一种智能可穿戴式通讯设备及其通讯方法与流程

本发明涉及穿戴式智能设备技术领域，具体为一种智能可穿戴式通讯设备及其通讯方法。

背景技术：

“穿戴式智能设备”是应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计、开发出可以穿戴的设备的总称，市场上现有常见的穿戴智能设备，如智能手环、智能手表等，它们往往与手机进行无线通信连接。

正如申请号为201610796401.1名称为一种老人智能手环及其控制系统的发明，该发明通过在手环本体上端设有液晶显示屏，在手环本体内部为空腔结构，手环本体的空腔内设有药盒抽屉，能够在药盒抽屉里放置应急药物，在老人短时间外出时装备，能够帮助老人突发症状及时准确找到对应药物急救，在液晶显示屏和药盒抽屉之间设有功能集成模块，其中功能集成模块包括控制模块以及与控制模块连接的感应器模块、加速计模块、数据处理模块、数据存储模块和电源模块，通过感应器模块对老人身体进行实时监控，再通过控制模块将监测信息实时发送到手机app上，实现儿女对老人身体状况及时了解。

但是，在该智能手环的佩戴过程中，也会存在如下一些问题：

(1)本身智能手环的体积较小，在加上智能手环是佩戴在老人的手腕上，很不显眼，不能让旁人一眼就能看到，因此，不能引起旁人对老人的特别关注，这样在老人遇到突发状况(迷路或者身体不适)时，都不能及时得到救助，特别是对于一些丧失意识的老人来说，他们本身已经丧失了意识，不能自我判别，只能依靠儿女的帮助，但手机常常出现丢失现象，则不能很好地救护老人；

(2)仅通过gps定位模块实现定位功能，能够实时准确定位老人所处位置，但对于老人所处位置的其它路况信息难以获取，包括去往该位置的具体路径信息、所处位置附近的派出所位置信息、救助站位置信息以及医院位置信息，因此不能及时有效地对老人采取救护措施，很可能对老人造成二次伤害。

技术实现要素：

为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种智能可穿戴式通讯设备及其通讯方法，结构简单，穿戴方便，能够实时检测老人行走路径信息、所处位置信息以及老人的实时生理信息，且能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种智能可穿戴式通讯设备，包括智能终端和智能免洗马甲，所述智能免洗马甲上设置有位置信息模块、生理信息获取模块以及与智能终端无线连接的通讯模块；

所述位置信息模块用于实时获取老人所行走路程的路径信息以及老人实时所在位置的位置信息，所述生理信息获取模块用于实时采集老人的生理信息，将路径信息、位置信息和生理信息经通讯模块无线传输至智能终端，智能终端判断处理，发出控制指令；

智能免洗马甲包括前衣部和后衣部，所述前衣部上端与后衣部上端连接，且在中间位置形成圆形套颈，所述后衣部与前衣部之间设置有衣服松紧组件。

进一步地，所述衣服松紧组件包括后衣部左右两侧上间隔设置的若干连接衣带、前衣部左右两侧对应所述连接衣带设置的若干衣带穿孔以及后衣部上对应连接衣带的位置设置的纽扣，连接衣带靠近前衣部端均匀间隔设置有若干纽扣孔，后衣部的腰线位置还设置有松紧带。

进一步地，所述前衣部、后衣部的内外表面还均设置有防水复合层，且所述防水复合层与前衣部、后衣部的衔接处设置有防水压条；所述圆形套颈内固定安装有重力传感器，且在所述前衣部和后衣部边缘均固定安装有炫目led警示器，所述重力传感器和炫目led警示器之间通过处理电路板电性连接，其中，所述重力传感器和处理电路板之间还设有加速度频率监测传感器。

进一步地，所述防水复合层包括内ptfe膜防水层和外尼龙耐磨层，所述外尼龙耐磨层设置在内ptfe膜防水层的外侧，且所述内ptfe膜防水层与外尼龙耐磨层之间还设置有胶粘结层，且前衣部、后衣部外侧的外尼龙耐磨层上均设置有表面荧光层。

进一步地，所述位置信息模块包括路径记忆单元和gps定位单元，所述路径记忆单元、gps定位单元的输出端均与通讯模块的输入端连接。

进一步地，所述生理信息获取模块包括位于前衣部腋窝位置的温度检测芯片、位于前衣部上且对应人体心脏位置的心率检测芯片以及位于前衣部上且基于人体重心起伏原理的运动状态检测单元。

一种智能可穿戴式通讯设备的通讯方法，包括如下步骤：

s100、智能终端与通讯模块建立无线通讯连接，并检测位置信息模块和生理信息获取模块是否正常工作；

s200、通过位置信息模块实时获取老人所行走路程的路径信息以及老人实时所在位置的位置信息，并经通讯模块反馈给智能终端；

s300、通过生理信息获取模块实时采集老人的生理信息，经通讯模块反馈给智能终端；

s400、基于步骤s200和步骤s300，智能终端实时获取路径信息、位置信息和生理信息后，经判断处理后，采取相应的处理措施。

进一步地，所述步骤s300中，获取的生理信息包括实时的心跳频率、人体体温和运动状态。

进一步地，运动状态的获取还包括如下步骤：

s301、以人体完全直立状态为基准，在智能终端中设置以人体心脏部位为坐标中心、垂直地面为z轴、穿过坐标中心且垂直人体为y轴，穿过坐标中心且平行人体为x轴建立人体形态标准坐标系。

s302、在智能免洗马甲上人体形态坐标系的xz平面的四个区域内各选一个测量点，每个测量点配一个三轴加速度传感器；

s303、三轴加速度传感器分别检测各自测量点的加速度变化数据；并传输给智能终端，分析四个区域的测量点加速度数据，并且结合人体形态标准坐标系模拟出四个测量点的运动变化曲线；

s304、通过四个测量点的运动曲线，结合人体形态学，模拟人体运动变化的形态数据。

进一步地，所述智能终端包括：智能手机、微电脑和计算机；四个所述测量点分别是智能免洗马甲上的两个肩部位置和两侧腰部位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过采用马甲结构的智能穿戴设计，为老人提供了舒适的穿戴体验，提高了对老人安全保护的功效，尤其是针对一些丧失意识的老人来说，穿戴方便，且省去了长时间穿着，需要清洗的麻烦，马甲穿戴在老人身上，非常显眼，旁人一眼就能看出，从而在心里就会对其产生更多的关注，便于及时发现老人所遭遇的问题；

(2)本发明通过在智能免洗马甲上装配位置信息模块和生理信息获取模块，能够实时检测老人所在位置信息、老人所走路径信息以及老人的实时生理信息，经通讯模块传送至智能终端，从而对老人所处状况进行实时分析，便于对老人的准确高效定位，大大降低了老人走失或老人身体出现突发状况，对老人造成的伤害，便于及时发现老人或对其进行及时的救护措施。

附图说明

图1为本发明的后衣部后视结构示意图；

图2为本发明的整体结构示意图；

图3为本发明的后衣部截面结构示意图；

图4为本发明的通讯信号流程图。

图中标号：

1-智能终端；2-智能免洗马甲；3-位置信息模块；4-生理信息获取模块；5-通讯模块；6-衣服松紧组件；7-防水复合层；8-表面荧光层；

201-前衣部；202-后衣部；203-圆形套颈；

301-路径记忆单元；302-gps定位单元；

401-温度检测芯片；402-心率检测芯片；403-运动状态检测单元；

601-连接衣带；602-衣带穿孔；603-纽扣；604-纽扣孔；605-松紧带；

701-内ptfe膜防水层；702-外尼龙耐磨层；703-胶粘结层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本实施方式中，如图1至图4所示，本发明提供了一种智能可穿戴式通讯设备，包括智能终端1和智能免洗马甲2，智能免洗马甲2作为用户终端，与智能终端1建立通讯连接，通过设计可免除清洗操作的智能免洗马甲2，一方面，省去了清洗操作的麻烦，由于智能免洗马甲2上安装有一系列的电子设备，清洗起来非常麻烦；另一方面，有效避免了清洗操作过程中，对智能免洗马甲2上的电子设备的损坏，影响了其通讯连接性能。

智能免洗马甲2上设置有位置信息模块3、生理信息获取模块4以及与智能终端1无线连接的通讯模块5，位置信息模块3用于实时获取老人所行走路程的路径信息以及老人实时所在位置的位置信息，生理信息获取模块4用于实时采集老人的生理信息，将路径信息、位置信息和生理信息经通讯模块5无线传输至智能终端1，智能终端1判断处理，发出控制指令。

补充说明的是，通讯模块5包括用于收发位置信息模块3和生理信息获取模块4所采集信息的无线通讯处理器以及用于存储位置信息模块3和生理信息获取模块4所采集信息的存储器。

智能终端1上集成有数据库，数据库内存储有整个城市的路况信息(包括路径信息、派出所位置信息、救助站位置信息以及医院位置信息等)，可与从位置信息模块3上接收到的路径信息进行比较分析，便于及时准确定位老人所处位置信息，从而有效保证看护人员或距离老人所处位置最近的派出所、医院及时找到老人，对其进行救护等操作。

作为优选的实施方式，智能免洗马甲2包括前衣部201和后衣部202，所述前衣部201上端与后衣部202上端连接，且在中间位置形成圆形套颈203，所述后衣部202与前衣部201之间设置有衣服松紧组件6，在为老人穿戴该智能免洗马甲2时，首先，将圆形套颈203套在老人的脖子上，然后通过衣服松紧组件6调节该马甲的大小，使老人穿着更加舒适。

分体式的整体结构设计，为一些手脚不便的老人提供了更便利的穿戴体验。

马甲形式的智能穿戴设备，穿在老人所穿衣服的外侧，相比市场上现有的智能穿戴手环来说，更能引起旁人的注意，当丧失意识的老人走失时，更方便看护人员找到；而且，当旁人看到有人穿着该类马甲，自然而然地会对其多加注意，从而能够帮助走失的老人快速找到家人或者其看护人员。

进一步地，衣服松紧组件6包括后衣部202左右两侧上间隔设置的若干连接衣带601、前衣部201左右两侧对应所述连接衣带601设置的若干衣带穿孔602以及后衣部202上对应连接衣带601的位置设置的纽扣603，连接衣带601靠近前衣部201端均匀间隔设置有若干纽扣孔604，后衣部202的腰线位置还设置有松紧带605，松紧带605的设置，可使得后衣部202更加贴合老人所穿的衣服，避免该马甲太大或太小，给老人带来的不适。

该衣服松紧组件6调节衣服松紧的原理如下：

将圆形套颈203套在老人脖颈上后，看护人员将连接衣带601靠近前衣部201的一端穿设在衣带穿孔602内，并从衣带穿孔602内穿出，然后根据老人的体型，拉扯连接衣带601，选择合适的纽扣孔604，将其扣在纽扣603上即可。

在本实施方式中，前衣部201、后衣部202的内外表面还均设置有防水复合层7，且所述防水复合层7与前衣部201、后衣部202的衔接处设置有防水压条，由于在衔接处会漏水，通过采用防水压条进行压胶处理，可有效防止渗水现象的发生；通过防水复合层7的设置，对该智能免洗马甲2起到了防水的作用，长时间穿着该马甲，会使马甲表面出现脏污，此时，只需要看护人员用湿毛巾擦拭其表面即可，而不会损坏其上的电子设备，操作简单。

进一步地，防水复合层7包括内ptfe膜防水层701和外尼龙耐磨层702，所述外尼龙耐磨层702设置在内ptfe膜防水层701的外侧，且所述内ptfe膜防水层701与外尼龙耐磨层702之间还设置有胶粘结层703，ptfe膜具有良好的防水透气性，而尼龙布料起到了耐磨的作用，可大大延长该智能免洗马甲2的使用寿命，且前衣部201、后衣部202外侧的外尼龙耐磨层702上均设置有表面荧光层8，表面荧光层8的设置，一方面，使得穿着该智能免洗马甲的老人更加显眼；另一方面，特定荧光颜色的设计，配合特定结构，明确指示了穿着该马甲的老人为弱势群体，更易得到旁人的帮助。

胶粘结层703采用的是防水胶水，由百度百科可知，防水胶水就是我们通常说的可以防水的胶水，防水胶水主要分为通用型防水胶和柔韧型防水胶，在本发明中，使用的是通用型防水胶。

位置信息模块3包括路径记忆单元301和gps定位单元302，所述路径记忆单元301、gps定位单元302的输出端均与通讯模块5的输入端连接，通过路径记忆单元301实时记录老人行走的路径信息，通过gps定位单元302实时获取老人所在位置的位置信息，并将路径信息和位置信息，经通讯模块5传送至智能终端1。

需要说明的是，路径记忆单元301的输入端也与gps定位单元302的输出端连接，路径记忆单元301是用来记录老人整个行走过程中所经历的路径信息的，实质上就是老人在整个行走过程中不同位置的位置信息总和，通过将gps定位单元302所采集到的位置信息汇总至路径记忆单元301上，即实现了对路径信息的获取功能。

在本实施方式中，生理信息获取模块4包括位于前衣部201腋窝位置的温度检测芯片401、位于前衣部201上且对应人体心脏位置的心率检测芯片402以及位于前衣部201上且基于人体重心起伏原理的运动状态检测单元403。

在腋窝位置测量人体温度，结果较为准确可靠。

在本发明中，温度检测芯片401采用的是ds18b20芯片，ds18b20是一线式数字温度传感器，它将数据线、控制线和地址线合一根双向串行传输数据的线信号线，每个芯片内部有一个64位的rom，温度测量范围宽(-55℃至125℃)；

心率检测芯片402采用的是ttp321芯片，ttp321为人体心电检测专用芯片，采用cmos工艺制造其外围器件大大减少，节约了空间和成本及调试时间，提高整机可靠性；

运动状态检测单元403通过三轴加速度传感器，实时检测出人体各个测量点在预设的三维坐标系上的加速度分量，并经通讯模块5传至智能终端1，从而判断出老人的运动状态。

三轴加速度传感器是基于加速度的基本原理去实现工作，具有体积小和重量轻特点，加速度是个空间矢量，一方面，要准确了解物体的运动状态，必须测得其三个坐标轴上的分量；另一方面，在预先不知道物体运动方向的场合下，只有应用三轴加速度传感器来检测加速度信号，由于三轴加速度传感器也是基于重力原理的，因此用三轴加速度传感器可以实现双轴正负90度或双轴0-360度的倾角，通过校正后期精度要高于双轴加速度传感器大于测量角度为60度的情况。

另外，基于上述技术特征，在本发明中，还安装了并列设置的重力传感器，其具体的实施方式为：

所述圆形套颈203内固定安装有重力传感器，且在所述前衣部201和后衣部202边缘均固定安装有炫目led警示器，所述重力传感器和炫目led警示器之间通过处理电路板电性连接，其中，所述重力传感器和处理电路板之间还设有加速度频率监测传感器。

在上述技术特征中，需要注意的是，该重力传感器一方面需要获得的是加速度变化的范围，即需要基于该加速度变化的范围需要确定阈值，另外一方面则在于获得加速度变化的频率和周期特征。获得上述两个方面的加速度技术特征作用在于以下两个方面：

第一，由于人员在活动的时候必然会带动马甲的运动，即马甲(指示人体的活动)的运动状态将会发生变化，而且即使人员不活动时，由于人体的运动特征马甲仍然会发生运动状态的变化，也就是说只要人员还处于活动，穿在其身上的马甲的传感器必然会获得运动状态变化的传感信号；

第二，基于第一点，当运动状态发生改变后，由于不会维持同一个运动装填，就必然会发生加速度的改变，即也会产生加速度变化的传感信号。

基于上述两点，当加速度传感信号发生改变时，只需要通过有限次的实验获得一个阈值范围，就可以通过该阈值范围来监控人员的运动状态，从而可以快速并且准确的获得人员的运动状态，另外，通过加速度传感的变化频率可以知道人员的活动状态。

以下为了更好的说明上述技术，下面将结合具体的实例来说明：

例如：当人员穿戴上该设备时，且正好处于运动状态，那么设置在马甲上的重力传感器必然会收集到相应的传感信息，即通过该运动状态的传感信号就可以获得人员的相应信息，当重力传感器的信号处于阈值范围以内时，即表明人员处于正常的活动状态。特别的是，当重力传感器的信号处于阈值范围以外时，并且在这之前还具有突变的加速度值，在这之后加速度频率将低于正常的阈值，结合上述特征即可判断人员处于异常的状态，通过两个信号的对比首先将会通过炫目led警示器发出低级的警示灯光和警报声音，当一旦报错时可人为快速的将其关闭，但是如果人为不进行关闭时将会产生越来越刺激的声音引起周围人的注意，并且将该警示信息通过通讯模块上传。

本发明还提供了一种智能可穿戴式通讯设备的通讯方法，包括如下步骤：

s100、智能终端与通讯模块建立无线通讯连接，并检测位置信息模块和生理信息获取模块是否正常工作；

s200、通过位置信息模块实时获取老人所行走路程的路径信息以及老人实时所在位置的位置信息，并经通讯模块反馈给智能终端；

s300、通过生理信息获取模块实时采集老人的生理信息，经通讯模块反馈给智能终端；

s400、基于步骤s200和步骤s300，智能终端实时获取路径信息、位置信息和生理信息后，经判断处理后，采取相应的处理措施。

处理措施包括：当路径信息和生理信息均正常时，不做出指令操作；当路径信息出现异常、生理信息正常时，根据位置信息数据，进行向看护人员发出警示指令或者是向距离实时位置最近的派出所报案的操作(如果实时位置信息距离看护人员较近，则通知看护人员；反之，如果距离看护人员较远，则向距离实时位置最近的派出所请求帮助，以至以最快的速度找回老人，避免对老人造成更大程度的伤害)；当路径信息正常、生理信息异常或者是路径信息和生理信息均异常时，根据位置信息数据，进行向看护人员发出警示指令或者是向距离实时位置最近的医院进行求救的操作(如果实时位置信息距离看护人员较近，则通知看护人员，看护人员根据生理信息情况，如果看护人员能够解决，则看护人员自行解决，但如果在看护人员能解决的范围外，则看护人员也应及时向距离老人实时位置最近的医院进行求救；如果老人所在实时位置距离看护人员较远，看护人员一时无法立刻赶到，此时也应该向距离老人实时位置最近的医院进行求救，避免对老人造成更大程度的伤害)。

在步骤s300中，获取的生理信息包括实时的心跳频率、人体体温和运动状态。

在本实施方式中，运动状态的获取还包括如下步骤：

s301、以人体完全直立状态为基准，在智能终端中设置以人体心脏部位为坐标中心、垂直地面为z轴、穿过坐标中心且垂直人体为y轴，穿过坐标中心且平行人体为x轴建立人体形态标准坐标系。

s302、在智能免洗马甲上人体形态坐标系的xz平面的四个区域内各选一个测量点，每个测量点配一个三轴加速度传感器；

s303、三轴加速度传感器分别检测各自测量点的加速度变化数据；并传输给智能终端，分析四个区域的测量点加速度数据，并且结合人体形态标准坐标系模拟出四个测量点的运动变化曲线；

s304、通过四个测量点的运动曲线，结合人体形态学，模拟人体运动变化的形态数据。

所述智能终端包括：智能手机、微电脑和计算机；四个所述测量点分别是智能免洗马甲上的两个肩部位置和两侧腰部位置。

现有技术中一般是通过在人体重心佩戴三轴加速度传感器，来判断重心的加速度，虽然能够判断人体运动状态，但是这种判断依据是粗略的，模糊的，其判断结果并不一定完全准确；在本实施方式中，主要可以理解为以下两个核心方式：

第一、建立人体形态标准坐标系，正常一般是以人体重心为基准，在本实施方式中以心脏部位为坐标中心，与重心的判断方式不同，选取的是类似于几何中心，然后再选取以xz平面的四个区域，选取四个测量点，也相当于选取四个最能判断人体整个变化的四个点，两个肩部和两个侧腰部，进行四个测量点加速度数据变化的测量。

第二、依据人体形态标准坐标系、以及四个测量点的数据，将四个测量点的数据根据人体形态标准坐标系在人体上进行拆分，并且在人体形态学的基础上，模拟人体上半身部位的运动状态变化图像，从不同时间段的图像数据变化来判断人体的运动状态，可以直接得到佩戴者是正常还是非常的状态(晕倒、摔倒等等)。

通过这种方式，能非常直观的通过不同时间点模拟出来的人体形态变化图像，来反映人体的状态，与现有技术中通过加速度的变化来判断，完全不同，判断依据不同，并且判断的准确度不同，在该领域内，准确度的要求非常高，因为一旦出现不准确的数据，将直接导致的可能就是人身安全问题，因此，本发明的方法在判断准确度上具有极大的优势。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。