CN104305984A - 消防员生命监测传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供消防员生命监测传输系统，解决现有消防器材监测精度低、传输效果不理想，设备繁琐、使用困难，效率较低、消防员无法及时报警和后方指挥人员不能对其进行快速定位而错过救护的最佳时机问题；其方案是，包括心率手环、呼救器和后台接收装置，心率手环佩戴在消防员手腕上，进行实时监测消防员的心率，心率手环监测的数据通过蓝牙无线传输至无线语音呼救器，无线语音呼救器接收的数据再经无线传输至后台接收装置，后台接收装置处理和分析接收到的信号，获悉消防员生命体征参数，后台接收装置经无线信号触发无线语音呼救器报警；本发明监测精度精确，传输速度快，效果好，效率高，设备简单，实用方便和具有快速定位功能。

Description

消防员生命监测传输系统

技术领域

本发明涉及消防器材技术领域，特别是消防员生命监测传输系统。

背景技术

消防行业是一种高危的行业，消防员们在火场、自然灾害现场随时都有生命危险，消防员在抢险救灾的时候，往往会奋不顾身，其心跳、呼吸等生命体征已经处于非正常状态，如果不及时报警呼救，会对消防员身体造成很大的伤害，甚至牺牲生命，在现代高科技消防系统的大环境下，国内在高危场所安全保障领域，已有对消防员的生命体征和消防员所处的周围环境情况进行监测、传输的系统，但是通常采用的脉搏传感器，其监测精度低、传输效果不够理想，而且设备繁多、使用困难、效率较低，尤其是在复杂的救援现场，当消防员遇到危险情况时，无法进行及时报警，而救援人员不能对其及时救援，并且在消防员失去行动能力时，后方指挥人员无法对其进行快速地定位而错过救护最佳时机的问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供消防员生命监测传输系统，在现有的消防员生命监测器材的基础上，增加对消防员的心率监测传输系统，对高危场所的现场消防员的生命体征参数进行实时采集、处理和传输，可有效解决现有消防器材监测精度低、传输效果不理想，设备繁琐、使用困难，效率较低、消防员无法及时报警和后方指挥人员不能对其进行快速地定位而错过救护的最佳时机的问题。

其解决技术方案是，包括心率手环、呼救器和后台接收装置，心率手环佩戴在消防员手腕上，进行实时监测消防员的心率，心率手环监测的数据通过蓝牙无线传输至无线语音呼救器，无线语音呼救器接收的数据再经无线传输至后台接收装置，后台接收装置处理和分析接收到的信号，获悉消防员生命体征参数，后台接收装置经无线信号触发无线语音呼救器报警。

本发明新颖独特，在现有的消防员生命监测器材的基础上，增加对消防员的心率监测传输系统，通过心率手环实时采集消防员的心率，后方指挥中心能够实时获悉消防员的心率状况，后方指挥人员通过获知的数据采取相应的救援措施，其监测精度精确，传输速度快，效果好，效率高，设备简单，实用方便和具有快速定位的功能，达到及时营救消防员的目的。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

图2为本发明的采集数据流向示意图。

图3为本发明的无线语音呼救器内部电路连接图。

图4为本发明的后台接收装置程序流程图。

图2中：（1）心率手环 (2)无线语音呼救器（3）后台接收装置（4）蓝牙传输（5）无线双频数字传输。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。

由图1至4给出，本发明消防员生命监测传输系统，包括心率手环、呼救器和后台接收装置，心率手环佩戴在消防员手腕上，进行实时监测消防员的心率，心率手环监测的数据通过蓝牙无线传输至无线语音呼救器，无线语音呼救器接收的数据再经无线传输至后台接收装置，后台接收装置处理和分析接收到的信号，获悉消防员生命体征参数，后台接收装置经无线信号触发无线语音呼救器报警。

本发明的心率手环为一种智能可穿戴式迈欧-阿尔法心率表，该心率手环背壳有光传感器，由于手臂血管中的血液在脉动的时候会发生密度的改变，从而引起血液透光率的变化，根据绿光光电测量法，该心率手环实时采集消防员的心率数据，并做预处理，如果消防员的心率数据异常，便产生报警；该心率手环将采集的心率数据实时短距离蓝牙无线传输传送至无线语音呼救器。

所说的无线语音呼救器包括温度传感器Rt1、单片机U2、蜂鸣器U3、芯片U4、水银开关P1、水银开关P2、RF对讲U5和三端稳压集成电路U1，所述的电源单元中的三端稳压集成电路U1的输入端3引脚连接电解电容C1的正极，电解电容C1的负极接地GND，三端稳压集成电路U1的输入端3引脚还连接电容C3的一端，电容C3的另一端接地GND，三端稳压集成电路U1的输入端3引脚出线端为VBAT，三端稳压集成电路U1的输出端2引脚连接电解电容C2的正极，电解电容C2的负极接地GND，三端稳压集成电路U1的输出端2引脚还连接电容C4的一端，电容C4的另一端接地GND，三端稳压集成电路U1的输出端2引脚接电源VCC；温度监测模块中的温度传感器Rt1的一端连接有电阻R3，电阻R3的另一端接电源VCC，温度传感器Rt1的一端还连接有电容C7的一端，电容C7的另一端接地GND，温度传感器Rt1的一端出线端为PD6，温度传感器Rt1的另一端接地GND；电源单元中出线端VBAT连接有电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接电容C5的一端，电容C5的另一端接地GND，电阻R1的另一端还连接有电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电源VCC，电阻R1的另一端出线端为PD5；微动传感模块中水银开关P1的一端连接有电阻R8，电阻R8的另一端接电源VCC，水银开关P1的一端出线端为PD2，水银开关P1的一端还连接有电容C13的一端，电容C13的另一端接地GND，水银开关P1的另一端接地GND，水银开关P2的一端连接有电阻R9，电阻R9的另一端接电源VCC，水银开关P2的一端还连接有电容C14，电容C14的另一端接地GND，水银开关P2的另一端接地GND；定位指示模块中的发光二极管D1的正极连接电源单元的出线端VBAT，发光二极管D1的负极连接发光二极管D2的正极，发光二极管D2的负极连接发光二极管D3的正极，发光二极管D3的负极连接发光二极管D4的正极，发光二极管D4的负极连接有电阻R13，电阻R13的另一端连接NPN三极管Q7的集电极，NPN三极管Q7的发射极接地GND，NPN三极管Q7的基极连接有电阻R14，电阻R14的另一端为出线端PA3，NPN三极管Q7的基极连接有电阻R15，电阻R15的另一端接地GND；单片机U2的2引脚连接电阻R1的另一端的出线端PD5，单片机U2的3引脚连接温度传感器Rt1的一端出线端PD6，单片机U2的4引脚经电阻R7接电源VCC，单片机U2的4引脚还经电容C6接地GND，单片机U2的5引脚连接有电阻R21，电阻R21的另一端经电阻R10接电源VCC，电阻R21的另一端接场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的源极接电源电压VDD，场效应管Q1的漏极接地GND，单片机U2的6引脚连接有电阻R25，电阻R25的另一端经电阻R26接地GND，电阻R25的另一端连接NPN三极管Q8的基极，NPN三极管Q8的发射极基地GND，NPN三极管Q8的集电极连接有电阻R23，电阻R23的另一端接电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接焊线板J1的2引脚，焊线板J1的2引脚还连接电容C24的一端，电阻C24的另一端接地GND，焊线板J1的1引脚接地GND，电阻R23的另一端还连接有场效应管Q4的栅极，场效应管Q4的栅极连接电阻R22的另一端，场效应管Q4的漏极连接电容C23的一端，电容C23的另一端接地GND，场效应管Q4的漏极还连接电源单元中的出线端VBAT，单片机U2的7引脚经电容C8连接单片机U2的9引脚，单片机U2的7引脚还经电容C19连接单片机U2的8引脚，单片机U2的10引脚连接定位指示模块中出线端PA3，单片机U2的11引脚、12引脚和13引脚依次分别连接电阻R19、R18和R20的一端，电阻R19、R18和R20的另一端依次分别连接芯片U4的3引脚、2引脚和1引脚，芯片U4的4引脚接地GND，芯片U4的8引脚经电容C9接地GND，芯片U4的7引脚经电容C10接地GND，芯片U4的6引脚悬空，芯片U4的5引脚连接有电阻R11，电阻R11的另一端经电阻R12接地GND，电阻R11的另一端接电容C25的一端，电容C25的另一端连接电容C20的一端，电容C20的另一端接地GND，电容C25的另一端还连接RF对讲U5的3引脚，RF对讲U5的1引脚接电源电压VDD，RF对讲U5的2引脚接地GND，RF对讲U5的4引脚悬空，RF对讲U5的5引脚连接焊线板J2的1引脚，焊线板J2的2引脚接地GND，单片机U2的14引脚连接按键开关K3的一端，按键开关K3的一端连接有电容C15，电容C15的另一端接地GND，按键开关K3的一端还连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接电源VCC，单片机U2的15引脚连接按键开关K2的一端，按键开关K2的一端连接电容C11的一端，电容C11的另一端接地GND，按键开关K2的一端还连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接电源VCC，单片机U2的17引脚连接按键开关K1的一端，按键开关K1的一端连接电容C12的一端，电容C12的另一端接地GND，按键开关K1的一端还连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接电源VCC，按键开关K1、K2和K3的另一端都接地GND，单片机U2的16引脚连接有电阻R16，电阻R16的另一端接电阻R17的一端，电阻R17的另一端接地GND，电阻R16的另一端连接场效应管Q3的栅极，场效应管Q3的源极接地GND，场效应管Q3的漏极连接自耦升压器L1的2引脚，场效应管Q3的漏极还连接电容C16的一端，电容C16的一端还连接蜂鸣器U3的1引脚，自耦升压器L1的3引脚连接电容C18的一端，电容C18的另一端接地GND，自耦升压器L1的3引脚还连接电源单元的出线端VBAT，自耦升压器L1的1引脚还连接蜂鸣器U3的2引脚，单片机U2的19引脚和20引脚分别连接微动传感模块的出线端PD2和PD3，单片机U2的1引脚悬空；无线语音呼救器中温度传感模块和微动传感模块连接中央处理单元，中央处理单元连接报警模块、无线语音传输模块和定位指示模块，电源单元连接温度传感模块、微动传感模块、中央处理单元、报警模块、无线语音传输模块和定位指示模块；所述单片机U2的型号为ITM8103，芯片U4的型号为SC040，场效应管Q1和Q4均为P沟道耗尽型场效应晶体管，场效应管Q3为N沟道耗尽型场效应晶体管。

所说的后台控制装置为带有无线接收和发送装置的笔记本电脑，或具有同等无线收发信号、处理信号和报警功能的其他类似装置，现在以笔记本电脑为例，说明其工作过程；

在笔记本电脑内读入相应的程序，其工作步骤为：

步骤1：程序初始化；

步骤2：无线装置接收无线语音呼救器发来的无线信号，RAM读入无线信号；

步骤3：接收数据并判断该数据是否处于正常心率区间；

步骤4：若数据不处于正常心率区间，笔记本发出报警声音并显示消防员的心率信息，同时笔记本上的无线装置给无线语音呼救器发送无线信号，触发无线语音呼救器报警；

步骤5：若数据处于正常心率区间，程序进行初始化，返回到步骤1；接着执行接下来的步骤。

本发明使用时，心率手环就像手表一样被佩戴在消防员的手腕上，心率手环背壳装有红外光传感器，采用光电感应原理，通过心率手环背壳的红外光传感器感应毛细血管里的血流来实时监测消防员的心率，只要心率手环处于“运动模式”就能对消防员的心率进行实时监测，心率手环监测的数据通过蓝牙传输发送至无线语音呼救器，无线语音呼救器上设有腰带强磁佩戴夹，佩戴在消防员的腰部，无线语音呼救器采用IC芯片、时钟计时器、微动传感器、预警和强警自动/手动控制器、声调变频电路、压电量体输出电路、欠压警示电路、方位指示电路及蜂鸣器输出电路组成，无线语音呼救器采用静止状态报警、手动报警、高温报警和低电压报警的方式提醒救援现场消防员遇到的人身危险，在消防员救援过程中如果出现昏迷、晕倒的情况，其心率静止时间超过允许静止时间，所述允许静止时间为22s-30s，无线语音呼救器就会自动报警，消防员在遇到危险困难时，也可以通过按键手动报警，如果火场温度高于人体承受温度，无线语音呼救器就会高温报警，如果呼救器的电压过低，呼救器就会低压报警，呼救器的报警信号可以通过无线双频数字传输至后台接收装置，后台接收装置置于消防车和指挥中心，后台接收装置显示现场消防员的心率体征信息，后台指挥员和救援人员便可以通过后台接收装置获悉现场消防员的体征信息，并采取相应的救护措施；同时呼救器还兼有方位灯，在消防员报警呼救过程中，方位灯会频闪，便于后台救援人员在搜救遇险消防员时判断该消防员所在位置，便于及时救助遇险消防员，呼救器也可以自动语音传输至后台指挥人员的对讲机，呼救器中置有蓝牙传输模块和无线双频数字传输模块，呼救器接收的数据再经无线双频数字传输至后台接收装置，心率手环和后台接收装置设置一个正常心率区间，如果消防员的心率超出这个区间，心率手环和后台接收装置就会自动报警，同时报警信号也通过无线双频数字传输至呼救器，呼救器也进行报警，这样消防员就会意识到自己已有危险，增强消防员自我保护意识，避免消防员出现昏迷、晕倒等生命危险；呼救器可以有效地与心率手环、后台接收装置无线连接，对消防员心率体征实时监测、及时呼救。

本发明新颖独特，在现有的消防员生命监测器材的基础上，增加对消防员的心率监测传输系统，通过心率手环实时采集消防员的心率，后方指挥中心能够实时获悉消防员的心率状况，后方指挥人员通过获知的数据采取相应的救援措施，其监测精度精确，传输速度快，效果好，效率高，设备简单，实用方便和具有快速定位的功能，达到及时营救消防员的目的。

Claims (4)

1.消防员生命监测传输系统，包括心率手环、呼救器和后台接收装置，心率手环佩戴在消防员手腕上，进行实时监测消防员的心率，心率手环监测的数据通过蓝牙无线传输至无线语音呼救器，无线语音呼救器接收的数据再经无线传输至后台接收装置，后台接收装置处理和分析接收到的信号，获悉消防员生命体征参数，后台接收装置经无线信号触发无线语音呼救器报警。

2.根据权利要求1所述的消防员生命监测传输系统，其特征在于，所述的心率手环为一种智能可穿戴式迈欧-阿尔法心率表，该心率手环背壳有光传感器，由于手臂血管中的血液在脉动的时候会发生密度的改变，从而引起血液透光率的变化，根据绿光光电测量法，该心率手环实时采集消防员的心率数据，并做预处理，如果消防员的心率数据异常，便产生报警；该心率手环将采集的心率数据实时短距离蓝牙无线传输传送至无线语音呼救器。

3.根据权利要求1所述的消防员生命监测传输系统，其特征在于，所说的无线语音呼救器包括温度传感器Rt1、单片机U2、蜂鸣器U3、芯片U4、水银开关P1、水银开关P2、RF对讲U5和三端稳压集成电路U1，所述的电源单元中的三端稳压集成电路U1的输入端3引脚连接电解电容C1的正极，电解电容C1的负极接地GND，三端稳压集成电路U1的输入端3引脚还连接电容C3的一端，电容C3的另一端接地GND，三端稳压集成电路U1的输入端3引脚出线端为VBAT，三端稳压集成电路U1的输出端2引脚连接电解电容C2的正极，电解电容C2的负极接地GND，三端稳压集成电路U1的输出端2引脚还连接电容C4的一端，电容C4的另一端接地GND，三端稳压集成电路U1的输出端2引脚接电源VCC；温度监测模块中的温度传感器Rt1的一端连接有电阻R3，电阻R3的另一端接电源VCC，温度传感器Rt1的一端还连接有电容C7的一端，电容C7的另一端接地GND，温度传感器Rt1的一端出线端为PD6，温度传感器Rt1的另一端接地GND；电源单元中出线端VBAT连接有电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接电容C5的一端，电容C5的另一端接地GND，电阻R1的另一端还连接有电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电源VCC，电阻R1的另一端出线端为PD5；微动传感模块中水银开关P1的一端连接有电阻R8，电阻R8的另一端接电源VCC，水银开关P1的一端出线端为PD2，水银开关P1的一端还连接有电容C13的一端，电容C13的另一端接地GND，水银开关P1的另一端接地GND，水银开关P2的一端连接有电阻R9，电阻R9的另一端接电源VCC，水银开关P2的一端还连接有电容C14，电容C14的另一端接地GND，水银开关P2的另一端接地GND；定位指示模块中的发光二极管D1的正极连接电源单元的出线端VBAT，发光二极管D1的负极连接发光二极管D2的正极，发光二极管D2的负极连接发光二极管D3的正极，发光二极管D3的负极连接发光二极管D4的正极，发光二极管D4的负极连接有电阻R13，电阻R13的另一端连接NPN三极管Q7的集电极，NPN三极管Q7的发射极接地GND，NPN三极管Q7的基极连接有电阻R14，电阻R14的另一端为出线端PA3，NPN三极管Q7的基极连接有电阻R15，电阻R15的另一端接地GND；单片机U2的2引脚连接电阻R1的另一端的出线端PD5，单片机U2的3引脚连接温度传感器Rt1的一端出线端PD6，单片机U2的4引脚经电阻R7接电源VCC，单片机U2的4引脚还经电容C6接地GND，单片机U2的5引脚连接有电阻R21，电阻R21的另一端经电阻R10接电源VCC，电阻R21的另一端接场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的源极接电源电压VDD，场效应管Q1的漏极接地GND，单片机U2的6引脚连接有电阻R25，电阻R25的另一端经电阻R26接地GND，电阻R25的另一端连接NPN三极管Q8的基极，NPN三极管Q8的发射极基地GND，NPN三极管Q8的集电极连接有电阻R23，电阻R23的另一端接电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接焊线板J1的2引脚，焊线板J1的2引脚还连接电容C24的一端，电阻C24的另一端接地GND，焊线板J1的1引脚接地GND，电阻R23的另一端还连接有场效应管Q4的栅极，场效应管Q4的栅极连接电阻R22的另一端，场效应管Q4的漏极连接电容C23的一端，电容C23的另一端接地GND，场效应管Q4的漏极还连接电源单元中的出线端VBAT，单片机U2的7引脚经电容C8连接单片机U2的9引脚，单片机U2的7引脚还经电容C19连接单片机U2的8引脚，单片机U2的10引脚连接定位指示模块中出线端PA3，单片机U2的11引脚、12引脚和13引脚依次分别连接电阻R19、R18和R20的一端，电阻R19、R18和R20的另一端依次分别连接芯片U4的3引脚、2引脚和1引脚，芯片U4的4引脚接地GND，芯片U4的8引脚经电容C9接地GND，芯片U4的7引脚经电容C10接地GND，芯片U4的6引脚悬空，芯片U4的5引脚连接有电阻R11，电阻R11的另一端经电阻R12接地GND，电阻R11的另一端接电容C25的一端，电容C25的另一端连接电容C20的一端，电容C20的另一端接地GND，电容C25的另一端还连接RF对讲U5的3引脚，RF对讲U5的1引脚接电源电压VDD，RF对讲U5的2引脚接地GND，RF对讲U5的4引脚悬空，RF对讲U5的5引脚连接焊线板J2的1引脚，焊线板J2的2引脚接地GND，单片机U2的14引脚连接按键开关K3的一端，按键开关K3的一端连接有电容C15，电容C15的另一端接地GND，按键开关K3的一端还连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接电源VCC，单片机U2的15引脚连接按键开关K2的一端，按键开关K2的一端连接电容C11的一端，电容C11的另一端接地GND，按键开关K2的一端还连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接电源VCC，单片机U2的17引脚连接按键开关K1的一端，按键开关K1的一端连接电容C12的一端，电容C12的另一端接地GND，按键开关K1的一端还连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接电源VCC，按键开关K1、K2和K3的另一端都接地GND，单片机U2的16引脚连接有电阻R16，电阻R16的另一端接电阻R17的一端，电阻R17的另一端接地GND，电阻R16的另一端连接场效应管Q3的栅极，场效应管Q3的源极接地GND，场效应管Q3的漏极连接自耦升压器L1的2引脚，场效应管Q3的漏极还连接电容C16的一端，电容C16的一端还连接蜂鸣器U3的1引脚，自耦升压器L1的3引脚连接电容C18的一端，电容C18的另一端接地GND，自耦升压器L1的3引脚还连接电源单元的出线端VBAT，自耦升压器L1的1引脚还连接蜂鸣器U3的2引脚，单片机U2的19引脚和20引脚分别连接微动传感模块的出线端PD2和PD3，单片机U2的1引脚悬空；无线语音呼救器中温度传感模块和微动传感模块连接中央处理单元，中央处理单元连接报警模块、无线语音传输模块和定位指示模块，电源单元连接温度传感模块、微动传感模块、中央处理单元、报警模块、无线语音传输模块和定位指示模块；所述单片机U2的型号为ITM8103，芯片U4的型号为SC040，场效应管Q1和Q4均为P沟道耗尽型场效应晶体管，场效应管Q3为N沟道耗尽型场效应晶体管。

4.根据权利要求1所述的消防员生命监测传输系统，其特征在于，所述后台控制装置为带有无线接收和发送装置的笔记本电脑，在笔记本电脑内读入相应的程序，其工作步骤为：

步骤1：程序初始化；

步骤2：无线装置接收无线语音呼救器发来的无线信号，RAM读入无线信号；

步骤3：接收数据并判断该数据是否处于正常心率区间；

步骤4：若数据不处于正常心率区间，笔记本发出报警声音并显示消防员的心率信息，同时笔记本上的无线装置给无线语音呼救器发送无线信号，触发无线语音呼救器报警；

步骤5：若数据处于正常心率区间，程序进行初始化，返回到步骤1；接着执行接下来的步骤。