儿童安全手环的制作方法

本发明涉及一种儿童安全监测技术领域，尤其涉及一种儿童安全手环。

背景技术：

随着经济社会的发展，社会文明程度的提高，人们越来越重视下一代的健康成长问题。儿童在成长过程中，会遇到各种各样的危险情况，如得病（如高烧）、因顽皮而做出危险动作（如向高处攀爬），甚至可能遇到人贩子或者暴力性事件。如何及时发现儿童有发生危险的可能成为家长（监护人）关心的问题。目前，仍然只能依靠监护人多加注意来防范儿童发生危险。监护人不可能一直跟随儿童，目前市场上缺少一种在监护人离开儿童时自动监测儿童是否处于危险之中、并及时通知监护人的装置以及方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种儿童安全手环，综合检测儿童的心率信息、体温信息、运动状态信息以及所处的环境温度信息等信息，能够在儿童发生危险时及时发出报警信息提醒监护人，监护人也可以通过查看历史安全数据而发现儿童生活学习和娱乐中的潜在危险。

为实现上述目的，本发明的儿童安全手环包括壳体和显示屏，壳体长度方向的两端分别连接有第一表带和第二表带，第一表带的自由端部和第二表带的自由端部相互扣接；

壳体内设有mcu模块，mcu模块连接有心率传感器、身体温度传感器、环境温度传感器、运动传感器、用于连接外置智能终端和气象服务器的蓝牙模块、gps模块、gsm模块和第一存储器；

显示屏和环境温度传感器位于壳体外表面，心率传感器和身体温度传感器位于壳体内表面；运动传感器、蓝牙模块、gps模块、gsm模块和第一存储器均位于壳体内部。

mcu模块还连接有噪音传感器，噪音传感器位于壳体外表面。

危险标记按钮、安全标记按钮、前翻按钮和后翻按钮均匀间隔设置并位于壳体长度方向的中线一侧，开关按钮位于壳体长度方向的中线另一侧。

第一存储器内存储有1小时以内时间段中各传感器的检测数据以及大于1小时小于等于24小时的时间段中未经蓝牙模块传输出去的各传感器的检测数据以及每一检测数据对应的时间数据；

蓝牙模块与外置智能终端相连接时，mcu模块将第一存储器内的数据通过蓝牙模块传输至外置智能终端，然后清空大于1小时的时间段内的所有数据；

各传感器的检测数据均具有相应的立即报警数据范围和持续时间报警数据范围；

立即报警数据范围为立即触发报警的数值范围，当传感器的检测数据落入该数值范围时，mcu模块通过gsm模块向设定的手机号码发送报警短信；

持续时间报警数据范围包括数据范围和时间范围两个数值范围，当传感器的检测数据持续落入该数据范围的时间落入该时间范围时，mcu模块通过gsm模块向设定的手机号码发送报警短信；报警短信中包含触发报警的检测数据；

所述mcu模块连接有第二存储器，第二存储器中存储有各传感器的检测数据的立即报警数据范围和持续时间报警数据范围，以及报警短信的模板，报警短信的模板中具有触发报警的检测数据，包括立即报警数据值和/或持续时间报警数据值。

本发明的儿童安全手环在出厂前，所述第二存储器中还存储有各传感器的检测数据的初始立即报警数据范围和初始持续时间报警数据范围；

心率传感器的检测数据的初始立即报警数据范围为小于60次/分钟或大于130次/分钟；

心率传感器的检测数据的持续时间报警数据范围为：小于70次/分钟且大于等于60次/分钟且持续时间超过10分钟，或者大于100次/分钟且小于等于130次/分钟且持续时间超过15分钟；

身体温度传感器的检测数据的初始立即报警数据范围为小于32℃或大于38.5℃；

身体温度传感器的检测数据的持续时间报警数据范围为；小于35℃且大于等于32℃且持续时间超过30分钟；或者大于37.5℃且小于等于38.5℃且持续时间超过30分钟；

噪音传感器的检测数据的初始立即报警数据范围为小于25分贝或高于110分贝；

噪音传感器的检测数据的持续时间报警数据范围为小于35分贝且大于等于25分贝且持续时间超过10分钟，或者大于90分贝且小于等于110分贝且持续时间超过15分钟；

环境温度传感器的检测数据的初始立即报警数据范围为低于当地实况气温20℃或者高于当地实况气温25℃或者低于－10℃或者高于45℃；

环境温度传感器的检测数据的持续时间报警数据范围为低于当地实况气温15℃－20℃且持续30分钟以上，或者高于当地实况气温15－25℃且持续30分钟以上，或者高于38℃且小于等于45℃并持续20分钟以上。

所述壳体上设有危险标记按钮、安全标记按钮、前翻按钮、后翻按钮和开关按钮，危险标记按钮和安全标记按钮均通过连接线路与所述mcu模块相连接，开关按钮设置在所述连接线路上并用于控制连接线路的通断状态；

第二存储器中存储的运动传感器的检测数据的初始立即报警数据范围和初始持续时间报警数据范围在出厂前经过训练得出；

出厂前的训练是将开关按钮置于接通状态，在工作人员的监护下，佩戴有本发明的儿童安全手环的儿童进行正常的生活、学习和娱乐活动；在此过程中，运动传感器的检测数据存储在第一存储器中，并默认为安全数据范围；当儿童进行能够立即带来伤害的动作后，工作人员观察显示屏，通过前翻按钮查找到危险动作发生时段的检测数据，通过危险标记按钮将儿童进行上述动作时段的运动传感器的检测数据标记至运动传感器的检测数据的初始立即报警数据范围；

当儿童进行可能带来伤害的动作时，工作人员观察显示屏，通过前翻按钮查找到危险动作发生时段的检测数据，通过危险标记按钮将儿童进行上述动作时段的检测数据标记至运动传感器的检测数据的持续时间报警数据范围。

本发明具有如下的优点：

本发明采用手环的形式，结构简单，便于制造和佩戴使用。本发明的儿童安全手环能够检测儿童的心率数据、体温数据、运动状态数据以及儿童身处的环境温度数据和环境噪音数据，从心率、体温、运动状况、环境温度和环境噪音等多个方面判断儿童是否面临危险情况或异常情况。

儿童自身发生生理危险时，心率数据和/或体温数据和/或运动状态会变得异常。儿童面临自然之外的外界危险（如被拐卖、卷入打架斗殴等暴力事件）时，外界噪音数据往往会异常，如被拐卖时，违法者在强迫儿童时可能会形成较大声响，又有很高的概率使儿童陷入昏睡状态，此时噪音数据往往会过高或者过低。持续较低的噪音数据，可能意味着儿童陷入昏睡状态、被违法者藏在某处，或者意味着手环被摘下来抛弃在隐蔽处。又如卷入暴力事件时，外界噪音数据会非常高。

环境温度过高或者持续较高，显然会给儿童带来危险。儿童在主动或被动做危险性动作时，运动传感器的检测数据也会发生异常。

儿童面临外界明显的危险状况时，即便无法大声呼救，其心率自然也会过高。如果是违法者在威胁儿童，其有很大概率能够胁迫儿童不敢呼救，但无法控制儿童的心率过高。在强迫儿童时，儿童的运动状态又会明显异常，不同于平时的运动状态。

正常情况下，儿童的体温在37℃左右，达到38℃即为发烧，低于36℃也为异常。但由于手环佩戴在手腕上，腕部的保温效果较差，受环境的影响较大，因此身体温度传感器的检测数据的初始立即报警数据范围的低触发值定为32℃，高触发值定为38.5℃，以减少因环境影响而造成的误报警情况。这样做虽然能够大幅降低误报警情况，但是儿童较小幅度的体温异常则无法触发报警，产生漏报警现象。

本发明中，对于身体温度传感器的检测数据设有持续时间报警数据范围，儿童较小幅度的体温异常在维持30分钟后也会触发报警，从而使得本发明既能够减少体温误报警现象，又不产生漏报警现象。

心率传感器的报警数据的初始设定，是参考医学上对于4－12岁儿童的正常心率的研究结果（略有调整）而设定的。

噪音传感器的报警数据的初始设定，是根据儿童身处的正常环境（幼儿园、小学课堂、操场、公交车、操场等等）的普遍噪音水平设定的。

运动传感器的报警数据的初始设定，是工作人员在监护儿童的同时，根据对儿童运动状况的危险程度的判断而为人设定的。运动传感器的检测数据的初始立即报警数据范围和初始持续时间报警数据范围实际上是一个较大的数据库，工作人员认为危险的动作所对应的运动传感器的检测数据都存放在该数据库中。

其他各传感器的检测数据均对应设有立即报警数据范围和持续时间报警数据范围，都具有减少误报警现象并且减少漏报警现象的作用。

除了初始立即报警数据范围和持续时间报警数据范围，使用者在购买后使用时，可以通过训练模式改变各传感器所对应的立即报警数据范围和持续时间报警数据范围，从而使得触发报警的数据范围与特定儿童的特点相适应。如对于参加体操训练的儿童，其作出的许多正常的体操训练动作，对于大多数儿童来说就是危险动作，从而会落入初始立即报警数据范围中。总之，训练模式可以使实际的报警数据范围与特定儿童的特征相适应，从而减少误报警现象和漏报警现象，提高报警准确率。

危险标记按钮、安全标记按钮、前翻按钮和后翻按钮均匀间隔设置并位于壳体长度方向的中线一侧，开关按钮位于壳体长度方向的中线另一侧。

这样，开关按钮就不容易与危险标记按钮、安全标记按钮、前翻按钮或后翻按钮同时被误按压到。

总之，本发明根据儿童自然的生理状况，结合外界危险发生时儿童自然以及外界的温度、噪音等情况，在儿童发生生理危险和面临外界危险时，能够及时向监护人的手机发送报警短信，从而使监护人及时进行处理，避免儿童不能及时得到救助。本发明又能够通过立即报警数据范围和持续时间报警数据范围的设置，达到既能够减少误报警现象，又能减少漏报警现象的目的。本发明还通过设置训练模式，使得报警数据范围与特定儿童的特点相适应，进一步提高报警准确程度，避免特定儿童自然特点带来大量的误警报现象或者带来大量的漏警报现象。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的原理示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的儿童安全手环包括壳体1和显示屏16，壳体1长度方向的两端分别连接有第一表带2和第二表带3，第一表带2的自由端部和第二表带3的自由端部相互扣接；使用时第一表带2和第二表带3环绕于儿童手腕上并相互扣接在一起。

壳体1内设有mcu模块4，mcu模块4连接有心率传感器5、身体温度传感器6、环境温度传感器7、运动传感器8、用于连接外置智能终端14和气象服务器15的蓝牙模块9、gps模块10、gsm模块11和第一存储器12；

显示屏16和环境温度传感器7位于壳体1外表面，从而便于通过显示屏16阅读数据以及减少体温影响、准确感知外界温度。

心率传感器5和身体温度传感器6位于壳体1内表面；从而减少外界影响，更好地感知心率和体温。

运动传感器8、蓝牙模块9、gps模块10、gsm模块11和第一存储器12均位于壳体1内部。

mcu模块4还连接有噪音传感器13，噪音传感器13位于壳体1外表面。

第一存储器12内存储有1小时以内时间段中各传感器的检测数据以及大于1小时小于等于24小时的时间段中未经蓝牙模块9传输出去的各传感器的检测数据以及每一检测数据对应的时间数据（如2017年12月15日10时0分）；

蓝牙模块9与外置智能终端14相连接时，mcu模块4将第一存储器12内的数据通过蓝牙模块9传输至外置智能终端14，然后清空大于1小时的时间段内的所有数据；儿童离开监护人的时间一般都不会超过12小时，超过12小时，监护人就会想办法联系或寻找儿童。因此，存储24小时的检测数据，足以保证儿童在安全状况下监护人有充足的时间使智能终端14与儿童安全手环的数据进行同步传输。

各传感器的检测数据均具有相应的立即报警数据范围和持续时间报警数据范围；

立即报警数据范围为立即触发报警的数值范围，当传感器的检测数据落入该数值范围时，mcu模块通过gsm模块11向设定的手机号码发送报警短信；报警短信的模板可以存储在mcu模块中，也可以存储在第一存储器12或第二存储器中。

持续时间报警数据范围包括数据范围和时间范围两个数值范围，当传感器的检测数据持续落入该数据范围的时间落入该时间范围时，mcu模块通过gsm模块11向设定的手机号码发送报警短信；报警短信中包含触发报警的检测数据；

所述mcu模块4连接有第二存储器，第二存储器中存储有各传感器的检测数据的立即报警数据范围和持续时间报警数据范围，以及报警短信的模板，报警短信的模板中具有触发报警的检测数据，包括立即报警数据值和/或持续时间报警数据值（即落入立即报警数据范围和/或持续时间报警数据范围的具体数据值）。

本发明的儿童安全手环在出厂前，所述第二存储器中还存储有各传感器的检测数据的初始立即报警数据范围和初始持续时间报警数据范围；

心率传感器5的检测数据的初始立即报警数据范围为小于60次/分钟或大于130次/分钟，该数据范围适用于4－12岁的儿童；

心率传感器5的检测数据的持续时间报警数据范围为：小于70次/分钟且大于等于60次/分钟且持续时间超过10分钟，或者大于100次/分钟且小于等于130次/分钟且持续时间超过15分钟；

身体温度传感器6的检测数据的初始立即报警数据范围为小于32℃或大于38.5℃；

身体温度传感器6的检测数据的持续时间报警数据范围为；小于35℃且大于等于32℃且持续时间超过30分钟；或者大于37.5℃且小于等于38.5℃且持续时间超过30分钟；

噪音传感器13的检测数据的初始立即报警数据范围为小于25分贝或高于110分贝；

噪音传感器13的检测数据的持续时间报警数据范围为小于35分贝且大于等于25分贝且持续时间超过10分钟，或者大于90分贝且小于等于110分贝且持续时间超过15分钟；

环境温度传感器7的检测数据的初始立即报警数据范围为低于当地实况气温20℃或者高于当地实况气温25℃或者低于－10℃或者高于45℃；

环境温度传感器7的检测数据的持续时间报警数据范围为低于当地实况气温15℃－20℃；指低于（当地实况气温+15℃）并高于等于（当地实况气温－20℃）且持续30分钟以上，或者高于当地实况气温15－25℃且持续30分钟以上，或者高于38℃且小于等于45℃并持续20分钟以上。

所述壳体1上设有红色的危险标记按钮17、绿色的安全标记按钮18、前翻按钮19、后翻按钮20和开关按钮21，危险标记按钮17和安全标记按钮18均通过连接线路与所述mcu模块相连接，开关按钮21设置在所述连接线路上并用于控制连接线路的通断状态；

危险标记按钮17、安全标记按钮18、前翻按钮19和后翻按钮20均匀间隔设置并位于壳体长度方向的中线一侧，开关按钮21位于壳体长度方向的中线另一侧。

这样，开关按钮21就不容易与危险标记按钮17、安全标记按钮18、前翻按钮19或后翻按钮20同时被误按压到。

危险标记按钮17和安全标记按钮18均设置在壳体1侧面，不影响佩戴且便于操作。

第二存储器中存储的运动传感器8的检测数据的初始立即报警数据范围和初始持续时间报警数据范围在出厂前经过训练得出；

出厂前的训练是将开关按钮21置于接通状态，在工作人员的监护下，佩戴有本发明的儿童安全手环的儿童进行正常的生活、学习和娱乐活动；在此过程中，运动传感器8的检测数据存储在第一存储器12中，并默认为安全数据范围；当儿童进行能够立即带来伤害的动作（如跌倒）后，工作人员观察显示屏16，通过前翻按钮19查找到危险动作发生时段的检测数据，通过危险标记按钮17将儿童进行上述动作时段的运动传感器8的检测数据标记至运动传感器8的检测数据的初始立即报警数据范围；运动传感器8的检测数据的初始立即报警数据范围还包括多种其他危险动作时的检测数据。是否属于危险动作，由本领域普通技术人员进行判断和设置。判断儿童的动作是否属于危险动作，如同判断将一个连接柱的直径具体设置多大一样，属于本领域技术人员的常规技能。设置完毕后，在儿童的监护人购买后，监护人可以根据儿童自身的特点，对某一动作是否对该儿童来说属于危险动作进行修正，即修正报警数据范围。

当儿童进行可能带来伤害的动作（如向高处攀爬、跌倒）时，工作人员观察显示屏16，通过前翻按钮19查找到危险动作发生时段的检测数据，通过危险标记按钮17将儿童进行上述动作时段的检测数据标记至运动传感器8的检测数据的持续时间报警数据范围。

本发明还公开了使用上述的儿童安全手环的使用方法，包括使用模式；使用模式按以下步骤进行：

监护人将儿童安全手环佩戴在被监护的儿童的手腕上，然后将开关按钮21置于关断状态，以防儿童因误触危险标记按钮17或安全标记按钮18引起数据混乱；

儿童佩戴好后进行正常的生活、学习和娱乐活动；在此过程中，心率传感器5持续检测儿童的心率数据，身体温度传感器6持续检测儿童的体温数据，环境温度传感器7持续检测儿童身处的环境温度数据，噪音传感器13持续检测儿童身处的环境的噪音数据，运动传感器8持续检测儿童的运动状态数据；mcu模块4周期性地通过gps模块10获取当前地理位置信息并通过gsm模块11与外置的气象服务器15通信，由外置的气象服务器15获取当地的实况温度数据；

mcu模块4对各传感器的实时检测数据与第二存储器中存储的各传感器的检测数据的立即报警数据范围和持续时间报警数据范围进行周期性对比，对比的周期为5－15秒；

当某一或某些传感器的检测数据落入该传感器的检测数据的立即报警数据范围或者落入该传感器的检测数据的持续时间报警数据范围（即不仅落入数据范围如大于37.5℃而且落入数据范围的持续时间也落入时间范围如30分钟）时，mcu模块通过gsm模块11向设定的手机号码发送报警短信；报警短信中包含触发报警的检测数据；

当使用接收报警短信的手机号码的智能终端14接近佩戴相应儿童安全手环的儿童时，mcu模块4通过蓝牙模块9与智能终端14进行数据同步，将上次同步之后存储在第一存储器12内的各传感器的检测数据以及每一检测数据对应的时间数据发送至智能终端14。监护人可以通过手机、平板等智能终端14查看儿童过去一段时间的安全数据，从而可以从中发现异常情况并及时找出原因并处理。如，如果儿童经常去施工场地等危险场所玩耍，则虽然噪音数据不一定触发报警，但仍然会长期处于较高水平，如连续1小时噪音在70分贝左右。此时虽然不会触发报警，但监护人仍然可以从该数据中发现异常，进而相应寻找出原因，并监护儿童规避危险场所。

本使用方法还包括训练模式；

训练模式是监护人首先确认被监护的儿童处于健康状态，然后将儿童安全手环佩戴在被监护的儿童的手腕上，将开关按钮21置于接通状态；

在监护人的监护下，儿童进行正常的生活、学习和娱乐活动，在此过程中各传感器检测相应的数据，mcu模块4将检测数据存储于第一存储器12中；

训练模式下监护人进行消除误报警操作和标记报警数据操作；

消除误报警操作是当监护人的手机收到报警短信时，监护人阅读报警短信中包含的触发报警的检测数据；当监护人确认该检测数据为安全数据时，通过前翻按钮19查找到触发报警的检测数据，通过安全标记按钮18将该检测数据由初始立即报警数据范围或初始持续时间报警数据范围中删除；

标记报警数据操作是当监护人确认儿童处于危险状态时，首先使儿童脱离危险状态，通过前翻按钮19查找到儿童处于危险状态时的相应传感器的检测数据（如身体温度传感器6的体温数据和/或心率传感器5的心率数据和/或噪音传感器13的噪音数据），将该检测数据或该段时间内的检测数据标记至立即报警数据范围内或持续时间报警数据范围内；

训练模式之前，第二存储器中存储的立即报警数据范围和持续时间报警数据范围为初始立即报警数据范围和初始持续时间报警数据范围，经过训练模式之后（即消除误报警操作和标记报警数据操作之后），第二存储器中存储的立即报警数据范围和持续时间报警数据范围为修正立即报警数据范围和修正持续时间报警数据范围；

第二存储器中存储的立即报警数据范围和持续时间报警数据范围为初始报警数据范围和初始持续时间报警数据范围，或者修正立即报警数据范围和修正持续时间报警数据范围。

所述运动传感器8包括三轴陀螺仪、压力传感器和加速传感器，运动传感器8的检测数据包括角速度数据、压力数据和加速度数据。三轴陀螺仪与加速传感器的数据相互综合，能够提供更准确地反映儿童安全手环在三维空间内的完整运动；结合压力数据，能够更全面地反映运动信息。

所述心率传感器5、身体温度传感器6、环境温度传感器7和噪音传感器13的检测周期均为5秒，所述对比的周期为5秒。这样，既不会因为过于频繁地进行检测和对比而增加手环的电耗，又能够在危险情况发生时足够及时地发现并发出报警短信。如果运动传感器8的检测周期过长，就不能够确切检测出运动状态，因此运动传感器8的检测周期与普通智能手环的运动传感器8的检测周期相同。

儿童自身发生生理危险时，心率数据和/或体温数据和/或运动状态会变得异常。儿童面临自然之外的外界危险（如被拐卖、卷入打架斗殴等暴力事件）时，外界噪音数据往往会异常，如被拐卖时，违法者在强迫儿童时可能会形成较大声响，又有很高的概率使儿童陷入昏睡状态，此时噪音数据往往会过高或者过低。持续较低的噪音数据，可能意味着儿童陷入昏睡状态、被违法者藏在某处，或者意味着手环被摘下来抛弃在隐蔽处。又如卷入暴力事件时，外界噪音数据会非常高。

环境温度过高或者持续较高，显然会给儿童带来危险。儿童在主动或被动做危险性动作时，运动传感器8的检测数据也会发生异常。

儿童面临外界明显的危险状况时，即便无法大声呼救，其心率自然也会过高。如果是违法者在威胁儿童，其有很大概率能够胁迫儿童不敢呼救，但无法控制儿童的心率过高。在强迫儿童时，儿童的运动状态又会明显异常，不同于平时的运动状态。

正常情况下，儿童的体温在37℃左右，达到38℃即为发烧，低于36℃也为异常。但由于手环佩戴在手腕上，腕部的保温效果较差，受环境的影响较大，因此身体温度传感器6的检测数据的初始立即报警数据范围的低触发值定为32℃，高触发值定为38.5℃，以减少因环境影响而造成的误报警情况。这样做虽然能够大幅降低误报警情况，但是儿童较小幅度的体温异常则无法触发报警，产生漏报警现象。

本发明中，对于身体温度传感器6的检测数据设有持续时间报警数据范围，儿童较小幅度的体温异常在维持30分钟后也会触发报警，从而使得本发明既能够减少体温误报警现象，又不产生漏报警现象。

心率传感器5的报警数据的初始设定，是参考医学上对于4－12岁儿童的正常心率的研究结果（略有调整）而设定的。

噪音传感器13的报警数据的初始设定，是根据儿童身处的正常环境（幼儿园、小学课堂、操场、公交车、操场等等）的普遍噪音水平设定的。

运动传感器8的报警数据的初始设定，是工作人员在监护儿童的同时，根据对儿童运动状况的危险程度的判断而为人设定的。运动传感器8的检测数据的初始立即报警数据范围和初始持续时间报警数据范围实际上是一个较大的数据库，工作人员认为危险的动作所对应的运动传感器8的检测数据都存放在该数据库中。

其他各传感器的检测数据均对应设有立即报警数据范围和持续时间报警数据范围，都具有减少误报警现象并且减少漏报警现象的作用。

除了初始立即报警数据范围和持续时间报警数据范围，使用者在购买后使用时，可以通过训练模式改变各传感器所对应的立即报警数据范围和持续时间报警数据范围，从而使得触发报警的数据范围与特定儿童的特点相适应。如对于参加体操训练的儿童，其作出的许多正常的体操训练动作，对于大多数儿童来说就是危险动作，从而会落入初始立即报警数据范围中。总之，训练模式可以使实际的报警数据范围与特定儿童的特征相适应，从而减少误报警现象和漏报警现象，提高报警准确率。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。