专利名称：地震救援人员生命信息采集系统及方法
技术领域：
本发明属于救灾救援技术领域，具体涉及一种地震救援人员生命信息采集系统及方法。
背景技术：
中国属于地震频发国家，根据《国家防震减灾规划Q006-2020年)》，到2020年， 中国基本具备综合抗御6. 0级左右、相当于各地区地震基本烈度的地震的能力，大中城市和经济发达地区的防震减灾能力达到中等发达国家水平。我国目前在地震救援技术和装备方面远远落后于发达国家。在地震救灾中，及时了解救援人员的生命信息对保障救援人员的生命和提高救援效率有极其重要的作用。地震救援的前提保障救援人员的安全，及时了解救援信息！本发明提出了一种地震救援人员生命信息采集系统及方法。地震救援指挥人员和医护人员通过使用本系统，可以远程接收到救援人员的生命信息并采取相应的措施，为营救、调度、安排工作争取宝贵的时间。保障了救援人员在实施救援行动过程中的生命安全。
发明内容
本发明目的在于提供一种地震救援人员生命信息采集系统及方法，解决了地震灾害发生后，指挥人员和医护人员如何获知救援人员的生命信息，更好地保护救援人员生命安全的问题。为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是—种地震救援人员生命信息采集系统，包括救援人员佩戴的用于采集生命信息并无线传输的无线通信终端，其特征在于所述系统进一步包括人工散布的用于找寻和建立路由信息并且转发网络通信数据的无线路由器和负责建立、配置网络以及对网络数据集中处理的无线协调器。无线通信终端将采集到的救援人员的生命信息无线传输至相邻的无线路由器，无线路由器根据路由算法将数据远距离中转至无线协调器，无线协调器将所收集的各救援人员的生命信息进行处理并实施监控。本系统，保障了救援人员在实施救援行动过程中的生命安全。优选的，无线通信终端包括采集救援人员生命信息的信号采集模块、对救援人员生命信息进行处理的信号处理模块以及向无线协调器传输救援人员生命信息的信号传输模块。优选的，所述信号采集模块包括采集救援人员生命信息的传感器和运动状态的加速度传感器，并将采集到的信息送给信号处理模块。优选的，所述信号处理模块包括采样保持模块、信号放大器、模数转换器和微处理器，所述采样保持模块接收信号采集模块的救援人员生命信息保持经信号放大器放大后由模数转换器转换成数字信号输送给微处理器处理；所述信号传输模块包括无线传输模块， 所述救援人员生命信息经处理后无线传输至无线协调器。
优选的，所述无线通信终端包括用于显示指挥信息的显示模块。优选的，所述采集救援人员生命信息的传感器包括血压传感器、心电传感器、血氧传感器、体温传感器、呼吸传感器。优选的，所述无线路由器包括无线传输模块和功率放大器，用于远距离中转无线通信终端和无线协调器所传输的无线信号。优选的，所述无线协调器包括无线传输模块和功率放大器，用于发送救援指挥中心的指挥信息，并接收来自各无线通信终端的救援人员生命信息。优选的，所述无线协调器包括接口模块，用于与计算机进行通信。本发明的另一目的在于提供一种地震救援人员生命信息采集的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤优选的，所述地震救援人员生命信息采集方法可以按照如下步骤进行(1)无线协调器负责将各散布的无线路由器组建网络，并进行相关的网络配置；(2)无线路由器找寻和建立无线通信终端与无线协调器之间的路由信息；(3)无线通信终端循环等待接收来自无线协调器的指挥信息，并且周期性测量救援人员生命信息；(4)无线通信终端将救援人员生命信息无线传输至相邻的无线路由器；(5)无线路由器根据路由算法将数据远距离中转至无线协调器；(6)无线协调器将所收集的整个网络的各救援人员的生命信息进行处理并实施监控。相对于现有技术中的方案，本发明的优点是1、低功耗，无线通信终端无线发射功率约为1毫瓦，在待机模式下，两节普通5号干电池可使用1个月到半年。特别是地震发生后，供电条件受限的环境，这是一个非常有力的优势。2、低成本，不仅无线通信终端和散布的无线路由器的价格低，尤为重要的是，一旦组建好网络，无须缴纳网络通讯费，可为抗震救援节省大量资金。另外无线通信终端、无线路由器和无线协调器所使用的嵌入式微处理器和存储器要求也非常低。3、网络容量大，由一个无线协调器组建无线网络最多可以容纳65536个无线通信终端和无线路由器。在同一个区域内可以同时存在最多100个这样的无线网络。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述图1是本发明的实施例中地震救援人员生命信息采集系统网络架构示意图；图2为本发明的实施例中微处理器接口定义图；图3为本发明的实施例中无线通信终端电路图；图4是本发明的实施例中无线路由器电路图；图5为本发明的实施例中无线协调器电路图；图6为本发明的实施例中无线协调器工作流程图；图7为本发明的实施例中无线路由器工作流程图；图8为本发明的实施例中无线通信终端工作流程图。
具体实施例方式以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。实施例某地区地震救援人员生命信息采集系统如图1，本实施例的地震救援人员生命信息采集系统采用如图1所示的网络通信系统结构，其中包括无线通信终端、无线路由器和无线协调器。该网络是无基础设施的网络，网络中的无线协调器完全不同于Wi-Fi网络中的接入点，它是一个起网络控制中心作用的全功能设备，它不单为网络控制而存在，还可以有自己的应用。就硬件电路而言，无线协调器与无线路由器没有区别，只是根据构建网络的需要，无线协调器承担了控制中心的任务。某个地震区域由人工散布无线路由器，这些无线路由器通过自组织方式构成无线网络，以协作的方式感知、采集和处理网络覆盖区域中所需要的信息，可以实现对任意地点信息在任意时间的采集、处理和分析。在这个网络中，救援人员所佩戴的无线通信终端体积小、重量轻，使用简便。无线通信终端通过多跳中继的方式将数据传到无线路由器上，最后由无线路由器将所收集的整个网络的数据传到救援指挥中心的无线协调器进行集中的处理。地震的发生具有突发性、预测难度大的特点，震级、震中位置、搜救资源等因素将直接影响人员伤亡的程度，如果震中位置离城市较近，震级越大，人员伤亡也就重，地震救援人员生命信息采集系统按如下步骤进行运行首先，无线协调器负责将各散布的无线路由器和无线通信终端组建网络，并进行相关的网络配置。然后，无线路由器找寻和建立无线通信终端与无线协调器之间的路由信息。最后，无线通信终端循环等待接收来自无线协调器的指挥信息，并且通过生命信息采集模块进行人体生命体征信息以及运动状态信息的采集。救援人员在实施救援的过程中，可以通过无线通信终端的无线通信模块将这些信号发送出去。无线路由器根据路由算法将数据远距离中转至无线协调器。无线协调器将所收集的各救援人员的生命信息进行处理并实施监控。救援指挥人员和医护人员通过使用本系统，可以远程接收到救援人员的生命信息并采取相应的措施，为营救、调度、安排工作争取宝贵的时间。保障了救援人员在实施救援行动过程中的生命安全。以下对地震救援人员生命信息采集系统的各个部分进行详细描述本实施例中无线通信终端、无线路由器和无线协调器的微处理器均采用TI公司出品的CCM30微处理器芯片。CCM30芯片整合了射频(RF)前端、内存和微控制器。它使用1个8位MCU (8051)，具有U8KB可编程闪存和8KB的RAM，还包含模拟数字转换器、几个定时器、AES128协同处理器、看门狗定时器、32kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路、 掉电检测电路，以及21个可编程I/O引脚。CCM30芯片采用0. 18 μ m CMOS工艺生产，工作时的电流损耗为27mA ；在接收和发射模式下，电流损耗分别低于27mA或25mA。CC2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性，特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。CC2430芯片的主要特点如下高性能和低功耗的8051微控制器核；集成符合 IEEE802. 15. 4标准的2. 4GHz的RF无线电收发机；优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性；在休眠模式时仅0. 9 μ A的流耗，外部的中断或RTC能唤醒系统；在待机模式时少于
50. 6 μ A的流耗，外部的中断能唤醒系统；硬件支持CSMA/CA功能；较宽的电压范围(2. 0 3.6V)。数字化的RSSI/LQI支持和强大的DMA功能；具有电池监测和温度感测功能。集成了 14位模数转换的ADC。集成AES安全协处理器；带有2个强大的支持几组协议的USART， 以及1个符合IEEE 802. 15. 4规范的MAC计时器，1个常规的16位计时器和2个8位计时
器οCCM30芯片采用7mmX7mm QLP封装，共有48个引脚。全部引脚可分为I/O端口线引脚、电源线引脚和控制线引脚三类，引脚定义如图2所示，各引脚描述如下
权利要求
1.一种地震救援人员生命信息采集系统，包括救援人员佩戴的用于采集生命信息并无线传输的无线通信终端，其特征在于所述系统进一步包括人工散布的用于找寻和建立路由信息并且转发网络通信数据的无线路由器和负责建立、配置网络以及对网络数据集中处理的无线协调器。
2.根据权利要求1所述的地震救援人员生命信息采集系统，其特征在于所述无线通信终端包括采集救援人员生命信息的信号采集模块、对救援人员生命信息进行处理的信号处理模块以及向无线协调器传输救援人员生命信息的信号传输模块。
3.根据权利要求2所述的地震救援人员生命信息采集系统，其特征在于所述信号采集模块包括采集救援人员生命信息的传感器和运动状态的加速度传感器，并将采集到的信息送给信号处理模块。
4.根据权利要求2所述的地震救援人员生命信息采集系统，其特征在于所述信号处理模块包括采样保持模块、信号放大器、模数转换器和微处理器，所述采样保持模块接收信号采集模块的救援人员生命信息保持经信号放大器放大后由模数转换器转换成数字信号输送给微处理器处理；所述信号传输模块包括无线传输模块，所述救援人员生命信息经处理后无线传输至无线协调器。
5.根据权利要求1所述的地震救援人员生命信息采集系统，其特征在于所述无线通信终端包括用于显示指挥信息的显示模块。
6.根据权利要求3所述的地震救援人员生命信息采集系统，其特征在于所述采集救援人员生命信息的传感器包括血压传感器、心电传感器、血氧传感器、体温传感器、呼吸传感ο
7.根据权利要求1所述的地震救援人员生命信息采集系统，其特征在于所述无线路由器包括无线传输模块和功率放大器，用于远距离中转无线通信终端和无线协调器所传输的无线信号。
8.根据权利要求1所述的地震救援人员生命信息采集系统，其特征在于所述无线协调器包括无线传输模块和功率放大器，用于发送救援指挥中心的指挥信息，并接收来自各无线通信终端的救援人员生命信息。
9.根据权利要求1所述的地震救援人员生命信息采集系统，其特征在于所述无线协调器包括接口模块，用于与计算机进行通信。
10.一种利用权利要求1所述的地震救援无线通信的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤(1)无线协调器负责将各散布的无线路由器组建网络，并进行相关的网络配置；(2)无线路由器找寻和建立无线通信终端与无线协调器之间的路由信息；(3)无线通信终端循环等待接收来自无线协调器的指挥信息，并且周期性测量救援人员生命信息；(4)无线通信终端将救援人员生命信息无线传输至相邻的无线路由器；(5)无线路由器根据路由算法将数据远距离中转至无线协调器；(6)无线协调器将所收集的整个网络的各救援人员的生命信息进行处理并实施监控。
全文摘要
本发明公开了一种地震救援人员生命信息采集系统，包括救援人员佩戴的用于采集生命信息并无线传输的无线通信终端，其特征在于所述系统进一步包括人工散布的用于找寻和建立路由信息并且转发网络通信数据的无线路由器和负责建立、配置网络以及对网络数据集中处理的无线协调器。无线通信终端将采集到的救援人员的生命信息无线传输至相邻的无线路由器，无线路由器根据路由算法将数据远距离中转至无线协调器，无线协调器将所收集的各救援人员的生命信息进行处理并实施监控。本系统，保障了救援人员在实施救援行动过程中的生命安全。
文档编号A61B5/02GK102256379SQ201010174619
公开日2011年11月23日 申请日期2010年5月18日 优先权日2010年5月18日
发明者王 锋 申请人:泰州市锋硕电子科技有限公司