一种智能护踝式消防员防护靴靴内温湿度采集测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于消防设备技术领域，特别涉及一种智能护踝式消防员防护靴靴内温湿度采集测试系统。
【背景技术】
[0002]消防员防护靴是消防人员在进行灭火救灾及抢险救援作业中不可或缺的防护装备。消防员防护靴可隔绝火场中会对消防人员足部造成伤害的因素，如高温、漏电及积水等。在使用时，消防员防护靴内部的温湿度对消防员防护靴穿着舒适性有重要影响。消防人员在作业中，脚部通常会进行较大程度地排汗。而足部在长期穿着消防员防护靴也会产生一定程度的热量累积。火场的温度和由于灭火作业而产生的积水等也会对消防员防护靴内部的温湿度状况有所影响。一款好的消防员防护靴应该能有效隔绝外部可能对足部造成伤害的高温高湿因素，并尽可能抑制靴内潮气与热量的积累。因此为了可以对消防员防护靴进行优化设计或评估消防员防护靴在使用中的舒适可用性状况，需要有能够对消防员防护靴靴内温湿度进行采集的装置。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是构建对消防员防护靴靴内温湿度进行简单、有效、可靠及低成本的采集系统。
[0004]为了满足对消防员防护靴靴内各主要部位温湿度进行简单有效的高可靠性数据采集的要求，需要有针对性地解决下述技术问题。首先需要对靴内温湿度进行多点连续数据采集。其次是实现利用无线数据传输方式实现采集数据的发送。另外还要使数据采集系统不影响消防员防护靴的正常穿着。在满足以上要求的基础上，还应尽可能使系统具有较低的成本与简单可靠的架构。
[0005]若要对消防员防护靴工作状态下的靴内温湿度进行采集，温湿度监测装置需要以不影响消防员防护靴正常穿着为前提。温湿度监测装置应尽可能简单有效，此外还需拥有小型化、成本低廉、工作可靠等特点。如果利用无线数据传输方式进行采集系统与上位机之间的通信，则可以避免有线连接对消防员防护靴穿着的限制。而近年来无线传感器网络技术的发展为其提供了相应的技术手段。由于温湿度数据为缓变数据，靴内数据采集系统距离上位机的距离通常也在数百米以内，所以可采用ZigBee技术作为采集系统与上位机之间的无线传输手段。ZigBee技术同样满足系统对高可靠性、低成本及易扩展性的要求。而借助高精度数字式温湿度传感器与低功耗单片机则可以在保证对靴内温湿度进行准确测量的前提下简化系统设计与降低使用功耗。为了将系统的电路部分与消防员防护靴内的实际穿着环境相结合，还需借助辅助结构形成可穿戴式结构，以便实现面向具体环境的有针对性的测量系统。
[0006]本实用新型的技术方案是，一种智能护踝式消防员防护靴靴内温湿度采集测试系统，包括用于消防员防护靴的护踝，该护踝的弹性织物本体内设有MCU、ZigBee无线数据传输模块、多个数字温湿度传感器和电源电路，所述的多个数字温湿度传感器包括脚踝温湿度传感器、足尖温湿度传感器、足背温湿度传感器和足弓温湿度传感器。
[0007]所述的ZigBee无线数据传输模块采用小尺寸表贴封装，具有表贴全向天线。
[0008]所述的电源电路包括低压差线性稳压器和锂电池，低压差线性稳压器的输出连接所述的MCU、ZigBee无线数据传输模块和多个数字温湿度传感器，锂电池的输出经过一电阻分压电路，该电阻分压电路连接MCU的检测输入端。
[0009]包括MCU和电源电路的PCB采用高强度尼龙线通过通孔固定在护踝本体上，且所述PCB上覆盖有弹性织物。
[0010]本实用新型结合低功耗单片机、ZigBee及数字式温度传感器，并通过弹力织物构成的护踝本体形成易于穿着的无线消防员防护靴内温湿度采集方案，为消防员防护靴进行优化设计或评估消防员防护靴在使用中的舒适可用性状况提供相应的技术手段。
[0011]本实用新型提出了一种可以对消防员防护靴靴内温湿度进行多点采集的智能护踝测试系统。该护踝可以连续地对消防员防护靴靴内足尖、足弓、足背与脚踝处的温湿度数据进行采集，并将采集结果通过ZigBee无线传输方式发出。该系统结构简单、性能可靠、成本低廉且穿戴效果好，可以在不影响消防员防护靴实际穿着效果的前提下进行数据采集与发送。利用该智能护踝，可以有效地采集消防员防护靴内温湿度数据，从而为消防员防护靴优化设计或消防员防护靴舒适性评估提供数据上的支持。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型用于消防员防护靴靴内温湿度采集的智能护踝组成示意图；
[0013]图2是本实用新型实施例的PIC16F687单片机、PICKIT下载接口及外围电路的原理图；
[0014]图3是本实用新型实施例的ZigBee通信模块DRF-1607H及外围电路对应的原理图；
[0015]图4是本实用新型实施例的温湿度传感器电路原理图；
[0016]图5是本实用新型实施例的护踝供电部分电路原理图。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示是本实用新型智能足踝组成示意图。在具体实施中，低功耗单片机选用微芯公司(Microchip Technology Inc.)生产、S0IC-20 封装的 PIC16F687 单片机。该单片机为8位CMOS闪存单片机，并采用了纳瓦功耗控制技术。在实施中采用PIC16F687单片机的内部振荡器作为主时钟，通过设定振荡器控制寄存器(OSCCON)中的内部振荡器频率选择位(IRCF〈2:0?为111，令振荡频率为8MHz。实施中使用微芯公司原厂PICKIT下载器进行PIC16F687的串行程序烧写。PIC16F687的18号与19号管脚分别与PICKIT下载器连接作为ICSPCLK(时钟线)与ICSPDAT(数据线)，4号管脚用于系统复位。在PIC16F687的I号管脚(供电管脚)处使用0.1uF的陶瓷表贴电容以抑制干扰。PIC16F687单片机、PICKIT下载器接口及外围电路对应的原理图如图2所示。
[0018]实施中ZigBee模块选择DRF-1607H模块。DRF-1607H波特率设为9600，模式为从节点。DRF-1607H模块与PIC16F687通过EUSART接口进行连接，EUSART工作在异步通信模式(使能位采用如下取值 TXEN = 1、CREN = 1、SYNC = O、SPEN = I)。DRF-1607H 的 TX 与RX管脚分别与PIC16F687的RX与TX管脚连接。PIC16F687的供电引脚处使用0805封装的0.1uF电容以抑制干扰。在LED_1管脚输出的状态显示信号用于驱动一 8050三极管L