CN112315106B - 一种智能提醒安全鞋 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种智能提醒安全鞋，用于驾驶员疲劳驾驶时的提醒。鞋本体包括通讯模块、传感器、数据采集模块、数据分析模块、计时装置和触发装置。传感器包括速度传感器、压力传感器和距离传感器，其中速度传感器和距离传感器通过通讯模块分别测量汽车行驶速度和鞋本体与车的距离，压力传感器用于测量鞋底前脚掌区域与汽车踏板的压力和鞋底后脚跟区域与汽车底座之间的压力。所述传感器通过数据采集装置将测量的数据传输至数据分析模块，数据分析模块根据设定的数据阈值向设置在鞋帮的触发装置发出指令，触发装置发出疲劳驾驶提醒。本发明根据驾驶时间、驾驶行为等方面做出疲劳驾驶判断，且连接在鞋帮上的触发装置对驾驶人员的驾驶干扰较小。

Description

一种智能提醒安全鞋

技术领域

本发明涉及安全鞋领域，具体指一种智能提醒安全鞋，用于驾驶员疲劳驾驶提醒。

背景技术

随着人们生活水平的提高，汽车已成为人们出行必备的交通工具，外出旅行或者出差等都会选择自驾，同时汽车也是陆路运送物资、快递等物品的重要运输工具。但长时间开车或者在开车前一晚没有休息好，就容易造成疲劳驾驶。疲劳驾驶是造成重大道路交通事故的重要原因之一。疲劳驾驶时，驾驶人员对车辆的操控能力下降，安全意识降低，如面对前方障碍物反应不及时而出现紧急刹车，或不能根据前方路况调整车速等。我国交通法明确规定，驾驶机动车不得有连续驾驶机动车超过4小时未停车休息或者停车休息时间少于20分钟的行为，但驾驶人员可能因为没有时间提醒或自认为不需要休息而连续驾驶机动车超过4小时以上，导致疲劳驾驶。

目前，疲劳驾驶已经引起人们的关注，针对疲劳驾驶，目前也出现了众多监测装置，如利用机器视觉技术监视驾驶员眨眼、瞳孔变化、打盹、打哈欠等瞌睡表情，对驾驶疲劳进行预警，但摄像头直接面向驾驶员面部，由于个人隐私问题，难以被驾驶员接受甚至干扰驾驶员的正常驾驶；也有用于疲劳驾驶提醒的鞋垫，主要是通过行驶时间判断疲劳驾驶，且提醒装置位于脚底，提醒装置的触发会干扰驾驶员对刹车和油门的踩踏，为驾驶人员带来安全隐患。

发明内容

针对以上问题，本发明提出一种智能提醒安全鞋，鞋本体包括通讯模块、传感器、数据采集模块、数据分析模块、计时装置、触发装置和总控开关；

所述传感器包括速度传感器、压力传感器和距离传感器，其中所述速度传感器和距离传感器通过通讯模块与汽车连接；

所述速度传感器用于测量汽车行驶速度，所述速度传感器实时测量汽车的行驶速度，通过数据采集单元一传输给数据分析模块并形成第一判定指令传输至触发装置，根据设定的车速阈值，当车速为0时，触发装置的连通装置关闭，当速度大于0时，所述连通装置开启；

所述压力传感器用于测量鞋本体受到的压力，所述压力传感器包括：压力传感器一和压力传感器二，其中所述压力传感器一设置在鞋底前脚掌区域，所述压力传感器二设置在鞋底后脚跟区域，所述压力传感器二用于测量鞋底脚后跟区域与汽车底盘之间的压力，并连接数据采集单元三，所述数据采集单元三将压力数据传输至数据分析模块并根据压力大小交替时产生的拐点的出现频率形成第四判定指令，数据分析模块根据设定的鞋底脚后跟区域的压力拐点频率阈值传输至触发装置，当连续10S内没有出现压力拐点时，数据分析模块传输至触发装置，开启并传输至语音提醒装置发出语音提醒，当压力数据连续20S内没有出现压力拐点时，则数据分析模块传输至触发装置，触发装置开启并传输至机械提醒装置发出振动提醒；

所述距离传感器用于测量鞋本体与车的距离；

所述数据采集模块包括数据采集单元一、数据采集单元二、数据采集单元三、数据采集单元四，且所述数据采集模块连接传感器和数据分析模块，将采集到的速度、压力和鞋本体与车的距离的数据进行收集后传输到数据分析模块，所述数据分析模块根据设定的数据阈值传输至计时装置或触发装置，并向其发出指令；

所述总控开关连接各电路元件，控制电路的闭合和断开；

所述触发装置包括连通装置、语音提醒装置和机械提醒装置，所述连通装置用于控制语音提醒装置和机械提醒装置的开启。

优选地，所述通讯模块为蓝牙装置或GPS定位装置。

优选地，所述计时装置包括第一计时器和第二计时器。

优选地，所述距离传感器，实时测量鞋本体与车的距离，并通过数据采集单元四将距离数据传输至数据分析模块并形成第二判定指令，并传输至计时装置的第一计时器和第二计时器；

所述第一计时器根据设定的距离阈值和速度阈值，当鞋本体与油门踏板距离在0.3米以内且车速大于0时，所述第一计时器开始计时，且当第一计时器的时间为2.5小时，计时装置传输至触发装置，连通装置开启并传输至语音提醒装置发出语音提醒，当第一计时器的时间为3.5小时，计时装置传输至触发装置，连通装置开启并同时传输至语音提醒装置和机械提醒装置发出语音和机械提醒并持续10S，当第一计时器的时间为4小时以上时，语音提醒装置和机械提醒装置开启并持续1分钟，且每间隔2分钟开启一次；

第一计时器启动5分钟后，当鞋本体与油门踏板距离在0.3米以上或者车速为0时，所述第二计时器开始计时，当鞋本体与油门踏板距离在0.3米以内且车速大于0时，第二计时器中止计时，第一计时器继续计时；

当第二计时器累计时间满20分钟时，所述第一计时器的时间清零，第二计时器(602)继续计时，当第一计时器满足鞋本体与油门踏板距离在0.3米以内且车速大于0时重新计时，所述第二计时器停止计时并清零。

优选地，所述压力传感器一用于测量鞋底前脚掌区域与汽车油门踏板和刹车踏板之间的压力，并连接数据采集单元二，所述数据数据采集单元二将压力数据传输至数据分析模块，所述数据分析模块根据压力瞬时变化率形成第三判定指令，根据设定的鞋底前脚掌区域的压力瞬时变化率阈值，当汽车速度大于0且压力瞬时变化率5分钟内连续2次达到10以上时，数据分析模块传输至触发装置，触发装置开启并传输至语音提醒装置发出语音提醒，当压力瞬时变化率在5分钟内3次达到10以上时，则数据分析模块传输至触发装置，触发装置开启并传输至机械提醒装置发出振动提醒。

优选地，所述机械提醒装置设置于鞋帮的脚踝处，机械提醒方式为振动。

有益效果

与现有技术先比，本发明的有益效果为：

1、目前的安全鞋多是根据驾驶时间判定驾驶员为驾驶疲劳，判定情况较为单一，而本发明则根据驾驶员疲劳驾驶时会出现的三种情况：驾驶者对油门和刹车踏板的控制能力及对前方路况的应急应能降低而急踩刹车或重踩油门、驾驶者因安全意识降低而导致较长时间不变化车速即后脚跟力量基本保持不变、连续驾驶机动车超过4小时未停车休息或者停车休息时间少于20分钟，均会启动触发装置，提醒驾驶者。

2、触发装置设置在鞋帮的脚踝处，脚踝受到振动刺激，一方面可以起到提醒驾驶员的目的，另一方面驾驶员脚踝敏感度低于脚底且不会干扰前脚掌对于刹车和油门踏板的控制，避免了因触发装置刺激带来的驾驶安全隐患。

附图说明

图1为本发明的功能模块示意图；

图2为本发明的功能模块在鞋侧面的结构示意图；

图3为本发明的功能模块在鞋底部的结构示意图。

鞋本体1，鞋底前脚掌区域101，鞋底后脚跟区域102，鞋帮100，通讯模块2，传感器3，速度传感器30，压力传感器31，压力传感器一310，压力传感器二311，距离传感器32，数据采集模块4，数据采集单元一401，数据采集单元二402，数据采集单元三403，数据采集单元四404，数据分析模块5，计时装置6，第一计时器601，第二计时器602，触发装置7，语音提醒装置701，机械提醒装置702，总控开关8。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行清楚、完整的说明。

如图1至3所示，本发明提出的一种智能提醒安全鞋，包括鞋本体1，所述鞋本体1包括通讯模块2、传感器3、数据采集模块4、数据分析模块5、计时装置6、触发装置7和总控开关8。

速度传感器30和距离传感器32通过通讯模块2与汽车制动踏板连接，可以测量得到汽车的驾驶速度及鞋本体1与制动踏板的距离，压力传感器31可以测得鞋本体1受到的压力。

驾驶者在开启汽车后，打开总控开关8，电路接通，速度传感器30和距离传感器32与汽车制动踏板蓝牙连接，所述速度传感器30测量汽车的行驶速度通过数据采集模块4的数据采集单元一401传输给数据分析模块5并形成第一判定指令传输至触发装置7，根据设定的车速阈值，在汽车行驶前，车速为0时，触发装置7的连通装置700关闭，此时踩刹车或油门不会造成语音提醒装置701和机械提醒装置702的语音输出或机械输出。当车速大于0时，即驾驶员处于驾驶汽车状态，此时连通装置700开启，等待进一步向语音提醒装置701和机械提醒装置702发出指令传输。。

实施方式一

本实施方式根据驾驶人员的驾驶时间进行疲劳驾驶的提醒，本发明设置的距离传感器32位于鞋帮100夹层，实时测量鞋本体1与车的距离，通过数据采集模块4的数据采集单元四404将鞋与汽车制动踏板的距离数据传输至数据分析模块5，形成第二判定指令，并传输至计时装置6的第一计时器601和第二计时器602。

实施例1

根据设定的距离阈值和速度阈值，驾驶员在驾驶车辆时，其右脚置于刹车踏板或油门踏板，鞋本体1与油门踏板距离在0.3米以内且车速大于0，此时第一计时器601开始计时，当第一计时器的时间为2.5小时，计时装置6传输至触发装置7，连通装置700开启并传输至语音提醒装置701，发出语音提醒；当第一计时器的时间为3.5小时，计时装置6传输至触发装置7，连通装置700开启并传输至语音提醒装置701和机械提醒装置702，发出语音提醒和振动提醒，且振动提醒时间持续10S。当第一计时器的时间为4小时以上时，连通装置700开启并传输至语音提醒装置701和机械提醒装置702发出语音和振动提醒，且振动提醒持续1分钟，此后每间隔2分钟开启一次。驾驶人员停车休息后，车速为0，此时速度传感器30通过数据采集单元一401传输给数据分析模块5，通过第一判令，触发装置7的连通装置700关闭，语音提醒装置701和机械提醒装置702的提醒停止。

实施例2

在实施例1的前提下，驾驶人员行驶5分钟后，所述第一计时器已同步计时5分钟以上，当驾驶人员换乘客座休息后，其鞋本体1与油门踏板距离在0.3米以上，此时第二计时器602开始计时，所计时间为该驾驶人员的休息时间，同时第一计时器601继续计时。第二计时器602的计时时间为20分钟以内，即驾驶人员休息结束且休息时间不足20分钟，重新驾驶汽车时，鞋本体1与油门踏板距离在0.3米以内且车速大于0，此时第二计时器602中止计时，第一计时器601继续计时，并同实施例1的触发装置7在第一计时器601计时时间为2.5小时、3.5小时和4小时时发出语音提醒和振动提醒；当驾驶人员再次换到乘客座位休息，第二计时器602继续计时，至第二计时器时间满20分钟时，所述第一计时器601的时间清零，第二计时器继续计时。驾驶人员休息结束，重新驾驶汽车，第一计时器601满足鞋本体1与油门踏板距离在0.3米以内且车速大于0的条件，重新计时，同时第二计时器602的时间清零。

实施例3

在实施例1的前提下，驾驶人员行使5分钟后，所述第一计时器已同步计时5分钟以上，当驾驶人员停车休息，此时汽车行使速度为0，第二计时器602开始计时，同时第一计时器601继续计时，当第二计时器602的计时时间为20分钟时，第一计时器601的时间清零，第二计时器602继续计时。驾驶人员休息结束，重新驾驶汽车，第一计时器601满足鞋本体1与油门踏板距离在0.3米以内且车速大于0的条件，重新计时，同时第二计时器602的时间清零。

为避免在开车过程中因等待交通指示灯等原因导致的停车而造成计第二计时器602的计时，设定第二计时器602的单次计时时间不少于5分钟，否则单次计时时间清零。

实施方式二

驾驶人员清醒驾驶时，其应对路况能力和汽车操作的控制能力良好，根据实时路况进行制动和加速时会以平缓的速度减速或者加速，当驾驶人员出现轻度疲劳状态时，应对突发状况和对汽车操作控制的能力较清醒时降低，紧急制动或者加速的概率增加，如在短时间内多次紧急制动或加速，则发出疲劳驾驶提醒。本实施方式根据驾驶人员在驾驶车辆时鞋底前脚掌区域101与汽车油门踏板和刹车踏板之间的压力瞬时变化率进行疲劳驾驶提醒。

实施例1

驾驶人员驾驶车辆时，压力传感器一310实施测量鞋底前脚掌区域101与汽车油门踏板和刹车踏板之间的压力，并连接数据采集模块4的数据采集单元二402，所述数据采集单元二402将压力数据传输至数据分析模块5，所述数据分析模块5根据压力瞬时变化率形成第三判定指令，分析模块5根据设定的鞋底前脚掌压力瞬时变化率阈值向触发装置7发出指令。当驾驶人员在5分钟内2次采取紧急刹车，压力瞬时变化率5分钟内连续2次达到10以上时，数据分析模块5传输至触发装置7，触发装置7开启并传输至语音提醒装置701发出语音提醒，当驾驶人员在5分钟内采取三次以上紧急刹车，压力瞬时变化率在5分钟内3次达到10以上时，则数据分析模块5传输至触发装置7，触发装置7开启并传输至机械提醒装置702发出振动提醒。

实施方式三

驾驶人员清醒驾驶时，会实时根据路况及时转换油门踏板和刹车踏板或者会点踩油门或刹车来调整车速。驾驶人员在切换或者踩踏踏板时多以后脚跟为转轴或者支撑点，因此当驾驶人员在转换踏板或者点踩踏板时，后脚跟与汽车底座的压力会出现起伏变化，但是当驾驶人员出现疲劳状态时，会惰于调整车速，则后脚跟与汽车底座的压力起伏频率降低。本实施方式根据驾驶人员在驾驶车辆时鞋底后脚跟区域102与汽车油门踏板和刹车踏板之间的压力拐点频率进行疲劳驾驶提醒。

实施例1

驾驶人员驾驶车辆时，压力传感器二311实时测量鞋底脚后跟区域102与汽车底盘之间的压力并连接数据采集模块4的数据采集单元三403，所述数据采集单元三403将压力数据传输至数据分析模块5，所述数据分析模块5根据压力大小交替时产生的拐点频率形成第四判定指令，数据分析模块5根据设定的鞋底脚后跟区域的压力拐点频率阈值传输至触发装置7。当驾驶员连续10S没有采取踏板转换或者点踩踏板时，其鞋底后脚跟区域与汽车底座的压力数据通过压力传感器二311测量，并经数据采集单元三403传输至数据分析模块5，经数据分析模块5分析为10S没有出现压力拐点，则传输指令至触发装置7，开启并传输至语音提醒装置701发出语音提醒，当驾驶人员连续20S以上没有转换踏板或点踩踏板时，数据模块5分析得到压力数据连续20S内没有出现压力拐点，则数据分析模块5传输至触发装置7，触发装置7开启并传输至机械提醒装置702发出振动提醒。

当驾驶人员收到提醒，停车休息时，车速为0，此时触发装置7的连通装置700关闭，提醒关闭。

为减少因在行驶过程中汽车自身振动导致压力传单器二311测得的压力产生拐点带来的判定误差，设定数据分析模块5在压力变化幅度为0.01N以内时不作为第四判定指令的拐点。

需要说明的是，本发明列举的实施例仅用于对本发明的解释说明，而不作为对发明的限制，本领域技术人员在本发明的启发下，作出的任何不具有创造性的修改、增加或等同替换，都落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种智能提醒安全鞋，其特征在于：鞋本体（1）包括通讯模块（2）、传感器（3）、数据采集模块（4）、数据分析模块（5）、计时装置（6）、触发装置（7）和总控开关（8）；

所述传感器（3）包括速度传感器（30）、压力传感器（31）和距离传感器（32），其中所述速度传感器（30）和距离传感器（32）通过通讯模块（2）与汽车连接；

所述数据采集模块（4）包括数据采集单元一（401）、数据采集单元二（402）、数据采集单元三（403）、数据采集单元四（404），且所述数据采集模块（4）连接传感器（3）和数据分析模块（5），将采集到的速度、压力和鞋本体（1）与车的距离的数据进行收集后传输到数据分析模块（5），所述数据分析模块（5）根据设定的数据阈值传输至计时装置（6）或触发装置（7），并向其发出指令；

所述总控开关（8）连接各电路元件，控制电路的闭合和断开；

所述触发装置（7）包括连通装置（700）、语音提醒装置（701）和机械提醒装置（702），所述连通装置（700）用于控制语音提醒装置（701）和机械提醒装置（702）的开启；

所述速度传感器（30）用于测量汽车行驶速度，所述速度传感器（30）实时测量汽车的行驶速度，通过数据采集单元一（401）传输给数据分析模块（5）并形成第一判定指令传输至触发装置（7），根据设定的车速阈值，当车速为 0 时，触发装置（7）的连通装置（700）

关闭，当速度大于 0 时，所述连通装置（700）开启；

所述压力传感器（31）用于测量鞋本体（1）受到的压力，所述压力传感器（31）包括：压力传感器一（310）和压力传感器二（311），其中所述压力传感器一（310）设置在鞋底前脚掌区域（101），所述压力传感器二（311）设置在鞋底后脚跟区域（102），所述压力传感器二（311）用于测量鞋底后脚跟区域（102）与汽车底盘之间的压力，并连接数据采集单元三

（403），所述数据采集单元三（403）将压力数据传输至数据分析模块（5）并根据压力大小交替时产生的拐点的出现频率形成第四判定指令，数据分析模块（5）根据设定的鞋底后脚 跟区域的压力拐点频率阈值传输至触发装置（7），当连续 10S 内没有出现压力拐点时，数据分析模块（5）传输至触发装置（7），开启并传输至语音提醒装置（701）发出语音提醒，当压力数据连续 20S 内没有出现压力拐点时，则数据分析模块（5）传输至触发装置（7），触发装置（7）开启并传输至机械提醒装置（702）发出振动提醒；

所述距离传感器（32）用于测量鞋本体（1）与车的距离。

2.根据权利要求 1 所述的安全鞋，其特征在于：所述通讯模块（2）为蓝牙装置或 GPS定位装置。

3.根据权利要求 1 所述的安全鞋，其特征在于：所述计时装置（6）包括第一计时器（601）和第二计时器（602）。

4.根据权利要求 1 所述的安全鞋，其特征在于：所述距离传感器（32），实时测量鞋本体（1）与车的距离，并通过数据采集单元四（404）将距离数据传输至数据分析模块（5）并形成第二判定指令，并传输至计时装置（6）的第一计时器（601）和第二计时器（602）；

所述第一计时器（601）根据设定的距离阈值和速度阈值，当鞋本体（1）与油门踏板距离在 0.3 米以内且车速大于 0 时，所述第一计时器（601）开始计时，且当第一计时器的时间

为 2.5 小时，计时装置（6）传输至触发装置（7），连通装置（700）开启并传输至语音提醒

装置（701）发出语音提醒，当第一计时器的时间为 3.5 小时，计时装置（6）传输至触发装置（7），连通装置（700）开启并同时传输至语音提醒装置（701）和机械提醒装置（702）发出语音和机械提醒并持续 10S，当第一计时器的时间为 4 小时以上时，语音提醒装置（701）和机械提醒装置（702）开启并持续 1 分钟，且每间隔 2 分钟开启一次；

第一计时器启动 5 分钟后，当鞋本体（1）与油门踏板距离在 0.3 米以上或者车速为0 时，

所述第二计时器（602）开始计时，当鞋本体（1）与油门踏板距离在 0.3 米以内且车速大于

0 时，第二计时器（602）中止计时，第一计时器（601）继续计时；

当第二计时器（602）累计时间满 20 分钟时，所述第一计时器（601）的时间清零，第二

计时器（602）继续计时，当第一计时器（601）满足鞋本体（1）与油门踏板距离在 0.3 米以

内且车速大于 0 时重新计时，所述第二计时器（602）停止计时并清零。

5.根据权利要求 1 所述的安全鞋，其特征在于：所述压力传感器一（310）用于测量鞋底前脚掌区域（101）与汽车油门踏板和刹车踏板之间的压力，并连接数据采集单元二（402），所述数据采集单元二（402）将压力数据传输至数据分析模块（5），所述数据分析模块

（5）根据压力瞬时变化率形成第三判定指令，根据设定的鞋底前脚掌区域（101）的压力瞬时变化率阈值，当汽车速度大于 0 且压力瞬时变化率 5 分钟内连续 2 次达到 10 以上时，数据分析模块（5）传输至触发装置（7），触发装置（7）开启并传输至语音提醒装置（701）发出语音提醒，当压力瞬时变化率在 5 分钟内 3 次达到 10 以上时，则数据分析模块（5）传输至触发装置（7），触发装置（7）开启并传输至机械提醒装置（702）发出振动提醒。

6.根据权利要求 4 至 5 任一所述的安全鞋，其特征在于：所述机械提醒装置（702）设置于鞋帮（100）的脚踝处，机械提醒方式为振动。

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