CN113570823A - 一种户外监测预警装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种户外监测预警装置，包括状态监测模块，状态监测模块线路相连有用于对状态监测模块发送的监测数据进行逻辑运算处理的判断预警算法模块，该判断预警算法模块连接有受判断预警算法模块智能控制的数据传输存储模块；数据传输存储模块包括用于将判断预警算法模块处理后的监测数据进行存储的数据存储模块以及用于将存储的监测数据发送给用户交互系统的无线蓝牙数据传输模块和在处理后的监测数据超出设定的阈值时用于向相关救援部门无线发送救援报警信号的无线远程数字传输模块；救援报警信号中至少包含有卫星定位信号。本发明智能、安全，能实时监测使用者状态，并在遇到紧急情况时立刻发出警报，为救援争取更多宝贵时间。

Description

一种户外监测预警装置
技术领域
本发明涉及户外安全报警技术领域，特别是能佩戴在身上用于时刻监测使用者安全状况的一种监测装置，具体地说是一种户外监测预警装置。
背景技术
人们在户外探险、游玩或者工作的同时，也伴随着危险发生，比如在陆地上遇到复杂险恶地形，遇到极端恶劣天气；在水上，意外从水上跌落溺水；在水里，不慎溺水等等。这些危险情况往往在千钧一发之间，所以片刻的救援时间都是非常宝贵的。因此当遇到上述危险情况时如能立刻发出警报，显然就能为救援争取更多的宝贵时间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，而提供能对人体安全状况进行实时监测，并能在紧急情况下智能发出救援信号的一种户外监测预警装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种户外监测预警装置，包括用于实时监测使用者状态的状态监测模块，状态监测模块线路相连有用于对状态监测模块发送的监测数据进行逻辑运算处理的判断预警算法模块，该判断预警算法模块线路连接有受判断预警算法模块智能控制的数据传输存储模块；数据传输存储模块包括用于将判断预警算法模块处理后的监测数据进行存储的数据存储模块以及用于将存储的监测数据发送给用户交互系统的无线蓝牙数据传输模块和在处理后的监测数据超出设定的阈值时用于向相关救援部门无线发送救援报警信号的无线远程数字传输模块；救援报警信号中至少包含有卫星定位信号。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的状态监测模块包括有压力监测模块、姿态传感监测模块、心率监测模块、血氧监测模块以及定位监测模块。
上述的压力监测模块为精度达到米级能精确测量大气压力值以及水里压力值的压力传感器。
上述的姿态传感监测模块包括用于监测三维空间互相垂直三个方向加速度数据和陀螺仪数据的六轴MEMS加速度计及陀螺仪传感器。
上述的心率监测模块为采用电光溶剂脉搏波描记法来测量心率的光学心率传感器。
上述的血氧监测模块为能向皮肤照射红光和红外光和光学血氧传感器。
上述的定位监测模块为GPS定位芯片或北斗定位芯片。
上述的判断预警算法模块包括有微处理器；数据传输存储模块和微处理器均安装在同一电路板上。
上述的判断预警算法模块连接有用于为装置中所有用电单位提供电力的锂电池。
上述的用户交互系统为安装在使用者手机中的手机端APP；压力传感器的采集数据速率为80Hz-100Hz。
与现有技术相比，本发明主要包括有状态监测模块、判断预警算法模块和数据传输存储模块。状态监测模块能够对使用者的心跳、血氧、姿态、压力和位置状态进行实时监测，并将监测的数据信号发送给判断预警算法模块。判断预警算法模块能将接收的监测数据与内部存储的参考值进行逻辑运算比较，最终得到运算处理后的监测数据。数据传输存储模块能将运算处理后的监测数据进行存储，同时还能将运算处理后的监测数据发送给用户交互系统，当运算处理后的监测数据超过设定的阈值后，数据传输存储模块能向相关救援部门无线发送救援报警信号，救援报警信号包括有使用者的定位信号，从而可以使相关救援部门能够及时准确地找到需要救援的被救授者。
本发明智能、安全，能实时监测使用者状态，并在遇到紧急情况时立刻发出警报，为救援争取更多宝贵时间。
附图说明
图1是本发明的结构原理示意图；
图2是本发明用户交互系统阈值设定原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
图1至图2是本发明的工作原理示意图。
其中的附图标记为：状态监测模块1、判断预警算法模块2、数据传输存储模块3、锂电池4、用户交互系统5、相关救援部门6。
本发明公开了一种户外监测预警装置，该户外监测预警装置可以配带在手上或腰上，它主要包括有状态监测模块1、判断预警算法模块2、数据传输存储模块3和锂电池4。其中：状态监测模块1与判断预警算法模块2信号线路相连接，状态监测模块1用于实时监测使用者的状态，并将监测到的监测数据发送给判断预警算法模块2。判断预警算法模块2的内部存储有数据参考值，判断预警算法模块2能够将状态监测模块1发送来的监测数据与自身内部存储的数据参考值进行逻辑运算比较，从而得到运算处理后的监测数据，也就是使用者新的状态或者结果。数据传输存储模块3和锂电池4均与判断预警算法模块2线路相连接，锂电池4用于为装置中所有用电单位提供电力。数据传输存储模块3由内部电路相连的三个子模块组成，三个子模块包括数据存储模块、无线蓝牙数据传输模块和无线远程数字传输模块。数据传输存储模块3受判断预警算法模块2智能控制，数据存储模块用于存储判断预警算法模块2运算处理后的监测数据。当运算处理后的监测数据处于正常范围内时，无线蓝牙数据传输模块在判断预警算法模块2的控制下，用于从数据存储模块中提取最新运算处理后的监测数据，并将该监测数据无线发送给用户交互系统5。用户交互系统5包括安装在使用者手机中的手机端APP，用户可以通过手机端APP随时查看自己所处的位置以及最新状态。当判断预警算法模块2运算处理后的监测数据超出设定的阈值时，判断预警算法模块2就能控制无线远程数字传输模块，由无线远程数字传输模块向设定好的相关救援部门6无线发送救援报警信号。为了能使相关救援部门6及时准确的找到需要救援的被救授者，所发的救援报警信号中至少包括了能锁定被救授者所处位置的卫星定位信号。
实施例中，本发明的状态监测模块1包括有压力监测模块、姿态传感监测模块、心率监测模块、血氧监测模块以及定位监测模块。
本发明的压力监测模块为精度达到米级能精确测量大气压力值以及水里压力值的压力传感器。该压力传感器能通过大气压力与高度计算，实时监测使用者所在的高度，也可以通过水压与水深计算，实时监测使用者所在的水深度，其采集数据的速率为80Hz-100Hz。
实施例中，姿态传感监测模块包括六轴MEMS加速度计及陀螺仪传感器，六轴MEMS加速度计及陀螺仪传感器可以监测三维空间互相垂直三个方向的加速度数据以及陀螺仪数据。
实施例中，本发明的心率监测模块为光学心率传感器。该光学心率传感器采用电光溶剂脉搏波描记法(PPG)来测量心率。
实施例中，血氧监测模块为光学血氧传感器。该光学血氧传感器通过向皮肤照射红光和红外光，然后得到经皮肤下血管反射后的红光和红外光，最后通过算法计算出血氧。通过测量人体动脉血氧饱和度来判断是否健康。血氧饱和度具体是指血液中与氧气结合的血红蛋白含量占比，即血液中血氧的浓度。一般而言，若血氧饱和度在94%以下，就会被视为供氧不足。若造成供氧不足的情况，直接影响细胞正常的新陈代谢，严重时更是会威胁生命，因此血氧检测十分重要。
本发明的定位监测模块包括GPS定位芯片或北斗定位芯片。定位监测模块为高精度无线电导航的定位系统，它在全球任何地方以及近地空间都能够提供准确的地理位置、速度及精确的时间信息。
本发明的判断预警算法模块2包括布有电路的电路板和安装在该电路板上的微处理器，微处理器中设置有预警判断系统，具有起运算处理功能。数据传输存储模块3也安装在微处理器所在的同一块电路板上。
如图2所示，本发明在使用时，用户可以利用用户交互系统5通过无线蓝牙数据传输模块来重新设置存储在微处理器中的数据参考值，可以修改压力传感器阈值、血氧深度阈值、心跳阈值和姿态阈值以及定位信息和报警数据。通过手机端APP还可以设置安全距离提醒，同时也可以读取数据存储模块中存储的数据。
微处理器能将六轴MEMS加速度计及陀螺仪传感器采集得到的监测数据，经过一系列的运算处理，能得到使用者的动态情况和姿态信息，姿态信息包括使用者的俯仰角、横滚角以及偏航角，其分别是以地面坐标系Oxiyizi三个欧拉角，这三个角度可以表示使用相对静态的姿态信息。动态信息则是使用者瞬间的角速度，也是以地面坐标系Oxiyizi三个方向上的角速度，这三个角速度代表了使用者相对动态情况。
本发明在使用时，压力监测模块、姿态传感监测模块、心率监测模块、血氧监测模块以及定位监测模块实时对使用者进行监测，并将监测得到的监测信号传递至微处理器，由微处理器对收取信号进行判断处理，以得出结果使用者的安全情况。
当使用者在行走或在行驶途中，意外跌落摔倒，此时使用者瞬间的动态姿态会使得姿态传感监测模块的陀螺仪数据产生巨大的变化，即超过正常行走行驶状态时的陀螺仪阈值，当预警判断系统捕捉到此时陀螺仪数据的异常变化时，便立刻判断处理发出警报。
当使用者在户外活动时，因意外而导致了异常的状态，例如因身体不适躺倒在了地上无法动弹，此时使用者相对静态的姿态监测数据会与正常情况数据有很大的差异，此时预警判断系统处理发出警报。
当使用者在户外高原地区活动时，人体容易缺氧，但自己并不会察觉，通过光学血氧传感器测量人体动脉血氧饱和度来判断是否健康，若血氧饱和度在94%以下，就会被视为供氧不足，直接影响细胞正常的新陈代谢，严重时更是会威胁生命，此时预警判断系统处理发出信号。
当使用者在户外进行攀岩或者滑行时，当出现意外摔落或者滑行时碰到恶劣环境导致急坠，目前市场上的监测装置无法测量其高度状态，本发明的压力传感器的高采样速率能立刻采集到瞬间变化异常，预警判断系统处理根据数据立刻处理并发出警报信号。本发明的创新点是以压力传感器为主来进行判断。其他市面上普遍是以姿态传感器为主进行判断。
当使用者在水里活动时，一般情况下不会沉入水下，当出现意外情况时沉入水下一定深度，压力传感器监测压力值超过正常水深阈值，此时预警判断系统处理发出警报。
当使用者在水里时，在发生溺水时，由于刺激人的交感神经系统，尤其是大脑的警觉系统，就会反射性地引起应激反应，心跳加快，在缺氧前期心脏也会代偿性加快心率，此时光学心率传感器监测心率数据异常过快，此时预警判断系统处理发出警报。
当使用者出现溺水时，会试图仰卧翻转(溺水者会本能性地想要抬头望天，这样就能有开口呼吸的余地)，因为正常情况下，在水里不会出现仰卧的姿态，此时姿态传感监测模块监测使用者姿态出现异常，预警判断系统处理立刻发出警报。
当使用者溺水时，由于交感神经受到刺激，使用者反射性地引起过激反应，会不停向上挣扎或向一个方向挣扎，此时使用者处于一个动态且无规律状态，此时姿态传感监测模块会监测出无规律动态数据变化和杂乱的姿态角度，预警判断系统处理立刻发出警报。
本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。

Claims (10)

1.一种户外监测预警装置，包括用于实时监测使用者状态的状态监测模块(1)，其特征是：所述的状态监测模块线路相连有用于对状态监测模块(1)发送的监测数据进行逻辑运算处理的判断预警算法模块(2)，该判断预警算法模块(2)线路连接有受判断预警算法模块(2)智能控制的数据传输存储模块(3)；所述的数据传输存储模块(3)包括用于将判断预警算法模块(2)处理后的监测数据进行存储的数据存储模块以及用于将存储的监测数据发送给用户交互系统(5)的无线蓝牙数据传输模块和在处理后的监测数据超出设定的阈值时用于向相关救援部门(6)无线发送救援报警信号的无线远程数字传输模块；所述的救援报警信号中至少包含有卫星定位信号。
2.根据权利要求1所述的一种户外监测预警装置，其特征是：所述的状态监测模块(1)包括有压力监测模块、姿态传感监测模块、心率监测模块、血氧监测模块以及定位监测模块。
3.根据权利要求2所述的一种户外监测预警装置，其特征是：所述的压力监测模块为精度达到米级能精确测量大气压力值以及水里压力值的压力传感器。
4.根据权利要求3所述的一种户外监测预警装置，其特征是：所述的姿态传感监测模块包括用于监测三维空间互相垂直三个方向加速度数据和陀螺仪数据的六轴MEMS加速度计及陀螺仪传感器。
5.根据权利要求4所述的一种户外监测预警装置，其特征是：所述的心率监测模块为采用电光溶剂脉搏波描记法来测量心率的光学心率传感器。
6.根据权利要求5所述的一种户外监测预警装置，其特征是：所述的血氧监测模块为能向皮肤照射红光和红外光和光学血氧传感器。
7.根据权利要求6所述的一种户外监测预警装置，其特征是：所述的定位监测模块为GPS定位芯片或北斗定位芯片。
8.根据权利要求7所述的一种户外监测预警装置，其特征是：所述的判断预警算法模块(2)包括有微处理器；所述的数据传输存储模块(3)和微处理器均安装在同一电路板上。
9.根据权利要求8所述的一种户外监测预警装置，其特征是：所述的判断预警算法模块(2)连接有用于为装置中所有用电单位提供电力的锂电池(4)。
10.根据权利要求9所述的一种户外监测预警装置，其特征是：所述的用户交互系统(5)为安装在使用者手机中的手机端APP；所述的压力传感器的采集数据速率为80Hz-100Hz。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114027808A (zh) * 2021-12-07 2022-02-11 国网新源控股有限公司 一种巡检人员安全监测系统及装置

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