CN112155516A - 一种水下人体生命体征参数的监测系统 - Google Patents

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严朗
陈基快
朱江波
侍文婧
张晓芳
李磊
许硕贵
戴小宇
李劲锋
郑怡文
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B13/00—Transmission systems characterised by the medium used for transmission, not provided for in groups H04B3/00 - H04B11/00
    • H04B13/02—Transmission systems in which the medium consists of the earth or a large mass of water thereon, e.g. earth telegraphy

Abstract

一种水下人体生命体征参数的监测系统，包括水上干端处理机、水面信号接收单元、接收换能器组、水下发射换能器、功率放大驱动、微处理单元、信号采集单元、信号调理单元及前置接收单元；具体而言，各传感器信号检测的体征信息经过前置接收单元进行前置接收放大，放大后的信号经过进行信号调理，调理到采集单元合理的输入范围，并转化为数字信号输入到微处理器单元，微处理器单元将接收的传感器数据进行算法处理，并按照相应的编码方式进行处理，处理后的数据传输至功率放大驱动单元，进行功率放大，最终由水下发射换能器进行发射，进过一定距离的水介质传输后，由水面换能器组进行接收,接收后的信号进过水面信号接收单元一系列调理后，输入至水上干端处理机进行解调解码，还原相应的体征信息。一种水下人体生命体征参数的监测系统，解决水下生命体活动时实时监测其生理状况的技术问题。

Description

一种水下人体生命体征参数的监测系统
技术领域
本发明涉及测量技术领域，尤其涉及水声通信技术，特别是一种水下生命特征的监测系统。
背景技术
当前水下监测设备主要用于观察水下生命体行为的实时状况。该设备一般采用以下两种方式进行：
第一种：有线传输方式
如图1所示，通过有线连接可以进行水下监控和水下电话功能，一是可以通过监控可以准确了解水下人员的行为状况，二是可以通过水下电话可以接收水下生命体反馈的生命信息。
第二种：无线电传输方式
如图2所示，无线电传输方式构成主要由水面上的数据显示平台、无线接收装置、水下无线发射装置、水下监测传感器装置等部分。水下传感器监测到生命体的相关信息，通过AD采集并转化为相应编码的数字信号，将其通过无线电发射装置发射出去(无线电载体可为：4G、WIFI或蓝牙)，水面上的无线电接收装置将可接收的数字信息解码还原成相应的生命体征信息，并将其在数据显示平台上进行监控，实时了解水下生命体的状况。
上述两种实现方式的缺点主要是应用的针对性太强，以至于其环境适应性较差，两种方式的缺点如下陈述。
第一种实现方式主要缺点如下：
(1)具有操作不便利性：由于系统具有较重的重量，整套系统在野外现场作业时需要动用较多人力物力；
(2)具有一定的危险性：在几十米以下的水下作业时，由于水下存在暗流或者大的流速区域(如杭州湾区域)，水流对电缆的冲击强度较大，容易引起电缆与水下人员连接中断，而导致人员的失联。
(3)具有应用的局限性：水下监控一般采用光学仪器进行实现，所以对水质要求较高，一般在东海、渤海及杭州湾区域海域不适合使用。
(4)具有一定的后觉性：通过视频监控和水下电话，一般是根据水下生命体已经出现危机时发生的异常行为进行判断，这往往并不能第一时间展开安全救援。
(5)具有一定的监测盲区：不能做到生命体的体征的监测、同时很多时候也没有兼顾到氧气瓶含空气量的监测。
第二种实现方式主要缺点如下：
(1)传输距离的局限性：海洋等水下环境对高频无线电信号的衰减一般在100dB/m左右，存在较大的衰减吸收，在功率足够的条件下，无线电在水下的传输有效距离一般只有几米。
(2)功耗问题：水下无线电传输具有较大的功耗，在水下作业时难以保证有效时间内进行连续作业。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在给出一种水下人体生命体征参数的监测系统，解决水下生命体活动时实时监测其生理状况的技术问题。
本方法提出，在水下采用声学发射模块，在水面上采用声学接收模块，具体实施方法如下：
一种水下人体生命体征参数的监测系统，包括水上干端处理机、水面信号接收单元、接收换能器组、水下发射换能器、功率放大驱动、微处理单元、信号采集单元、信号调理单元及前置接收单元；
具体而言，各传感器信号检测的体征信息经过前置接收单元进行前置接收放大，放大后的信号经过进行信号调理，调理到采集单元合理的输入范围，并转化为数字信号输入到微处理器单元，微处理器单元将接收的传感器数据进行算法处理，并按照相应的编码方式进行处理，处理后的数据传输至功率放大驱动单元，进行功率放大，最终由水下发射换能器进行发射，进过一定距离的水介质传输后，由水面换能器组进行接收,接收后的信号进过水面信号接收单元一系列调理后，输入至水上干端处理机进行解调解码，还原相应的体征信息。
对于远距离的水下体征监测模块，还包括中继器(水下通信调制模块)；
各路传感器信号检测的体征信息经过前置接收单元进行前置接收放大，放大后的信号经过进行信号调理，调理到采集单元合理的输入范围，并转化为数字信号输入到微处理器单元，微处理器单元将接收的传感器数据进行算法处理，并按照相应的编码方式进行处理，处理后的数据传输至功率放大驱动单元，进行功率放大，水下发射换能器进行发射，进过一定距离的水介质传输后由中继器(水下通信调制模块)进行接收，并将接收的信号进行功率增强后，继续由(水下通信调制模块)发射出去，发射后的信号由水面换能器组进行接收,接收后的信号进过水面信号接收单元一系列调理后，输入至水上干端处理机进行解调解码，还原相应的体征信息。
本申请的技术效果，一种水下人体生命体征参数的监测系统，能够解决水下生命体活动时实时监测其生理状况的技术问题。
说明书附图
图1为背景技术中谈及的有线传输方式的示意图。
图2为背景技术中谈及的无线电传输方式的示意图。
图3为本申请的一种水下人体生命体征参数的监测系统的结构示意图。
图4为远距离传输下的本申请的一种水下人体生命体征参数的监测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图3所示，一种水下人体生命体征参数的监测系统，包括100水上干端处理机、101水面信号接收单元、102接收换能器组、103水下发射换能器、104功率放大驱动、105微处理单元、106信号采集单元、107信号调理单元及108前置接收单元；
具体而言，各传感器信号检测的体征信息经过108前置接收单元进行前置接收放大，放大后的信号经过107进行信号调理，调理到106采集单元合理的输入范围，并转化为数字信号输入到105微处理器单元，105微处理器单元将接收的传感器数据进行算法处理，并按照相应的编码方式进行处理，处理后的数据传输至104功率放大驱动单元，进行功率放大，最终由103水下发射换能器进行发射，进过一定距离的水介质传输后，由102水面换能器组进行接收,接收后的信号进过101水面信号接收单元一系列调理后，输入至100水上干端处理机进行解调解码，还原相应的体征信息。
如图4所示，对于远距离的水下体征监测模块，还包括中继器109(水下通信调制模块)；
各路传感器信号检测的体征信息经过108前置接收单元进行前置接收放大，放大后的信号经过107进行信号调理，调理到106采集单元合理的输入范围，并转化为数字信号输入到105微处理器单元，105微处理器单元将接收的传感器数据进行算法处理，并按照相应的编码方式进行处理，处理后的数据传输至104功率放大驱动单元，进行功率放大，103水下发射换能器进行发射，进过一定距离的水介质传输后由中继器109(水下通信调制模块)进行接收，并将接收的信号进行功率增强后，继续由109(水下通信调制模块)发射出去，发射后的信号由102水面换能器组进行接收,接收后的信号进过101水面信号接收单元一系列调理后，输入至100水上干端处理机进行解调解码，还原相应的体征信息。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种水下人体生命体征参数的监测系统，其特征在于，包括水上干端处理机、水面信号接收单元、接收换能器组、水下发射换能器、功率放大驱动、微处理单元、信号采集单元、信号调理单元及前置接收单元；
具体而言，各传感器信号检测的体征信息经过前置接收单元进行前置接收放大，放大后的信号经过进行信号调理，调理到采集单元合理的输入范围，并转化为数字信号输入到微处理器单元，微处理器单元将接收的传感器数据进行算法处理，并按照相应的编码方式进行处理，处理后的数据传输至功率放大驱动单元，进行功率放大，最终由水下发射换能器进行发射，进过一定距离的水介质传输后，由水面换能器组进行接收,接收后的信号进过水面信号接收单元一系列调理后，输入至水上干端处理机进行解调解码，还原相应的体征信息。
2.按照权利要求1所述的一种水下人体生命体征参数的监测系统，其特征在于，还包括中继器(水下通信调制模块)；
各路传感器信号检测的体征信息经过前置接收单元进行前置接收放大，放大后的信号经过进行信号调理，调理到采集单元合理的输入范围，并转化为数字信号输入到微处理器单元，微处理器单元将接收的传感器数据进行算法处理，并按照相应的编码方式进行处理，处理后的数据传输至功率放大驱动单元，进行功率放大，水下发射换能器进行发射，进过一定距离的水介质传输后由中继器(水下通信调制模块)进行接收，并将接收的信号进行功率增强后，继续由(水下通信调制模块)发射出去，发射后的信号由水面换能器组进行接收,接收后的信号进过水面信号接收单元一系列调理后，输入至水上干端处理机进行解调解码，还原相应的体征信息。
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