CN204410795U - 一种实时监测人体相关数据的智能穿戴设备 - Google Patents

一种实时监测人体相关数据的智能穿戴设备 Download PDF

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Abstract

本实用新型是一种实时监测人体相关数据的智能穿戴设备,由设备本体(1)和设备腕带(5)组成,设备本体(1)包括设备控制板(2)、LED显示灯(3)、LED光感触点(4);所述设备控制板(2)安装在本体(1)的正面,镶嵌在设备本体(1)内;所述LED显示灯(3)设置在设备本体(1)的正面,在设备穿戴后暴露在外,便于起到警示作用;所述LED光感触点(4)设置在设备本体(1)的背面贴近身体的一侧,便于感知体内血液流动情况;腕带(5)由腕带漏眼(51)和腕带搭扣(52)构成,分别位于设备本体(1)两端,所述搭扣(52)与漏眼(51)的结构便于手环式穿戴设备的扣合与松开。本设备方便24小时佩戴,实现监测跌倒的功能,佩戴者和监护人的移动设备进行信息绑定并将信息实时发送监测信息至监护管理人员。

Description

一种实时监测人体相关数据的智能穿戴设备
技术领域
本实用新型涉及对人体相关数据进行监测的设备,尤其是涉及监测人体跌倒、心跳、地理位置等信息的设备,该设备可以直接穿戴在身上或是整合到用户的衣服或配饰上,并将监测到的相关数据通过无线通讯网络获取。
背景技术
随着苹果手表、谷歌智能眼镜感念的出现,市场上出现了许多可穿戴产品,例如咕咚智能手环等,这些可穿戴设备能够进行运动测算(行走步数、公里数、燃烧卡路里计算)和睡眠监控(睡眠质量、深睡、浅睡或是唤醒),这些计算的结果可以通过蓝牙设备或数据线传输至智能手机(苹果或安卓手机)进行显示、汇总、测算等。这些设备简单易用,使用者能够有效的对自身运动情况进行了解和掌握。
现有的可穿戴产品,大多用来测算运动相关的数据(如步行数、公里数、卡路里等),以及对睡眠质量的监测,还没有对于跌倒、心跳、地理位置同时进行监测的设备,现有的血压、心跳监测产品测量数据单一,有心跳测算的没有跌倒测算,有跌倒测算的但没有心跳测算,另外老人、儿童用监护报警设备,也无法在室外的非监测环境的情况下对监护对象进行有效的监测和报警。
目前相关技术领域内有关监测跌倒和心跳的智能穿戴设备很少,因此,迫切需要一种设备,能够针对老年人和儿童进行全天候监测跌倒、心跳和位置等信息,不管被监护对象是在室内还是在室外,均可及时有效的将监测到的信息实时发送至数据管理中心和监护对象的家属的移动设备上;对于跌倒、心跳异常等情况,能够及时报警,将报警信息发送至相关人员,使老人、儿童得到及时救助。
发明内容
本实用新型的目的是设计一种智能可穿戴设备,能实时监测老年人及儿童的心跳、跌倒、地理位置(GPS信息)等信息,通过蓝牙或者无线网络将监测的数据实时发送至处理服务器,再由PC、智能手机等终端设备接收报警信息,及时发现佩戴者身体出现的问题,挽救可能发生的不测。
为了实现本实用新型的目的,提出以下技术方案:
一种实时监测人体相关数据的智能穿戴设备,,所述智能穿戴设备由设备本体1和设备腕带5组成,
所述设备本体1包括设备控制板2、LED显示灯3和LED光感触点4;所述设备控制板2安装在本体1的正面,镶嵌在设备本体1内;所述LED显示灯3设置在设备本体1的正面外表面,在设备穿戴后暴露在外,便于起到警示作用;所述LED光感触点4设置在设备本体1的背面贴近身体的一侧,便于感知体内血液流动情况;
所述腕带5由腕带漏眼51和腕带搭扣52构成,分别位于设备本体1两端,所述搭扣52与漏眼51的搭扣结构便于手环式穿戴设备的扣合与松开。
所述设备控制板2包括:核心控制模块21、三轴加速传感模块22、脉搏传感模块23、SIM卡模块24、GPS定位模块25、蓝牙模块和电源模块26。
所述核心控制模块21为MSP430F149芯片,具有60KB+256字节FLASH,2KBRAM,所述MSP430F149芯片包括基本时钟模块、看门狗定时器、带3个捕获/比较寄存器和PWM输出的16位定时器、带7个捕获/比较寄存器和PWM输出的16位定时器、2个具有中断功能的8位并行端口、4个8位并行端口、模拟比较器、12位A/D转换器、2个串行通信接口等模块。
所述三轴加速传感模块22设置在设备控制板2中,监测物件运动和方向,根据物件运动和方向改变输出信号的电压值;模块内的三轴加速度传感器22与所述核心控制模块21连接,其输出为一个电压值,所说输出电压根据其运动方向以及设定的传感器灵敏度而改变其输出电压;
所述脉搏传感模块23为一种光电传感模块,设置在设备控制板2中与连接,测量用户的脉搏数据,并将数据传至核心控制模块21。
所述LED光感触点4是一个带有放大和消噪功能的光学放大器,通过所述LED光照反射后监测血液量的变化从而得到人体的实时心率。
所述SIM卡模块24设置在设备控制板2中,其包括SIM卡底座、SIM卡相关接口及SIM800L通信模块,所述SIM800L通信模块与核心控制模块21连接;当设备处于无法获取到GPS定位信息时采用SIM卡模块24获取基站定位信息,并通过SIM卡模块24的GPRS通信功能将跌倒报警、位置信息、以及用户心跳发送至云端服务器,并有云端服务器处理后发送至监护人员。
所述GPS定位模块25设置在设备控制板中2,与核心控制模块21连接;所述核心控制模块21过GPS模块25获取卫星定位信息,当在室外接受到卫星定位信号的条件下优先使用GPS定位信息,该定位信息通过SIM卡模块24输出。
所述可穿戴设备通过所述蓝牙模块或数据线等方法连接手机,将设备监测到的心跳、位置、跌倒实时通过手机上的3G模块和SIM卡发送至云服务器,云服务器数据将实时发送至监护管理中心和监护人员。
所述设备与手机账号绑定,每个设备具有唯一的二维码,通过手机APP进行绑定后,服务器将接收到的数据处理后发送至与该设备绑定的APP账户上,设备收集到的数据将固定发送至被绑定的手机APP账户中。
本实用新型的有益效果:
1)通过三轴加速度传感器测量,能够有效区分正常的运动状态和跌倒状态,根据这些状态再建立计算模型,实现监测跌倒的功能;
2)配备有SIM卡通讯定位模块,可实现无论室内还是室外,都可将被监测对象的跌倒、心跳、位置等信息实时发送监测信息至监护管理人员;
3)每个设备有唯一的识别用二维码,用户可直接扫描二维码,将佩戴者和监护人的移动设备进行信息绑定,可实现一对多的绑定;
4)外观设计更轻薄舒适,用户可以方便24小时佩戴;
5)设备具有防水功能,洗澡时仍可佩戴,洗澡时跌倒也可及时救助。
附图说明
图1为本实用新型的智能穿戴设备电路原理图;
图2为设备的外侧表面结构示意图;
图3为设备的内侧表面结构示意图;
图4为设备正面结构示意图;
图5为设备背面结构示意图。
图中序号为:1-设备本体、2-设备控制板、3-LED显示灯、4-LED光感触点、5-设备腕带、21-核心控制模块、22-三轴加速传感模块、23-脉搏传感模块、24-SIM卡模块、25-GPS定位模块、26-电源模块、51-腕带漏眼、52-腕带搭扣。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合附图和具体实施例,对本实用新型进一步详细说明。
本实用新型的智能穿戴设备是一种能采集跌倒、心跳、位置信息的手环式穿戴设备,其结构包括:
1、设备本体1和设备腕带5,本体1包括设备控制板2、LED显示灯3、LED光感触点4。设备控制板2安装在本体1的正面,镶嵌在本体1内;LED显示灯3设置在本体1的正面,在设备穿戴后暴露在外,便于起到警示作用;LED光感触点4设置在本体1的背面贴近身体的一侧,便于感知体内血液流动情况;
2、腕带5由腕带漏眼51和腕带搭扣52构成,分别位于本体1两端,搭扣52与漏眼51的结构便于手环式穿戴设备的扣合与松开。
3、设备控制板2包括:核心控制模块21、三轴加速传感模块22、脉搏传感模块23、SIM卡模块24、GPS定位模块25和电源模块26。其中,
1)核心控制模块21为MSP430F149芯片,该芯片是美国TI公司推出的超低功耗微处理器,有60KB+256字节FLASH,2KBRAM,包括基本时钟模块、看门狗定时器、带3个捕获/比较寄存器和PWM输出的16位定时器、带7个捕获/比较寄存器和PWM输出的16位定时器、2个具有中断功能的8位并行端口、4个8位并行端口、模拟比较器、12位A/D转换器、2个串行通信接口等模块。该单片机具有功耗低、强大的处理能力、丰富的片上外围模块、系统工作稳定、方便高效的开发环境等诸多优点并且陈本低廉。
2)三轴加速传感模块22设置在设备控制板2中,模块内的三轴加速度传感器与核心控制模块21连接,三轴加速度传感器是监测物件运动和方向的传感器,它根据物件运动和方向改变输出信号的电压值,X、Y、Z轴的信号在不运动或不被重力作用的状态下加速度为0g,其输出为一个电压值。三轴加速度传感器有不同的灵敏度级别,如果沿着某一个方向运动,或者受到重力作用,输出电压就会根据其运动方向以及设定的传感器灵敏度而改变其输出电压; 再通过单片机进行A/D(模 /数)转换,就可以读取信号进而监测老人运动状态,当三轴加速传感模块22获得数据与老人跌倒三轴加速度模型相似时,同时通过脉搏传感模块23测量用户的脉搏数据;通过GPS定位模块25或SIM卡模块24获得用户位置数据,通过SIM卡模块24的GPRS通信功能将跌倒报警、位置信息、以及用户心跳发送至云端服务器,并有云端服务器处理后发送至监护人员。
3)LED光感触点4本质是一个带有放大和消噪功能的光学放大器,通过佩戴后通过LED光照反射后监测血液量的变化从而得到人体的实时心率。控制板内部的光电传感模块23接收信息,将信息传至核心控制模块21,此测量方法测量方便,准确率高
4)SIM卡模块24设置在设备控制板2中,包括SIM卡底座、SIM卡相关接口及SIM800L通信模块,SIM800L通信模块与中央处理器21连接;当设备处于无法获取到GPS定位信息时采用SIM卡模块24获取基站定位信息,并通过SIM卡模块24输出跌倒报警以及位置信息。
5)GPS定位模块25设置在设备控制板中2,包括GPS定位模块25,GPS定位模块与中央处理器21连接;中央处理器2通过GPS模块25获取卫星定位信息,当在室外利于接受卫星定位信号的条件下优先使用GPS定位信息,并通过SIM卡模块24输出跌倒报警以及位置信息。
6)通讯功能:可穿戴设备可以通过设备控制板中2中的通信模块、蓝牙模块或数据线等方法连接手机,设备监测到的心跳、位置、跌倒实时通过手机上的3G模块和SIM卡发送至云服务器,服务器数据将实时发送至监护管理中心和监护人员。
7)设备与手机账号绑定:每个设备都有唯一的设备二维码,通过手机APP进行绑定后,服务器将接收到的数据处理后发送至与该设备绑定的APP账户上,设备收集到的数据将固定发送至被绑定的手机APP账户中。
本实用新型可以实时监测跌倒、心跳、位置信息。采用光感触点,佩戴者接触即可采集心跳信息。具有SIM卡无线通讯定位模块,佩戴者无需再使用手机等通信设备即可监测数据。将实时监测老年人及儿童的跌倒、心跳、位置(GPS信息)等数据信息实时发送至云处理服务器,再由终端PC、智能手机等移动设备接收信息,实时了解设备穿戴者的身体状况,佩戴着跌倒时可发出报警信息,GPS信息定位跌倒者,通知救护人员及时救护。
以上所述的具体实施例,对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已,并不用于限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种实时监测人体相关数据的智能穿戴设备,其特征在于,所述智能穿戴设备由设备本体(1)和设备腕带(5)组成,
所述设备本体(1)包括设备控制板(2)、LED显示灯(3)和LED光感触点(4);所述设备控制板(2)安装在本体(1)的正面,镶嵌在设备本体(1)内;所述LED显示灯(3)设置在设备本体(1)的正面外表面,在设备穿戴后暴露在外,便于起到警示作用;所述LED光感触点(4)设置在设备本体(1)的背面贴近身体的一侧,便于感知体内血液流动情况;
所述腕带(5)由腕带漏眼(5(1))和腕带搭扣(52)构成,分别位于设备本体(1)两端,所述搭扣(52)与漏眼(5(1))的搭扣结构便于手环式穿戴设备的扣合与松开。
2.根据权利要求1所述的智能穿戴设备,其特征在于,所述设备控制板(2)包括:核心控制模块(21)、三轴加速传感模块(22)、脉搏传感模块(23)、SIM卡模块(24)、GPS定位模块(25)、蓝牙模块和电源模块(26)。
3.根据权利要求2所述的智能穿戴设备,其特征在于,所述核心控制模块(21)为MSP430F149芯片,具有60KB+256字节FLASH,2KBRAM,所述MSP430F149芯片包括基本时钟模块、看门狗定时器、带3个捕获/比较寄存器和PWM输出的16位定时器、带7个捕获/比较寄存器和PWM输出的16位定时器、2个具有中断功能的8位并行端口、4个8位并行端口、模拟比较器、12位A/D转换器、2个串行通信接口等模块。
4.根据权利要求2所述的智能穿戴设备,其特征在于,所述三轴加速传感模块(22)设置在设备控制板(2)中,监测物件运动和方向,根据物件运动和方向改变输出信号的电压值;模块内的三轴加速度传感器(22)与所述核心控制模块(21)连接,其输出为一个电压值,所说输出电压根据其运动方向以及设定的传感器灵敏度而改变其输出电压。
5.根据权利要求2所述的智能穿戴设备,其特征在于,所述脉搏传感模块(23)为一种光电传感模块,设置在设备控制板(2)中与连接,测量用户的脉搏数据,并将数据传至核心控制模块(21)。
6.根据权利要求2所述的智能穿戴设备,其特征在于,所述LED光感触点(4)是一个带有放大和消噪功能的光学放大器,通过所述LED光照反射后监测血液量的变化从而得到人体的实时心率。
7.根据权利要求2所述的智能穿戴设备,其特征在于,所述SIM卡模块(24)设置在设备控制板(2)中,其包括SIM卡底座、SIM卡相关接口及SIM800L通信模块,所述SIM800L通信模块与核心控制模块(21)连接;当设备处于无法获取到GPS定位信息时采用SIM卡模块(24)获取基站定位信息,并通过SIM卡模块(24)的GPRS通信功能将跌倒报警、位置信息、以及用户心跳发送至云端服务器,并有云端服务器处理后发送至监护人员。
8.根据权利要求2所述的智能穿戴设备,其特征在于,所述GPS定位模块(25)设置在设备控制板中(2),与核心控制模块(21)连接;所述核心控制模块(21)过GPS模块(25)获取卫星定位信息,当在室外接受到卫星定位信号的条件下优先使用GPS定位信息,该定位信息通过SIM卡模块(24)输出。
9.根据权利要求1-8其中之一所述的智能穿戴设备,其特征在于,所述可穿戴设备通过所述蓝牙模块或数据线等方法连接手机,将设备监测到的心跳、位置、跌倒实时通过手机上的3G模块和SIM卡发送至云服务器,云服务器数据将实时发送至监护管理中心和监护人员。
10.根据权利要求9所述的智能穿戴设备,其特征在于,所述设备与手机账号绑定,每个设备具有唯一的二维码,通过手机APP进行绑定后,服务器将接收到的数据处理后发送至与该设备绑定的APP账户上,设备收集到的数据将固定发送至被绑定的手机APP账户中。
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