CN112039548A - 智能穿戴水域救援设备通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种智能穿戴水域救援设备通信系统，包括穿戴装备的主体、对讲单元、智能呼救单元、电池仓以及心率带，所述对讲单元、智能呼救单元以及电池仓嵌入在所述主体内；还包括设置主体内的通信供电线，所述通信供电线通过防水接头连接对讲单元、智能呼救单元以及电池仓建立总线通信或UART通信,所述电池仓通过通信供电线为对讲单元和智能呼救单元供电；所述心率带与智能呼救单元通过近场通信模块无线连接，所述智能呼救单元还包括远程通信模块，通过所述远程通信模块建立与指挥端的远程无线通信连接。本申请的智能穿戴水域救援设备集成了多种水域救援设备，并使得集成的设备间能够进行可靠通信。

Description

智能穿戴水域救援设备通信系统
技术领域
本发明涉及水域救援领域，特别是一种智能穿戴水域救援设备通信系统。
背景技术
水域安全一直是时刻关注的焦点问题。洪涝水灾、海上救援、溺亡现象在我们生活当中时长发生；水域溺亡时间是全球突发死亡事件中可预防的第三大致伤亡因素。而同时水域救援是一项突发性强、时间紧迫、技术要求高、救援难度大、危险性高的救援项目，所以需要为水域救援人员配备强大的单兵救援装备，提高救援人员的救援效率，同时保障救援人员自身的生命安全。
一般会为水域救援人员配备对讲机、体征监测设备和呼救器，但各个设备均是独立运行，无法形成统一的设备运行系统，同时无法做到电量使用情况的统一，可能会因为某个设备电量耗尽导致救援任务被迫中止。
发明内容
本发明目的在于解决上述技术问题，提供一种智能穿戴水域救援设备通信系统，本申请的智能穿戴水域救援设备集成了多种水域救援设备，并使得集成的设备间能够进行可靠通信。
为了达到上述目的，本发明的技术方案有：
一种智能穿戴水域救援设备通信系统，包括穿戴装备的主体、对讲单元、智能呼救单元、电池仓以及心率带，所述对讲单元、智能呼救单元以及电池仓嵌入在所述主体内；还包括设置主体内的通信供电线和防水接头，所述通信供电线通过防水接头将对讲单元、智能呼救单元以及电池仓依次连接，并通过该通信供电线建立设备间的总线通信或UART通信和形成为对讲单元和智能呼救单元供电的路径；所述心率带与智能呼救单元通过近场通信模块无线连接，所述智能呼救单元还包括远程通信模块，通过所述远程通信模块建立与指挥端的远程无线通信连接。
根据本申请的智能穿戴水域救援设备通信系统，将多数水域救援中常用的救援装备集合到穿戴装备的主体上，救援人员无需单独携带救援装备，使得救援人员的使用更加方便，同时还为集成后的穿戴水域救援设备设置与之配合的通信系统，包括集成在所述主体上的救援装备之间采用总线通信或UART通信，以及需要贴紧于佩戴救援人员身体配合的心率带和智能呼救单元间建立近场的无线通讯连接，通过智能呼救单元收集对讲单元、电池仓以及心率带的信息，以及智能呼救单元自己采集的信息统一发送给指挥端，其中对讲单元、智能呼救单元以及电池仓采用有线通信的方式，使其在水下时仍然能够保持通信，其中通过UART通信的方式，在MCU上具有多个UART接口，具有无需外挂通信模块，电路结构简单的优点，而通过总线通信的方式，具有通信距离相对更远，可靠性更高的优点；并且根据建立的有线通信结构，通过电池仓统一向对讲单元和智能呼救单元供电，方便对整个救援设备的电量进行管理，提高救援设备的续航时间。
进一步地，所述主体为救生衣，所述对讲单元和智能呼救单元嵌入救生衣的正面固定，且对讲单元和智能呼救单元的前面外壳具有不被救生衣的面料遮挡的操作区域。不被遮挡的含义包括救生衣在对应操作区域或大于并包括操作区域的区域中面料设置为透明的；还包括救生衣在操作区域处的面料被镂空。
再进一步地，所述对讲单元和智能呼救单元分别设置于救生衣的两侧胸口处，所述电池仓设置在救生衣的下部。一般电池占设备的重量的比重较大，本申请中的对讲单元和智能呼救单元取消了电池，改由电池仓进行供电，同时优化了对讲单元、智能呼救单元以及电池仓布置在救生衣上位置，避免重量过多的集中在救生衣的上部，使得救生员穿着该救生衣时更加舒适。
再进一步地，还包括按键，所述按键设置在所述操作区域内，所述按键设置为透明或半透膜，所述按键下方设置有LED灯。此方案中，按键能够透过LED发出的灯光，使其在黑暗的环境中能够更加显眼，适合对应重要功能的按键设置，比如对讲单元上的PTT按键，呼救单元上的SOS按键等。
再进一步地，所述智能呼救单元还包括显示模块，所述显示模块设置在所述操作区域中，所述对讲单元至少将信道频率通过通信供电线发送给所述显示模块显示和/或所述电池仓至少将电量信息通过通信供电线发送给所述显示模块显示。显示模块用于显示智能呼救单元自身采集的数据，或者是由对讲单元和电池仓传输给智能呼救单元的信道频率和电量信息，方便救援人员观察到自身所处的状态，及时根据指挥端的质量或现场的环境做出调整。
再进一步地，所述近场通信模块为第一蓝牙模块，所述心率带通过第一蓝牙模块将其测得的生命体征信息发送给智能呼救单元，并由智能呼救单元发送给指挥端。由于心率带需要单独进行佩戴，所以不适合集成到主体上，并且心率带的佩戴位置离智能呼救单元也比较近，通过第一蓝牙模块可以完全覆盖可能的通信距离，并且如采用低功耗第一蓝牙模块还能节约智能呼救单元和心率带的耗电量。
优选地，所述远程通信模块为移动互联网通信模块和/或低功耗广域网通信模块。移动互联网通信模块包括4G模块等，所述低功耗广域网通信模块为NB-IOT模块或LORA模块。
进一步地，所述对讲单元还包括MIC模块、DMR天线以及第一防水喇叭，所述智能呼救单元还包括第二防水喇叭，所述MIC模块、DMR天线以及第一防水喇叭为对讲单元提供短波通话功能，所述第二防水喇叭用于播放后台指挥端发送给智能呼救单元的信息。此方案中，设置有两个防水喇叭，分别播放不同的音源，避免不同的音源之间相互干扰。
优选地，所述电池仓还包括无线充电接收器和磁铁，所述无线充电接收器用于接收无线充电的信号，所述磁铁用于吸附定位充电端的位置，使充电端能够与电池仓中的无线充电接收器的位置对应从而为电池仓进行无线充电。采用无线充电和磁吸定位的方式可以不用将电池仓从主体中拆卸即可完成对电池仓的充电。
优选地，所述通信导电线和/或防水接头设置为相对对讲单元、智能呼救单元以及电池仓拔插的。在救援过程中，如遇到一些紧急情况，如电池电量不足需要维持智能呼救单元，需要舍弃该水域救援设备中的部分功能时，如将对讲功能舍弃，可以主动断开对讲单元的供电和通信，维持呼救器正常工作。
附图说明
图1为本发明的智能穿戴水域救援设备通信系统的UART串联形式结构展开图；
图2为本发明的智能穿戴水域救援设备通信系统的总线形式结构展开图。
具体实施方式
结合附图1至图2说明本发明的一种智能穿戴水域救援设备通信系统。
实施例1
一种智能穿戴水域救援设备通信系统，包括穿戴装备的主体、对讲单元3、智能呼救单元4、电池仓5以及心率带(图中未示出)，所述对讲单元3、智能呼救单元4以及电池仓5嵌入在所述主体内；还包括设置主体内的通信供电线2，所述通信供电线2通过防水接头21连接对讲单元3、智能呼救单元4以及电池仓5建立UART通信,所述电池仓5通过通信供电线2为对讲单元3和智能呼救单元4供电；所述心率带与智能呼救单元4通过近场通信模块无线连接，所述智能呼救单元4还包括远程通信模块，通过所述远程通信模块建立与指挥端(图中未示出)的远程无线通信连接。智能呼救单元4通过建立的UART通信采集电池仓5和对讲单元3的信息，通过近场无线通信采集心率带的体征信息，智能呼救单元4还设有设置有功能模块，以实现智能呼救单元4采集更多的重要信息以及实现搜救和呼救等功能，智能呼救单元4将采集到的信息和自身收集的信息通过远程通信模块发送给指挥端，使得指挥端能够收集到的信息获知救援现场的情况，作出准确的指挥指令。智能呼救单元4自身功能模块还包括卫星定位模块48、温度传感器401以及声呐40，卫星定位模块48用于定位救援人员的位置和行动轨迹，声呐40用于进行搜救工作，温度传感器401用于探测所处环境的温度。
根据本申请的智能穿戴水域救援设备通信系统，将多数水域救援中常用的救援装备集合到穿戴装备的主体上，救援人员无需单独携带救援装备，使得救援人员的使用更加方便，同时还为集成后的穿戴水域救援设备设置与之配合的通信系统，包括集成在所述主体上的救援装备之间采用总线通信或UART通信，以及需要贴紧于佩戴救援人员身体配合的心率带和智能呼救单元4间建立近场的无线通讯连接，通过智能呼救单元4收集对讲单元3、电池仓5以及心率带的信息，以及智能呼救单元4自己采集的信息统一发送给指挥端，其中对讲单元3、智能呼救单元4以及电池仓5采用有线通信的方式，使其在水下时仍然能够保持通信，其中通过UART通信的方式，在MCU上具有多个UART接口，具有无需外挂通信模块，电路结构简单的优点，并且根据建立的有线通信结构，通过电池仓5统一向对讲单元3和智能呼救单元4供电，方便对整个救援设备的电量进行管理，提高救援设备的续航时间。
如图1所示，所述主体为救生衣1，所述对讲单元3和智能呼救单元4嵌入救生衣1的正面固定，且对讲单元3和智能呼救单元4的前面外壳具有不被救生衣1的面料遮挡的操作区域。不被遮挡的含义包括救生衣1在对应操作区域或大于并包括操作区域的区域中面料设置为透明的；还包括救生衣1在操作区域处的面料被镂空。在镂空的实施方式中，还设置有压布框架(32,42)，压布框架(32,42)包围所述操作区域设置，压布框架(32,42)一侧连接被镂空的面料，另一侧连接对讲单元3和智能呼救单元4，使得对讲单元3和智能呼救单元4能够很好的与镂空的救生衣1面料配合固定。
采用电池仓5进行供电的另一个目的在于优化救生衣1上的配重，避免如救援设备的重量过多集中在救生衣1的上部区域，所述对讲单元3和智能呼救单元4分别设置于救生衣1的两侧胸口处，所述电池仓5设置在救生衣1的下部。一般电池占设备的重量的比重较大，本申请中的对讲单元3和智能呼救单元4取消了电池，改由电池仓5进行供电，同时优化了对讲单元3、智能呼救单元4以及电池仓5布置在救生衣1上位置，避免重量过多的集中在救生衣1的上部，使得救生员穿着该救生衣1时更加舒适。
在所述操作区域中设置有按键、显示模块43以及报警灯44，显示模块43为LCD屏幕显示模块43；所述按键设置为透明或半透膜，所述按键下方设置有LED灯。此方案中，按键能够透过LED发出的灯光，使其在黑暗的环境中能够更加显眼，适合对应重要功能的按键设置，比如对讲单元3上的PTT按键31，呼救单元上的SOS按键41等，报警灯44采用红蓝颜色的报警灯44，报警灯44与SOS按键41配合，在按下SOS按键41后发送报警的灯光指引救援人员前来救援。所述对讲单元3至少将信道频率通过通信供电线2发送给所述显示模块43显示和/或所述电池仓5至少将电量信息通过通信供电线2发送给所述显示模块43显示。显示模块43用于显示智能呼救单元4自身采集的数据，或者是由对讲单元3和电池仓5传输给智能呼救单元4的信道频率和电量信息，方便救援人员观察到自身所处的状态，及时根据指挥端的质量或现场的环境做出调整。
所述近场通信模块为第一蓝牙模块46，所述心率带通过第一蓝牙模块46将其测得的生命体征信息发送给智能呼救单元4，并由智能呼救单元4发送给指挥端。由于心率带需要单独进行佩戴，所以不适合集成到主体上，并且心率带的佩戴位置离智能呼救单元4也比较近，通过第一蓝牙模块46可以完全覆盖可能的通信距离，并且如采用低功耗第一蓝牙模块46还能节约智能呼救单元4和心率带的耗电量。第一蓝牙模块46如NRF52832模块，低功耗第一蓝牙模块46如nRF52832-QFAA模块。
所述远程通信模块为移动互联网通信模块和/或低功耗广域网通信模块。移动互联网通信模块包括4G模块45等，所述低功耗广域网通信模块为NB-IOT模块或LORA模块47。
所述对讲单元3还包括MIC模块36、DMR天线34以及第一防水喇叭35，所述智能呼救单元4还包括第二防水喇叭49，所述MIC模块36、DMR天线34以及第一防水喇叭35为对讲单元3提供短波通话功能，所述第二防水喇叭49用于播放后台指挥端发送给智能呼救单元4的信息。此方案中，设置有两个防水喇叭，分别播放不同的音源，避免不同的音源之间相互干扰。
并且，所述对讲单元3上还设置了第二蓝牙模块37以及防水耳机插口38，为对讲单元3提供多种音频信号的输入结构，方便救援人员使用该对讲单元3。
此外，第二防水喇叭49还可以配合SOS按键41播放求援的声音信号，配合光信号指引救援人员位置。
所述电池仓5还包括无线充电接收器51和磁铁(52,62)，所述无线充电接收器51用于接收无线充电的信号，所述磁铁(52,62)用于吸附定位充电端6的位置，使充电端6能够与电池仓5中的无线充电接收器51的位置对应从而为电池仓5进行无线充电。采用无线充电和磁吸定位的方式可以不用将电池仓5从主体中拆卸即可完成对电池仓5的充电，避免频繁拆卸电池仓5，可以避免频繁拆卸防水接头21，从而避免防水接头21的防水性能失效，还可以避免频繁的对救生衣1进行拆卸，避免频繁拆卸救生衣而影响救生衣1的浮力产生的结构。还包括充电端6，充电端6设置无线充电发射器61和磁铁(52,62)，所述电池仓5与充电端6的磁铁(52,62)如附图1和2所示布置，通过磁铁(52,62)磁吸配合使得无线充电的发射器61能够和无线充电的接收器51位置相对，这样实现了无需从救生衣1中取下电池仓5即可完成对电池仓5的充电；此外，电池仓5还额外设置有充电触点53，为电池仓5提供另一种充电方式，使得电池仓5的可靠性更高。
所述通信导电线2和/或防水接头21设置为相对对讲单元3、智能呼救单元4以及电池仓5拔插的。在救援过程中，如遇到一些紧急情况，如电池电量不足需要维持智能呼救单元，需要舍弃该水域救援设备中的部分功能时，如将对讲功能舍弃，可以主动断开对讲单元的供电和通信，维持呼救器正常工作，还可以方便对对讲单元3、智能呼救单元4以及电池仓5拆卸维修和更换。其中，可以在设备之间的通信导电线2中设置一个能够从救生衣外部操作的控制开关，来控制该通信导电线2的断开和连接。
所述对讲单元33还设置有导热片33，用于为对讲单元33散热，导热片33设置在对讲单元33的正面和侧面。
实施例2
如图2所示，将实施例1中UART通信方式替换为总线通信的方式。所述总线通信为RS485总线通信或CAN总线通信。而通过总线通信的方式，相对具有通信距离相对更远，可靠性更高的优点。
上述智能穿戴水域救援设备通信系统的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种智能穿戴水域救援设备通信系统，其特征在于，包括穿戴装备的主体、对讲单元、智能呼救单元、电池仓以及心率带，所述对讲单元、智能呼救单元以及电池仓嵌入在所述主体内；还包括设置主体内的通信供电线和防水接头，所述通信供电线通过防水接头将对讲单元、智能呼救单元以及电池仓依次连接，并通过该通信供电线建立设备间的总线通信或UART通信和形成为对讲单元和智能呼救单元供电的路径；所述心率带与智能呼救单元通过近场通信模块无线连接，所述智能呼救单元还包括远程通信模块，通过所述远程通信模块建立与指挥端的远程无线通信连接。
2.根据权利要求1所述智能穿戴水域救援设备通信系统，其特征在于，所述主体为救生衣，所述对讲单元和智能呼救单元嵌入救生衣的正面固定，且对讲单元和智能呼救单元的前面外壳具有不被救生衣的面料遮挡的操作区域。
3.根据权利要求2所述智能穿戴水域救援设备通信系统，其特征在于，所述对讲单元和智能呼救单元分别设置于救生衣的两侧胸口处，所述电池仓设置在救生衣的下部。
4.根据权利要求2所述智能穿戴水域救援设备通信系统，其特征在于，还包括按键，所述按键设置在所述操作区域内，所述按键设置为透明或半透膜，所述按键下方设置有LED灯。
5.根据权利要求2所述智能穿戴水域救援设备通信系统，其特征在于，所述智能呼救单元还包括显示模块，所述显示模块设置在所述操作区域中，所述对讲单元至少将信道频率通过通信供电线发送给所述显示模块显示和/或所述电池仓至少将电量信息通过通信供电线发送给所述显示模块显示。
6.根据权利要求1所述智能穿戴水域救援设备通信系统，其特征在于，所述近场通信模块为第一蓝牙模块，所述心率带通过第一蓝牙模块将其测得的生命体征信息发送给智能呼救单元，并由智能呼救单元发送给指挥端。
7.根据权利要求1所述智能穿戴水域救援设备通信系统，其特征在于，所述远程通信模块为移动互联网通信模块和/或低功耗广域网通信模块。
8.根据权利要求1所述智能穿戴水域救援设备通信系统，其特征在于，所述对讲单元还包括MIC模块、DMR天线以及第一防水喇叭，所述智能呼救单元还包括第二防水喇叭，所述MIC模块、DMR天线以及第一防水喇叭为对讲单元提供短波通话功能，所述第二防水喇叭用于播放后台指挥端发送给智能呼救单元的信息。
9.根据权利要求1所述智能穿戴水域救援设备通信系统，其特征在于，所述电池仓还包括无线充电接收器和磁铁，所述无线充电接收器用于接收无线充电的信号，所述磁铁用于吸附定位充电端的位置，使充电端能够与电池仓中的无线充电接收器的位置对应从而为电池仓进行无线充电。
10.根据权利要求1至9任一项所述智能穿戴水域救援设备通信系统，其特征在于，所述通信导电线和/或防水接头设置为相对对讲单元、智能呼救单元以及电池仓拔插的。
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