基于双手环的可穿戴式潜水员生命体征监测系统的制作方法

1.本发明涉及水下技术领域，尤其是一种基于双手环的可穿戴式潜水员生命体征监测系统。


背景技术：

2.随着海洋资源开发和利用力度的不断加大，海上施工和打捞日益频繁，需要水下作业的机会也越来越多，而在潜水作业过程中，时间越长、潜水深度越大，对潜水员的潜在威胁就越大，因此需要相应的系统在不对潜水员的水下作业造成干扰的前提下对潜水员进行生命体征监测。


技术实现要素：

3.本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于双手环的可穿戴式潜水员生命体征监测系统，本发明的技术方案如下：
4.一种基于双手环的可穿戴式潜水员生命体征监测系统，该系统包括建立有无线通信连接的潜水服内手环和潜水服外手环，以及生命体征监测传感器；
5.潜水服内手环和潜水服外手环均套设在潜水员手腕处，且潜水服内手环接触潜水员并位于潜水服的内侧，潜水服外手环位于潜水服的外侧；生命体征监测传感器位于潜水服的内侧并设置在潜水员的预定监测位置处采集生命体征数据；
6.潜水服内手环连接生命体征监测传感器，生命体征监测传感器将采集到的生命体征数据传输给潜水服内手环，潜水服内手环通过与潜水服外手环之间建立的无线通信连接、将生命体征数据传输给潜水服外手环，潜水服外手环通过内置的显示屏实时显示生命体征数据。
7.其进一步的技术方案为，潜水服外手环还通过电缆或水声通信机连接水面监控平台，则潜水服外手环在接收到生命体征数据后还将生命体征数据传输到水面监控平台进行远程监测。
8.其进一步的技术方案为，潜水服内手环内置第一无线通信单元和第一处理单元，第一处理单元连接第一无线通信单元，潜水服内手环通过第一处理单元连接生命体征监测传感器；
9.潜水服外手环至少包括第二无线通信单元、第二处理单元和显示屏，第二处理单元连接第二无线通信单元和内置的显示屏；
10.第一无线通信单元和第二无线通信单元建立无线通信。
11.其进一步的技术方案为，生命体征监测传感器包括体温探头、心电电极片以及红外血氧监测电路中的至少一种，体温探头和心电电极片贴附在潜水员身上相应的预定监测位置处，红外血氧监测电路集成在潜水服内手环的壳体内部则潜水服内手环至少在朝向潜水员手腕的一侧为透明外壳，内部的红外血氧监测电路透过透明外壳朝向潜水员的手腕。
12.其进一步的技术方案为，第一处理单元包括mcu和afe芯片，体温探头连接mcu的
adc端口，红外血氧监测电路和心电电极片连接至afe芯片，afe芯片与mcu通过spi接口相连。
13.其进一步的技术方案为，潜水服内手环和潜水服外手环内部还分别内置有供电电路，每个供电电路包括依次相连的电池、电池管理单元和无线充电线圈，每个手环内置的供电电路给手环内部的其他组件供电。
14.其进一步的技术方案为，潜水服内手环和潜水服外手环均套设在潜水员同一个手腕处且相互对准。
15.本发明的有益技术效果是：
16.本技术公开了一种基于双手环的可穿戴式潜水员生命体征监测系统，该系统采用双手环可穿戴式设计，可以在不破坏潜水服的基础上实现生命体征数据的采集以及潜水员的自监测，便于潜水员及时查看自己的生命体征数据并采取紧急避险或机动措施。同时还可以将数据传输到水面，便于水面监测。
17.本技术通过采用集成式模拟前端芯片将信号调理和模数转换部分集成到一起，大大减小了体积和重量，内外手环穿戴在潜水员的手腕处，不会对潜水员的水下作业造成干扰，另外潜水服内外手环均采用防水密封和无线充电设计，简单易用。
附图说明
18.图1是本技术公开的可穿戴式潜水员生命体征监测系统的系统结构图。
19.图2是潜水服内手环和潜水服外手环的穿戴示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
21.本技术公开了一种基于双手环的可穿戴式潜水员生命体征监测系统，请参考图1所示的电路图和图2所示的穿带示意图，该系统包括潜水服内手环1、潜水服外手环2和生命体征监测传感器3，潜水服内手环1和潜水服外手环2建立有无线通信连接。
22.潜水服内手环1内置第一无线通信单元和第一处理单元，第一处理单元连接第一无线通信单元，潜水服内手环1通过第一处理单元连接生命体征监测传感器3。其中生命体征监测传感器3位于潜水服的内侧并设置在潜水员的预定监测位置处，生命体征监测传感器3具体可以包括多个不同类别的传感器，且不同类别的传感器可以设置在不同的预定监测位置处，具体的预定监测位置根据实际生命体征需要配置。可选的在本技术中，生命体征监测传感器至少包括体温探头、心电电极片以及红外血氧监测电路，体温探头和心电电极片贴附在潜水员身上相应的预定监测位置处，比如心电电极片对应的预定监测位置通常为胸口处，体温探头也可以贴附在潜水员胸口处。红外血氧监测电路通过红外发射接收的方式实现监测，朝向潜水员的血管布置。可选的在本技术中红外血氧监测电路集成在潜水服内手环1的壳体内部，则潜水服内手环1至少在朝向潜水员手腕的一侧为透明外壳1a，内部的红外血氧监测电路透过透明外壳1a朝向潜水员的手腕。
23.可选的在本技术中，第一处理单元包括mcu和afe芯片，体温探头连接mcu的adc端口，红外血氧监测电路和心电电极片连接至afe芯片，afe芯片与mcu通过spi接口相连，则第一处理单元通过mcu连接第一无线通信单元。第一处理单元包括的afe芯片可以有一个或多
个，比如如图1所示，在一个实施例中，生命体征监测传感器3包括三个心电电极片，在三个心电电极片通过一个afe芯片连接到mcu，红外血氧监测电路通过另一个afe芯片连接到mcu。
24.afe芯片是一款模拟前端芯片，可以将信号调理和模数转换功能集成一体，因此基于本技术提供的这种电路结构可以使得第一处理单元的电路简化，可以大幅减小电路体积。
25.潜水服外手环2至少包括第二无线通信单元、第二处理单元和显示屏，第二处理单元连接第二无线通信单元和显示屏。
26.潜水服内手环1和潜水服外手环2均套设在潜水员手腕4处，且潜水服内手环1直接接触潜水员并位于潜水服5的内侧，潜水服外手环2位于潜水服5的外侧。在实际应用时，潜水员首先将潜水服内手环1穿戴于手腕处，待潜水员穿上潜水服后，穿戴潜水服外手环2。第一无线通信单元和第二无线通信单元建立无线通信使得潜水服内手环1可以穿透潜水服5将监测到的数据传输给潜水服外手环2。第一无线通信单元和第二无线通信单元采用相同的无线通信模组实现，可以采用射频模组、蓝牙模组或zigbee模组实现。实际使用时，潜水服内手环1和潜水服外手环2均套设在潜水员同一个手腕处且相互对准，从而使得两个手环的无线通信的效果更好。
27.该系统在工作时，潜水服内手环连接生命体征监测传感器，生命体征监测传感器将采集到的生命体征数据传输给潜水服内手环，潜水服内手环通过与潜水服外手环之间建立的无线通信连接、将生命体征数据传输给潜水服外手环，潜水服外手环通过内置的显示屏实时显示生命体征数据。
28.可选的，潜水服外手环2还包括与第二处理单元相连的通信接口，潜水服外手环2通过通信接口利用电缆或水声通信机连接至水面监控平台，从而可以将监测到的数据进一步传输给水面监控平台，如图1以通过线缆连接到水面监控平台的情况为例。则潜水服外手环在接收到所述生命体征数据后还将生命体征数据传输到水面监控平台进行远程监测。
29.另外在上述结构中，潜水服内手环1和潜水服外手环2内部还分别内置有供电电路以支持手环的正常工作，每个供电电路包括依次相连的电池、电池管理单元和无线充电线圈，每个手环内置的供电电路给手环内部的其他组件供电。而由于内置无线充电线圈，因此潜水服内手环1和潜水服外手环2均可以支持无线充电。图1中未示出两个手环内部的供电电路。
30.以上所述的仅是本技术的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。