CZ30577U1 - Systém monitorování a detekce - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká systému monitorování vybraných tělesných funkcí osob a detekce stavu bezprostředního okolního prostředí, ve kterém se osoby nachází.

Dosavadní stav techniky

Náplní práce zásahových složek je mnohdy činnost v prostředí s riziky ohrožujícími zdravotní stav zasahujících osob. Ať už se jedná o práci hasičů, policistů, vojáků, či jiných specialistů, je takový pracovní zásah nesmírně fyzicky a psychicky náročnou činností, která na zasahující osoby klade velké nároky, neboť chyba v tomto rizikovém prostředí může vést k fatálním následkům. Prostředí, ve kterém zásah probíhá, může rovněž obsahovat množství nástrah, se kterými se osoby vněm zasahující musí vypořádat, ať už se jedná o výskyt toxických plynů, ostatních jedů, ohně, radioaktivního materiálu, nepřátelských osob, atp.

Je známé technické vybavení, které mají zasahující osoby při sobě v průběhu zásahu, jako jsou například detektory nedýchatelných a toxických plynů, vysílačky pro komunikaci, dozimetry, atp. Nevýhody stávajícího vybavení spočívají vtom, že v průběhu zásahu, kdy zasahující osoba chrání sebe a současně vykonává svojí práci, nemůže vždy věnovat plnou pozornost tomuto technickému vybavení. Současně, pokud se osoba dostane do problémů, a není třeba schopna komunikovat rádiem, např. při ztrátě vědomí, může nastat časová prodleva, než zareagují ostatní zasahující členové týmu. V případech, kdy je osoba vystavena krizové situaci, nemusí si osoba procházející stresovou situací uvědomovat měnící se zdravotní stav a může se vystavit zvýšenému riziku pokračováním v zásahu.

Ačkoliv zpravidla probíhá radiová komunikace s velitelem zásahu, který koordinuje činnost nasazeného týmu, je velitel zásahu odkázán pouze na popis situace na základě komunikace s týmem, případně na základě přenášeného kamerového záznamu. Tyto informace musí velitel zásahu vyhodnocovat a musí rozhodovat o průběhu zásahu. Velitel zásahu může pro neúplnou znalost informací z místa zásahu vydat rozhodnutí, které povede více ke škodě, než ku prospěchu zasahujícího týmu, čímž je vystaven velkému stresu a to může ovlivnit kvalitu jeho rozhodnutí.

Rovněž je problematické při vyhodnocování provedeného zásahu provést rekonstrukci sledu událostí, včetně popisu prostředí, ve kterém se zásah udál. Osoby, které zásah provedly, podávají svědecké výpovědi, které mohou obsahovat nepřesné údaje, které můžou být zkresleny např. na základě působícího stresu, či díky velice rychlému průběhu sledu událostí. Záznam radiové komunikace obsahuje také omezené množství informací, takže rekonstrukce zásahu může být provedena nepřesně.

Úkolem technického řešení je vytvoření systému monitorování a detekce, který by monitoroval osoby a detekoval stav bezprostředního okolí a zároveň by zjištěné informace zprostředkoval v podobě dat na vzdálený terminál pro jejich zpracování, zobrazení a archivaci.

Podstata technického řešení

Vytčený úkol řeší systém pro monitorování a detekci vytvořený podle níže uvedeného technického řešení.

Systém monitorování a detekce slouží pro monitorování vybraných tělesných funkcí osob a detekci stavu bezprostředního okolního prostředí, ve kterém se osoby nachází.

Podstata technického řešení spočívá vtom, že systém zahrnuje alespoň jeden elektronický monitorovací prostředek pro monitorování tělesných funkcí osoby. Elektronický monitorovací prostředek je integrovaný do oděvu, nebo nositelný přímo na těle osdby. To je výhodné, protože integrací do oděvu je aplikace elektronických monitorovacích prostředků zjednodušena na pouhé oblečení sledované osoby, avšak takové oblečení má vyšší pořizovací náklady, než oblečení používané s oddělenými elektronickými monitorovacími prostředky nositelnými přímo na těle osoby.

-1 CZ 30577 U1

Systém rovněž zahrnuje alespoň jeden elektronický detektor stavu bezprostředního okolního prostředí integrovaný do oděvu, nebo upevnitelný k oděvu. Výhody integrace elektronických detektorů do oděvu jsou obdobné, jako u elektronických prostředků pro monitorování tělesných funkcí osoby, přičemž připadá v úvahu i levnější varianta s upevňováním detektorů k oděvu. Dále systém zahrnuje alespoň jednu elektronickou osobní jednotku upevnitelnou k oděvu. Elektronická osobní jednotka je opatřena alespoň jedním komunikačním rozhraním pro příjem a odesílání dat, alespoň jedním datovým úložištěm pro archivaci dat a uložení alespoň jednoho softwarového modulu pro provoz osobní jednotky zahrnující zpracování a vyhodnocení dat. Elektronická osobní jednotka v sobě soustředí všechna data ze všech monitorovacích prostředků a detektorů, se kterými komunikuje pomocí svého komunikačního rozhraní drátově nebo bezdrátově. Datové úložiště získaná data archivuje, elektronická osobní jednotka rovněž data zpracovává a vyhodnocuje pomocí instrukcí uložených v softwarových modulech. Osobní jednotka dále umožňuje získaná data bezdrátově přenést do zobrazovací jednotky. Systém dále zahrnuje alespoň jednu elektronickou zobrazovací jednotku pro vzdálené zobrazení dat, která je opatřena alespoň jedním komunikačním rozhraním a která je bezdrátově komunikačně propojena s elektronickou osobní jednotkou pro bezdrátový přenos dat. Elektronická zobrazovací jednotka je dále opatřena alespoň jedním datovým úložištěm pro archivaci dat přenesených z elektronické osobní jednotky a pro uložení alespoň jednoho softwarového modulu.

Ve výhodném uskutečnění systému monitorování a detekce podle technického řešení je elektronický monitorovací prostředek uzpůsoben pro monitorování alespoň jedné fyziologické funkce, případně parametru, ze skupiny tepová frekvence, saturace krve kyslíkem, teplota povrchu těla, pohybová aktivita. Nasnímaná data s aktuálním stavem těchto fyziologických funkcí nesou informaci o aktuální situaci monitorované osoby, jako např. zdaje osoba při vědomí a pohybuje se, zda se její organismus nechová nestandardně, atp.

Ve výhodném uskutečnění systému monitorování a detekce podle technického řešení je elektronický detektor uzpůsoben pro detekci alespoň jednoho stavu bezprostředního okolního prostředí ze skupiny přítomnost plynu, přítomnost radiace, teplota vzduchu, vlhkost vzduchu, tlak vzduchu. Je výhodné, pokud je elektronický detektor uzpůsoben pro detekci přítomnosti alespoň jednoho plynu ze skupiny NO_X, CO_X, NH₃ a CH4. Sledováním bezprostředního okolí je osoba chráněna před expozicí negativním vnějším vlivům, jako jsou toxické plyny, radiace, vysoká teplota, nebezpečně rostoucí tlak, atp.

Ve výhodném uskutečnění systému monitorování a detekce podle technického řešení jsou elektronické monitorovací prostředky a elektronické detektory opatřeny akumulátorem a bezdrátovým komunikačním rozhraním standardu Bluetooth pro přenos dat do elektronické osobní jednotky. Drátové propojení může omezovat pohyblivost osoby nebo propojovací dráty mohou být v průběhu sledování poškozeny, a proto je výhodné jejich nahrazení bezdrátovou komunikací.

Ve výhodném uskutečnění systému monitorování a detekce podle technického řešení je elektronická osobní jednotka vybavena akustickým a/nebo světleným poplašným prostředkem. V případě, že systém vyhodnotí z alespoň některých sledovaných dat informaci o stavu osoby, či o podmínkách v okolí jako kritickou, může být osoba upozorněna poplachovým signálem vystupujícím z poplašného prostředku.

Ve výhodném uskutečnění systému monitorování a detekce podle technického řešení je alespoň jeden ze softwarových modulů vyhodnocovací softwarový modul fyzické zátěže. Dílčí data o fyziologických funkcích, včetně vybraných dat o bezprostředním okolí, mohou být vyhodnoceny pro získání informace o fyzické zátěži organismu. Tato informace svojí výpovědní hodnotou usnadňuje posouzení naměřených dat dalším osobám obsluhující elektronickou zobrazovací jednotku. Dalšími softwarovými moduly jsou s výhodou bezpečnostní softwarový modul pro hlídání překročení limitních hodnot z hlediska zachování zdraví a zobrazovací softwarový modul pro zobrazení informací zakódovaných v přenesených datech. Uživatel, který má v držení elektronickou zobrazovací jednotku, nemusí rozumět zápisu dat, která jsou do zobrazovací jednotky přenášena, a proto slouží zobrazovací softwarový modul podobně jako . 9.

CZ 30577 Ul převodník, který může uložená data graficky interpretovat pro snadnější čtení informací v datech obsažených.

Ve výhodném uskutečnění systému monitorování a detekce podle technického řešení je elektronická zobrazovací jednotka tvořena zařízením ze skupiny tablet, chytrý telefon, laptop, desktop. S výhodou probíhá bezdrátová komunikace mezi elektronickou zobrazovací jednotkou a osobní jednotkou na frekvenci 868 MHz. Uvedená zařízení jsou komerčně běžně dostupná, přičemž jejich začlenění do systému je umožněno pomocí uložení softwarových modulů, které je z hlediska odborné instalace velice jednoduché. Komunikační frekvence 868 MHz umožňuje vytvoření spolehlivého bezdrátového komunikačního spojení až do vzdálenosti 500 m.

Ve výhodném uskutečnění systému monitorování a detekce podle technického řešení je propojení elektronické zobrazovací jednotky přes komunikační bezdrátové rozhraní s nadřazeným systémem ze skupiny dohledové středisko, operační středisko umožňující obousměrný bezdrátový přenos dat. Archivace dat v nadřazeném systému může posloužit k provádění statistik, k provádění rekonstrukcí proběhlých událostí, ke kontrolní činnosti, atp. Zobrazovací jednotka umožňuje vybraná data bezdrátově přenést do vzdáleného monitorovacího pracoviště, jež je s výhodou vybaveno aplikačním softwarovým modulem pro zpracování a vyhodnocení získaných dat uloženým na datovém úložišti serveru vzdáleného pracoviště. Toto monitorovací pracoviště je schopno zpracovávat data od několika zobrazovacích jednotek najednou, dále tyto data přeposílat mezi jednotlivými zobrazovacími jednotkami.

Mezi výhody systému monitorování a detekce patří jeho modifikovatelnost podle výběru sledovaných fyziologických veličin osob a stavů bezprostředního okolního prostředí, ve kterém se osoby nacházejí, čímž lze systém použít jak u hasičských záchranných složek, tak např. i u policie, ve vojenství, v průmyslu, ve sportu, ve zdravotnictví, atp. Každá oblast použití se zaměřuje na získání pro tuto oblast důležitých dat. Jednotlivé monitorovací prostředky a detektory se dají vyměňovat, zdvojovat, či upravovat. Je výhodné, že elektronická osobní jednotka přijímá a zaznamenává data z monitorovacích prostředků, vyhodnocuje je, archivuje je, a současně odesílá do elektronické zobrazovací jednotky. Pokud jsou data vyhodnocena tak, že vybočují z intervalu limitních hodnot, je spuštěn akustický či světelný poplach, což přináší výhodu vyšší bezpečnosti osob. Zobrazení informací na zobrazovací jednotce umožňuje prezentaci informací obsažených v datech např. veliteli zásahu, trenérovi, dozorujícímu zaměstnanci tak, aby tato zodpovědná osoba navrhla vhodná opatření. Zasílání dat do nadřazeného systému je vhodné např. pro dlouhodobý sběr dat pro statistické vyhodnocení, pro rekonstrukci událostí, atp.

Objasnění výkresu

Uvedené technické řešení bude blíže objasněno na následujících vyobrazeních, kde:

obr. 1 znázorňuje schéma propojení jednotlivých součástí systému monitorování a detekce. Příklad uskutečnění technického řešení

Na obr. 1 je vyobrazeno schéma příkladu možného uskutečnění systému pro monitorování a detekci. Systém zahrnuje elektronickou osobní jednotku 3, která je tvořena komunikačním rozhraním 4, datovým úložištěm 5 a elektronickým vybavením pro provoz elektronické osobní jednotky

3. Elektronické vybavení zahrnuje např. procesor, základní desku, napájecí akumulátor, atp., které odborník vždy použije v rámci rutinní odborné činnosti. Datové úložiště 5 je tvořeno např. pevným diskem HDD, nebo flash pamětmi, nebo SSD diskem, či jinou vhodnou alternativou pro uchování dat. Komunikační rozhraní 4 podporuje standardy Bluetooth, standard 802.11 (Wi-Fi), GSM komunikaci, a jiné další, přičemž není-li uvedeno jinak, jsou odborníkem uvedené standardy zaměnitelné za další známé komunikační standardy. Součástí osobní jednotky 3 je poplašný prostředek 6, který je tvořený LED diodami a reproduktorem pro generování zvukového signálu. Poplašný prostředek 6 je aktivován na základě instrukce z bezpečnostního softwarového modulu 10, který hlídá data překračující nastavené limitní hodnoty. Elektronická osobní jednotka 3 má své součásti uloženy v krytu, který ji chrání před poškozením, a na kterém jsou prostředky pro uchycení k oděvu, např. klipsna pro uchycení osobní jednotky k pásku u kalhot, případně je

-3CZ 30577 U1 elektronická osobní jednotka vložena do kapsy oděvu'.*Na datovém úložišti 5 je uložen softwarový modul obsahující instrukce pro zpracování a vyhodnocení naměřených dat a dále softwarový modul pro zajištění chodu osobní jednotky 3 s instrukcemi pro jednotlivé součásti elektronické osobní jednotky 3.

Z obr. 1 je patrné, že k osobní jednotce 3 jsou drátově připojeny čtyři monitorovací prostředky L Jedná se o monitorovací prostředek i pro monitorování saturace krve kyslíkem, který je nositelný přímo na těle v podobě čelenky opatřené např. čidlem k provádění pulsní oxymetrie, dále o monitorovací prostředek 1 pro monitorování tepové frekvence, který je nositelný přímo na těle v podobě hrudního pásu s čidlem např. pro měření změny elektrického potenciálu aktivitou srdce, dále monitorovací prostředek 1 pro monitorování teploty povrchu těla, který může v podobě náramku s čidlem pracujícím např. na principu termistoru, dále monitorovací prostředek i pro monitorování pohybové aktivity, který je realizován také ve formě hrudního pásu osazeného např. akcelerometry. V jiném nevyobrazeném uskutečnění technického řešení mohou být některé elektronické monitorovací prostředky I integrovány do oblečení, případně mohou být opatřeny akumulátorem a vysílačem pracujícím ve standardu Bluetooth o frekvenci 2,45 GHz pro bezdrátové komunikační propojení s elektronickou osobní jednotkou 3.

Dle vyobrazení na obr. 1 jsou současně k elektronické osobní jednotce 3 bezdrátově připojeny dva elektronické detektory 2. Jedná se o elektronický detektor 2 plynů, který rozpozná plyny ze skupiny NO_X, CO_X, NH₃ a CH4, dále o elektronický detektor 2 zvýšené radioaktivity, který je realizován např. fotodiodou. V nevyobrazeném příkladu provedení může být např. při sledování výkonnosti sportovců v rámci tréninku a vyhodnocení zátěže jejich organismu připojen elektronický detektor 2 teploty prostředí, tlaku vzduchu, atp., či při práci v průmyslu, např. při důlní těžbě pouze elektronický detektor 2 metanu. Elektronické detektory 2 jsou na vyobrazeném příkladu uskutečnění připojeny bezdrátově a elektronické detektory 2 jsou opatřeny nevyobrazeným akumulátorem a vysílačem pro vysílání ve standardu Bluetooth. Elektronické detektory 2 jsou upevněny k oděvu např. pomocí klipsů, přezek, nebojsou integrovány do kapes oděvu.

Elektronické monitorovací prostředky i a elektronické detektory 2 mohou být komerčně dostupnými řešeními, která lze zakoupit a zapojit do systému podle technického řešení.

Elektronická zobrazovací jednotka 8 je tvořena zařízením ze skupiny tablet, chytrý telefon, laptop, desktop, kde jde především o to, aby byla opatřena displejem pro zobrazování dat a informací v nich obsažených, dále komunikačním rozhraním 4, datovým úložištěm 5 a provozní elektronickou výbavou, jako je např. procesor, základová deska, akumulátor, atp. Komunikační rozhraní 4 je podobně řešeno jako u elektronické osobní jednotky 3. V tomto příkladu uskutečnění technického řešení se jedná o tablet. Na datovém úložišti 5 tabletu je uložen vyhodnocovací softwarový modul 7, který na základě získaných dat vypočte fyzickou zátěž organismu, např. ve formátu energetického výdeje, dále zobrazovací softwarový modul 9, který data převádí na obrazovou informaci čitelnou pro uživatele pracujícího s elektronickou zobrazovací jednotkou 8, např. ve formátu semaforové metody, včetně zobrazování historie vývoje hodnot na základě archivovaných dat. V tomto uskutečnění technického řešení má elektronická zobrazovací jednotka 8 k sobě připojeno až šest elektronických osobních jednotek 3.

Elektronická zobrazovací jednotka 8 je propojena komunikačním rozhraním 4 pracujícím na komunikačním standardu 802.11 (Wi-Fi) nebo mobilních technologiích 2G až 4G přes síť internet k nadřazenému systému 11, kterým je např. operační a informační středisko hasičského záchranného sboru, server trenérského týmu sportovců, server průmyslového závodu, atp. Tento nadřazený systém 11 je opatřen serverem s datovým úložištěm 5. Na serveru s datovým úložištěm 5 je instalován aplikační softwarový modul 12 umožňující dálkový sběr a záznam dat pro archivaci a zpracování, komunikaci, konfiguraci, vizualizaci, zpracování a vyhodnocování informačních událostí s možností vzájemného sdílení dat mezi zobrazovacími jednotkami.

Průmyslová využitelnost

Systém monitorování a detekce podle technického řešení nalezne uplatnění u bezpečnostních a záchranných složek, ve sportu, v průmyslu nebo ve zdravotnictví.

Claims (11)

NÁROKY NA OCHRANU

1. Systém monitorování a detekce pro monitorování tělesných funkcí osob a detekci stavu bezprostředního okolního prostředí, ve kterém se osoby nachází, vyznačující se tím, že systém zahrnuje alespoň jeden elektronický monitorovací prostředek (1) pro monitorování tělesných funkcí osoby integrovaný do oděvu, nebo nositelný přímo na těle osoby, že systém zahrnuje alespoň jeden elektronický detektor (2) stavu bezprostředního okolního prostředí integrovaný do oděvu, nebo upevnitelný k oděvu, že systém zahrnuje alespoň jednu elektronickou osobní jednotku (3) upevnitelnou k oděvu a opatřenou alespoň jedním komunikačním rozhraním (4) pro příjem a odesílání dat, dále opatřenou alespoň jedním datovým úložištěm (5) pro archivaci dat a uložení alespoň jednoho softwarového modulu pro provoz elektronické osobní jednotky (3) zahrnující zpracování a vyhodnocení dat, přičemž jsou elektronické monitorovací prostředky (1) a elektronické detektory (2) drátově nebo bezdrátově komunikačně propojeny pro přenos dat s komunikačním rozhraním (4) elektronické osobní jednotky (3), a současně systém zahrnuje alespoň jednu elektronickou zobrazovací jednotku (8) pro vzdálené zobrazení naměřených dat opatřenou alespoň jedním komunikačním rozhraním (4), která je bezdrátově komunikačně propojena s elektronickou osobní jednotkou (3) pro bezdrátový přenos dat, a která je dále opatřena alespoň jedním datovým úložištěm (5) pro archivaci dat a uložení alespoň jednoho softwarového modulu.

2. Systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že elektronický monitorovací prostředek (1) je uzpůsoben pro monitorování alespoň jedné fyziologické funkce, případně parametru, ze skupiny tepová frekvence, saturace krve kyslíkem, teplota povrchu těla, pohybová aktivita.

3. Systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že elektronický detektor (2) je uzpůsoben pro detekci alespoň jednoho stavu okolního prostředí ze skupiny přítomnost plynu, přítomnost radiace, teplota, vlhkost, tlak vzduchu.

4. Systém podle nároku 3, vyznačující se tím, že elektronický detektor (2) je uzpůsoben pro detekci přítomnosti alespoň jednoho plynu ze skupiny NO_X, CO_X, NH3 a CH4.

5. Systém podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že elektronické monitorovací prostředky (1) a elektronické detektory (2) jsou opatřeny akumulátorem a bezdrátovým komunikačním rozhraním standardu Bluetooth pro přenos dat do osobní jednotky (3).

6. Systém podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že osobní jednotka (3) je vybavena akustickým a/nebo světleným poplašným prostředkem (6).

7. Systém podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že alespoň jeden ze softwarových modulů je vyhodnocovací softwarový modul (7) fyzické zátěže, zobrazovací softwarový modul (9), bezpečnostní softwarový modul (10).

8. Systém podle některého z nároků laž7, vyznačující se tím, že elektronická zobrazovací jednotka (8) je tvořena zařízením ze skupiny tablet, chytrý telefon, laptop, desktop.

9. Systém podle některého z nároků laž8, vyznačující se tím, že bezdrátová komunikace mezi elektronickou zobrazovací jednotkou (8) a elektronickou osobní jednotkou (3) probíhá na frekvenci 868 MHz.

10. Systém podle některého z nároků laž9, vyznačující se tím, že elektronická zobrazovací jednotka (8) je přes komunikační rozhraní (4) bezdrátově komunikačně propojena s nadřazeným systémem (11) ze skupiny dohledové středisko, operační středisko, pro obousměrný bezdrátový přenos dat.

-5CZ 30577 U1

11. Systém podle některého z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že nadřazený systém (11) je opatřen serverem s datovým úložištěm (5) zahrnující aplikační softwarový modul (12).