本發(fā)明涉及一種傳感器檢測(cè)裝置，尤其是涉及一種監(jiān)測(cè)室內(nèi)人員疲勞度的手環(huán)及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

當(dāng)今隨著社會(huì)壓力的增大，人們的工作時(shí)長(zhǎng)也不斷的增多，很多工作人員處于過度疲勞的亞健康狀態(tài)，對(duì)人體的健康有著巨大的危害，過度疲勞有可能會(huì)引發(fā)很多種疾病，更有甚者會(huì)造成過勞死這樣的悲劇。人在疲勞時(shí)往往身體協(xié)調(diào)性差、大腦支配力下降、注意力分記憶力下降、思維遲緩、動(dòng)作緩慢，因而很容易判斷失誤，從而造成事故?，F(xiàn)在，很多公司白領(lǐng)、程序員等等辦公室人員由于長(zhǎng)時(shí)間工作，很難判斷出他們的工作強(qiáng)度和疲勞程度，這樣很容易發(fā)生猝死的事故。因此，監(jiān)測(cè)室內(nèi)人員工作強(qiáng)度及疲勞度的手環(huán)的研制有著非常實(shí)際的意義和廣泛的用途。

現(xiàn)在的檢測(cè)人體疲勞度的方法有很多種，有的通過檢測(cè)人體血液容積信息來分析人體疲勞度，有的通過化驗(yàn)分析唾液淀粉酶的含量來分析人體疲勞度，有的通過檢測(cè)人的語(yǔ)言與大腦活力來分析人體疲勞度，還有一些通過采取問答法、測(cè)量心跳法等等來分析人體疲勞度。這些方法雖然可以采用，但是都有一定的缺點(diǎn)，不是準(zhǔn)確度不高，就是應(yīng)用起來比較麻煩。

申請(qǐng)公布號(hào)為cn105788175a的中國(guó)專利公開了一種駕駛員疲勞駕駛預(yù)警手環(huán)，佩戴在駕駛員手腕上，包括手環(huán)主體和手環(huán)連，手環(huán)主體包括電源模塊、姿態(tài)傳感器、脈搏傳感器、時(shí)鐘模塊、振動(dòng)電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、微控制器和語(yǔ)音報(bào)警模塊，各模塊均與微控制器電性相連，姿態(tài)傳感器用以測(cè)量駕駛員手臂的三軸加速度，脈搏傳感器用以測(cè)量駕駛員的心率。通過姿態(tài)傳感器和脈搏傳感器檢測(cè)駕駛員的狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)駕駛員處于疲勞狀態(tài)時(shí)，通過語(yǔ)音和振動(dòng)電機(jī)提示駕駛員。然而該預(yù)警手環(huán)功能單一，僅靠自身的語(yǔ)音和振動(dòng)來提示駕駛員，沒有進(jìn)行全面的預(yù)警和保護(hù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種具有疲勞監(jiān)測(cè)、室內(nèi)定位等功能的監(jiān)測(cè)室內(nèi)人員疲勞度的手環(huán)及系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種監(jiān)測(cè)室內(nèi)人員疲勞度的手環(huán)，包括手環(huán)主體和手環(huán)帶，所述的手環(huán)主體中內(nèi)置有相互連接的脈搏傳感器和測(cè)控模塊，所述的手環(huán)主體中還內(nèi)置有無線收發(fā)器，所述的無線收發(fā)器與測(cè)控模塊連接，脈搏傳感器將被測(cè)人員脈搏信號(hào)發(fā)送給測(cè)控模塊，測(cè)控模塊進(jìn)行信號(hào)的特征提取和處理，將處理結(jié)果通過無線收發(fā)器向外發(fā)送。

所述的測(cè)控模塊為cotex-m4內(nèi)核的stm32l476低功耗單片機(jī)。

所述的無線收發(fā)器為具有l(wèi)ora組網(wǎng)能力的sx1278芯片。

所述的手環(huán)帶上設(shè)有針扣和針孔。

一種帶有所述的監(jiān)測(cè)室內(nèi)人員疲勞度的手環(huán)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括手環(huán)、集中器、路由器、服務(wù)器和客戶端，手環(huán)中的無線收發(fā)器依次與集中器、路由器、服務(wù)器和客戶端連接，無線收發(fā)器與集中器之間通過lora網(wǎng)絡(luò)連接。

所述的集中器內(nèi)置sx1278芯片和用于與路由器通信的esp8266無線模塊。

所述的客戶端包括pc和手機(jī)。

所述的集中器獲取其與無線收發(fā)器之間的rssi信號(hào)強(qiáng)度信息，從而對(duì)手環(huán)主體進(jìn)行定位。

所述的無線收發(fā)器默認(rèn)處于睡眠狀態(tài)，所述的集中器以設(shè)定周期向無線收發(fā)器廣播發(fā)送帶有匹配信息的喚醒碼，無線收發(fā)器收到后喚醒碼進(jìn)行匹配，若匹配成功，則無線收發(fā)器進(jìn)入工作狀態(tài)，否則繼續(xù)保持睡眠狀態(tài)。

所述的無線收發(fā)器進(jìn)入工作狀態(tài)后，接收集中器發(fā)來的數(shù)據(jù)采集指令，然后向集中器返回采集到的脈搏數(shù)據(jù)，并進(jìn)入睡眠狀態(tài)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)手環(huán)主體中還內(nèi)置有無線收發(fā)器，無線收發(fā)器與測(cè)控模塊連接，可將采集到的信號(hào)通過無線收發(fā)器向外發(fā)送，從而遠(yuǎn)程獲取被監(jiān)測(cè)人員的狀態(tài)，有利于實(shí)施全面的預(yù)警和防護(hù)。

(2)無線收發(fā)器為具有l(wèi)ora組網(wǎng)能力的sx1278芯片，因此集中器可以獲取其與無線收發(fā)器之間的rssi信號(hào)強(qiáng)度信息，從而對(duì)手環(huán)主體進(jìn)行定位，對(duì)被監(jiān)測(cè)人員進(jìn)行全方面的監(jiān)護(hù)。

(3)無線收發(fā)器默認(rèn)處于睡眠狀態(tài)，接收到符合的喚醒信號(hào)以后進(jìn)入工作狀態(tài)，節(jié)約能耗和成本，可以廣泛應(yīng)用辦公室員工、學(xué)校學(xué)生監(jiān)測(cè)保護(hù)，推廣lora技術(shù)。

附圖說明

圖1為本實(shí)施例手環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)施例監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的部件連接框圖；

圖3為本實(shí)施例監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作流程圖；

圖4為本實(shí)施例監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集中器定位原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例

如圖1所示，一種監(jiān)測(cè)室內(nèi)人員疲勞度的手環(huán)，包括手環(huán)主體2和手環(huán)帶1，手環(huán)主體2中內(nèi)置有相互連接的脈搏傳感器和測(cè)控模塊，手環(huán)主體2中還內(nèi)置有無線收發(fā)器，手環(huán)帶1和針扣3以及針孔4用于將手環(huán)主體2戴在手上，使手環(huán)主體2盡可能的貼近皮膚脈搏；手環(huán)主體2內(nèi)部嵌有脈搏傳感器以及l(fā)ora發(fā)射模塊，分別用于采集人體脈搏信號(hào)和將采集到的數(shù)據(jù)通過lora無線技術(shù)發(fā)射到集中器；

圖2中，室內(nèi)人員疲勞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由多節(jié)點(diǎn)采集模塊、集中器組成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，多節(jié)點(diǎn)采集模塊使用pulsesensor采集脈搏信號(hào)。傳感器采集到的多參數(shù)信號(hào)進(jìn)入stm32l476中進(jìn)行信號(hào)提取、干擾處理以及疲勞分析；集中器采集各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，通過現(xiàn)有無線wifi傳到服務(wù)器。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以通過pc和手機(jī)app實(shí)行進(jìn)行訪問云端服務(wù)器，如果出現(xiàn)指標(biāo)異常，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警，提醒相關(guān)人員采取措施，防止意外情況。

圖3中，系統(tǒng)首先設(shè)定脈搏a/d采樣初始化，然后定時(shí)器中斷開始，完成脈搏參數(shù)采樣，通過調(diào)用通過內(nèi)置的dsp的256點(diǎn)的fft子函數(shù)對(duì)所采集的脈搏信號(hào)進(jìn)行頻譜分析；最后，定義頻譜量比為高次頻譜能量能量和與第一主峰的頻譜能量比值k來確定人的疲勞狀態(tài)。脈搏計(jì)算任務(wù)周期地采集、濾波、計(jì)算心率值。為了避免因采集干擾，采用防脈沖干擾系統(tǒng)初始化完成后進(jìn)行一次基準(zhǔn)值采樣，用于后期判斷的基礎(chǔ)，對(duì)基準(zhǔn)狀態(tài)下脈搏時(shí)域進(jìn)行fft變換為各次頻譜、頻譜能量等信息如圖3所示，通過實(shí)驗(yàn)可知99％以上的能量集中在10hz之內(nèi)，利用fir濾波器實(shí)現(xiàn)帶通功能，通過工具箱fdatool獲得數(shù)字濾波器系數(shù)后在stm32l4運(yùn)行arm_fir_f32函數(shù)，完成數(shù)字濾波。通過分析第一主峰s(1)與其他峰頻譜能量s(2)、s(3)、s(4)的關(guān)系可以得知被測(cè)者疲勞狀態(tài)。定義頻譜能量系數(shù)k＝(s(2)+s(3)+s(4))/s(1)。

為了保證低功耗，本系統(tǒng)的集中器采用定時(shí)3min采集數(shù)據(jù)，當(dāng)在其他時(shí)間段節(jié)點(diǎn)1-n處于休眠態(tài)；當(dāng)采集數(shù)據(jù)時(shí)，首先集中器以廣播的方式，發(fā)送帶有員工工號(hào)的喚醒碼，所有的節(jié)點(diǎn)都能收到對(duì)應(yīng)工號(hào)喚醒碼并對(duì)工號(hào)進(jìn)行比對(duì)是否是喚醒自己，若工號(hào)不符則繼續(xù)睡眠，若工號(hào)符合，則該lora立即喚醒進(jìn)入工作狀態(tài)，喚醒過后，集中器會(huì)接著發(fā)送讀取指令到已喚醒的工作節(jié)點(diǎn)，待收到指令后再向集中器返回?cái)?shù)據(jù)，隨后進(jìn)入睡眠態(tài)以降低能耗。

圖4中，為了保證出現(xiàn)員工過度勞累出現(xiàn)身體的及時(shí)發(fā)現(xiàn)，必要定位是不可缺少的，gps在室內(nèi)的定位根本無法保證，本系統(tǒng)的集中器通過讀取寄存器rssi的值可以知道工號(hào)的位置信息，便于第一時(shí)間突發(fā)情況救援。