[发明专利]特殊工况环境、体征、运动监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及安全生产等各类人体信息获取系统，属于通信领域。

背景技术

随着我国经济实力的增强，各行业安全生产标准制定与执行，对职业健康安全的重视程度的不断提高，尤其是某些特殊工况环境下，需要实时监控现场工况环境和工作人员体征、运动状态，以做出安全状况判断，保证工作人员的安全。

为此，现有技术设计了相应的监测系统，但都是基于蓝牙、zigbee、wifi等短距离无线通信方式实现的，存在路径损耗、信号重叠、系统功耗等方面问题。

发明内容

针对上述不足，本发明提供了一种特殊工况环境、体征、运动监测系统。

本发明所述特殊工况环境、体征、运动监测系统包括传感器、腕表式数据收发器和智能云端；所述传感器包括环境参数传感器、体征参数传感器和运动参数传感器三类，传感器贴覆在人体皮肤上；传感器监测到的环境参数、人体体征参数和运动参数由腕表式数据收发器通过互联网发送给智能云端，智能云端对数据进行处理并分析人体当前体征状态及所处环境状态。

优选地，传感器包括敏感芯体、信号处理模块、微处理器、通信模块、耦合电极和电池；电池提供工作电源；信号处理模块包括放大、带通滤波、A/D转换环节；通信模块包括编码和调制环节；敏感芯体采集环境参数、人体体征参数和运动参数，这些参数信号经过放大、带通滤波、A/D转换环节后发送给微处理器，这些信息在微处理器控制下完成编码、调制后，通过耦合电极进入人体信道。

优选地，传感器为三层结构，分别是底层、中间层和顶层；用于信号传输的耦合电极位于底层，信号处理模块和通信模块所涉及的电路、电池位于中间层，敏感芯体位于三层中的任一层。

优选地，环境参数传感器的敏感芯体位于顶层，体征参数传感器的敏感芯体位于底层，运动参数传感器的敏感芯体位于中间层。

优选地，腕表式数据收发器包括耦合电极、微处理器、通信模块、电池和触摸显示屏；所述通信模块包括人体通信模块、无线通信模块；人体通信模块包括：解调和译码环节；无线通信模块包括编码和调制环节；耦合电极通过人体信道接收传感器采集的环境参数、人体体征参数和运动参数，这些参数信号经过解调、译码环节还原为原始信号发送给微处理器，微处理器将这些数据识别、计算后在触摸显示屏上显示，同时经过调制、编码环节后，通过公共无线通信方式发布至互联网上的智能云端。

优选地，腕表式数据收发器为三层结构，底层设置耦合电极，且其结构与传感器的耦合电极相同；中间层为电路及电池；顶层设置触摸显示屏和麦克风。电路包括信号处理模块、通信模块、微处理器。

优选地，传感器与腕表式数据收发器之间的通信协议包括起始位、传感器地址、传感器工作模式、响应方式、测量参数、校准值、校验值、终止位；二者之间采用基于电场耦合的人体通信方式完成传感器与数据收发器间的通信。

优选地，智能云端中建立环境信息数据库、体征信息数据库、运动信息数据库、反馈信息数据库和智能识别处理模块，智能识别处理模块通过对每个传感器输出值与数据库中的模型进行比较，判断用户目前的环境、体征及运动状态，并根据判断结果在信息反馈数据库中检索出对应的信息，作为输出结果。

优选地，环境参数传感器包括气体传感器、噪音传感器和温湿度传感器；体征传感器包括脉搏传感器、心电传感器和呼吸频率传感器；运动参数传感器包括加速度传感器和陀螺仪。

本发明的优点：本发明监测系统为传感器和数据收发器之间采用基于电场耦合的人体通信方式，与其他短距离无线通信(如蓝牙、zigbee、wifi等)相比，有效解决了路径损耗、信号重叠、系统功耗等方面问题，有效地降低了该系统的功耗，减小体积重量，提高了信号抗干扰能力，使在佩戴使用时更加舒适便捷。

本发明在收集传感器测量信号时采用人体表面作为信号传输介质，与空气相比人体信道的信号衰减度较低，由此可以充分降低传感器的功耗、提高信号刚干扰能力、减小传感器的体积使其佩戴更便携舒适，不影响被测人员的生活工作运动状态。可以作为安全保障设备应用于多种行业工况，由于传感器的模块化属性，也使该系统可以广泛应用于远程医疗、健康、运动等多个领域。

附图说明

图1是本发明所述特殊工况环境、体征、运动监测系统的总体结构示意图；

图2是传感器的外形结构示意图；

图3是传感器原理结构示意图，(a)为体征参数传感器，(b)为运动参数传感器，(c)为环境参数传感器；

图4是腕表式数据收发器的原理结构示意图；