CN204562126U

CN204562126U - 一种户外活动安全监控装置

Info

Publication number: CN204562126U
Application number: CN201520084675.9U
Authority: CN
Inventors: 卢庆龄; 王志辉; 何成铭; 张威; 赵华星; 王治涛
Original assignee: Academy of Armored Forces Engineering of PLA
Current assignee: Academy of Armored Forces Engineering of PLA
Priority date: 2015-02-05
Filing date: 2015-02-05
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2025-02-05

Abstract

本实用新型提供一种户外活动安全监控装置包括：用于检测用户信息检测设备安全状态的用户信息检测设备和能够与所述用户信息检测设备通讯的数据终端；所述用户信息检测设备设置有与所述数据终端传输信息的第一通讯模块，电源模块、定位模块和检测用户信息检测设备是否安全的加速度传感器；所述数据终端设备有硬件平台、操作系统和与所述用户信息检测设备传输信息的第二通讯模块，所述硬件平台包括处理器、存储器。因此，可以通过所述加速度传感器检测用户在三维方向上运动的特征，从而及时检测用户在户外活动中是否处于危险状态。

Description

一种户外活动安全监控装置

技术领域

本实用新型涉及安全监控的技术领域，尤其涉及一种户外活动安全监控装置。

背景技术

随着科学技术的进步，安全监控已经应用在我们的生活中的各个方面。比如，马路上检测车辆行驶状态的监控装置，小区里设置监控人员进出的安全监控装置，电力行业、石油行业中设置的火灾安全检测装置等。这些安全监控专制都为人们生活提供了有力的保障。

例如，在专利申请号为CN201020593231.5的中国专利中，公开了一种用于安全监控的高保真监控可视对讲机，该对讲机包括主机和分机；主机设置有主控台和监视器、变压器；分机设置有射灯、监控头、话筒及喇叭；并且主控台分别与监视器、射灯、监控头话筒及喇叭进行无线通讯；所以可以对油田、煤矿、银行等场合进行安全监控。

但是上述专利只实现了点对点的视频监控，并不能多个角度获取作业人员的操作视频。为了解决该技术问题，在专利申请号为CN201110549024.4的中国专利中，公开了一种户外作业安全监控系统，该监控系统在户外作业现场的作业点附近安装一个或者多个视频监控终端，并配备有与视频监控终端通讯的便携式无线语音终端，该无线语音终端由户外作业人员或者现场指挥人员随身佩戴；视频监控终端包括摄像头、视频编码器、视频信号发送器、天线电路；便携式语音终端包括主机箱、无线耳麦和语音转换模块等；这样可以更好地监控户外作业过程中存在的安全问题。

在另一份专利申请号为CN201220700366.6的中国专利中，公开了一种适用于户外作业安全监控的无线音频通讯系统，包括视频采集终端，视频采集终端内配置蓝牙适配器，蓝牙适配器的音频输入、输出分别与视频采集终端内编码器的音频输出、输入相连接；并且该无线音频通讯系统还设置有蓝牙耳机，蓝牙耳机与蓝牙适配器进行无线配对连接；这样实现前方作业人员的语音终端与现场采集单元之间安全、可靠和不间断的无线连接，极大地提高户外作业人员的人身安全，更好地适应各种野外及恶劣复杂环境中实时音频、视频通讯的需求；而且还方便作业人员携带。

发明人在实现本实用新型的过程中发现，上述现有技术并不能很好地从数据上体现用户在户外作业过程中身体是否有收到伤害。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供一种能够有效监控用户在户外活动是身体是否受到伤害的活动安全监控装置。

本实用新型提供的一种户外活动安全监控装置包括：用于检测用户信息检测设备安全状态的用户信息检测设备和能够与所述用户信息检测设备通讯的数据终端；所述用户信息检测设备设置有与所述数据终端传输信息的第一通讯模块，电源模块、定位模块和检测用户信息检测设备是否安全的加速度传感器；所述数据终端设备有硬件平台、操作系统和与所述用户信息检测设备传输信息的第二通讯模块，所述硬件平台包括处理器、存储器。因此，可以通过所述加速度传感器检测用户在三维方向上运动的特征，从而及时检测用户在户外活动中是否处于危险状态。

优选地，所述用户信息检测设备还设置有紧急报警按钮；这样用户信息检测设备可以及时通过用户信息检测设备向控制数据终端的人员报告自己处于危险状态。

优选地，所述数据终端也设置有定位模块，所述用户信息检测设备中的定位模块和所述数据终端中的定位模块都是GPS定位组件或者北斗卫星导航组件。因此，可以通过本实用新型提供的户外活动安全监控装置及时了解用户信息检测设备的位置信息，方便在用户信息检测设备检测到用户处于危险状态时，及时进行抢救。

优选地，所述用户信息检测设备中的第一通讯模块和所述数据终端中的第二通讯模块之间采用Zigbee无线通讯的方式交换信息。这种通讯方式可以实现安全地网络数据传输，并且传输距离可以达到1600米。

优选地，所述用户信息检测设备还设置有存储单元和扩展接口。进一步地，所述扩展接口可以连接脉搏传感器和/或心率传感器。因此，可以获取更多用户在户外活动中的身体状况信息。

优选地，所述数据终端设备还设置有显示屏和地图模块。因此，可以方便控制数据终端的人员可以通过用户信息检测设备及时、清楚地了解用户的位置信息。

优选地，所述硬件平台中存储器设置有至少三种阈值，所述三种阈值对应用户信息检测设备处于不同等级的危险状态；如果所述加速度传感器检测的值大于第一阈值，表示用户信息检测设备处于非常危险的状态；如果所述加速度传感器检测的值小于第一阈值，并且大于第二阈值，表示用户信息检测设备可能处于摔倒的状态；当所述加速度传感器检测的绝对值至少连续两次大于第三阈值，且小于第一阈值时，表示确认该用户信息检测设备处于摔倒的状态。因此，可以更加准确地了解用户是否处于危险的状态。

优选地，所述加速度传感器在所述用户信息检测设备中通过硅胶密封。因此，该用户信息检测设备还可以适应于有水的环境。

优选地，所述户外活动安全监控装置还设置有上级指控系统，所述上级指控系统可以与所述数据终端设备通过Socket封包加密传输的方式交换信息。因此，可以让用户信息检测设备检测的用户信息，更好地被记录和管理。

采用上述技术方案，如果用户在户外活动时，身体处于危险状态时，可以通过实用新型提供的户外活动安全监控装置能够有效、及时、准确地检测到，便于及时进行营救。

附图说明

图1为本实用新型实施例一涉及的一种户外活动安全监控装置的结构框图；

图2为本实用新型实施例一涉及的一种户外活动安全监控装置中用户信息检测设备的结构框图；

图3为本实用新型实施例二涉及的一种户外活动安全监控装置的结构框图；

图4为本实用新型实施例二涉及的一种户外活动安全监控装置中用户信息检测设备的电路图；

图5为本实用新型实施例二涉及的一种户外活动安全监控装置中用户信息检测设备传输信息的流程图；

图6为本实用新型实施例三涉及的一种户外活动安全监控装置中数据终端信息读取的流程图；

图7本实用新型实施例二涉及的一种户外活动安全监控装置中判定用户信息检测设备安全等级的流程图；

图8为本实用新型实施例三涉及的一种户外活动安全监控装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明，需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本实用新型，而非对本实用新型的限定性解释。

实施例一

如图1、图2所示，优选地，本实施例提供的一种户外活动安全监控装置包括：用于检测用户信息检测设备安全状态的用户信息检测设备1、2和能够与用户信息检测设备1、通讯的数据终端3；用户信息检测设备1、2设置有与数据终端3传输信息的第一通讯模块，电源模块、定位模块和检测用户信息检测设备是否安全的加速度传感器12；数据终端设备3有硬件平台4、操作系统6和与用户信息检测设备1、2传输信息的第二通讯模块8，硬件平台4包括处理器5、存储器6。因此，可以通过所述加速度传感器12检测用户在三维方向上运动的特征，从而及时检测用户在户外活动中是否处于危险状态。

如图2所示，本实施例提供的用户信息检测设备包括与加速度传感器12连接的单片机11，和与单片机11连接的Zigbee(译为“紫蜂”，它与蓝牙相类似，是一种新兴的短距离无线通讯技术，用于传感控制应用)模块16，该Zigbee模块16构成第一通讯模块的一部分，而且Zigbee模块16具有价位低、低速率、短距离、低功率等优点，而且数据传输还更加安全；另外，这种通讯方式可以实现安全地网络数据传输，并且传输距离可以达到1600米。

优选地，用户信息检测设备1、2还设置有紧急报警按钮；这样用户信息检测设备可以及时通过用户信息检测设备向控制数据终端的人员报告自己处于危险状态。

优选地，数据终端3也设置有定位模块，用户信息检测设备1、2中的定位模块和数据终端3中的定位模块都是GPS(美国最早提出来的一种定位标准)定位组件或者北斗卫星导航组件；本实施例优选的是采用北斗双模模块13。因此，可以通过本实施例提供的户外活动安全监控装置及时了解用户信息检测设备的位置信息，方便在用户信息检测设备检测到用户处于危险状态时，及时进行抢救。

优选地，用户信息检测设备1还设置有存储单元和扩展接口15，存储单元采用TF卡14；向用户信息检测设备1供电的电源，实施例一种优选的电源为电池管理模块17。进一步地，扩展接口可以连接脉搏传感器和/或心率传感器。因此，可以获取更多用户在户外活动中的身体状况信息。

优选地，加速度传感器12在用户信息检测设备中通过硅胶密封。因此，该用户信息检测设备1、2还可以适应于有水的环境。

实施例二

如图3所示，实施例二相对于实施例一，在数据终端设备3还设置有显示屏43和地图模块72，优选地，显示屏43为7英寸的LCD电容触摸屏；而且实施例二中的用户信息检测设备1、2同样设置有与实施例一相同的单片机11，与单片机11连接的加速度传感器12、北斗双模模块13、TF卡14、扩展接口15和Zigbee模块16，以及电池管理模块17。因此，可以方便数据终端指挥人员及时、清楚地了解用户信息检测设备的位置信息。

优选地，本实施例提供的硬件平台4是基于Smart210构建的，当然也可以基于Tiny210进行构建；处理器41采用cotexTM-A8嵌入式处理器；存储器42包括1GHz主频、512M内存和1G FLASH(闪存)存储器；优选地，所述通讯模块8包括北斗双模模块81和Zigbee模块82，该通讯模块8直接集成在所述硬件平台上，构成第二通讯模块的一部分。ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、高数据速率；适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备；ZigBee网络中的设备可分为协调器(Coordinator)、汇聚节点(Router)、传感器节点(EndDevice)等三种角色；该系统以数据终端3搭载ZigBee协调器，用户信息检测设备1、2作为汇聚节点接入，实现自组网数据传输，理论距离可达1600米。

优选地，本实施例中的加速度传感器采用ADXL345，它是一款超低功耗3轴加速度计，分辨率高，测量范围广；数字输出数据为16位二进制补码格式，通过I²C数字接口访问；可以测量静态重力加速度以及运动或冲击导致的动态加速度；体积小，适合移动设备应用。

优选地，本实施例中的用户信息检测设备1、2中的加速度传感器12，通过I²C总线采集用户状态信息，然后将数据打包成协议通过Zigbee传送给数据终端 3。并且用户信息检测设备1、2设置有电源开关和紧急报警按钮，按下按钮是向终端发出紧急求救信号。

优选地，本实施例中的单片机11的型号采用C8051F121，这种单片机集成了单片复合信号系统的微控制器，具有32个数字I/O引脚，并且结合了高度精密的模拟数据转换器和一个高吞吐量的8051CPU，可以很好的处理模拟信号，计算处理数据的能力好。

优选地，所述操作系统7烧刻Android 4.0系统71，使得安全监控装置具有良好的拓展性与通用性，程序APP(Application的缩写，通常指移动设备上的应用软件，或称移动设备客户端)使用Java编程，采用Eclipse开发环境开发，包含地图程序(简写为MAPAPP)无线网络管理程序、班成员数据接收、处理、标记、存储等基本模块；接口调用C语言编写封装的串口驱动SO库，进行Zigbee串口的读写，地图采用Tencent MapSDK(腾讯公司的地图软件包)或者Baidu MapSDK(百度的地图软件包)开发，使用MapActivity(地图软件中的一种操作名称)类加载地图，ItemizedOverlay(地图软件中的一种操作名称)类标注坐标点。程序APP使用Java编程，运行于Android操作系统；地图模块使用Tencent MapSDK(腾讯公司的地图软件包)或者Baidu MapSDK(百度的地图软件包)开发；位置坐标、速度、加速度等信息接收自ZigBee模块，通过串口读取数据，底层实现上使用JNI接口调用C语言编写封装的串口驱动SO库；这样使得系统更加安全、操作更加人性化。

如图4为本实施例涉及的一种户外活动安全监控装置中用户信息检测设备实现的具体电路图。

如图5所示，本实施例提供的一种户外活动安全监控装置中用户信息检测设备信息传递方法包括：

S0、开始，启动户外活动安全监控装置；

S1、接收导航数据，即接收用户信息检测设备中北斗双模模块中的数据；

S2、接收加速度传感器的数据，即接收加速度传感器ADXL345的数据，需要说明的是步骤S1和S2不分先后顺序；

S3、读取本地信息，即读取步骤S1和步骤S2中传递的数据；

S4、读取上述按钮的信息，即读取用户信息检测设备是否发出了紧急危险信号；

S5、将步骤S3和步骤S4中的数据进行打包，然后通过串口发送给Zigbee模块，这些数据报告经度，纬度，海拔，速度，三个维度方向上的加速度ax、ay、az，危险信号，结束；

S6、将步骤S5中的信息通过Zigbee发送给数据终端；然后重新回到步骤S3，进入到下一个循环；这样就可以不间断、及时的保持用户信息检测设备和数据终端3之间的信息传递。

图6本实用新型实施例二涉及的一种户外活动安全监控装置中数据终端的信息的传递方法；

S01、开始，启动户外活动安全监控装置；

S02、读取导航数据，即读取接收用户信息检测设备传输的导航数据；

S03、解析加速度传感器数据，即解析用户信息检测设备传输的加速度传感器中检测的数据；

S04、读本地信息，即读取数据终端中的导航数据、预定的操作、检测、对比方法等；

S05、显示在地图上，即把用户信息检测设备的位置和自己的位置，和相关危险信号清楚地显示在数据终端3的显示屏上。

并且步骤S05之后，也会不断地执行S01、S02、S03、S04，这样才可以不间断、及时的保持用户信息检测设备和班组长之间的信息传递。

优选地，本实施例中的操作系统中数据管理使用了轻量级的SQLite数据库，占用资源非常小，在嵌入式开发中具有极大优势，同时在Android操作系统下也具有良好的兼容性与独立性；SQLite通过数据库级上的独占性和共享锁来实现独立事务处理，运行安全稳定；而且SQLite语句丰富，操作简便。

优选地，硬件平台中存储器42设置有至少三种阈值，三种阈值对应用户信息检测设备处于不同等级的危险状态。更进一步地，如果加速度传感器检测的值大于第一阈值，表示用户信息检测设备处于非常危险的状态；如果加速度传感器检测的值小于第一阈值，并且大于第二阈值，表示用户信息检测设备可能处于摔倒的状态；当加速度传感器检测的绝对值至少连续两次大于第三阈值，且小于第一阈值时，表示确认该用户信息检测设备处于摔倒的状态。因此，可以更加准确地了解用户信息检测设备是否处于危险的状态。

具体地检测步骤如图7所示，通过加速度传感器对“个人节点”对碰撞、摔倒等做检测，一旦检测到此类较危险状态，输出成相应的危险值(0～1)，通过zigbee给数据终端3；终端会发出不同程度的报警声，同时在导航地图上显示；三轴加速度传感器提取人体加速度，选择直角坐标系，Z轴为人体直立时的方向，X轴为水平向前方向为，Y轴为水平左侧方向；合成加速度为对于碰撞非常危险的状况，直接报警。设置TH0＝6g,TH1设置3.85g，TH2设置0.2g，TH3设置0.3g；其中g就是重力加速度。

首先读取用户信息检测设备中的加速度传感器的值，当a>TH0(上述第一阈值)时，输出危险值为1；当a<TH0时，进入用户信息检测设备可能摔倒的情况进行判断，对于摔倒等比较危险的情况，排除跳跃、跑步、急停等剧烈运动造成的误判情况，设置三次判断；当TH1(上述第二阈值)<a<TH0时，疑似摔倒，进入第二次判断。延时1s，每0.5s计算a平均值，TH2设置2.5g，当连续8次|a-g|<TH2时，人体处于静止状态(可能是急停、摔倒)，进入第三次判断。对静止后0.5s采样平均值进行判断，若a的绝对值减去g之后的值还大于TH3，即a的绝对值大于1.3g(上述第三阈值)；则该用户信息检测设备必然是非站立(站立时a＝-g)，即摔倒；此时危险值为0.5；其他情况可以判定用户信息检测设备处于不危险的状态，此时危险值为0。

实施例三

实施例三与实施例二设置有相同的用户信息检测设备1、2和数据终端3，对于相同的部分不再重复描述；不同点在于，实施例三提供的安全监控装置还设置有上级指控系统10，上级指控系统10可以与数据终端3之间通过Scoket封包进行数据传输；这样可以实现户外活动或者作业的用户、数据终端指挥人员、指挥所三级数据沟通，Socket封包加密传输，确保上传下达即时安全。

采用本实用新型上述优选的实施方式，至少可以解决以下问题中的一种：1、解决旅游团管理及户外运动队的安全监控；2、接口丰富，方便扩展脉搏、心率等传感器掌握户外活动用户身体状况；3、使用安卓平台开发，设备成本低，移植性强，易推广；4、解决了用户信息检测设备训练成绩等数据数字化管理问题。

最后需要说明的是，上述说明仅是本实用新型的最佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，都可利用上述揭示的做法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和简单的替换等，这些都属于本实用新型技术方案保护的范围。

Claims

1.一种户外活动安全监控装置，其特征在于，包括：

用于检测用户信息检测设备安全状态的用户信息检测设备和能够与所述用户信息检测设备通讯的数据终端；

所述用户信息检测设备设置有与所述数据终端传输信息的第一通讯模块，电源模块、定位模块和检测用户信息检测设备是否安全的加速度传感器；

所述数据终端设备有硬件平台、操作系统和与所述用户信息检测设备传输信息的第二通讯模块，所述硬件平台包括处理器、存储器。

2.如权利要求1所述的户外活动安全监控装置，其特征在于，所述用户信息检测设备还设置有紧急报警按钮。

3.如权利要求1所述的户外活动安全监控装置，其特征在于，所述数据终端也设置有定位模块，所述用户信息检测设备中的定位模块和所述数据终端中的定位模块都是GPS定位组件或者北斗卫星导航组件。

4.如权利要求1所述的户外活动安全监控装置，其特征在于，所述用户信息检测设备中的第一通讯模块和所述数据终端中的第二通讯模块之间采用Zigbee无线通讯的方式交换信息。

5.如权利要求1所述的户外活动安全监控装置，其特征在于，所述用户信息检测设备还设置有存储单元和扩展接口。

6.如权利要求5所述的户外活动安全监控装置，其特征在于，所述扩展接口可以连接脉搏传感器和/或心率传感器。

7.如权利要求1所述的户外活动安全监控装置，其特征在于，所述数据终端设备还设置有显示屏和地图模块。

8.如权利要求1所述的户外活动安全监控装置，其特征在于，所述硬件平台中存储器设置有至少三种阈值，所述三种阈值对应用户信息检测设备处于不同等级的危险状态；如果所述加速度传感器检测的值大于第一阈值，表示用户信息检测设备处于非常危险的状态；如果所述加速度传感器检测的值小于第一阈值，并且大于第二阈值，表示用户信息检测设备可能处于摔倒的状态；当所述加速度传感器检测的绝对值至少连续两次大于第三阈值，且小于第一阈值时，表示确认该用户信息检测设备处于摔倒的状态。

9.如权利要求1所述的户外活动安全监控装置，其特征在于，所述加速度传感器在所述用户信息检测设备中通过硅胶密封。

10.如权利要求1所述的户外活动安全监控装置，其特征在于，所述户外活动安全监控装置还设置有上级指控系统，所述上级指控系统可以与所述数据终端设备通过Socket封包加密传输的方式交换信息。