CN112494005A - 一种群体无线监测提醒系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种群体无线监测提醒系统，包括穿戴式监测装置，与所述穿戴式监测装置通讯连接的终端设备；所述穿戴式监测装置包括参数测量模块、无线通讯模块、存储模块、距离测量模块和警报提醒模块；所述距离测量模块用于计算佩戴所述穿戴式监测装置的相邻佩戴者间的距离，当所述距离小于距离阈值时，所述警报提醒模块发出警报提醒；所述存储模块用于存储数据信息。本发明可以用于传染病的预防，通过计算相邻佩戴者间的距离判断是否需要发出警报提醒，避免佩戴者在近距离接触时间较长，实现群体的有效监测。

Description

一种群体无线监测提醒系统
技术领域
本发明涉及无线物联网监控技术领域，尤其涉及一种移动群体的无线监测提醒系统。
背景技术
在疫情季节，工作场所需要员工保持足够距离，也需要随时监测体温。但是依靠行政管理人员量体温，监控人和人的距离在人数较多时比较困难，而个体又忙于任务而无暇顾及周边，因此自动监测和提醒以及自动汇报汇总功能是迫切需要的。
现有技术中，中国专利CN101778335B公开了一种用于社区人员监护的穿戴式监护系统及方法，该系统通过无线网络，将穿戴式监护装置采集的数据汇总发送到监护中心集中管理。中国专利CN105249936B公开了一种无线体温监测系统及监测方法，该系统通过智能终端采集体温数据，根据RSSI测距原理计算智能终端与无线通信模块之间的传输距离，数据协调器通过无线通信模块接收体温数据和传输距离，并将收集数据上传至上位机智能管理装置进行集中管理和显示。但是上述专利都没有解决群体间的距离测量和监测提醒的问题，而上述问题对于预防病毒或细菌在人群或动物群体中的传染传播有着十分重要的意义。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种移动群体的无线监测提醒系统。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种群体无线监测提醒系统，其特征在于，包括：穿戴式监测装置，与所述穿戴式监测装置通讯连接的终端设备；所述穿戴式监测装置包括参数测量模块、无线通讯模块、存储模块、距离测量模块和警报提醒模块；所述距离测量模块用于计算佩戴所述穿戴式监测装置的相邻佩戴者间的距离，当所述距离小于距离阈值时，所述警报提醒模块发出警报提醒；所述存储模块用于存储数据信息。
进一步地，所述参数测量模块包括生理参数测量模块，用于采集体温、血压、心跳频率、血氧饱和度、呼吸频率、心电图。
进一步地，所述参数测量模块还包括运动探测模块，所述运动探测模块包括用于探测运动状态的传感器，所述传感器为加速度传感器、陀螺仪、或磁场传感器。
进一步地，所述无线通讯模块的通讯模式包括RF通讯、蓝牙通讯、WIFI通讯和2G～5G网络通讯中的至少一种。
进一步地，所述距离测量模块通过RSSI的衰减计算相邻佩戴者之间的距离，其中一位佩戴者为信号发射方、另一位佩戴者为信号接收方；所述RSSI和所述距离d之间的关系为：
Figure BDA0002531815670000021
其中，PD为在预设距离阈值处的接收功率(dBm)，N为衰减因子。
进一步地，所述信号发射时间随机。
进一步地，所述无线通讯模块还包括同步时钟模块，所述同步时钟由某个所述佩戴式监测装置向其相邻范围内的其它佩戴式监测装置定时发送，使新加入的佩戴式监测装置获取所述同步时钟。
进一步地，所述参数测量模块采集的体温大于温度阈值时，所述警报提醒模块发出警报提醒。
进一步地，所述穿戴式监测装置佩戴在上臂部位。
进一步地，所述警报提醒模块的警报提醒模式为振动提醒、蜂鸣器提醒、音乐提醒、LED光提醒中的至少一种，或通过蓝牙传输到所述设备终端进行提醒。
进一步地，所述存储模块包括EEPROM、FALASH或RAM；所述存储模块存储的数据信息包括ID编号、密切接触的ID编号、相邻佩戴者间的距离、佩戴者的体温、是否提醒、及发出提醒的时间。
进一步地，所述终端设备通过所述无线通讯模块传输接收的数据包括：佩戴者体温大于温度阈值的数据表、佩戴者间相邻距离小于距离阈值的数据表、被警报提醒的佩戴者的数据表、每天与他人密切接触的佩戴者的数据表、被警报提醒的佩戴者人数周报表。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的群体无线监测提醒系统，可以用于传染病的预防，通过计算相邻佩戴者间的距离判断是否需要发出警报提醒，避免佩戴者在近距离接触时间较长，实现群体的有效监测。通过该系统可以采集生理参数和运动状态信息，所采集的的数据信息也可以用于传染病传播途径的研究工作。该系统还可用于学校，医院，部队，集体运动项目等。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例的群体无线监测提醒系统的结构示意图；
图2是本发明一较佳实施例的穿戴式监测装置佩戴位置的示意图；
图3是本发明的群体网络结构示意图；
图4是本发明的信号分时随机发射的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
请参阅图1～图4所示，本发明的群体无线监测提醒系统100，包括穿戴式监测装置10，与所述穿戴式监测装置10通讯连接的终端设备20。所述穿戴式监测装置10包括参数测量模块11、无线通讯模块12、存储模块13、距离测量模块14和警报提醒模块15；所述距离测量模块14用于计算佩戴所述穿戴式监测装置10的相邻佩戴者间的距离，当所述距离小于距离阈值时，所述警报提醒模块15发出警报提醒；所述存储模块13用于存储数据信息。
所述群体无线监测提醒系统100，用于至少2位佩戴所述穿戴式监测装置10的佩戴者的监测，能够实时采集佩戴者的生理参数、探测佩戴者的运动状态，且在一定范围内的相邻佩戴者通过所述穿戴式监测装置10能够进行短距离通讯，并根据所述距离测量模块14计算出的相邻佩戴者间的距离，判断是否需要发出警报提醒。通过本系统采集的各种数据信息可以按照一定规则通过网状网络汇聚，也可以切换通讯模式利用终端设备远距离传输。
具体的，所述参数测量模块11包括生理参数测量模块，能够实时采集佩戴者生理参数，包括但不限于：体温、血压、心跳频率、血氧饱和度、呼吸频率、心电图。
所述参数测量模块11还包括运动探测模块，所述运动探测模块包括用于探测佩戴者运动状态的传感器，所述传感器包括但不限于：加速度传感器、陀螺仪、或磁场传感器。
所述无线通讯模块12的通讯模式包括RF通讯、蓝牙通讯、WIFI通讯和2G～5G网络通讯中的至少一种。
所述距离测量模块11通过RSSI(接收信号强度)的衰减计算相邻佩戴者之间的距离，其中一位佩戴者为无线信号发射方、另一位佩戴者为信号接收方；所述RSSI和所述距离d之间的关系为：
Figure BDA0002531815670000051
其中，PD为在预设距离阈值处的接收功率(dBm)，N为衰减因子。
优选地，所述距离阈值可设为1米或大于1米的值。一具体实施例中，PD为在1米处的接收功率，N为2。
所述穿戴式监测装置10还包括供电单元，所述供电单元为电池，优选的实施例中，所述电池为充电电池。
每个穿戴式监测装置对应唯一的ID编号，所述ID编号包含4个字节。如图3所示，为本发明的群体网络结构示意图，图中所示的ID0000～ID0009即为相应穿戴式监测装置的ID编号，也可以将该ID编号作为对应佩戴者的编号。在该区域范围内，相邻的穿戴式监测装置能够直接通讯。群体网络可以根据实际需求构建。每位佩戴者在使用穿戴式监测装置前，可以用手机号进行注册。所述穿戴式监测装置10的佩戴位置，优选的，如图2所示，佩戴于上臂部位。除此之外，也可以佩戴于头部或耳部；若不考虑体温测量，还可以佩戴于身体其它适合部位。
在本发明的一较佳实施例中，所述穿戴式监测装置10开启后，处于信息广播模式，作为信号发射方周期性发射广播数据作为握手信号，所述握手信号包含2个字节，其发射范围可以通过调节发射功率确定。例如，在半径3米的范围内，可能达到30多佩戴者在接收范围内。
如图4所示，是本发明的信号分时随机发射的示意图，波形31为信号接收时间，波形32为前一个信号的随机发射时间，波形33为后一个信号的随机发射时间。每个发射信号的传输时间是一定的，为了避免发生信号碰撞，在信号发射期间设立发射等待期，当前一个发射信号随机发射后，下一个发射信号在经历发射等待期后的固定时间间隔内随机发射。优选的，所述发射信号的传输时间为0.01毫秒；所述固定时间间隔为[0.1，1]秒。
具体地，在本实施例中，当所述运动探测模块探测到佩戴者运动时延迟0秒进入发射期，则在探测到佩戴者静止时延迟10秒发射一次。
当所述信号接收方接收信号时，接收到的通过RSSI计算的所述距离小于距离阈值时，将警报提醒信号返回给所述信号发射方，该返回发射信号在固定时间间隔内随机延迟发射，以降低功耗。优选的，所述固定时间间隔为[0，0.1]秒。
进一步地，当通过RSSI计算的所述距离小于距离阈值时，或接收到警报提醒信号时，则进入警报提醒阶段，提醒模式为振动提醒，并持续振动5秒，而在振动提醒期间收到的警报提醒可以忽略。当5秒振动停止后，即当前警报提醒阶段结束，将该警报提醒信号、相邻佩戴者的ID编号和警报提醒发生时间保存至所述存储模块13，此时，所述穿戴式监测装置10又处于信息广播模式，周期性发射广播数据。
在另一种进入警报提醒阶段的实施例中，当所述参数测量模块11采集的体温大于温度阈值时，提醒模式为蜂鸣器提醒，蜂鸣器持续响一段时间，在此期间收到的警报提醒可以忽略。当停止后，即当前警报提醒阶段结束，将该警报提醒信号、相邻佩戴者的ID编号和警报提醒发生时间保存至所述存储模块13；同时，可以将所述无线通讯模块12的通讯模式切换为蓝牙通讯模式，通过蓝牙与所述终端设备20通讯，将上述保存的数据传输给所述终端设备20后，切换回正常工作模式。具体的，所述终端设备20为手机、PC或平板。所述温度阈值优选为37.3摄氏度。
优选地，所述距离测量模块14计算相邻佩戴者间距离的时间间隔，在人群移动的情况下可以是1秒；所述参数测量模块11采集体温的时间间隔可以是半小时。当然，根据实际情况，其它合理的时间间隔也是可以的。
所述警报提醒模块15的警报提醒模式，还可以是音乐提醒、LED光提醒。
通过所述佩戴式监测装置10采集的数据，可以在每天固定时间，比如下班时间，将所述无线通讯模块12的通讯模式切换为蓝牙通讯模式，通过蓝牙与所述终端设备20通讯，将上述采集的数据传输给所述终端设备20并汇总给群体监控者，使群体监控者能够准确掌握该群体成员的相应状况，以及时做出相关应对措施。
所述无线通讯模块12还包括时钟模块。具体地，以ID编号为0000的佩戴式监测装置作为信号发射方，即作为主时钟模块，其实时时间可通过与手机连接获取，该实时时间包括年(YYYY)月(MM)日(DD)时(HH)分(mm)秒(ss)毫秒(mmm)微秒(uuu)，将其转换为微秒，可以用8个字节的二进制表示。
所述ID0000的佩戴式监测装置，周期性发射广播数据，该广播数据由14个字节构成，包括4个字节的ID编号、1个字节的命令类型(0x01)、8个字节的实时时钟值和1个字节的CRC校验位。一具体实施例中，所述实时时钟值每隔10毫秒发送一次，共发送5000毫秒。
所述ID0000的佩戴式监测装置的广播时间起点为小时整点，此时分、秒、毫秒和微秒为0或接近时间点；且每小时发送一次校准信号T0，该校准信号T0为发射时获取的当地时间。
在与ID0000的佩戴式监测装置处于同一群体内的其它ID编号的佩戴式监测装置，在没有进行时钟同步前时钟起点都是随机的，其时钟起点取决于上电时间。一具体实施例中，在1秒的周期内，前100毫秒用于接收侦听外部无线命令。所述ID0000的佩戴式监测装置的无线信号发送时间达到5000毫秒，因而在该信号发送时间内，广播信号范围内的其它ID编号的佩戴式监测装置可以有50次机会接收到实时时钟信号，从而使得广播功率较高以覆盖更广范围内的其它佩戴式监测装置。
通过以下公式，可以计算所述佩戴式监测装置10的当地时间T：
T＝T0+Ts+ΔT+Tr，
其中，Ts为发射时间延迟，Tr为接收时间延迟，ΔT为传输延时，在几十米范围内通常可以忽略。将计算得到的T存入所述存储模块13作为时钟校准点。
当一个群体内有新的佩戴式监测装置加入时，所述新加入的佩戴式监测装置先通过蓝牙通讯连接手机获取当地时间，错开ID0000的佩戴式监测装置的广播时间。具体的，错开整点时间6秒以上，所述新加入的佩戴式监测装置广播发送入网请求数据信息。所述入网请求数据信息由6个字节构成，包括4个字节的ID编号、1个字节的命令类型(0x02)和1个字节的CRC校验位。一具体实施例中，所述入网请求数据信息每隔10毫秒发送一次，共发送5000毫秒。直至收到与其相邻的佩戴式监测装置的时钟回复信息后停止广播。
所述相邻的佩戴式监测装置收到所述入网请求数据信息后，随机延时0～100毫秒发出时钟回复信息，所述时钟回复信息由14个字节构成，包括4个字节的ID编号、1个字节的命令类型(0x03)、8个字节的实时时钟值和1个字节的CRC校验位。
所述新入网的佩戴式监测装置，通过以下公式计算当地时间T：
T＝T0+Ts+ΔT+Tr，
其中，Ts为发射时间延迟，Tr为接收时间延迟，ΔT为传输延时，在几十米范围内通常可以忽略。将计算得到的T存入所述存储模块作为时钟校准点。
若所述相邻的佩戴式监测装置不是新入网的，则不发送时钟回复信息。若所述佩戴式监测装置已经进入群体所在的网络，则所述时钟模块已校准，则忽略上述命令类型(0x03)。
本发明的群体网络构建，通过每个佩戴式监测装置与所接收的周围相邻的佩戴式监测装置构建相邻模块，从而形成整个群体网络。从中选取一个佩戴式监测装置作为节点，对于其相邻模块、相邻的相邻模块、以及相邻n次可以联系上的模块，可以设置该范围内的每个佩戴式监测装置与选取的佩戴式监测装置的相邻度，并将相邻度标记为0到n。对于相邻度为n的佩戴式监测装置将存储的数据信息传送给相邻度为n-1的佩戴式监测装置，而相邻度为n-1的佩戴式监测装置将自身的存储数据信息和上述接收到的存储数据信息一并传送给相邻度为n-2的佩戴式监测装置，以此类推，直到相邻度降为0到达节点汇总该群体中全部的数据信息。
具体的，所述存储模块13可以为EEPROM(带电可擦可编程只读存储器)、FLASH(闪存)和各种RAM(随机存取存储器)。所述存储数据信息包括ID编号、密切接触的ID编号、相邻佩戴者间的距离、佩戴者的体温、是否提醒、及发出提醒的时间等。通过无线通讯传输汇总于所述终端设备的数据包括但不限于：佩戴者体温大于温度阈值的数据表、佩戴者间相邻距离小于距离阈值的数据表、被警报提醒的佩戴者的数据表、每天与他人密切接触的佩戴者的数据表、被警报提醒的佩戴者人数周报表。其中，所述密切接触是指相邻距离小于阈值距离的接触。
综上所述，本发明提供的群体无线监测提醒系统，可以用于传染病的预防，通过计算相邻佩戴者间的距离判断是否需要发出警报提醒，避免佩戴者在近距离接触时间较长，实现群体的有效监测。通过该系统可以采集生理参数和运动状态信息，所采集的数据信息也可以用于传染病传播途径的研究工作。该系统还可用于学校，医院，部队，集体运动项目等。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种群体无线监测提醒系统，其特征在于，包括：
穿戴式监测装置，与所述穿戴式监测装置通讯连接的终端设备；
所述穿戴式监测装置包括参数测量模块、无线通讯模块、存储模块、距离测量模块和警报提醒模块；所述距离测量模块用于计算佩戴所述穿戴式监测装置的相邻佩戴者间的距离，当所述距离小于距离阈值时，所述警报提醒模块发出警报提醒；所述存储模块用于存储数据信息。
2.根据权利要求1所述的群体无线监测提醒系统，其特征在于，所述参数测量模块包括生理参数测量模块，用于采集体温、血压、心跳频率、血氧饱和度、呼吸频率、心电图。
3.根据权利要求1所述的群体无线监测提醒系统，其特征在于，所述参数测量模块还包括运动探测模块，所述运动探测模块包括用于探测运动状态的传感器，所述传感器为加速度传感器、陀螺仪、或磁场传感器。
4.根据权利要求1所述的群体无线监测提醒系统，其特征在于，所述无线通讯模块的通讯模式包括RF通讯、蓝牙通讯、WIFI通讯和2G～5G网络通讯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的群体无线监测提醒系统，其特征在于，所述距离测量模块通过RSSI的衰减计算相邻佩戴者之间的距离，其中一位佩戴者为信号发射方、另一位佩戴者为信号接收方；所述RSSI和所述距离d之间的关系为：
Figure FDA0002531815660000011
其中，PD为在预设距离阈值处的接收功率(dBm)，N为衰减因子。
6.根据权利要求5所述的群体无线监测提醒系统，其特征在于，所述信号发射时间随机。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的群体无线监测提醒系统，其特征在于，所述无线通讯模块还包括同步时钟模块，所述同步时钟由某个所述佩戴式监测装置向其相邻范围内的其它佩戴式监测装置定时发送，使新加入的佩戴式监测装置获取所述同步时钟。
8.根据权利要求2所述的群体无线监测提醒系统，其特征在于，所述参数测量模块采集的体温大于温度阈值时，所述警报提醒模块发出警报提醒。
9.根据权利要求8所述的群体无线监测提醒系统，其特征在于，所述穿戴式监测装置佩戴在上臂部位。
10.根据权利要求1所述的群体无线监测提醒系统，其特征在于，所述警报提醒模块的警报提醒模式为振动提醒、蜂鸣器提醒、音乐提醒、LED光提醒中的至少一种，或通过蓝牙传输到所述设备终端进行提醒。
11.根据权利要求1所述的群体无线监测提醒系统，其特征在于，所述存储模块包括EEPROM、FALASH或RAM；所述存储模块存储的数据信息包括ID编号、密切接触的ID编号、相邻佩戴者间的距离、佩戴者的体温、是否提醒、及发出提醒的时间。
12.根据权利要求11所述的群体无线监测提醒系统，其特征在于，所述终端设备通过所述无线通讯模块传输接收的数据包括：佩戴者体温大于温度阈值的数据表、佩戴者间相邻距离小于距离阈值的数据表、被警报提醒的佩戴者的数据表、每天与他人密切接触的佩戴者的数据表、被警报提醒的佩戴者人数周报表。
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