一種基于北斗系統的戶外活動智能安全監護及應急系統的制作方法
【專利摘要】本發明屬于人體特征參數采集技術及衛星導航定位【技術領域】，具體涉及一種戶外活動安全監護、預警及突發危險時有效定位的基于北斗系統的戶外活動智能安全監護及應急系統。基于北斗系統的戶外活動智能安全監護及應急系統，包括傳感器模塊、北斗模塊、信息處理與控制模塊、信息顯示及預警模塊。本發明不僅可以將發生突發狀況時的位置信息發送給救援中心，還可以將生命基本特征一同發送，以便救援中心了解具體情況，采取后續的救援調度。在發出求助信號后，控制單元會自動開啟主電池檢測功能，在主電池饋電時將自動切換到備用電池為控制單元和北斗定位單元供電，保證求助信號的可靠性和持續性。
【專利說明】一種基于北斗系統的戶外活動智能安全監護及應急系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于人體特征參數采集技術及衛星導航定位【技術領域】，具體涉及一種戶外活動安全監護、預警及突發危險時有效定位的基于北斗系統的戶外活動智能安全監護及應急系統。
【背景技術】
[0002]戶外探險主要有滑翔(有動力、無動力)、野外生存、熱氣球、野外活動、跳傘、叢林穿越、探險挑戰賽、登山、扎筏、攀巖、漂流、溯溪、露營、探洞、泅渡等。近幾年來，隨著戶外運動的增加，越來越多的“驢友”走出大城市，走進大自然，挑戰自我。然而缺乏經驗和安全檢測救援裝備的戶外愛好者如今在中國也在快速增長。根據中國登山協會的統計，去年有65人在戶外探險時死于意外，數量是9年前的10倍。目前的安全檢測救援裝備針對于戶外探險的很少，絕大多數都是城市內個體的安全監護設備，體積及重量較大，功耗高，不利于戶外攜帶。由于缺乏針對性，所以現有的安全監護參數比較單一，大多數監護設備仍然是對血壓、心電、體溫進行單獨監護或者是對血壓和心率進行監護，結合跌倒監測的很少。而在戶外探險中由于突發情況(氣溫驟降、缺氧等)導致的暈倒、昏厥、失足墜落等帶來的危險情況都由跌倒開始。另外現有的安全監護設備在發生危險時，監護裝備缺少智能判斷，需人為觸發應急救援系統，而多數情況是受監護個體此時無法或無能力觸發應急救援系統而導致救援不及時，危及自身生命安全。另外，由于通信原因，城市內的通信設備(如手機)由于信號問題無法使用，無法獲得相近位置的突發惡劣狀況(如雷雨、大風等)的提示與預警，使受監護者缺少有效的防范。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在于提供一種高效、智能、可靠的一種基于北斗系統的戶外活動智能安全監護及應急系統。
[0004]本發明的目的是這樣實現的:
[0005]該系統包括:傳感器模塊、北斗模塊、信息處理與控制模塊、信息顯示及預警模塊。傳感器模塊包括溫度傳感器、血壓傳感器、心率傳感器及三軸加速傳感器，其中，溫度傳感器模塊監測受監護者的體溫特征，并將監測到的數據發送到信息處理與控制模塊；血壓傳感器模塊，監測受監護者的血壓特征，并將監測到的數據發送到信息處理與控制模塊；心率傳感器模塊，監測受監護者的心率特征，并將監測到的數據發送到信息處理與控制模塊；三軸加速度傳感器模塊，監測受監護者是否發生意外跌倒或失足墜落，并將監測到的數據發送到信息處理與控制模塊；
[0006]北斗模塊通過北斗二代接收衛星定位信息及授時信息；通過北斗一代衛星(BDl)的短報文接收功能從服務中心接收惡劣狀況的預警信息；向服務中心發出位置定位及體征參數求救信息；
[0007] 信息處理及控制處理模塊將前端傳感器信息匯總及處理，并根據程序算法設定作出判斷，給出預警提示，將衛星信息接收模塊接收到的信息進行解碼后送至信息顯示模塊，在控制單元判斷發生危險發出求助信號后，控制單元自動檢測主電池，在主電池饋電時切換到備用電池為控制單元和北斗定位單元供電；
[0008]信息顯示及預警模塊包括顯示傳感器模塊采集的信息及其從服務中心接收到的預警信息，當體溫、血壓、心率參數異常時預警模塊會自動發出聲光報警提示受監護者。
[0009]北斗模塊，采用UM330模塊。
[0010]本發明的有益效果在于:
[0011]三軸加速度傳感器模塊可以監測受監護者是否發生意外跌倒或失足墜落，作出智能判斷并發出求助及定位信息。不僅可以將發生突發狀況時的位置信息發送給救援中心，還可以將生命基本特征一同發送，以便救援中心了解具體情況，采取后續的救援調度。在發出求助信號后，控制單元會自動開啟主電池檢測功能，在主電池饋電時將自動切換到備用電池為控制單元和北斗定位單元供電，保證求助信號的可靠性和持續性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的結構框圖
[0013]圖2為本發明信息處理與控制單元的程序流程圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發明做進一步描述。
[0015]本發明為實現發明目的采用的技術方案是:系統包括傳感器模塊、北斗模塊、信息處理與控制模塊、信息顯示及預警模塊四個部分。
[0016]所述的傳感器模塊包括溫度、血壓、心率及三軸加速傳感器四個子模塊，其中，溫度傳感器模塊用以監測受監護者的體溫特征，并將監測到的數據發送到信息處理與控制模塊；血壓傳感器模塊，用以監測受監護者的血壓特征，并將監測到的數據發送到信息處理與控制模塊；心率傳感器模塊，用以監測受監護者的心率特征，并將監測到的數據發送到信息處理與控制模塊；三軸加速度傳感器模塊，用以監測受監護者是否發生意外跌倒或失足墜落，并將監測到的數據發送到信息處理與控制模塊；
[0017]所述的北斗模塊的功能主要有三方面:一是通過北斗二代(BD2)/GPS接收衛星定位信息及授時信息；二是在通信條件受限的區域(如深山、密林)時，如相近位置有突發惡劣狀況(雷雨、大風、泥石流等)，本模塊可通過北斗一代衛星(BDl)的短報文接收功能從服務中心接收上述惡劣狀況的預警信息；三是在受監護者發生危險時向服務中心發出位置定位及體征參數等相關求救信息。
[0018]所述的信息處理及控制處理模塊主要完成以下工作:一是將前端傳感器信息匯總及處理，并根據程序算法設定作出判斷，給出適時的相關預警提示。二是將衛星信息接收模塊接收到的信息進行解碼、處理后送至信息顯示模塊。三是主、備電源切換處理。即在控制單元判斷發生危險發出求助信號后，控制單元會自動開啟主電池檢測功能，在主電池饋電時將自動切換到備用電池為控制單元和北斗定位單元供電，保證求助信號的可靠性和持續性。
[0019]所述的信息顯示及預 警模塊包括顯示傳感器模塊采集的信息及其從服務中心接收到的預警信息，當某些參數(體溫、血壓、心率)異常時預警模塊會自動發出聲光報警提示受監護者。
[0020]所述的北斗模塊，采用UM330模塊，不僅可以實現BD2、GPS雙模衛星導航定位，提供更加精確地定位，還可以實現BDl的短報文收發功能，為受監護者提供及時的預警信息和高效的應急救援。
[0021]如圖1所示，傳感器模塊包括體溫、血壓、心率及三軸加速傳感器四個子模塊，分別負責采集受監護者的基本生命體征參數和對受監護者的姿態及其運動狀態進行監控。北斗模塊可接收定位及授時信息，并將定位信息傳送至服務中心實時顯示及處理，若服務中心發現受監護者相近位置出現惡劣狀況，服務中心可將預警信息可通過北斗一代的短報文接收功能將其傳送給本系統的北斗模塊。信息處理與控制模塊會將接收到的數據進行篩選、判斷，并分別加以顯示及預警。若判別受監護者發出危險時，可自動發出求助救援信息。
[0022]本系統各器件可做如下選擇:
[0023]信息處理與控制模塊芯片采用基于Corte_M4內核的STM32F407微控制器，其特點是低功耗低，低成本且擁有處理浮點數據能力。
[0024]北斗模塊采用UM330模塊，不僅可以實現BD2、GPS雙模衛星導航定位，提供更加精確地定位，還可以實現BDl的短報文收發功能，為受監護者提供及時的預警信息和高效的
應急救援。
[0025]體溫傳感器采用瑞士 Sensirion公司推出的SHTxx單片數字溫濕度集成傳感器；血壓傳感器采用臺盈科技所研發TWS581模塊組；心率傳感器采用HKX-08A心率傳感器，以上三種傳感器的其特點是微功耗、集成度高、體積小。適合攜帶及動態監控。
[0026]三軸加速度傳感器采用ADXL335，其特點是小尺寸、薄型、低功耗、完整的三軸加速度計，提供經過信號調理的電壓輸出，滿量程加速度測量范圍為±3g (最小值)。利用該傳感器，可以對人體的姿態及其運動狀態進行監控。
[0027]顯示模塊采用GDM0680VA IXD彩色段式液晶顯示屏。
[0028]報警模塊采用VS1003B語音芯片。
[0029]具體信號流程如圖2所示。系統初始化后，系統啟動傳感器模塊及北斗模塊，然后將傳感器采集的體征信息及北斗模塊接收信息送至信息處理與控制模塊，信息處理與控制模塊會根據接收數據作出如下工作方式判別:
[0030]1)各基本體征參數正常，三軸加速度傳感器輸出正常，受監護者附近無惡劣狀況發生,此時系統會定時的將人體基本特征參數(體溫、血壓、心率)送至顯示模塊,受監護者可通過顯示裝置查看自身特征參數。同時，實時的將衛星定位信息及授時信息加以顯示；
[0031]2)當溫度、血壓或心率參數異常時預警模塊會自動發出聲光報警提示受監護者，受監護者可自行關閉報警；
[0032]3)服務中心通過北斗模塊實時跟蹤受監護者的位置，若相近位置有突發惡劣狀況(雷雨、大風、泥石流等)發生，本系統可通過北斗模塊的短報文接收功能從服務中心接收相近位置惡劣狀況的預警信息，并聲光提示受監護者，使其做出相應防范，避免危險發生。
[0033]4)當三軸加速度傳感器輸出異常時，信息處理與控制模塊會這些信息進行處理，過濾掉冗余信息進行智能 算法判別，若判斷受監護者發生意外跌倒或失足墜落，報警模塊會發出聲光報警提示，受監護者可自行關閉報警。若在系統設定的時間未被及時關閉，則系統判斷受監護者發生危險，此時系統會做出如下動作:①系統通過北斗模塊發出求助及定位信息；②受監護者的基本生命特征信息(體溫、血壓、心率)經控制單元壓縮后定時由北斗模塊通過短信形式發送給服務中心；③控制單元會自動開啟主電池檢測功能，在主電池饋電時將自動切換到備用電池為系統供電，保證求助信號的可靠性和持續性。[0034]本系統設有求助觸發開關，在受監護者感到身體不適，無法自行完成戶外活動時，可觸發求助開關，系統也會按受監護者發生危險情況處理。處理動作同上所述。
【權利要求】
1.一種基于北斗系統的戶外活動智能安全監護及應急系統，包括傳感器模塊、北斗模塊、信息處理與控制模塊、信息顯示及預警模塊，其特征在于: 所述的傳感器模塊包括溫度傳感器、血壓傳感器、心率傳感器及三軸加速傳感器，其中，溫度傳感器模塊監測受監護者的體溫特征，并將監測到的數據發送到信息處理與控制模塊；血壓傳感器模塊，監測受監護者的血壓特征，并將監測到的數據發送到信息處理與控制模塊；心率傳感器模塊，監測受監護者的心率特征，并將監測到的數據發送到信息處理與控制模塊；三軸加速度傳感器模塊，監測受監護者是否發生意外跌倒或失足墜落，并將監測到的數據發送到信息處理與控制模塊； 所述的北斗模塊通過北斗二代接收衛星定位信息及授時信息；通過北斗一代衛星(BDl)的短報文接收功能從服務中心接收惡劣狀況的預警信息；向服務中心發出位置定位及體征參數求救信息； 所述的信息處理及控制處理模塊將前端傳感器信息匯總及處理，并根據程序算法設定作出判斷，給出預警提示，將衛星信息接收模塊接收到的信息進行解碼后送至信息顯示模塊，在控制單元判斷發生危險發出求助信號后，控制單元自動檢測主電池，在主電池饋電時切換到備用電池為控制單元和北斗定位單元供電； 所述的信息顯示及預警模塊包括顯示傳感器模塊采集的信息及其從服務中心接收到的預警信息，當體溫、血壓、心率參數異常時預警模塊會自動發出聲光報警提示受監護者。
2.根據權利要求1所述的一種基于北斗系統的戶外活動智能安全監護及應急系統，其特征在于:所述的北 斗模塊，采用UM330模塊。
【文檔編號】A61B5/11GK103892808SQ201410108072
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月21日 優先權日:2014年3月21日
【發明者】張弛, 李陽, 席志紅, 張忠民, 靳慶貴, 刑黛玉 申請人:哈爾濱工程大學