井下救援人員可穿戴式生理參數(shù)采集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤礦救援行業(yè)的智能井下救援人員可穿戴式生理參數(shù)采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)家對(duì)安全生產(chǎn)重視程度的日益提高，煤礦安全生產(chǎn)裝備將具有更加廣泛的市場(chǎng)需求。據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，市面上用于井下救援人員生理參數(shù)采集系統(tǒng)的平臺(tái)少之又少。
[0003]目前，市面上大量存在的井下救援人員生理參數(shù)采集系統(tǒng)具有功能單一、信息量小、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等缺陷，本發(fā)明不僅能夠采集井下救援人員的體溫和脈搏信息，還能采集呼吸和心率信息，信息量大，精度高。本系統(tǒng)除具備目前井下生理參數(shù)采集系統(tǒng)的所有功能夕卜，還能提供多種非正常狀態(tài)下所需要的生命體征狀態(tài)，以及可靠而靈活的數(shù)據(jù)通信方式，藍(lán)牙無(wú)線模塊和Zigbee無(wú)線模塊具有傳輸數(shù)據(jù)信息高效且數(shù)據(jù)不易丟失的特點(diǎn)，從而可以為救援人員提供一種安全保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開(kāi)了井下救援人員可穿戴式生理參數(shù)采集系統(tǒng)及方法，本系統(tǒng)主要用來(lái)采集救援人員的體溫、脈搏、呼吸、心率，利用Zigbee無(wú)線傳輸，將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到井上控制臺(tái)，通過(guò)對(duì)這些信息的數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)人的生命狀態(tài)的識(shí)別與描述，為救援提供輔助決策支持。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0006]井下救援人員可穿戴式生理參數(shù)采集系統(tǒng)，包括:
[0007]體溫信息采集模塊，將體溫信息采集模塊粘貼于腋下，利用接觸式溫度傳感器采集人體體溫；
[0008]腕部脈搏信息采集模塊，直接戴在腕部，利用脈搏傳感器采集人體脈搏；此模塊的外形設(shè)計(jì)類(lèi)似于手環(huán)；
[0009]呼吸信息采集模塊，固定到救援人員的呼吸機(jī)內(nèi)，利用壓力傳感器采集人體呼吸信息；
[0010]心率信息采集模塊，將心率信息采集模塊的兩個(gè)電極粘貼于胸部，進(jìn)行心率信號(hào)的米集；
[0011]體溫信息采集模塊、腕部脈搏信息采集模塊、呼吸信息采集模塊及心率信息采集模塊將采集的人體信息傳輸至對(duì)應(yīng)的處理器，處理器通過(guò)藍(lán)牙收發(fā)模塊將信息上傳至控制中心，控制中心將接收的信息通過(guò)Zigbee無(wú)線傳輸模塊上傳至井上控制臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和備份。
[0012]所述體溫信息采集模塊，包括體溫傳感器，體溫傳感器放置在人體腋下，體溫傳感器實(shí)時(shí)采集井下救援人員的體溫?cái)?shù)據(jù)，并通過(guò)藍(lán)牙收發(fā)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，安裝了藍(lán)牙適配器的處理器即可接收數(shù)據(jù)，而后進(jìn)一步傳送到井上控制臺(tái)。
[0013]所述體溫信息采集模塊的供電電源為3.3V紐扣電池。
[0014]所述腕部脈搏信息采集模塊，包括基于PVDF材料制作的脈搏傳感器，脈搏傳感器將采集的脈搏信息依次經(jīng)過(guò)放大、帶通濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路，將采集到的信息處理后，通過(guò)Zigbee無(wú)線傳輸模塊發(fā)送到井上控制臺(tái)。
[0015]所述呼吸信息采集模塊放置到救援人員的呼吸機(jī)內(nèi)，包括用于檢測(cè)壓力的變化的壓力傳感器，根據(jù)檢測(cè)的壓力，對(duì)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行放大，發(fā)送到STM32主控板進(jìn)行分析處理，從而得出每分鐘呼吸的次數(shù)和呼吸的強(qiáng)度，此信息傳給微控制器搭建的控制中心，微控制器應(yīng)用Zigbee無(wú)線傳輸模塊將采集到的數(shù)據(jù)傳送到井上控制臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和備份。
[0016]所述心率信息采集模塊，包括心率信號(hào)的采集模塊，心率信號(hào)的采集模塊將采集的心率信號(hào)依次經(jīng)過(guò)心率信號(hào)的濾波模塊、心率信號(hào)的放大模塊及控制處理模塊，通過(guò)心率信號(hào)的濾波模塊、心率信號(hào)的放大模塊的處理除去了各種干擾，然后將此信號(hào)傳給控制處理模塊，根據(jù)心率傳感器采集到數(shù)據(jù)的格式，將數(shù)據(jù)整合，進(jìn)行信號(hào)的分析處理，并將處理后的信息通過(guò)藍(lán)牙模塊發(fā)送給微控制器搭建的控制中心，微控制器應(yīng)用Zigbee無(wú)線傳輸模塊將采集到的數(shù)據(jù)傳送到井上控制臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和備份。
[0017]所述Zigbee無(wú)線傳輸模塊，包括無(wú)線收發(fā)電路、電源電路、Jtag電路和串口轉(zhuǎn)換電路。
[0018]本發(fā)明的有益效果:
[0019]本發(fā)明腋下體溫信息采集模塊，能夠精確測(cè)量人體溫度，設(shè)備體積小，可最大限度減小使用者的不適感；功率低，連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)達(dá)24h。設(shè)備使用時(shí)可夾于腋下。該體溫傳感器實(shí)時(shí)采集井下救援人員的體溫?cái)?shù)據(jù)，并通過(guò)藍(lán)牙收發(fā)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，安裝了藍(lán)牙適配器的移動(dòng)終端即可接收數(shù)據(jù)，而后進(jìn)一步傳送到井上控制臺(tái)。
[0020]腕部脈搏信息采集模塊，是一種具有脈壓檢測(cè)功能的脈搏信號(hào)采集系統(tǒng)，整個(gè)方案以STM32為核心，結(jié)合基于PVDF材料制作的脈搏傳感器，放大、帶通濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路，將采集到的信息處理后，通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)送到井上控制臺(tái)，進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。
[0021]呼吸信息采集模塊，將本模塊放置到救援人員的呼吸機(jī)內(nèi)，包括用于檢測(cè)壓力的變化的壓力傳感器，根據(jù)檢測(cè)的壓力，對(duì)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行放大，發(fā)送到STM32主控板進(jìn)行分析處理，從而得出每分鐘呼吸的次數(shù)和呼吸的強(qiáng)度，信息傳給微控制器搭建的控制中心，微控制器應(yīng)用Zigbee無(wú)線傳輸模塊將采集到的數(shù)據(jù)傳送到井上控制臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和備份。
[0022]便攜式心率信息采集模塊，將此模塊穿戴于胸前，通過(guò)設(shè)備上的左側(cè)電極、右側(cè)電極，來(lái)采集人體的心電信號(hào)，通過(guò)心率信號(hào)的濾波模塊、心率信號(hào)的放大模塊的處理基本除去了各種干擾，是心臟跳動(dòng)的真實(shí)反映，將此信號(hào)傳給控制處理模塊，進(jìn)行信號(hào)的分析處理，并將處理后的信息通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送給微控制器搭建的控制中心。
[0023]藍(lán)牙模塊，本模塊的主要作用是用來(lái)數(shù)據(jù)發(fā)送，藍(lán)牙模塊可以避免射頻信號(hào)到中頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換，具有數(shù)據(jù)不易丟失、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)傳輸效率高。
[0024]Zigbee無(wú)線傳輸模塊，作為一宗新興的無(wú)線通訊技術(shù)，Zigbee技術(shù)傳輸成本較低、操作比較簡(jiǎn)單。在井下救援人員可穿戴式生理參數(shù)采集系統(tǒng)中，救援人員的生理參數(shù)信息，都是通過(guò)Zigbee無(wú)線傳輸模塊傳送到井上控制臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和備份。
[0025]本系統(tǒng)主要用來(lái)采集救援人員的體溫、脈搏、呼吸、心率，利用Zigbee無(wú)線傳輸，將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到井上控制臺(tái)，通過(guò)對(duì)這些信息的數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)人的生命狀態(tài)的識(shí)別與描述，為救援提供輔助決策支持。
[0026]本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)對(duì)井下救援人員的生理信息的實(shí)時(shí)采集，并通過(guò)無(wú)線傳輸模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到井上控制臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和備份，具有超高精度，超低功耗的特點(diǎn)。而現(xiàn)有技術(shù)測(cè)量精度低、功耗高、體積大，無(wú)法為井下救援人員提供可靠的保障，本發(fā)明徹底解決了現(xiàn)有技術(shù)的這些缺點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1本發(fā)明的整體架構(gòu)圖；
[0028]圖2本發(fā)明的腕部脈搏信息采集模塊原理圖；
【具體實(shí)施方式】
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[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0030]如圖1所示，一種井下救援人員可穿戴式生理參數(shù)采集系統(tǒng)，包括:
[0031]腋下體溫信息采集模塊；腕部脈搏信息采集模塊；呼吸信息采集模塊；
[0032]便攜式心率信息采集模塊；藍(lán)牙模塊；Zigbee無(wú)線傳輸模塊。
[0033]救援人員身體生命