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]隨著國家對安全生產(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需求。據(jù)市場調(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，藍牙無線模塊和Zigbee無線模塊具有傳輸數(shù)據(jù)信息高效且數(shù)據(jù)不易丟失的特點，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)主要用來采集救援人員的體溫、脈搏、呼吸、心率，利用Zigbee無線傳輸，將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到井上控制臺，通過對這些信息的數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)人的生命狀態(tài)的識別與描述，為救援提供輔助決策支持。
[0005]為實現(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)計類似于手環(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電極粘貼于胸部，進行心率信號的米集；
[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應(yīng)的處理器，處理器通過藍牙收發(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Zigbee無線傳輸模塊上傳至井上控制臺進行數(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，體溫傳感器實時采集井下救援人員的體溫數(shù)據(jù)，并通過藍牙收發(fā)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，安裝了藍牙適配器的處理器即可接收數(shù)據(jù)，而后進一步傳送到井上控制臺。
[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)過放大、帶通濾波電路、Α/D轉(zhuǎn)換電路，將采集到的信息處理后，通過Zigbee無線傳輸模塊發(fā)送到井上控制臺。
[0015]所述呼吸信息采集模塊放置到救援人員的呼吸機內(nèi)，包括用于檢測壓力的變化的壓力傳感器，根據(jù)檢測的壓力，對壓力數(shù)據(jù)進行放大，發(fā)送到STM32主控板進行分析處理，從而得出每分鐘呼吸的次數(shù)和呼吸的強度，此信息傳給微控制器搭建的控制中心，微控制器應(yīng)用Zigbee無線傳輸模塊將采集到的數(shù)據(jù)傳送到井上控制臺進行數(shù)據(jù)顯示和備份。
[0016]所述心率信息采集模塊，包括心率信號的采集模塊，心率信號的采集模塊將采集的心率信號依次經(jīng)過心率信號的濾波模塊、心率信號的放大模塊及控制處理模塊，通過心率信號的濾波模塊、心率信號的放大模塊的處理除去了各種干擾，然后將此信號傳給控制處理模塊，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，進行信號的分析處理，并將處理后的信息通過藍牙模塊發(fā)送給微控制器搭建的控制中心，微控制器應(yīng)用Zigbee無線傳輸模塊將采集到的數(shù)據(jù)傳送到井上控制臺進行數(shù)據(jù)顯示和備份。
[0017]所述Zigbee無線傳輸模塊，包括無線收發(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)工作時間長達24h。設(shè)備使用時可夾于腋下。該體溫傳感器實時采集井下救援人員的體溫數(shù)據(jù)，并通過藍牙收發(fā)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，安裝了藍牙適配器的移動終端即可接收數(shù)據(jù)，而后進一步傳送到井上控制臺。
[0020]腕部脈搏信息采集模塊，是一種具有脈壓檢測功能的脈搏信號采集系統(tǒng)，整個方案以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、Α/D轉(zhuǎn)換電路，將采集到的信息處理后，通過無線模塊發(fā)送到井上控制臺，進行數(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內(nèi)，包括用于檢測壓力的變化的壓力傳感器，根據(jù)檢測的壓力，對壓力數(shù)據(jù)進行放大，發(fā)送到STM32主控板進行分析處理，從而得出每分鐘呼吸的次數(shù)和呼吸的強度，信息傳給微控制器搭建的控制中心，微控制器應(yīng)用Zigbee無線傳輸模塊將采集到的數(shù)據(jù)傳送到井上控制臺進行數(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，通過設(shè)備上的左側(cè)電極、右側(cè)電極，來采集人體的心電信號，通過心率信號的濾波模塊、心率信號的放大模塊的處理基本除去了各種干擾，是心臟跳動的真實反映，將此信號傳給控制處理模塊，進行信號的分析處理，并將處理后的信息通過藍牙發(fā)送給微控制器搭建的控制中心。
[0023]藍牙模塊，本模塊的主要作用是用來數(shù)據(jù)發(fā)送，藍牙模塊可以避免射頻信號到中頻信號的轉(zhuǎn)換，具有數(shù)據(jù)不易丟失、抗干擾能力強的特點，數(shù)據(jù)傳輸效率高。
[0024]Zigbee無線傳輸模塊，作為一宗新興的無線通訊技術(shù)，Zigbee技術(shù)傳輸成本較低、操作比較簡單。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Zigbee無線傳輸模塊傳送到井上控制臺進行數(shù)據(jù)顯示和備份。
[0025]本系統(tǒng)主要用來采集救援人員的體溫、脈搏、呼吸、心率，利用Zigbee無線傳輸，將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到井上控制臺，通過對這些信息的數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)人的生命狀態(tài)的識別與描述，為救援提供輔助決策支持。
[0026]本發(fā)明能實現(xiàn)對井下救援人員的生理信息的實時采集，并通過無線傳輸模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到井上控制臺進行數(shù)據(jù)顯示和備份，具有超高精度，超低功耗的特點。而現(xiàn)有技術(shù)測量精度低、功耗高、體積大，無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。
【附圖說明】
[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；
【具體實施方式】
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[0029]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明:
[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；藍牙模塊；Zigbee無線傳輸模塊。
[0033]救援人員身體