一种矿用多功能手环的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种矿用多功能手环，其特点是，包括手环外壳、均设置在手环外壳内的微控制单元、NFC模块、传感器组件、Zigbee模块、马达、供电模块、与微控制单元通信连接的内存模块、以及设置在手环外壳上的显示屏；传感器组件包括均与微控制单元通信连接的心率传感器、加速度传感器和压力传感器；Zigbee模块与微控制单元通信连接并且与矿井匝道中的中继站通信；供电模块为矿用多功能手环中的用电负载提供工作电源。该多功能手环对矿下使用者进行身份识别，监测矿下使用者身体状况以及周围环境状态，提高矿下工作的安全性；对矿下使用者进行定位，在矿难发生时提高搜救效率；该手环结构简单，功耗低，保持该手环的长时间供电能力，便于矿下长时间使用。
【专利说明】
一种矿用多功能手环
技术领域
[0001]本实用新型属于智能穿戴技术领域，具体涉及一种矿用多功能手环。
【背景技术】
[0002]近几年智能手环因其体积小、便于携带等优点受到广大用户的青睐。目前多功能手环主要针对病人或运动员，用于监测病人或运动员的生命体征安全，监测功能单一。众所周知，中国是一个矿产大国，由于矿井的特殊环境，需要监测矿下使用者的人身安全;并且近年来，矿难时有发生，特殊的矿下环境很难确定矿下工作者的位置，使得只能依靠搜救人员拉网式地毯搜救，导致搜救时间长，效率低，资源耗费大。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型提供一种矿用多功能手环，对矿下使用者进行身份识别，监测矿下使用者身体状况以及周围环境状态，提高矿下工作的安全性;对矿下使用者进行定位，在矿难发生时提高搜救效率;该手环结构简单，功耗低，保持该手环的长时间供电能力，便于矿下长时间使用。
[0004]为了实现上述技术目的，本实用新型提供如下技术方案予以实现:
[0005]一种矿用多功能手环，其特征在于，包括手环外壳;均设置在手环外壳内的微控制单元、NFC模块、传感器组件、Zigbee模块、马达、供电模块、与微控制单元通信连接的内存模块；以及设置在手环外壳上的显示屏；传感器组件包括均与微控制单元通信连接的心率传感器、加速度传感器和压力传感器;Zigbee模块与微控制单元通信连接并且与矿井Bi道中的中继站通信;供电模块为所述矿用多功能手环中的用电负载提供工作电源。
[0006]为了实现手环与手机的蓝牙连接，所述矿用多功能手环还包括与微控制单元通信连接的蓝牙通信模块。其中所述蓝牙通信模块包括CSR8670芯片、MFI芯片、Flash和26M晶振，CSR8670芯片与微控制单元通信连接，MFI芯片与CSR8670芯片通信连接，26M晶振为CSR8670芯片提供振源。
[0007]进一步地，为了实现屏幕的切换、点触等功能，所述矿用多功能手环还包括触摸屏传感器，其与微控制单元通信连接。
[0008]进一步地，为了向佩戴该手环的矿下使用者显示当前时间，所述矿用多功能手环还包括为微控制单元提供振源的时钟晶振，所述显示屏为有机发光二极管。
[0009]所述供电模块包括锂电池、低压差线性稳压器、升压DC-DC转换器和为锂电池充电的电池充电器，所述电池充电器与微控制单元通信连接。其中所述电池充电器采用BQ2510芯片，升压DC-DC转换器采用TPS61093芯片。此外，所述心率传感器采用PAH8002EP芯片，所述加速度传感器为LSM6DSM六轴加速度传感器，并且所述压力传感器采用LPS25HBTR芯片。内存模块采用W25Q64FW芯片。所述触摸屏传感器采用SXQSOedigbee模块采用CC2530芯片。
[0010]与现有技术相比，本实用新型提供的矿用多功能手环具有如下优点和有益效果:多功能手环利用NFC模块进行矿下使用者的身份识别，便于在矿难时，对使用者进行身份标识;利用心率传感器和加速度传感器监测使用者的身体状况，利用压力传感器监测矿下使用者所在的矿下气压值，便于对矿下使用者的健康状况进行管理，在传感器检测到的值大于内存模块中存储的阈值时，微控制单元控制马达开关以进行振动报警提示，保证矿下使用者的人身安全;微控制单元控制Zigbee模块实现与矿井匝道中的中继站通信，然后中继站把使用者对应的位置信息传送至井上的总控制室，实现对矿下使用者的定位，便于在矿难发生时进行准确快速地搜救;该手环利用Zigbee模块进行定位，结构简单，功耗低，保持该手环的长时间供电能力，便于矿下长时间使用，提高搜救可能性。
【附图说明】
[0011]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简要介绍，显而易见地，下面描述的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0012]图1为本实用新型矿用多功能手环的电路原理框图。
【具体实施方式】
[0013]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0014]参见图1，本实施例涉及一种矿用多功能手环，包括手环外壳;均设置在手环外壳内的微控制单元(M⑶)1、NFC模块2、传感器组件3、Zigbee模块4、马达5、供电模块6、与微控制单元I通信连接的内存模块7;以及设置在手环外壳上的显示屏12;传感器组件3包括均与微控制单元I通信连接的心率传感器3-3、加速度传感器3-2和压力传感器3-1; Zigbee模块4与微控制单元I通信连接并且与矿井匝道中的中继站通信;供电模块6为矿用多功能手环中的用电负载提供工作电源。
[0015]具体而言，在本实施例中，如图1所示，NFC(近距离无线通讯技术)由非接触式射频识别(RFID)演变而来，其基础是RFID和互连技术，NFC模块2通过NFC通信方式存储使用者的个人信息和唯一的识别码，并且提供给MCU I，当使用者上下班时可以作为打卡凭证；当使用者在矿下发生意外去世时，可以作为使用者的身份证明，并且以手环进行身份识别，方便且不易丢失。本实施例心率传感器3-3采用PAH8002EP芯片，通过I2Cl与MCU I通信，配合加速度传感器3-2的使用，通过算法得到使用者精确的心率;本实施例加速度传感器3-2采用LSM6DSM六轴加速度传感器，通过I2Cl与MCU I通信，完成使用者的步数检测或其他一些运动状态的检测，通过算法得到使用者正常的健康信息，心率传感器3-3和加速度传感器3-2结合实现对矿下使用者的身体状况的检测。本实施例压力传感器3-1采用LPS25HBTR芯片，通过I2Cl与MCU I通信，得到矿下使用者当前所处位置的气压值或将该气压值进行处理运算得出使用者当前所处位置的深度，用于衡量该使用者周围环境的气压状况，该些传感器检测到的值均可以通过手环外壳上的显示屏12显示出来，便于使用者观察，并且提示使用者当前的身体状况，有利于保证使用者的人身安全。任一个在显示屏12上显示出来的值若大于内存模块7内事先存储的参数阈值，则M⑶I通过控制输入/输出端口而控制马达开关的动作，使马达5实现振动提醒，本实施例内存模块采用W25Q64FW芯片，其通过SPII与MCU I
通信连接。
[0016]Zigbee是一种基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，支持低数据速率、低功耗、安全性和可靠性。在本实施例中，采用Zigbee自组网方式，Zigbee定位块密集分布于矿下的各个位置，并且中继站设置在矿井匝道里，本实施例Zigbee模块4采用CC2530芯片，该CC2530芯片通过UART与M⑶I通信连接，并且与该手环内的Zigbee模块4相配的中继站将使用者的位置信息传递到矿井上的总控制室，进而可以知道使用者的位置信息，并且由于采用Zigbee定位块绘制矿下地图，因此可以将该位置信息显示在上位机上的该矿下地图上。使用Zigbee模块4，功耗低，便于矿下长时间使用，或者当矿难发生时，保持该手环的长时间供电能力以长时间显示使用者位置信息，提高搜救可能性。
[0017]供电模块6为手环的用电负载提供工作电源，包括锂电池6-1、低压差线性稳压器(LD0)6-4、升压DC-DC转换器6-3和为锂电池6-1充电的电池充电器6-2，其中电池充电器6-2通过I2C3与MCU I通信连接以对电池充电器6-2进行控制。电池充电器6-2采用BQ2510芯片以在锂电池6-1电量不足时对其充电，例如，可以从使用者的矿灯上直接充电以提高手环的使用时间。升压DC-DC转换器采用TPS61093芯片为显示屏12供电，并且LDO 6_4采用PAH8002EP芯片为马达5和心率传感器3-3提供稳定的3.3V电压。
[0018]进一步地，在在手环外壳内还设置有触摸屏传感器9，该触摸屏传感器9采用SX9306芯片，其通过I2C3与MCU I通信连接以完成屏幕的切换、点触等功能。为手环外壳内的MCU I提供时钟晶振10，以便MCU I进行时间计数，在显示屏12上可以实时显示当前时间，本实施例显示屏12可以为有机发光二极管(OLED)。此外，在手环外壳上还设置有BUTTON按钮11，通过短按、长按、双击等动作可以完成手环外壳的开机、关机、屏幕切换等操作。
[0019]为了实现手环与苹果手机的蓝牙连接，以便将手环的信息无线发送至苹果手机，矿用多功能手环还包括与MCU I通信连接的蓝牙通信模块8，其中蓝牙通信模块8包括CSR8670芯片、MFI芯片8-1、Flash 8-2和26M晶振8-3，其中MFI芯片8-1 通过I2C2与CSR8670芯片通信连接;Flash 8-2通过SPIl与CSR8670芯片连接，为CSR8670芯片提供内存;26M晶振8-3为CSR8670芯片提供振源。
[0020]本实施例矿用多功能手环，利用NFC模块2进行矿下使用者的身份识别，便于在矿难时，对使用者进行身份标识;利用心率传感器3-3和加速度传感器3-2监测使用者的身体状况，利用压力传感器3-1监测矿下使用者所在的矿下气压值，便于对矿下使用者的健康状况进行管理，在传感器检测到的值大于内存模块7中预先存储的阈值时，MCU I控制马达5开关以进行振动报警提示，保证矿下使用者的人身安全;MCU I控制Zigbee模块4实现与矿井匝道中的中继站通信，然后中继站把使用者对应的位置信息传送至井上的总控制室，实现对矿下使用者的定位，便于在矿难发生时进行准确快速地搜救;该手环利用Zigbee模块4进行定位，结构简单、功耗低，便于矿下长时间使用，或者当矿难发生时保持手环长时间的供电能力，提尚搜救可能性。
[0021]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种矿用多功能手环，其特征在于，包括手环外壳、微控制单元、NFC模块、传感器组件、Zigbee模块、马达、供电模块、与微控制单元通信连接的内存模块和设置在手环外壳上的显示屏;微控制单元、NFC模块、传感器组件、Zi gbee模块、马达、供电模块和内存模块均设置在手环外壳内；传感器组件包括均与微控制单元通信连接的心率传感器、加速度传感器和压力传感器;Zigbee模块与微控制单元通信连接并且与矿井匝道中的中继站通信;供电模块为所述矿用多功能手环中的用电负载提供工作电源。2.根据权利要求1所述的矿用多功能手环，其特征在于，还包括与微控制单元通信连接的蓝牙通信模块。3.根据权利要求2所述的矿用多功能手环，其特征在于，所述蓝牙通信模块包括CSR8670芯片、MFI芯片、Flash和26M晶振，CSR8670芯片与微控制单元通信连接，MFI芯片与CSR8670芯片通信连接，26M晶振为CSR8670芯片提供振源。4.根据权利要求1或2所述的矿用多功能手环，其特征在于，还包括触摸屏传感器，其与微控制单元通信连接。5.根据权利要求4所述的矿用多功能手环，其特征在于，所述触摸屏传感器采用SX9306。6.根据权利要求1或2所述的矿用多功能手环，其特征在于，还包括为微控制单元提供振源的时钟晶振，所述显示屏为有机发光二极管。7.根据权利要求1或2所述的矿用多功能手环，其特征在于，所述供电模块包括锂电池、低压差线性稳压器、升压DC-DC转换器和为锂电池充电的电池充电器，所述电池充电器与微控制单元通信连接。8.根据权利要求7所述的矿用多功能手环，其特征在于，所述电池充电器采用BQ2510芯片，升压DC-DC转换器采用TPS61093芯片。9.根据权利要求1或2所述的矿用多功能手环，其特征在于，所述心率传感器采用PAH8002EP芯片，所述加速度传感器为LSM6DSM六轴加速度传感器，并且所述压力传感器采用LPS25HBTR芯片；内存模块采用W25Q64FW芯片。10.根据权利要求1或2所述的矿用多功能手环，其特征在于，所述Zigbee模块采用CC2530芯片。
【文档编号】A44C5/00GK205728445SQ201620715295
【公开日】2016年11月30日
【申请日】2016年7月8日
【发明人】赵龙涛
【申请人】青岛歌尔声学科技有限公司