CN115308275A - 具有环境监测预警功能的智能穿戴设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有环境监测预警功能的智能穿戴设备，包括：背带主体，所述背带主体附着于工作人员身上，并用于安设主机，所述主机包括功能单元，所述功能单元包括：气体监测单元，所述气体监测单元用于对空气中的污染物进行浓度监测；颗粒物监测单元，所述颗粒物监测单元用于对空气中的颗粒物进行浓度监测。还包括分析单元，所述分析单元与所述功能单元连接，并用于接收和分析处理所述功能单元发送来的数据。本发明能够实时监测环境安全状况，提前预警危险事件，保障生命安全。

Description

具有环境监测预警功能的智能穿戴设备
技术领域
本发明涉及职业卫生个体毒物采样和预警技术领域，尤其涉及一种具有环境监测预警功能的智能穿戴设备。
背景技术
在职业卫生个体毒物采样时，工作人员经常会背负一个毒物采样器，对工作环境进行采样。采样时需佩戴在个人身上，跟随人的移动而移动，并且多数情况需要多机佩戴。采样管路应置于个人呼吸带上，模拟人呼吸场景。且在佩戴过程中，不应影响工人正常工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有环境监测预警功能的智能穿戴设备。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：提供一种具有环境监测预警功能的智能穿戴设备，包括：背带主体，所述背带主体附着于工作人员身上，并用于安设主机，所述主机包括功能单元，所述功能单元包括：
气体监测单元，所述气体监测单元用于对空气中的污染物进行浓度监测；
颗粒物监测单元，所述颗粒物监测单元用于对空气中的颗粒物进行浓度监测；
还包括分析单元，所述分析单元与所述功能单元连接，并用于接收和分析处理所述功能单元发送来的数据。
所述功能单元还包括：音视频摄像单元，所述音视频摄像单元用于对现场环境进行实时监控录像。
所述功能单元还包括：生命体征监测单元，所述生命体征监测单元用于对工作人员的生命体征进行监测。
所述气体监测单元内置高精度电化学传感器，并通过所述高精度电化学传感器对空气污染物进行浓度进行监测；
所述空气污染物包括：SO2，NOx，CO，O3，H2S，NH3。
所述颗粒物监测单元内置高精度光学传感器，并通过所述高精度光学传感器对空气中的颗粒物进行浓度监测。
空气中的颗粒物包括PM2.5、PM10。
所述分析单元包括通讯子单元、分析处理子单元、数据存储子单元、定位子单元、供电管理子单元及显示子单元、远程通信子单元；
所述通讯子单元用于所述分析处理子单元与其他子单元之间进行通讯；
所述分析处理子单元用于对所述功能单元发送来的数据进行分析和处理；
所述数据存储子单元用于对所述功能单元发送来的数据进行存储；
所述定位子单元用于对所述主机进行定位，并将所述主机的位置信息发送给所述分析处理子单元；
所述供电管理子单元用于对整个设备的供电情况进行管理；
所述显示子单元用于对所述功能单元发送来的数据进行显示；
所述远程通信子单元用于向远程终端或云端进行通信。
所述用于对所述功能单元发送来的数据进行分析和处理，包括对所述功能单元发送来的数据，通过所述通讯子单元传输给所述数据存储子单元进行存储和/或传输给所述显示子单元进行显示。
所述数据存储子单元用于预存空气中的污染物浓度的数据阈值及空气中的颗粒物浓度的数据阈值；
所述用于对所述功能单元发送来的数据进行分析和处理，
包括对所述气体监测单元发送来的数据与所述污染物浓度的数据阈值进行分析比对，并将比对结果发送给所述显示子单元进行显示；
还包括对所述颗粒物监测单元发送来的数据与所述颗粒物浓度的数据阈值进行分析比对，并将比对结果发送给所述显示子单元进行显示。
与现有技术相比，由于在本发明具有环境监测预警功能的智能穿戴设备，主要应用于职业卫生个体毒物监测工作时需佩戴在个人身上，跟随人的移动而移动，并且参考使用场景，可以进行多机佩戴。采样管路应置于个人呼吸带上，模拟人呼吸场景。在佩戴过程中，由于配置所述背带主体，不会影响工人或者工作人员的正常工作。为了实现更多管理需求，还可以配置物联盒。此外，本发明还可以实现按键巡检，可进行人工走航巡检，当遇见泄露点可进行报警。消防安全功能，本发明还可以供消防员佩戴，可对一些爆炸应急消防场合进行人员环境动态感知，让佩戴者实时了解所处环境安全状况，提前预警危险事件，保障生命安全。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1所示为本发明具有环境监测预警功能的智能穿戴设备的一个实施例的示意图。
图2所示为本发明的电路原理模块图。
图3所示为分析单元的电路原理模块图。
具体实施方式
首先来说明一下本发明的应用场景：
1、本发明主要应用于职业卫生个体毒物监测工作，需佩戴在个人身上，跟随人的移动而移动，并且多数情况需要多机佩戴。采样管路应置于个人呼吸带上，模拟人呼吸场景。且在佩戴过程中，不应影响工人正常工作。
2、按键巡检：多功能智能背带配合泵吸式传感器模组，可以进行可进行人工走航巡检，本发明能够快速地帮助发现泄漏点，并进行报警。
3、消防安全：供消防员佩戴，可对一些爆炸应急消防场合进行人员环境动态感知，让佩戴者实时了解所处环境安全状况，提前预警危险事件，保障生命安全。
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
如上所述，如图1和2所示，本发明提供一种具有环境监测预警功能的智能穿戴设备，包括：背带主体10，所述背带主体10附着于工作人员身上，并用于安设主机，所述主机包括功能单元。参考图2所示的实施例中，背带主体10是一件类似背心一样的结构，可以穿在工作人员的身上或者以其他方式例如：拴或者绑的方式，附着在工作人员的身上。所述背带主体10应具有防静电、阻燃性好等特性，适合于防爆场合穿戴。所述背带主体10应还布设有采样管路，采样管路的进气口应该靠近呼吸带，便于模拟人工呼吸场景。
所述背带主体10的作用是用于安设功能单元和分析单元，因此所述背带主体10应和主机配合，为了防止监测数据造假，应实现防拆卸功能，如出现异常拆卸，还应该对异常拆卸进行记录和发出警报。
参考图2所示的实施例中，所述功能单元包括：
气体监测单元1，所述气体监测单元1用于对空气中的污染物进行浓度监测；
需要说明的是，所述气体监测单元1内置高精度电化学传感器，并通过所述高精度电化学传感器对空气污染物进行浓度进行监测；
所述空气污染物包括但不限于：SO2，NOx，CO，O3，H2S，NH3等等物质。
所述气体监测单元1可以按照国家标准、地方标准、行业标准等等标准规定的监测要求，对空气污染物进行监测。
具体地，所述气体监测单元1还可以按照工作人员的设定，对空气污染物进行监测，比如设定监测的时间，和采样流量大小。更具体地，监测时间方面，可以包括但是不限于这样设定：监测开始的时间和结束的时间，比如早上8-12点进行监测样，12-14点停止监测，14-18点进行监测，18点到第二天8点停止监测。而对于采样流量方面，可以包括但是不限于这样设定：800ml-1000ml/min，采样的流量是可以随着时间段的变化而变化，也可以一直保持一个设定的流量数值进行监测。
一个实施例中，颗粒物监测单元2，所述颗粒物监测单元2用于对空气中的颗粒物进行浓度监测。
所述颗粒物监测单元2内置高精度光学传感器，并通过所述高精度光学传感器对空气中的颗粒物进行浓度监测。
一个实施例中，空气中的颗粒物是PM2.5，另一个实施例中，空气中的颗粒物是PM10。
具体地，所述气体监测单元1还可以按照工作人员的设定，
对空气污染物进行监测，比如设定监测的时间，和采样流量大小。更具体地，监测时间方面，可以包括但是不限于这样设定：监测开始的时间和结束的时间，比如早上8-12点进行监测样，12-14点停止监测，14-18点进行监测，18点到第二天8点停止监测。而对于采样流量方面，可以包括但是不限于这样设定：800ml-1000ml/min，采样的流量是可以随着时间段的变化而变化，也可以一直保持一个设定的流量数值进行监测。
需要说明的是，无论是通过所述高精度电化学传感器对空气污染物进行浓度进行监测，还是通过所述高精度光学传感器对空气中的颗粒物进行浓度采样，均是通过采样管路(采样管路的进气口设置在人的呼吸带位置)，通过使用气泵在采样管路内形成负压，气体从所述采样管路的进气口进入，所述采样管路内的气流经过所述高精度电化学传感器，以及所述高精度光学传感器，以此进行空气污染物浓度和颗粒物浓度的监测。
在一个实施例中，所述功能单元还包括蓝牙单元3，所述蓝牙单元3可与设置在工作场所内的蓝牙定位单元进行通信，并用于对所述主机在所述工作场所内的位置进行定位。
具体地，可以事先在工作场所内设置多个蓝牙定位单元，所述多个蓝牙定位单元可以设置在工作场所内的不同的位置和不同的水平高度上，较佳者，所述多个蓝牙定位单元可设定连接距离范围，以确保与所述主机连接时，所述主机的位置范围是在正确的距离范围内。例如，所述蓝牙定位单元的连接范围可以设定为0-5米范围内，确保所述主机距离所述蓝牙定位单元的距离在设定的范围内，大于5米时，所述蓝牙定位单元与所述蓝牙单元3会由于距离太远而断开连接，此时主机则会提示不在监测范围，进一步地，在蓝牙断开连接时，主机还可以中断监测，待所述蓝牙定位单元与所述蓝牙单元3重新连接后，重新启动监测，监测时间可以累计，也可以重新计算监测时间，可根据实际监测的要求进行选择。
还包括分析单元30，所述分析单元30与所述功能单元连接，并用于接收和分析处理所述功能单元发送来的数据。在此，所述分析单元30是用于接收所述功能单元所包括的各个单元所发送来的不同数据，并对这些不同数据进行分析处理，下文将详细描述如何分析处理。
一个实施例中，参考图2，所述功能单元还包括：音视频摄像单元4，所述音视频摄像单元4用于对现场环境进行实时监控录像。如此设置可以对现场环境进行实时监控录像，为后期数据分析提供音视频参考资料，确保数据来源的真实性和可溯源性。所述音频摄像单元4可附着在工作人员的身上，还可以设置在工作环境中，其中工作环境为需要采样的环境，与所述功能单元进行无线连接，无线连接包括但不限于蓝牙连接，以确保所述音频摄像单元4所监控录像的环境是工作环境。
一个实施例中，参考图2，所述功能单元还包括：生命体征监测单元5，所述生命体征监测单元5用于对工作人员的生命体征进行监测。所述生命体征监测单元5通过对工作人员的生命体征例如心率、血压和血氧等数据进行实时监测，确保工作人员生命体征是保持在正常范围的，如出现异常，可通过所述分析单元30作出进一步动作，比如呼叫远程终端或者云端，将位置信息和异常情况通过求救信号发送出去。如此，远程终端或云端及时掌握监测现场的实时情况，若工作人员在生命体征出现意外，则及时作出进一步的措施，能够更好地保障工作人员的生命健康安全。
具体地，一些高危工作场所，例如有毒有害物质浓度较高的现场，具体地，例如一些化工厂工作环境、火灾现场等等，需要通过所述生命体征监测单元5对工作人员的生命体征进行监测，及时发现并处理意外，例如可以是发出警报提示、或者向远程终端或者云端发出救援信号等，以提高工作人员的生命安全保障性。
一个实施例中，参考图2，所述功能单元还包括气象监测单元6，所述气象监测单元6包括监测所述主机所处环境的温度、湿度和气压的信息。
一个实施例中，参考图3，所述分析单元30包括通讯子单元31、分析处理子单元32、数据存储子单元33、定位子单元34、供电管理子单元35及显示子单元36、远程通信子单元37；
参考图3，所述通讯子单元31用于所述分析处理子单元32与其他子单元之间进行通讯；具体地，所述通讯子单元31可以是所述分析处理子单元32的I/O口，所述分析处理子单元32通过所述通讯子单元31与其他子单元之间进行通信，具体地，所述其他子单元即是所述数据存储子单元33、定位子单元34、供电管理子单元35及显示子单元36、远程通信子单元37。
一个实施例中，所述分析处理子单元32用于对所述功能单元发送来的数据进行分析和处理；具体地，所述分析处理子单元32可以是一个单片机、MCU、CPU等等，所述分析处理子单元32对所述功能单元发送来的数据进行分析和处理，包括对所述功能单元发送来的数据进对比、判断等，具体地，例如：所述颗粒物监测单元2所监测到PM2.5的浓度为100微克/立方米，并将该数据通过所述通讯子单元31发送给所述分析处理子单元32，所述分析处理子单元32会通过所述通讯子单元31调用预先存储在所述数据存储子单元33内的关于PM2.5浓度和对应的空气质量的分级信息，并通过所述通讯子单元31发送给所述显示子单元36进行显示，此外还可以通过所述远程通信子单元37发送给云端或者远程终端。
同理所述气体监测单元1同样可以通过所述通讯子单元31发送给所述分析处理子单元32，所述分析处理子单元32执行分析处理功能，具体的分析处理功能与上述实施例中的情况类似，在此不再赘述。
此外，所述分析处理子单元32还可以通过所述通讯子单元31获取所述定位子单元34的定位信息，所述数据存储子单元33内还存储有合法的位置信息库，所述分析处理子单元32将所述定位信息与所述合法的位置信息库进行一一对比，以此判定所述位置信息是否合法，如发现非法位置信息，将会发出警报信息(所述功能单元还可以包括警报子单元，以展示所述警报信息)。如所述位置信息是合法位置，所述分析处理子单元32通过所述通讯子单元31将PM2.5浓度的数据、空气质量分级、位置信息通过通讯子单元31发送给显示子单元36进行显示，或者通过远程通信子单元37发送给云端和远程终端。
一个实施例中，所述数据存储子单元33用于对所述功能单元发送来的数据进行存储；此外，所述数据存储子单元33还可以预存合法的位置信息库，空气质量的分级信息等数据。
一个实施例中，所述定位子单元34用于对所述主机进行定位，并将所述主机的位置信息发送给所述分析处理子单元32；所述定位子单元34可以是GPS模块或者是北斗定位模块等等。所述定位子单元34的定位作用，能够对所述主机进行定位，确保所述主机的位置是在需要采样的地理位置，为后期数据分析提供地理位置信息参考依据，还能防止数据造假。
一个实施例中，所述供电管理子单元35用于对整个设备的供电情况进行管理；所述供电管理子单元35还可以用于监测电池的电量，并将整个设备的供电情况和电池剩余电量情况进行掌握，提前作出电池耗尽前的处理，比如发出电池耗尽的警报、提示更换电池、充电等等。
一个实施例中，所述显示子单元36用于对所述功能单元发送来的数据进行显示；所述显示子单元36是在所述分析处理子单元32的控制下实现其显示功能。所述显示子单元36可以是液晶显示模块，用于将所述功能单元的信息输出，便于工作人员及时了解和掌握信息。
一个实施例中，所述远程通信子单元37向远程终端或云端进行通信。具体地，在本实施例中，所述远程通信子单元，可以是4G通信模块或5G通信模块，还可以是通过无线局域网例如WIFI接入广域网向远程终端进行通信。所述远程终端包括云端、智能手机终端、个人计算机、远程数据平台等等。
一个实施例中，所述数据存储子单元33用于预存空气中的污染物浓度的数据阈值及空气中的颗粒物浓度的数据阈值；以上，污染物浓度的数据阈值及空气中的颗粒物浓度的数据阈值是可以后期进行修改的，比如根据环境对污染物和颗粒物的浓度明确规定不允许超过的数值，可以设定为阈值，便于对污染物浓度和颗粒物浓度进行及时监控，便于对其进行管控。同时还能保障工作人员的人身健康安全。
所述用于对所述功能单元发送来的数据进行分析和处理，具体地：
包括对所述气体监测单元1发送来的数据与所述污染物浓度的数据阈值进行分析比对，并将比对结果发送给所述显示子单元36进行显示；
还包括对所述颗粒物监测单元2发送来的数据与所述颗粒物浓度的数据阈值进行分析比对，并将比对结果发送给所述显示子单元36进行显示。
具体地，包括所述气体监测单元1和颗粒物监测单元2，对污染物的浓度和颗粒物的浓度进行监测，如若超过预设的阈值(如上文所述，阈值是可以修改的)，还可以发送警报信号，警报信号可以是声音信号、光信号或者拨打远程呼救信号，让工作人员第一时间掌握工作环境的安全状况处于危险状态，采取进一步的防护措施或者尽快离开现场，保障生命安全。
在本实施例中，主要是对空气中的污染物浓度的数据阈值及空气中的颗粒物浓度的数据阈值进行说明。在一些特定的场合，例如污染物、颗粒物浓度较高的工作场所，例如是煤矿、化工厂等工作场所，或者是火灾现场，工作人员(消防员)，工作人员本身并不知道污染物的浓度大小，通过设定空气中的污染物浓度的数据阈值及空气中的颗粒物浓度的数据阈值，让工作人员实时掌握所处工作环境的安全状况，提前预警安全事件。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种具有环境监测预警功能的智能穿戴设备，其特征在于，包括：背带主体，所述背带主体附着于工作人员身上，并用于安设主机，所述主机包括功能单元，所述功能单元包括：
气体监测单元，所述气体监测单元用于对空气中的污染物进行浓度监测；
颗粒物监测单元，所述颗粒物监测单元用于对空气中的颗粒物进行浓度监测；
还包括分析单元，所述分析单元与所述功能单元连接，并用于接收和分析处理所述功能单元发送来的数据。
2.如权利要求1所述的具有环境监测预警功能的智能穿戴设备，其特征在于，所述功能单元还包括：音视频摄像单元，所述音视频摄像单元用于对现场环境进行实时监控录像。
3.如权利要求1或2所述的具有环境监测预警功能的智能穿戴设备，其特征在于，所述功能单元还包括：生命体征监测单元，所述生命体征监测单元用于对工作人员的生命体征进行监测。
4.如权利要求1所述的具有环境监测预警功能的智能穿戴设备，其特征在于，所述气体监测单元内置高精度电化学传感器，并通过所述高精度电化学传感器对空气污染物进行浓度进行监测。
5.如权利要求1或4所述的具有环境监测预警功能的智能穿戴设备，其特征在于，所述空气污染物包括：SO2，NOx，CO，O3，H2S，NH3。
6.如权利要求1所述的具有环境监测预警功能的智能穿戴设备，其特征在于，所述颗粒物监测单元内置高精度光学传感器，并通过所述高精度光学传感器对空气中的颗粒物进行浓度监测。
7.如权利要求1或6所述的具有环境监测预警功能的智能穿戴设备，其特征在于，空气中的颗粒物包括PM2.5、PM10。
8.如权利要求1所述的具有环境监测预警功能的智能穿戴设备，其特征在于，所述分析单元包括通讯子单元、分析处理子单元、数据存储子单元、定位子单元、供电管理子单元及显示子单元、远程通信子单元；
所述通讯子单元用于所述分析处理子单元与其他子单元之间进行通讯；
所述分析处理子单元用于对所述功能单元发送来的数据进行分析和处理；
所述数据存储子单元用于对所述功能单元发送来的数据进行存储；
所述定位子单元用于对所述主机进行定位，并将所述主机的位置信息发送给所述分析处理子单元；
所述供电管理子单元用于对整个设备的供电情况进行管理；
所述显示子单元用于对所述功能单元发送来的数据进行显示；
所述远程通信子单元用于向远程终端或云端进行通信。
9.如权利要求8所述的具有环境监测预警功能的智能穿戴设备，其特征在于，所述用于对所述功能单元发送来的数据进行分析和处理，包括对所述功能单元发送来的数据，通过所述通讯子单元传输给所述数据存储子单元进行存储和/或传输给所述显示子单元进行显示。
10.如权利要求8所述的具有环境监测预警功能的智能穿戴设备，其特征在于，
所述数据存储子单元用于预存空气中的污染物浓度的数据阈值及空气中的颗粒物浓度的数据阈值；
所述用于对所述功能单元发送来的数据进行分析和处理，
包括对所述气体监测单元发送来的数据与所述污染物浓度的数据阈值进行分析比对，并将比对结果发送给所述显示子单元进行显示；
还包括对所述颗粒物监测单元发送来的数据与所述颗粒物浓度的数据阈值进行分析比对，并将比对结果发送给所述显示子单元进行显示。
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