SK9982Y1 - Monitorovacie zariadenie záchranných zložiek - Google Patents

Abstract

Monitorovacie zariadenie záchranných zložiek možno zaradiť do oblasti zvýšenia bezpečnosti osôb a slúži na sledovanie vitálnych ukazovateľov a parametrov okolo nositeľa. Zariadenie je nositeľné, použiteľné pri zásahu záchranných zložiek. Koncepcia zariadenia umožňuje jeho nasadenie aj pri dlhodobom monitorovaní osôb, kde by sa sledoval dlhodobo zdravotný stav počas pracovnej služby a pod. Monitorovacie zariadenie záchranných zložiek pozostáva z mikrokontrolérov (2a, 2b), snímačov teploty (3a, 3b) a vlhkosti (4a, 4b), akcelerometrov s gyroskopom (5a, 5b), GPS (6), snímača tepu (8) a senzora plynov (11). Monitorovacie zariadenie je napájané batériami (13a, 13b) a cez bezdrôtové komunikačné rozhranie (7a, 7b, 7c) je spojené s monitorovacou zobrazovacou jednotkou (9), pomocou ktorej sa môžu sledovať aktuálne merané údaje a môže sa odoslať notifikácia na dispečing, a v prípade potreby sa môže privolať pomoc, ak nastane mimoriadna udalosť.

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka monitorovania bezpečnosti záchranných zložiek s cieľom zvýšiť ochranu a zdravie jednotlivcov. Toto technické riešenie možno zaradiť do oblasti zvýšenia bezpečnosti osôb.

Doterajší stav techniky

Monitorovacie zariadenia sú stále vo vývoji a neustále sa zdokonaľujú, aby lepšie vyhovovali potrebám záchranných zložiek. Súčasný trend smeruje k väčšej prepojenosti a automatizácii týchto zariadení, čo umožňuje rýchlejšie a presnejšie monitorovanie a analyzovanie údajov.

V rámci rozvoja monitorovacích zariadení sa kladie dôraz na vylepšenie senzorových technológií, aby boli schopné zachytávať a spracovávať viac informácií z prostredia a zároveň minimalizovať rušenie a chybovosť. Ďalším dôležitým aspektom je vývoj sofistikovaných softvérových nástrojov na analýzu a vizualizáciu údajov, ktoré umožňujú lepšiu interpretáciu a rozhodovanie na základe dostupných informácií.

Vzhľadom na rôznorodosť záchranných zložiek a ich potreby je dôležité, aby monitorovacie zariadenia boli flexibilné a prispôsobiteľné. To znamená, že musia byť schopné integrovať sa s existujúcimi systémami a komunikovať s rôznymi typmi vybavenia a technológií používaných záchrannými zložkami.

Celkovo je súčasný stav monitorovacích zariadení používaných záchrannými zložkami veľmi perspektívny, a to vďaka technologickému pokroku a zvýšenému dôrazu na zvýšenie bezpečnosti, efektívnosti a ochrany životov v rámci záchranných operácií.

Podstata technického riešenia

Podstata technického riešenia je založená na realizácii cenovo dostupného monitorovacieho systému na báze mikrokontrolérov, keďže na sledovanie kritických ukazovateľov počas zásahu záchranných zložiek postačuje výkon malého riadiaceho člena v spojení so snímačmi. Technickým riešením sa realizuje v dostatočnej miere priame zaznamenanie zdravotných ukazovateľov a parametrov okolia nositeľa. Riadiaci algoritmus zariadenia je založený na sledovaní zrýchlení v osiach x, y, z, sledovania orientácie a rovnako sledovanie teploty, vlhkosti okolia a plynov okolo nositeľa. Zároveň sa monitorujú ukazovatele, ako tep, teplota a vlhkosť, na osobe, na ktorej je systém pripevnený. Technické riešenie je založené na vyslaní upozornenia do monitorovacej jednotky a dispečing vozidla alebo iného bezdrôtovo pripojeného prostriedku, ktorý umožňuje privolanie pomoci alebo obsluhy.

Hlavným konštrukčným prvkom je sústava dvoch mikrokontrolérov, ktoré poskytujú možnosť pripojiť rôzne snímače a integrované bezdrôtové komunikačné rozhranie na prenos dát. Ako riadiaca jednotka je využitý mikrokontrolér Arduino MKR, ktorý svojimi hardvérovými schopnosťami poskytne dostatočný výkon a rozhranie na komunikáciu. Tento typ mikrokontroléra v spojení s navrhovanými senzormi, komunikačnými modulmi a batériami je osadený do plastového puzdra na tele nositeľa a taktiež aj na prilbe.

Dlhodobé fungovanie je zabezpečené vďaka low-level riadiacemu programu. Len čo systém zaznamená „kritickú hodnotu“ z niektorých sledovaných ukazovateľov, zariadenie odošle pomocou bezdrôtového rozhrania upozornenie o mimoriadnej udalosti. Ako vzdialený nadriadený monitorovací člen sa mimo nebezpečného miesta zásahu nachádza dispečerská jednotka, ktorá sleduje jednotlivých nositeľov zariadení. V prípade, že nastane kritická udalosť, je možné z tohto bodu upozorniť ďalších účastníkov zásahu, prípadne zavolať ďalšie záchranné zložky.

Monitorovacie zariadenie záchranných zložiek slúži na monitorovanie životných funkcií nositeľa aj s parametrami okolia (teplota, vlhkosť, plyny). Toto zariadenie by malo byť umiestnené na tele človeka a obsahovať senzory na meranie teploty, vlhkosti a plynov. Okrem toho by malo obsahovať aj akcelerometer a gyroskop na sledovanie polohy a detegovanie nárazu. Údaje by sa odosielali pomocou komunikačnej technológie LORA dispečerovi pri zásahovom vozidle. Zariadenie by malo mať automatické privolanie pomoci, ako aj manuálne spustenie núdzového privolania pomoci.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na obr. 1 je znázornené celkové usporiadanie funkčných častí monitorovacieho zariadenia.

Príklady uskutočnenia

Na obr. 1 je znázornená bloková schéma technického riešenia. Monitorovacie zariadenie je rozdelené do troch podskupín a dvanásť funkčných častí. Centrálna jednotka 1 pozostáva z mikrokontroléra 2a centrálnej jednotky, na ktorý je napojený vnútorný snímač 3a teploty, vnútorný snímač 4a vlhkosti, akcelerometer, gyroskop 5a centrálnej jednotky, GPS 6, bezdrôtové rozhranie 7a centrálnej jednotky a batéria 13a centrálnej jednotky. Na prilbe 10 nositeľa zariadenia je umiestnený mikrokontrolér 2b prilby, na ktorý je napojený akcelerometer, gyroskop 5b prilby, bezdrôtové rozhranie 7a prilby, senzor 11 plynov a batéria 13b prilby. Externé snímače 12 sú napojené na mikrokontrolér 2a centrálnej jednotky a pozostávajú z externého snímača 3b teploty, externého snímača 4b vlhkosti a snímača 8 tepu. Na mikrokontrolér 2a centrálnej jednotky je ako pomocné zariadenie pripojená bezdrôtovým rozhraním 7c pre dispečing monitorovacia zobrazovacia jednotka 9.

Podstatou zariadenia je monitorovanie stavov pomocou vnútorného snímača 3a teploty a externého snímača 3b teploty, vnútorného snímača 4a vlhkosti a externého snímača 4b vlhkosti, akcelerometra, gyroskopu 5a centrálnej jednotky a akcelerometra, gyroskopu 5b prilby, GPS 6, snímača 8 tepu a senzora 11 plynov. Uvedené snímače a senzory sú napojené na mikrokontroléry v centrálnej jednotke 1 na tele nositeľa a na prilbe 10 nositeľa. Mikrokontrolér 2a centrálnej jednotky je napájaný batériou 13a centrálnej jednotky a mikrokontrolér 2b prilby je napájaný batériou 13b prilby, pričom tieto mikrokontroléry 2a, 2b komunikujú pomocou bezdrôtového komunikačného rozhrania 7a, 7b, 7c.

Monitorovacie zariadenie má za hlavnú úlohu sledovať stav nositeľa, či nedochádza ku kritickej zmene teploty a vlhkosti, či nedošlo k nejakému kritickému pádu alebo úderu tela alebo hlavy, monitorujú sa nebezpečné plyny v okolí človeka a taktiež jeho poloha v priestore. Zariadenie nájde uplatnenie v oblasti, kde zasahujú ochranné zložky hlavne pri aktivitách s nebezpečnými parametrami okolia. Zariadenie na základe senzorov vyhodnotí, či sa nositeľ nenachádza v nebezpečnej situácii alebo nespadol, nestratil vedomie, resp. či nie je paralyzovaný. Ak zariadenie vyhodnotí takýto stav, vďaka jeho bezdrôtovým komunikačným rozhraniam je možné na diaľku monitorovať stavy alebo privolať pomoc. Okrem toho je možné aj manuálne spustenie núdzového privolania pomoci, ak sa nositeľ ocitne vo veľkom nebezpečenstve.

Na sledovanie údajov je k dispozícii monitorovacia zobrazovacia jednotka 9 umiestnená na zápästí nositeľa. Táto jednotka umožňuje nositeľovi monitorovať svoje životné funkcie a prijímať dôležité informácie z centrálnej jednotky. Na displeji sú zobrazené dôležité údaje, ako je srdcový tep, teplota, vlhkosť, pohybové údaje a informácie o polohe. Monitorovacia zobrazovacia jednotka 9 tiež umožňuje nositeľovi v prípade potreby komunikovať s dispečerom alebo záchranným personálom prostredníctvom integrovaného komunikačného rozhrania.

Celkový návrh tohto monitorovacieho zariadenia záchranných zložiek je založený na spoľahlivých senzoroch a vyspelých technológiách. Výhodou je jeho malá veľkosť a kompaktný dizajn, ktorý umožňuje pohodlné nosenie a minimalizuje obmedzenia pohybu nositeľa.

Priemyselná využiteľnosť

Monitorovacie zariadenie na sledovanie jednotiek ochranných zložiek nájde uplatnenie aj pri sledovaní stavu zamestnancov, ktorý sa pohybujú v rizikových podmienkach.

Okrem toho, po vhodnej modifikácii by bolo možné takéto monitorovacie zariadenie využiť aj v priemyselnom prostredí na sledovanie environmentálnych parametrov okolia. Tieto parametre by mohli zahŕňať kvalitu ovzdušia, výskyt nebezpečných látok, teplotu, vlhkosť a ďalšie. Ak by sa dosiahli nebezpečné hodnoty týchto sledovaných veličín, nielen miestne upozornenia by boli aktivované, ale aj bezpečnostné zložky by boli informované.

Takéto modifikované monitorovacie zariadenie by mohlo byť integrované do priemyselných prostredí, ako sú továrne, sklady, chemické závody a iné, s cieľom zabezpečiť bezpečné pracovné podmienky a minimalizovať riziká pre zamestnancov. Monitorovanie kvality ovzdušia by umožnilo identifikáciu prítomnosti škodlivých plynov alebo častíc, čo by umožnilo rýchlu reakciu a prijatie opatrení na ochranu zdravia zamestnancov.

Okrem toho by sledovanie teploty a vlhkosti okolia pomohlo identifikovať potenciálne rizikové situácie, ako je prílišná horúčava alebo vysoká vlhkosť, ktoré by mohli mať negatívny vplyv na zamestnancov alebo na procesy v priemyselnom prostredí. Týmto spôsobom by bola dosiahnutá prevencia vážnych úrazov, chorôb a poškodenia majetku.

V prípade, že by boli zaznamenané nebezpečné hodnoty sledovaných parametrov, takéto monitorovacie zariadenie by automaticky vygenerovalo upozornenia a informácie by sa okrem miestnych oznámení dostali aj k bezpečnostným zložkám, ktoré by mohli podniknúť vhodné opatrenia na zvládnutie situácie.

Takéto využitie monitorovacích zariadení v priemysle by prispelo k zvýšeniu bezpečnosti pracovníkov, znižovaniu rizík a minimalizácii potenciálnych negatívnych vplyvov na životné prostredie.

Zoznam vzťahových značiek

- Centrálna jednotka

2a - Mikrokontrolér centrálnej jednotky

2b - Mikrokontrolér prilby

3a - Vnútorný snímač teploty

3b - Externý snímač teploty

4a - Vnútorný snímač vlhkosti

4b - Externý snímač vlhkosti

5a - Akcelerometer, gyroskop centrálnej jednotky

5b - Akcelerometer, gyroskop prilby

- GPS

7a - Bezdrôtové rozhranie centrálnej jednotky

7b - Bezdrôtové rozhranie prilby

7c - Bezdrôtové rozhranie pre dispečing

- Snímač tepu

- Monitorovacia zobrazovacia jednotka

- Prilba

- Senzor plynov

- Externé snímače

13a - Batéria centrálnej jednotky

13b - Batéria prilby

Claims (1)

1. Monitorovacie zariadenie záchranných zložiek, vyznačujúce sa tým, že pozostáva z mikrokontroléra (2a) centrálnej jednotky, na ktorý je napojený vnútorný snímač (3a) teploty, vnútorný snímač 5 (4a) vlhkosti, akcelerometer, gyroskop (5a) centrálnej jednotky, GPS (6), bezdrôtové rozhranie (7a) centrálnej jednotky a batéria (13a) centrálnej jednotky, z mikrokontroléra (2b) prilby, na ktorý je napojený akcelerometer, gyroskop (5b) prilby, bezdrôtové rozhranie (7a) prilby, senzor (11) plynov a batéria (13b) prilby, pričom na mikrokontrolér (2a) centrálnej jednotky je napojený aj externý snímač (3b) teploty, externý snímač (4b) vlhkosti a snímač (8) tepu a ako pomocné zariadenie je na mikrokontrolér (2a) centrálnej jednotky 10 pripojená monitorovacia zobrazovacia jednotka (9) pomocou bezdrôtového rozhrania (7c) pre dispečing.