CN104224151A - 数据采集器及数据采集方法 - Google Patents

Abstract

本申请一种数据采集器及数据采集方法，涉及人体运动状态监测技术领域，通过设置的多轴加速度传感器和生理参数测量装置，以获取监控对象的生理参数信息及其体位及运动状态，并利用无线传输，将监控对象的生理参数信息及其体位及运动状态及时的传递至远程终端，进而监护人员可利用上述的数据信息，及时准确的判断监控对象当前的身体状态及其运动情况；另外，通过在通讯模块上设置开关，进而可实现间隔性的发送特定数据帧，进而可在保证数据采集器其基本功能的前提下，极大的降低其功耗，在提高终端设备工作时长的同时，还能有效提高设备的稳定性。

Description

数据采集器及数据采集方法

技术领域

本发明涉及人体运动状态监测技术领域，具体涉及一种数据采集器及数据采集方法。

背景技术

随着生活节奏的加快及生活压力所迫，很多家庭中的成年人需要外出工作，无法长时间的陪伴在老人或幼儿等需要监护的人员的身边，而只能通过在工作的间隙通过电话或安置的远程摄像等监控工具来查看这些人员的实时状况，一旦发生意外情况也无法及时的获知，进而给工作生活带来许多不便。

当前，市场上的一些远程监控设备，一般是安装在室内，并需要通过较高带宽的网络才能将相应的实时图像等信息数据传送至远程监控终端，其价格较为昂贵，不适用于一般的工薪家庭，且当监控的对象具有一定行动能力时，很容易就行走至监控区域之外，进而失去了实时监控的意义；而安置在人体上的监控装置，虽然能将监控对象的实时位置传送至远程监控终端，但无法获悉监控对象的实时身体状态，尤其是针对儿童及患病的老人，其身体的实时状态对于其生命安全性评估具有非常重要的作用。

发明内容

本申请记载了一种数据采集器，该数据采集器包括：

多轴加速度传感器，用于获取监控对象的运动及体位信息；

生理参数测量装置，用于获取所述监控对象的生理数据；

通讯模块，将所述监控对象的运动及体位信息和所述生理数据经无线传输传送至监控终端。

作为一个优选的实施例，上述的数据采集器还包括：

存储模块，用于存储所述生理数据和所述运动及体位信息；

其中，所述通讯模块上设置有开关，以建立或断开所述通讯模块与所述监控终端的通讯链接。

作为一个优选的实施例，上述的数据采集器中：

所述开关控制所述通讯模块每隔预设时间向所述监控终端发送一次数据信息。

作为一个优选的实施例，上述的数据采集器中：

所述预设时间包括第一时间和/或第二时间，且所述第一时间小于第二时间；

当所述通讯模块每隔所述第一时间向所述监控终端发送一次数据信息时，所述数据采集器处于实时监控状态；

当所述通讯模块每隔所述第二时间向所述监控终端发送一次数据信息时，所述数据采集器处于非实时监控状态。

作为一个优选的实施例，上述的数据采集器中：

所述生理数据包括所述检测对象的体温、血氧饱和度和脉率。

作为一个优选的实施例，上述的数据采集器中：

所述生理参数测量装置包括温度传感器、血氧测量器和脉率测量器；

所述温度传感器用于实时量测所述监控对象的所述体温；

所述血氧测量器用于实时量测所述监控对象的所述血氧饱和度；

所述脉率量测器用于实时量测所述监控对象的所述脉率。

作为一个优选的实施例，上述的数据采集器中：

所述温度传感器量测的温度为10℃～45℃；

其中，当所述温度传感器量测的温度大于45℃或小于10℃时，输出超限信息。

作为一个优选的实施例，上述的数据采集器中：

所述血氧测量器和所述脉率测量器均为光电传感器。

作为一个优选的实施例，上述的数据采集器中：

所述通讯模块与所述监控终端进行通讯的数据帧依次包括：

帧头；

器件地址，包括从机地址和广播地址，且所有从机均可接收来自所述广播地址的数据帧；

数据长度，包括帧功能、数据信息和校验码的字节长度；

帧功能；

数据信息，为本数据帧传送的数据，包括命令和数据；

校验，为所述数据长度、所述帧功能和所述数据信息的校验码；以及

帧尾。

本申请还记载了一种数据采集方法，可基于上述任意一项所述的数据采集器，所述方法包括：

将所述多轴加速度传感器和所述生理参数测量装置均固定设置于所述监控对象身体上，以量测该监控对象的生理数据和运动及体位信息；

开启所述监控终端，通过无线网络建立与所述通讯模块的通讯链接，所述多轴加速度传感器和所述生理参数测量装置均通过所述通讯模块将量测的生理数据和运动及体位信息传送至所述监控终端；

其中，当所述开关断开时，所述通讯模块断开与所述监控终端的通讯链接，且所述生理数据和所述运动及体位信息均存储至所述存储模块中；

当所述开关接通时，且所述监控终端为在线状态时，所述通讯模块将所述监控对象实时的生理数据和运动及体位信息和/或存储在所述存储模块中的生理数据和运动及体位信息均传送至所述监控终端；

当所述开关接通时，且所述监控终端为离线状态时，所述生理数据和所述运动及体位信息均存储至所述存储模块中。

综上所述，本申请一种数据采集器及数据采集方法，通过设置的三周加速度传感器和生理参数测量装置，以获取监控对象的生理参数信息及其体位及运动状态，并利用通讯网络，将监控对象的生理参数信息及其体位及运动状态及时的传递至远程终端，进而监护人员可利用上述的数据信息，及时准确的判断监控对象当前的身体状态及其运动情况，尤其是针对老弱病残人员，当其遇到摔倒等意外情况时，通过体位信息可及时的获悉，进而采取相应的措施，以有效的保障监控对象的人身生命安全；另外，通过在通讯模块上设置开关，进而可实现间隔性的发送特定数据帧，进而可在保证数据采集器其基本功能的前提下，极大的降低其功耗，在提高终端设备工作时长的同时，还能有效提高设备的稳定性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本申请实施例中数据采集器的模块结构示意图；

图2为本申请实施例中数据帧的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

图1为申请实施例中数据采集器的模块结构示意图；如图1所示，本实施例中的数据采集器包括：

多轴加速度传感器，可用于感测监控对象(本实施例中的监控对象可为恒温动物，优选的应用于老弱病残幼儿等需要监护的人，当然也可应用于监控野动物或宠物猫狗等身上)的运动状态及体位，如获取监控对象在倾斜检测中量测静态重力加速度、运动或冲击导致的动态加速度及体位信息等。

生理参数测量装置，可用于感测监控对象的体温、脉率、血氧饱和度等相关的生理参数信息；该生理参数测量装置可为一个多功能感测装置，也可为多个分立的感测器集成在一起的装置。

作为一个优选的实施例，上述的生理参数测量装置可包括温度传感器、血氧测量器和脉率测量器等；即上述的温度传感器通过温度感测探头来实时检测监控对象的体温，其量测温度的范围可选为10～45℃，且当该温度传感器量测的温度大于45℃或小于10℃时，其输出超限信息；上述的血氧测量器则可用于量测监控对象的血氧饱和度等，脉率测量器则可用于量测监控对象的脉率等生理参数。

优选的，上述的血氧测量器和脉率测量器均可采用光电传感器，通过无创的方法获取监控对象的脉率和血氧饱和度等生理参数信息，即上述的血氧测量器和脉率测量器均基于动物血液对光的吸收量随动脉搏动而变化的原理进行量测的。

由于强度为I₀的光通过含有N种物质组成的物体后，该光的强度I的计算公式[1]为:

其中，I为光初始的光强(即未穿过上述物质前光的强度)，I₀为被削弱后的光强(即穿过上述物质后光的强度)，d_i为第i种物质的厚度，ε_i为第i种物质的吸光系数，c_i为第i种物质的浓度，i为正整数。

本实施例中则可将一束光线照射两种物质即氧基血红蛋白和还原血红蛋白，则上述的公式[1]则可转化为公式[2]：

其中，ε_1λ为还原血红蛋白对波长为λ的光的吸光系数，ε_2λ为氧基血红蛋白对波长为λ的光的吸光系数，ε_j为其他物质对波长为λ的光的吸光系数。

根据血氧饱和的概念并结合上述公式，所以可得血氧饱和度SAT的计算公式[3]：

其中，C₁为还原血红蛋白的吸光系数，C₂为氧基血红蛋白的吸光系数。

优选的，上述的血氧测量器可根据SAT的计算公式[3]获取监控对象的血氧饱和度。

进一步的，本实施例的数据采集器还包括通讯模块，该通讯模块可通过通讯网络与远程的监控终端设备通讯连接，如可通过有线或无线的通讯网络(如无线移动通讯网络)等实现其与监控终端的数据交互，本实施例中，该通讯模块可基于短距离无线通信信号(如蓝牙、wi-fi、红外线等)建立与监控终端的通讯链接；上述的多轴加速度传感器可将感测的监控对象实时的运动状态及体位信息经该通讯模块发送至监控终端，而生理参数测量装置则也可将其感测的监控对象实时的生理数据经该通讯模块发送至监控终端(即上述的温度传感器、血氧测量器和脉率测量器等均与该通讯模块通讯连接，以将其量测的监控对象实时的体温、血氧饱和度及脉率等数据信息及时的发送至监控终端)。

优选的，上述的监控终端可为现有的移动终端设备如手机、平板电脑或笔记本等，只要在其上设置与本申请的数据采集器匹配的软硬件模块，能够实现从该数据采集器上接收相应的数据信息即可。

进一步的，上述的通讯模块上设置有开关，能够控制该通讯模块与监控终端之间通讯链路的建立/断开，以及其与多轴加速度传感器和生理参数测量装置之间的通讯链接的开启或关闭；作为一个优选的实施例，该开关能够根据预设的时间间隔，控制通讯模块每隔上述预设的时间间隔向监控终端发送一次数据信息，进而在不需要数据收发的情况下，关闭该通信模块，进而降低其功耗。

优选的，上述的开关在不需要数据收发的情况下，可利用软件模块自动或手动关闭上述通讯模块工作状态，而当需要进行数据收发的时候，则可自动打开或手动开启其工作状态，以进一步的实现其高效率低功耗的工作。

优选的，上述的开关控制通讯模块有规律的间隔预设时间进行数据收发时，可设置为每隔5秒收发一次数据，也可设置为每隔5分钟收发一次数据；上述的隔离5秒进行收发的模式，可用于用户需要实时监控时使用，即在保证能够“实时”监控(即实时监控状态)对象的前提下，采用间隔收发数据，以降低数据采集器的功耗，而利用间隔5分钟的模式可用于不需要“实时”监控对象(即非实时监控状态)，只要在一定的时间间隔获悉监控对象的状态数据即可，上述的两个监控方案可共同组成数据采集器的一个工作模式；即上述的开关可设置通讯模块工作状态开启或关闭的间隔为第一时间和/或第二时间，第一时间以用于“实时”获取监控对象的数据(即实时监控状态)，而第二时间则用于检测不需要“实时”监控(即非实时监控状态)，仅需要在一段时间内获悉监控对象的状态即可，且上述第一时间小于第二时间；优选的，该第一时间一般秒级别如2～10秒，而第二时间一般为分钟级别如2～10分钟，进而可有效的降低数据采集器在各种工作模式下的低功耗高效率的运行。

进一步的，本申请的数据采集还包括一存储模块，该存储模块分别与上述的多轴加速度传感器、生理参数测量装置以及通讯模块双向通讯连接；当上述的监控终端处于离线状态或者开关断开通讯模块的通信连接时，多轴加速度传感器量测的监控对象实时的运动状态及体位信息，以及生理参数测量装置感测的生理参数数据均存储至该存储模块中；而当上述的开关闭合，使得通讯模块建立与监控终端的通讯链路时，且监控终端在线时，通讯模块可将存储在存储模块中数据信息发送至监控终端。

图2为本申请实施例中数据帧的结构示意图；如图2所示，上述通讯模块进行通讯时，通过发送或接收的数据帧进行通讯；该数据帧是为了完成1次数据传输在通讯线路上交换的信息，它包括数据本身，以及为实现同步、握手、校验等等而加入的其它信息，具体的，该数据帧可依次包括：帧头；器件地址，包括从机地址和广播地址，且所有从机均可接收来自所述广播地址的数据帧；数据长度，包括帧功能、数据信息和校验码的字节长度；帧功能；数据信息，为本数据帧传送的数据，包括命令和数据；校验，为上述的数据长度、帧功能和数据信息的校验码；以及帧尾。

本申请还记载了一种数据采集的方法，可基于上述的实施例中数据采集器的基础上，包括：

首先，将多轴加速度传感器和生理参数测量装置均固定设置于监控对象身体上，以量测该监控对象的生理数据和运动及体位信息。

其次，开启监控终端，通过无线网络建立与通讯模块的通讯链接，多轴加速度传感器和生理参数测量装置均通过通讯模块将量测的生理数据和运动及体位信息传送至所述监控终端。

优选的，当设置在通讯模块上的开关断开时，该通讯模块断开与监控终端的通讯链接，且多轴加速度传感器和生理参数测量装置将其感测的生理数据和运动及体位信息均存储至存储模块中。

进一步的，当开关接通时，且监控终端为在线状态时，通讯模块将监控对象实时的生理数据和运动及体位信息和/或存储在存储模块中的生理数据和运动及体位信息均传送至监控终端。

进一步的，当开关接通时，且监控终端为离线状态时，多轴加速度传感器和生理参数测量装置将其感测的生理数据和运动及体位信息均存储至存储模块中。

综上所述，本申请通过设置的三周加速度传感器和生理参数测量装置，以获取监控对象的生理参数信息及其体位及运动状态，并利用通讯网络，将监控对象的生理参数信息及其体位及运动状态及时的传递至远程终端，进而监护人员可利用上述的数据信息，及时准确的判断监控对象当前的身体状态及其运动情况，尤其是针对老弱病残人员，当其遇到摔倒等意外情况时，通过体位信息可及时的获悉，进而采取相应的措施，以有效的保障监控对象的人身生命安全；另外，通过在通讯模块上设置开关，进而可实现间隔性的发送特定数据帧，进而可在保证数据采集器其基本功能的前提下，极大的降低其功耗，在提高终端设备工作时长的同时，还能有效提高设备的稳定性。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种数据采集器，其特征在于，所述数据采集器包括：

多轴加速度传感器，用于获取监控对象的运动及体位信息；

生理参数测量装置，用于获取所述监控对象的生理数据；

通讯模块，将所述监控对象的运动及体位信息和所述生理数据经无线传输传送至监控终端。

2.如权利要求1所述数据采集器，其特征在于，所述数据采集器还包括：

存储模块，用于存储所述生理数据和所述运动及体位信息；

其中，所述通讯模块上设置有开关，以建立或断开所述通讯模块与所述监控终端的通讯链接。

3.如权利要求2所述数据采集器，其特征在于，所述开关控制所述通讯模块每隔预设时间向所述监控终端发送一次数据信息。

4.如权利要求3所述数据采集器，其特征在于，所述预设时间包括第一时间和/或第二时间，且所述第一时间小于第二时间；

当所述通讯模块每隔所述第一时间向所述监控终端发送一次数据信息时，所述数据采集器处于实时监控状态；

当所述通讯模块每隔所述第二时间向所述监控终端发送一次数据信息时，所述数据采集器处于非实时监控状态。

5.如权利要求2所述数据采集器，其特征在于，所述生理数据包括所述检测对象的体温、血氧饱和度和脉率。

6.如权利要求5所述数据采集器，其特征在于，所述生理参数测量装置包括温度传感器、血氧测量器和脉率测量器；

所述温度传感器用于实时量测所述监控对象的所述体温；

所述血氧测量器用于实时量测所述监控对象的所述血氧饱和度；

所述脉率量测器用于实时量测所述监控对象的所述脉率。

7.如权利要求6所述数据采集器，其特征在于，所述温度传感器量测的温度为10℃～45℃；

其中，当所述温度传感器量测的温度大于45℃或小于10℃时，输出超限信息。

8.如权利要求6所述数据采集器，其特征在于，所述血氧测量器和所述脉率测量器均为光电传感器。

9.如权利要求2所述数据采集器，其特征在于，所述通讯模块与所述监控终端进行通讯的数据帧依次包括：

帧头；

器件地址，包括从机地址和广播地址，且所有从机均可接收来自所述广播地址的数据帧；

数据长度，包括帧功能、数据信息和校验码的字节长度；

帧功能；

数据信息，为本数据帧传送的数据，包括命令和数据；

校验，为所述数据长度、所述帧功能和所述数据信息的校验码；以及

帧尾。

10.一种数据采集方法，其特征在于，基于所述权利要求2～8中任意一项所述的数据采集器，所述方法包括：

将所述多轴加速度传感器和所述生理参数测量装置均固定设置于所述监控对象身体上，以量测该监控对象的生理数据和运动及体位信息；

开启所述监控终端，通过无线网络建立与所述通讯模块的通讯链接，所述多轴加速度传感器和所述生理参数测量装置均通过所述通讯模块将量测的生理数据和运动及体位信息传送至所述监控终端；

其中，当所述开关断开时，所述通讯模块断开与所述监控终端的通讯链接，且所述生理数据和所述运动及体位信息均存储至所述存储模块中；

当所述开关接通时，且所述监控终端为在线状态时，所述通讯模块将所述监控对象实时的生理数据和运动及体位信息和/或存储在所述存储模块中的生理数据和运动及体位信息均传送至所述监控终端；

当所述开关接通时，且所述监控终端为离线状态时，所述生理数据和所述运动及体位信息均存储至所述存储模块中。