和运动传感器(9)通过主板集成安装于设备主体(1)的内部；所述运动传感器(9)与主控制器(6)信号连接，所述主控制器(6)分别与心率传感器(8)、温度传感器(9)、气体检测传感器(10)和定位模块(12)信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有定位功能的有害气体及生命体征监测的穿戴设备，其特征在于，所述设备主体(1)的内部安装有蓄电池，所述蓄电池与主控制器(6)电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种具有定位功能的有害气体及生命体征监测的穿戴设备，其特征在于，所述设备主体(1)的内部安装有无线通讯模块(13)，且所述设备主体(1)通过无线通讯模块(13)与服务器(14)无线信号连接。
4.根据权利要求1所述的一种具有定位功能的有害气体及生命体征监测的穿戴设备，其特征在于，所述马达(7)安装于设备主体(1)内部的底壳上。
5.根据权利要求1所述的一种具有定位功能的有害气体及生命体征监测的穿戴设备，其特征在于，所述气体检测模块通过安装槽插装于设备主体(1)的一侧。
6.根据权利要求1所述的一种具有定位功能的有害气体及生命体征监测的穿戴设备，其特征在于，所述主控制器(6)通过GPIO端口与人机交互模块信号连接。
7.根据权利要求1所述的一种具有定位功能的有害气体及生命体征监测的穿戴设备，其特征在于，所述运动传感器(9)为IEPE型加速度传感器。
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