可穿戴落水监测设备及其监测方法与流程

本发明属于可穿戴设备领域，尤其涉及一种可穿戴落水监测设备及其监测方法。

背景技术：

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

临水作业泛指在水面、水边、船、桥等离危险水域较近的环境下工作。当发生意外情况时，工作人员有落水的风险。临水作业的工作场景往往在荒郊野外，一旦落水很难被发现。

发明人发现，现有的落水监测设备大多数针对穿戴落水监测设备的使用者进行生命体征的检测，需要集成多种传感器，成本高且结构复杂。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的第一个方面提供一种可穿戴落水监测设备，其在保障监测精度的前提下，利用分压电阻和a/d转换模块共同构成监测模块，当正常时，a/d转换模块所监测的电位由分压电阻下拉至地电位，当落水时a/d转换模块监测的电位发生变化，通过a/d转换模块所监测的电位来判断可穿戴落水监测的对应使用者的状态。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可穿戴落水监测设备，包括：

可穿戴式防水外壳，其内设置有电路板，电路板上设置有监测模块和核心控制模块；监测模块包括分压电阻和a/d转换模块，分压电阻的一端与a/d转换模块的输入端相连，分压电阻的另一端直接接地，a/d转换模块的输出端与核心控制模块相连；可穿戴式防水外壳上还设置有间隔预设距离的第一监测触点和第二监测触点，第一监测触点直接与电源相连，第二监测触点直接与a/d转换模块的输入端相连；

当正常时，a/d转换模块所监测的电位由分压电阻下拉至地电位，核心控制模块输出“正常指令”；当落水时，第一监测触点和第二监测触点之间的电阻与分压电阻的阻值相差不超过第一预设范围，a/d转换模块监测的电位与1/2倍的电源电压两者相差不超过第二预设范围，核心控制模块输出“落水指令”。

作为一种实施方式，所述电路板上还设置有通讯模块，所述通讯模块一端与核心控制模块相连，另一端与监控终端相连。

作为一种实施方式，所述通讯模块的通讯模式为携带mac地址的点播模式，所述可穿戴落水监测设备通过短地址识别监控终端，同时将携带有mac地址的落水状态指令发送到监控终端。

上述技术方案的优点在于，zigbee是一种低速短距离传输的无线网上协议，底层是采用ieee802.15.4标准规范的媒体访问层与物理层，易于实现且耗能低。

作为一种实施方式，所述通讯模块为zigbee模块，采用协议模式，按照数据传输的固定格式全协议传输。

上述技术方案的优点在于，能够保障数据传输的准确性。

作为一种实施方式，所述可穿戴式防水外壳上还设置有显示模块，所述显示模块与核心控制模块相连，用于显示当前所监测的状态。

作为一种实施方式，所述可穿戴式防水外壳包括防水外壳，所述防水外壳上连接有腕带。

为了解决上述问题，本发明的第二个方面提供一种可穿戴落水监测设备的监测方法，其在保障监测精度的前提下，利用分压电阻和a/d转换模块共同构成监测模块，当正常时，a/d转换模块所监测的电位由分压电阻下拉至地电位，当落水时a/d转换模块监测的电位发生变化，通过a/d转换模块所监测的电位来判断可穿戴落水监测的对应使用者的状态。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可穿戴落水监测设备的监测方法，包括：

接通电源后，电路板上的核心控制模块通过第一监测触点和第二监测触点实时监测落水状态：

当监测状态为正常时，核心控制模块向监控终端间隔性发送“正常”的指令；当监测状态为落水时，核心控制模块向监控终端间隔性发送“落水”的指令。

作为一种实施方式，若在预设时间段内人员对应的可穿戴落水监测设备没有接收到任何指令，则相应可穿戴落水监测设备状态显示为“未连接”。

上述技术方案的优点在于，通过判断预设时间段内可穿戴落水监测设备是否收到指令，来确定相应可穿戴落水监测设备是否与监控终端连接，最终保障可穿戴落水监测设备与监控终端的通讯稳定性。

作为一种实施方式，穿戴落水监测设备通过短地址识别监控终端，同时将携带有mac地址的落水状态指令发送到监控终端。

上述技术方案的优点在于，这样使得监控终端通过mac地址来辨别不同可穿戴落水监测设备对应的使用人员。

作为一种实施方式，穿戴落水监测设备与监控终端的通讯过程为：

首先初始化底层驱动，初始化a/d转换模块，初始化串口通信，使用直接存储器访问传输提高效率，实现核心控制模块与zigbee模块的通信；

然后开始任务调度，所述任务包括启动传输任务与传输任务，其中，启动传输任务为配置zigbee模块相关内容，包括通讯模式、发送地址、信道和网络标识符；传输任务为采集adc信号，通过a/d转换模块电位判断是否落水，同时将落水指令通过通讯模块传送到监控终端。

上述技术方案的优点在于，使用直接存储器访问的方式提高了数据传输效率，实现了核心控制模块与zigbee模块通信的稳定性，进而通过任务调度来最终实现核心控制模块与监控终端之间的通信。

本发明的有益效果是：

本发明在保障监测精度的前提下，利用分压电阻和a/d转换模块共同构成监测模块，当正常时，a/d转换模块所监测的电位由分压电阻下拉至地电位，当落水时a/d转换模块监测的电位发生变化，通过a/d转换模块所监测的电位来判断可穿戴落水监测的对应使用者的状态，使得整个穿戴落水监测设备结构简单，且降低了穿戴落水监测设备的制作成本。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例的一种可穿戴落水监测设备结构示意图；

图2是本发明实施例的监控终端的显示内容；

图3是本发明实施例的可穿戴落水监测设备与监控终端之间的通讯连接；

图4是本发明实施例的可穿戴落水监测设备的电源原理图；

图5是本发明实施例的可穿戴落水监测设备的监测模块原理图；

图6是本发明实施例的可穿戴落水监测设备的核心控制模块原理图；

图7是本发明实施例的可穿戴落水监测设备的初始化流程；

图8是本发明实施例的可穿戴落水监测设备的启动传输任务流程；

图9是本发明实施例的可穿戴落水监测设备的传输任务流程。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本实施例的一种可穿戴落水监测设备，包括：

可穿戴式防水外壳，其内设置有电路板2，电路板上设置有监测模块和核心控制模块；监测模块包括分压电阻和a/d转换模块，分压电阻的一端与a/d转换模块的输入端相连，分压电阻的另一端直接接地，a/d转换模块的输出端与核心控制模块相连；可穿戴式防水外壳上还设置有间隔预设距离的第一监测触点1-1和第二监测触点1-2，第一监测触点直接与电源4相连，第二监测触点直接与a/d转换模块的输入端相连；

当正常时，a/d转换模块所监测的电位由分压电阻下拉至地电位，核心控制模块输出“正常指令”；当落水时，第一监测触点和第二监测触点之间的电阻与分压电阻的阻值相差不超过第一预设范围，a/d转换模块监测的电位与1/2倍的电源电压两者相差不超过第二预设范围，核心控制模块输出“落水指令”。

如图5所示，监测模块通过分压电阻与a/d转换模块配合监测落水状态。固定第一监测触点和第二监测触点之间的距离，当正常时，a/d转换模块监测位的电位由分压电阻下拉至地电位，核心控制模块将监测到的电位处理为“正常指令”；当落水时，监测触点之间的电阻为500±5千欧，a/d转换模块监测位的电位为1.6±0.2v，核心控制模块将监测到的电位处理为“落水指令”。

如图6所示，核心控制模块采用stm32f103c8t6为主控芯片，stm32f103c8t6是一种嵌入式-微控制器的集成电路(ic)，芯体尺寸是32位，速度是72mhz，程序存储器容量是68kb，程序存储器类型是flash，ram容量是20k。

作为一种实施方式，所述可穿戴式防水外壳上还设置有显示模块，所述显示模块与核心控制模块相连，用于显示当前所监测的状态。

作为一种实施方式，所述可穿戴式防水外壳包括防水外壳5，所述防水外壳5上连接有腕带3。

在其他实施例中，可穿戴式防水外壳包括防水外壳，防水外壳上还是有可佩带的别针。

需要说明的是，可穿戴式防水外壳可根据实际情况，本领域技术人员自行设置，此处不再累述。

在具体实施中，电源5采用容量为1000mah电压3.7v锂电池供电，稳压芯片采用xc6206p332，可为电路板提供稳定的3.3v电压，如图4所示。

作为一种实施方式，所述电路板上还设置有通讯模块，所述通讯模块一端与核心控制模块相连，另一端与监控终端相连。

其中，所述通讯模块的通讯模式为携带mac地址的点播模式，所述可穿戴落水监测设备通过短地址识别监控终端，同时将携带有mac地址的落水状态指令发送到监控终端。

所述通讯模块为zigbee模块，采用协议模式，按照数据传输的固定格式全协议传输。

其中，通讯模块可根据场地大小选用zigbee模块，zigbee是一种低速短距离传输的无线网上协议，底层是采用ieee802.15.4标准规范的媒体访问层与物理层。通讯时固定监控终端的短地址，设备通过短地址识别监控终端，同时将携带有mac地址的落水状态指令发送到监控终端。监控终端通过mac地址来辨别不同穿戴落水监测设备对应的人员，通过指令显示人员的落水状态，如图2所示，监控终端显示的不同穿戴落水监测设备对应的人员当前状态。

本实施例在保障监测精度的前提下，利用分压电阻和a/d转换模块共同构成监测模块，当正常时，a/d转换模块所监测的电位由分压电阻下拉至地电位，当落水时a/d转换模块监测的电位发生变化，通过a/d转换模块所监测的电位来判断可穿戴落水监测的对应使用者的状态，使得整个穿戴落水监测设备结构简单，且降低了穿戴落水监测设备的制作成本。

本实施例的可穿戴落水监测设备的监测方法，包括：

接通电源后，电路板上的核心控制模块通过第一监测触点和第二监测触点实时监测落水状态：

当监测状态为正常时，核心控制模块向监控终端间隔性(例如：10s)发送“正常”的指令；当监测状态为落水时，核心控制模块向监控终端间隔性(例如：2s)发送“落水”的指令。

作为一种实施方式，若在预设时间段(例如：15s)内人员对应的可穿戴落水监测设备没有接收到任何指令，则相应可穿戴落水监测设备状态显示为“未连接”。

作为一种实施方式，穿戴落水监测设备通过短地址识别监控终端，同时将携带有mac地址的落水状态指令发送到监控终端。

图3是本实施例的可穿戴落水监测设备与监控终端之间的通讯连接。其中，穿戴落水监测设备与监控终端的通讯过程为：

首先初始化底层驱动，初始化a/d转换模块，初始化串口通信，使用直接存储器访问传输提高效率，实现核心控制模块与zigbee模块的通信，如图7所示；

然后开始任务调度，所述任务包括启动传输任务与传输任务，其中，启动传输任务为配置zigbee模块相关内容，包括通讯模式、发送地址、信道和网络标识符；传输任务为采集adc信号，通过a/d转换模块电位判断是否落水，同时将落水指令通过通讯模块传送到监控终端，如图8和图9所示。

在图7中，gpio,general-purposeinput/output，通用型之输入输出的简称，功能类似8051的p0—p3，其接脚可以供使用者由程控自由使用，pin脚依现实考量可作为通用输入(gpi)或通用输出(gpo)或通用输入与输出(gpio)，如当clkgenerator,chipselect等。

dma,directmemoryaccess，直接存储器访问，是所有现代电脑的重要特色，它允许不同速度的硬件装置来沟通，而不需要依赖于cpu的大量中断负载。否则，cpu需要从来源把每一片段的资料复制到暂存器，然后把它们再次写回到新的地方。

在图8中，panid是个域网地址。出现一般是伴随在确定信道以后的。panid其全称是personalareanetworkid，意即网络的id(即网络标识符)。如图8所示，以通讯模式包括三种分别为通讯模式一、通讯模式二和通讯模式三为例，与监控终端相连的穿戴落水监测设备数量也为三个，那么穿戴落水监测的发送地址数量也是三个，信道的数量也是三个；

首先设置通讯模式，判断是否设置成功，若是则设置发送地址；否则通讯模式的计数变量+1，判断通讯模式的计数变量是否小于3，若是，则切换通讯模式；若通讯模式的计数变量等于3，则通讯模式设置失败；

在设置发送地址的过程中，判断发送地址是否设置成功，若是则设置panid；否则发送地址的计数变量+1，判断发送地址的计数变量是否小于3，若是，则切换发送地址；若发送地址的计数变量等于3，则发送地址设置失败；

在设置panid的过程中，判断panid是否设置成功，若是则设置信道；否则panid的计数变量+1，判断panid的计数变量是否小于3，若是，则切换panid；若panid的计数变量等于3，则panid设置失败；

在设置信道的过程中，判断信道是否设置成功，若是则删除启动传输任务；否则信道的计数变量+1，判断信道的计数变量是否小于3，若是，则切换信道；若信道的计数变量等于3，则信道设置失败。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。