CN205898189U - 一种穿戴式冲击检测设备及系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种穿戴式冲击检测设备及系统。所述冲击检测设备包括：传感器、处理器、存储器和报警装置；所述处理器分别与所述传感器、所述报警装置以及所述存储器双向通信连接；所述传感器用于采集用户的所处环境的参数并发送给所述处理器；所述处理器用于将所述环境的参数储存到所述存储器中，并根据预设算法处理后得到用户的伤害等级；所述报警装置用于接收来自所述处理器的伤害等级数据并提醒用户；所述传感器为压力传感器和加速度传感器。本实用新型提供的控制方法以及系统基于上述冲击检测设备实现。本实用新型提高伤害等级判断结果的准确性。
Description
技术领域
本实用新型涉及检测技术领域，具体涉及一种穿戴式冲击检测设备及系统。
背景技术
在战争条件下，人们经常处于爆炸的环境中，其中爆炸产生的冲击波导致环境压力的突变使头部产生直接伤害即一次伤害；爆炸冲击波带来的高速弹片以及建筑物倒塌对头部的击伤为二次伤害；当伤者倒地时，与坚硬的固体发生撞击即三次伤害。
伤者在二次伤害或者三次伤害时，颅脑受到中度或者重度伤害，此时身边人员可以及时发现伤者的情形。但是爆炸产生的一次伤害对颅脑产生的一次伤害，由于外表不明显，导致早期治疗时容易被忽视，从而给伤者的健康留下隐患，甚至会影响后续的正常生活。
另外，在生产生活中、高空跌落、交通车祸以及体育运动等原因导致的不同程度的颅脑操作也时有发生，尤其在机械、建筑、矿山等生产作业时，意外坠落和高空坠物的击打事件对作业者头部会造成颅脑的损伤。这种坠落物对人体伤害主要由加速度冲击力引起，与战争环境中弹片对头部击打作用原理类似，也往往造成外不可见的颅脑伤害，从而已被人们忽略而耽误治疗。
为避免伤害或者及时发现问题，在战争环境或者工业生产过程中需要人们穿戴防护头盔，并在防护头盔的上设置数据采集模块，检测并记录受到的冲击，以便可能在屏幕上显示结果。但是由于防护头盔的防护或屏蔽作用，采集的加载数据并不等同于人体所受到的加载。同时，由于不同头盔的型号、材料以及缓冲性能的不同，数据采集模块专一性较强，通用性能较差。例如，公开号为CN104585954A的中 国专利申请中公开了可实时监测矿工健康的智能头盔装置，在头盔的内部安装一个光传感器。该光传感器紧贴矿工的头部，同时在后脑勺的位置布置一个处理器。该处理器可以把收集到的生理体征信息传输到地面调度室，用以实时监测矿工的身体状况。这种以心率等生理指标作为伤害的依据受到人心理状态影响较大。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种穿戴式冲击检测设备及系统，可以解决现有技术中压力传感器仅能测量单方向压力引起的伤害等级判断不准确的问题。
第一方面，本实用新型提供了一种穿戴式冲击检测设备，包括：传感器、处理器、存储器和报警装置；所述处理器分别与所述传感器、所述报警装置以及所述存储器双向通信连接；
所述传感器用于采集用户的所处环境的参数并发送给所述处理器；
所述处理器用于将所述环境的参数储存到所述存储器中，并根据预设算法处理后得到用户的伤害等级；
所述报警装置用于接收来自所述处理器的伤害等级数据并提醒用户；
所述传感器为压力传感器和加速度传感器。
可选地，所述压力传感器为NPP-301A-700A型号的压力传感器；所述加速度传感器为ADXL375型号的加速度传感器。
可选地，所述压力传感器还包括运算放大电路；所述运算放大电路包括：运算放大器U1A、运算放大器U1B、运算放大器U2B、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25和电容C9；其中，
所述运算放大器U1A的同相输入端连接所述压力传感器的输出端N_out，反相输入端通过所述电阻R20连接所述运算放大器U1B的反 相输入端，第一电源端输入5V电源，第二电源端接地，输出端通过所述电阻R21连接所述运算放大器U2B的反相输入端以及通过所述电阻R18连接反相输入端；
所述运算放大器U1B的同相输入端连接所述压力传感器的输出端P_out，反相输入端通过所述电阻R19连接其输出端；输出端通过所述电阻R22以及所述电阻R24接地；
所述运算放大器U2B的同相输入端连接所述电阻R24的未接地端，输出端通过所述电阻R23连接其反相输入端；所述运算放大器U2B的输出端还通过所述电阻R25以及电容C9接地。
可选地，所述处理器为MC9508QG8型号的单片机芯片。
可选地，所述冲击检测设备还包括通信模块，所述通信模块为蓝牙电路、射频电路、GSM、CDMA、3G、4G和5G中的一种或者多种。
第二方面，本实用新型还提供了一种穿戴式冲击检测设备系统，包括多个如上文所述的冲击检测设备，每个冲击检测设备之间通过通信模块通信连接，用于获取其他冲击检测设备的伤害等级报警信息。
由上述技术方案可知，本实用新型中检测设备包括压力传感器和加速度传感器构成的传感器采集环境参数，然后由处理器对环境参数中的压力以及加速度进行处理以得到用户的伤害等级。本实用新型利用压力与加速度传感器可以解决现有技术中仅利用压力传感器进行冲击检测时导致判断结果不准确的问题，从而提高伤害等级判断结果的准确性。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：
图1是本实用新型实施例提供的一种穿戴式冲击检测设备框图；
图2是图1所示穿戴式冲击检测设备中压力传感器的温度补偿电路图；
图3是图1所示穿戴式冲击检测设备中压力传感器的放大电路图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
第一方面，本实用新型提供了一种穿戴式冲击检测设备，如图1所示，包括：传感器1、处理器2、报警装置3和存储器4。处理器2分别与传感器1、报警装置3以及存储器4双向通信连接。
传感器1用于采集用户的所处环境的参数并发送给处理器2；
处理器2用于将所述环境的参数储存到存储器4中，并根据预设算法处理后得到用户的伤害等级；
报警装置3用于接收来自处理器2的伤害等级数据并提醒用户；
传感器1为压力传感器11和加速度传感器12。
本实用新型实施例中通过设置压力传感器11和加速度传感器12可以采集设备所受到的压力以及加速度，根据压力与加速度共同确定伤害等级，可以提高伤害等级判断结果的准确性。
需要说明的是，本实用新型实施例中加速度传感器为ADXL375型号的加速度传感器。本实用新型技术人员可以根据需要选择其他型号的加速度传感器或者具有测量加速度功能的电路实现本申请的技术方案。由于ADXL375型号的加速度传感器为现有技术，在此不再详细说明。
需要说明的是，本实用新型实施例中处理器为MC9508QG8型号的单片机芯片。本实用新型实施例中该处理器仅用于根据压力与加速度根据预设算法判断伤害等级。利用现有技术中的现有程序即实现数据的比较判断，本领域技术人员可以根据具体使用场景选择其他芯片实现，本实用新型不作限定。
本实用新型实施例提供的压力传感器为NPP-301A-700A型号的压阻型 压力传感器。当然，本领域技术人员也可以采用其他类型的压力传感器，同样可以实现本申请的技术方案，本实用新型不作限定。
实际应用中，压力传感器11还具有温度补偿电路。如图2所示，该温度补偿电路包括：运算放大器U2A、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16和电阻R17。
电阻R11与电阻R12串联后分别连接5V电源与运算放大器U2A的同相输入端，其中电阻R12的一端连接5V电源，电阻R11的一端连接运算放大器U2A的同相输入端。另外，在电阻R11与电阻R12的连接点处连接到地GND。
运算放大器U2A的反相输入端通过电阻R17接地GND；输出端通过电阻R13与电阻R17后接地GND。该运算放大器U2A的输出端连接压力传感器NPP301的第6管脚(-out)与第8管脚(+In)，同时经过电阻R14连接压力传感器NPP301的第2管脚(+out)。
电阻R15与电阻R16串联后连接该压力传感器NPP301的第4管脚(-In)和第5管脚(-In)，并且电阻R15与电阻R16的连接点通过电阻R17接地GND。
由于该温度补偿电路为现有技术中常用电路，在此不再说明。另外，本实用新型实施例中压力传感器11还包括运算放大电路。如图3所示，该运算放大电路包括：运算放大器U1A、运算放大器U1B、运算放大器U2B、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25和电容C9。其中，运算放大器U1A的同相输入端连接压力传感器的输出端N_out，反相输入端通过电阻R20连接运算放大器U1B的反相输入端，第一电源端输入5V电源，第二电源端接地，输出端通过电阻R21连接运算放大器U2B的反相输入端以及通过电阻R18连接反相输入端。运算放大器U1B的同相输入端连接压力传感器的输出端P_out，反相输入端通过电阻R19连接其输出端；输出端通过电阻R22以及电阻R24接地。运算放大器U2B的同相输入端连接电阻R24的未接地端，输出端通过电阻R23连接其反相输入端；运算放大 器U2B的输出端还通过电阻R25以及电容C9接地。
该放大电路的工作原理如下：
运算放大器U1A和U1B缓冲输入电压，输出作为运算放大器U2B的输入，由于差动放大电路提供两端匹配的高阻抗，以便使输入源阻抗对电路共模抑制的影响为最小。增益电阻R20连接在两个输入缓冲器的求和点之间。输入电压经过放大后的差分电压呈现在R1(图中未示出，U1A的反馈电阻，连接U1A的输出端与反相输入端)、R19、R20三只电阻上，差分增益通过R20进行调整。其他电阻匹配为R21＝4.7K，R25＝R20＝1K，R18＝R19＝20K，R23＝10K，单位欧姆，该放大电路的放大倍数约为100倍。
当Nout输入增大，Pout输入不变，经过R20电阻电流增大，R20两端分压增大，U1A与U1B输出电压增大，AD0处电压减小；
当Nout输入不变，Pout输入增大，经过R20电阻电流减小，U1A与U1B输出电压减小，AD0处电压增大。
实施例二
本实用新型实施例还提供了一种穿戴式冲击检测设备系统，包括多个如上文所述的冲击检测设备，每个冲击检测设备之间通过通信模块通信连接，用于获取其他冲击检测设备的伤害等级报警信息。
需要说明的是，本实用新型实施例中冲击检测设备还包括通信模块，所述通信模块为蓝牙电路、射频电路、GSM、CDMA、3G、4G和5G中的一种或者多种。本领域技术人员可以根据具体使用场景选择其他通信模块，本实用新型不作限定。
需要说明的是，本实用新型实施例中各冲击检测设备之间可以互相采集各个冲击检测设备的伤害等级报警信息。即当其中一个冲击检测设备发生报警时，会以广播的方式发送给该系统内的其他冲击检测设备，这样可以使所有佩戴冲击检测设备的用户及时发现该用户的受伤情况，使距离较近的用户及时为受伤用户治疗。
当然也可以把系统中多个冲击检测设备中的一个设置为主冲击检测设备，剩余的为辅冲击检测设备，所有辅冲击检测设备只向主冲击检测设备发送报警信息，而任意两个辅冲击检测设备之间不通信。当主冲击检测设备发生故障时，再将其中一个辅冲击检测设备设置有主冲击检测设备。
综上所述，本实用新型实施例提供的一种穿戴式冲击检测设备及系统，通过设置压力传感器与加速度传感器，结合压力与加速度两个参数判断用户的伤害等级，可以克服仅仅使用压力传感器测量单一方向的压力而引起的判断结果不正确的问题，即提高了伤害等级判断结果的准确率。另外，通过调整压力传感器以及加速度传感器的工作状态，可以使冲击检测设备工作在低功耗状态下，提高电源的续航时间。
在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (6)
1.一种穿戴式冲击检测设备，其特征在于，包括：传感器、处理器、存储器和报警装置；所述处理器分别与所述传感器、所述报警装置以及所述存储器双向通信连接；
所述传感器用于采集用户的所处环境的参数并发送给所述处理器；
所述处理器用于将所述环境的参数储存到所述存储器中，并根据预设算法处理后得到用户的伤害等级；
所述报警装置用于接收来自所述处理器的伤害等级数据并提醒用户；
所述传感器为压力传感器和加速度传感器。
2.根据权利要求1所述的穿戴式冲击检测设备，其特征在于，所述压力传感器为NPP-301A-700A型号的压力传感器；所述加速度传感器为ADXL375型号的加速度传感器。
3.根据权利要求2所述的穿戴式冲击检测设备，其特征在于，所述压力传感器还包括运算放大电路；所述运算放大电路包括：运算放大器U1A、运算放大器U1B、运算放大器U2B、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25和电容C9；其中，
所述运算放大器U1A的同相输入端连接所述压力传感器的输出端N_out，反相输入端通过所述电阻R20连接所述运算放大器U1B的反相输入端，第一电源端输入5V电源，第二电源端接地，输出端通过所述电阻R21连接所述运算放大器U2B的反相输入端以及通过所述电阻R18连接反相输入端；
所述运算放大器U1B的同相输入端连接所述压力传感器的输出端P_out，反相输入端通过所述电阻R19连接其输出端；输出端通过所述电阻R22以及所述电阻R24接地；
所述运算放大器U2B的同相输入端连接所述电阻R24的未接地端，输出端通过所述电阻R23连接其反相输入端；所述运算放大器U2B的输出端还通过所述电阻R25以及电容C9接地。
4.根据权利要求1所述的穿戴式冲击检测设备，其特征在于，所述处理器为MC9508QG8型号的单片机芯片。
5.根据权利要求1所述的穿戴式冲击检测设备，其特征在于，还包括通信模块，所述通信模块为蓝牙电路、射频电路、GSM、CDMA、3G、4G和5G中的一种或者多种。
6.一种穿戴式冲击检测设备系统，其特征在于，包括多个如权利要求1～5任一项所述的冲击检测设备，每个冲击检测设备之间通过通信模块通信连接，用于获取其他冲击检测设备的伤害等级报警信息。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201620630962.XU CN205898189U (zh) | 2016-06-23 | 2016-06-23 | 一种穿戴式冲击检测设备及系统 |
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| CN (1) | CN205898189U (zh) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN105953839A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-09-21 | 北京理工大学 | 一种穿戴式冲击检测设备及控制方法、系统 |
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2016
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