一种基于可穿戴设备的预警系统的制作方法

本发明属于智能可穿戴技术领域、具体涉及一种基于可穿戴设备的预警系统。

背景技术：

目前，自动安全与灾害预警技术领域都采用传感器与人员分离的做法，系统无法准确、及时的感知到人员所处环境是否有危险发生，并且集中式管理的灾难预警系统在网络不好或基站受损的情况下，在灾害来临时，无法准确对灾难区域内人员进行准确预警，导致人员密集地区的大规模伤亡。而且灾难来临时，无法准确定位受难人位置，无法及时准确的实施营救。

现有的个人安全设备没有与灾害预警系统结合，没有对个体产生伤害并对有可能造成大规模灾难的事件做出准确预警，从而造成更大损失。并且可穿戴式设备只搭载了通信模块和人机交互模块，无法及时的向外传递危险信息。

技术实现要素：

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种基于可穿戴设备的预警系统，被发明所提供的基于可穿戴设备的预警系统包括信息识别传感模块、地理定位模块、无线电信息收发模块以及计算处理模块，所述计算处理模块预存有特定识别信息，当所述计算处理模块识别到所述信息识别传感模块传输的识别信息与所述特定识别信息相同时，即通过所述信息收发模块发出危险警报以及所述地理定位模块定位到的位置信息。

所述信息识别传感模块可以包含手势识别传感模块、声音采集识别传感模块、粉尘传感模块、有毒气体传感模块、水位识别传感模块以及温度传感模块中的一种或多种，所述手势识别传感模块用以识别手势动作信息，所述声音采集识别传感模块用以识别声音信息，所述粉尘传感模块用以识别粉尘信息，所述有毒气体传感模块用以识别有毒气体信息，所述水位识别传感模块用以识别水位信息，所述温度传感模块用以识别温度信息，所述特定识别信息为与所述信息识别传感模块相对应的特定的手势动作信息、特定的声音信息、特定的粉尘信息、特定的有毒气体信息、特定的水位信息和/或特定的温度信息。

所述信息识别传感模块还可以包含其他传感模块以实现对不同危险的检测，如心率识别传感模块对心脏病发生危险的检测、血压识别传感模块对高血压发生危险的检测等。

包含手势识别传感模块的本申请所提供的基于可穿戴设备的预警系统，可以让佩戴人通过特定手势，在危险发生时，能够隐蔽的触发危险警报。还可以对用户异常动作做出危险性判别，监测佩戴人是否跌倒。

包含声音采集识别传感模块的本申请所提供的基于可穿戴设备的预警系统，还能够对异常声音做出危险性判别，从而触发危险警报。比如，设备通过声音采集识别传感模块和计算处理模块对大声求救声音、枪击声音做出识别判定并触发危险警报。

所述计算处理模块可以预存有紧急联系人的联系方式，所述信息收发模块向所述紧急联系人的联系方式发出所述危险警报以及所述地理定位模块定位到的位置信息。

所述信息收发模块还可以向服务器基站发出危险警报以及所述地理定位模块定位到的位置信息，所述的服务器基站可以是移动热点基站、wifi基站，也可以是单独设立的服务基站。所述服务器基站收到所述危险警报后在所述服务器基站所能够覆盖的范围内向没有发出危险警报的可穿戴设备发出危险警报。

所述信息收发模块还可以以自身为基点向周边所能够覆盖范围内的其他可穿戴设备发出所述危险警报以及所述地理定位模块定位到的位置信息，所述其他可穿戴设备收到所述危险警报以及所述位置信息后再以各自为基点向周边所能够覆盖范围内的其他可穿戴设备发出所述危险警报以及所述位置信息。

本发明所提供的基于可穿戴设备的预警系统可以采用以下算法：

区域热度算法：

采用单点影响力叠加的方法进行热度计算。

1获取每个对象的坐标(x，y，h)，x为经度，y为维度，h为海拔。

2计算每个对象的影响力，根据每个对象的传感器类型、检测精度、检测范围，得到每个对象的影响力v，v为范围大小，以米为单位。

3在每个对像的周围以其影响力值画球形，相叠加的部分影响力相应叠加，可以计算出空间任何一个地区的影响力，从而得到每个点的热度值。

危险信号扩散限制算法：

每个接受到危险信号的设备扩散前读取自己的地理位置信息，x,y,h，当该x,y,h在允许扩散的范围内时则扩散危险信号，否则不扩散。

本发明的目的是用可穿戴技术将微型化的传感器集成在可穿戴设备中，将大量佩戴可穿戴设备的人群组成众包灾害预警网络，在发生灾难时，由可穿戴设备搭载的多种传感器可以快速、准确的自主感知多种危险发生。并且可穿戴设备之间可以自组织网络，即使在集中通信和基站受损的情况下，仍然能对所有相关区域的人员进行预警。本发明技术方案还结合了传统集中预警的机制，集中计算服务器集群对危险数据进行收集和融合计算，对预警网络节点自组织网络广播的危险数据进行及时修正，使预报更加准确。

当监测和判定有灾难发生时，可穿戴设备将向周边广播包含:危险类型信息、危险强度信息、危险初始位置信息、身份信息的无线信号，在人群密集地区，危险广播信息将很快被信号覆盖范围内所有可穿戴设备接收到，接收到广播信号的设备将继续向外广播危险信息，信息每传递一次，信息中的危险强度信息将逐渐递减，当与危险类型相关的强度信息递减到匹配数值时，危险信号将不再广播传递。在设备作为再次传播节点工作时，自身的灾害监测也在同时工作，当自身监测到的危险信号与接收到的危险信号更强烈时，将对继续广播的危险强度信号进行修正，这样可以很好的处理灾害在密集人群中多点发生时的危险信号传播误减弱的精度降低问题。

由于单个设备信号覆盖有限，当设备分布范围过大和不均匀时，可能导致信号广播范围无法覆盖灾害发生范围设备的问题，对此，本技术方案设计了可以设备将危险信号同时上传服务器，由服务器向所有在危险范围并且没有进入报警状态的设备发出警报，由服务器触发指定类型警报的设备此时会向外传播危险信号。

危险信号的解除：

危险信号的解除有以下几种模式：

自动解除警报、接收解除预警信息、人工解除报警

自动解除警报：

当设备在持续的时间内，自身传感器监测不到危害发生时，广播信息和上传服务器信息中的危险强度信息将随时间逐渐减弱，直到达到危险匹配时间范围时，仍然没有监测到危险时，将自动解除微信信号的广播与上报。

接收解除预警信息方式解除警报：

当发生灾难的区域内一定比例数量的设备都自动解除警报时，服务器根据区域热度算法以及人工确认后，向该区域设备发送解除警报命令，所有指定地理区域覆盖范围内的设备将解除警报。

人工解除：

由于佩戴人所处的外部环境复杂，设备有可能产生危险信号误报，设备佩戴人可以通过手势识别模块采用特定手势解除警报

本发明的技术方案将个人安全报警功能与大规模灾害预警系统结合，通过可穿戴设备搭载的多种传感器主动报警，不仅能及时对个人安全做出警报，还将发生在个人身上并有可能进行大规模扩散的灾害进行及时公布预警，避免更大的人员伤亡。

本发明用可穿戴技术将微型化的传感器集成在可穿戴设备中，将大量佩戴可穿戴设备的人群组成众包灾害预警网络，在发生灾难时，由可穿戴设备搭载的多种传感器可以快速、准确的自主感知多种危险发生。并且可穿戴设备之间可以自组织网络，即使在集中通信和基站受损的情况下，仍然能对所有相关区域的人员进行预警。本发明技术方案还结合了传统集中预警的机制，集中计算服务器集群对危险数据进行收集和融合计算，对预警网络节点自组织网络广播的危险数据进行及时修正，使预报更加准确。

本发明的技术方案将个人安全报警功能与大规模灾害预警系统结合，通过可穿戴设备搭载的多种传感器主动报警，不仅能及时对个人安全做出警报，还将发生在个人身上并有可能进行大规模扩散的灾害进行及时公布预警，避免更大的人员伤亡。

本系统使用集成在穿戴设备中的各传感模块识别发生在佩戴人身边的个人危险和灾难，判定危险或疑似危险发生时，通过穿戴设备的无线电信息收发模块采用广播模式将危险信息广播周边的空间范围内，并向远程的灾难预警服务器上传危险发生的地点、危险类型，处在发出信号的可穿戴设备邻近周边的所有相同功能的设备将接收到报警，并继续向外辐射危险信号，集成算法将对各类危险信号辐射的范围作出限制，使得信号不会持续扩张。对不在穿戴设备信号发射范围但在危险范围内的设备，服务器将根据灾难发生的类型和范围智能的向指定地理范围的可穿戴设备主动下发告警信息。

附图说明

图1为可穿戴设备组成示意图；

图2为可穿戴设备之间组成的网络信号传播示意图；

图3为可穿戴设备与服务器之间的通信序列图。

具体实施方式

实施例1:

采用本发明所述方法研制的智能手表，在佩戴人发生危险时，比如，被劫持、被困，佩戴人可以通过手势识别模块隐蔽的触发危险报警，智能手表向远程服务端发送紧急求救信息的同时，也向周边发送广播求救信号，服务器接收到报警信息后，将通知佩戴人预设的紧急联系人。当智能手表对服务端通信不畅时，向周边发送的广播求救信号同样可以向相同智能手表求救，其他智能手表在接收到时继续向外辐射，并根据智能手表的广域网连接连接状态，向服务端上报信息，保证求救信号能够可靠、及时的发送。

实施例2:

采用本发明所述方法研制的智能手表，在佩戴智能手表人群比较密集的情况下，当发生恐怖袭击时，比如现场发生了枪击、爆炸，智能手表通过内置的声音采集识别传感器收集声音，并通过智能手表搭载的主处理单元进行声音信号识别，当判断声音为枪击或爆炸声时，将主动通过广域网向服务器发送恐怖袭击警告信号，并向外200米范围内广播恐怖袭击类型信号。当周边200米范围内的人群佩戴同样功能的智能手表时，将继续以200米的范围向外广播恐怖袭击信号，直到智能手表主处理器通过地理定位模块判断危险信号在5公里范围外时才停止继续向外广播。在5公里范围内接收到恐怖袭击广播信号的智能手表同时将向服务端发送带有地理位置的报警信息。服务端一定时间段内接收到相同地理范围内恐怖袭击信号时，将向该地区的注册的所有智能手表发送恐怖袭击预警，接收到信息的人群就可以根据预警发出的信号点规避袭击风险。通过比实施例所述方法，可以很好的避免在人群密集地区发生的恐怖袭击，如，2015年在法国巴黎发生的大规模恐怖袭击案，如果使用了本发明所述方法研制的预警系统，将能在迅速对袭击预警，从而避免大规模伤亡。

实施例3：

使用本发明所述的方法研制的智能手表，在佩戴智能手表人群比较密集的情况下，当某人的智能手表搭载的有毒气体传感器检测到有毒气体时，将向周边200米范围内广播有毒气体警告信号，并根据当前的广域网连接状态向服务端发送有毒气体警告信号，当周边200米范围内的人群佩戴相同功能的智能手表接收到有毒气体警告信号时，将继续向外广播带有地理位置信息的告警信号，直到智能手表主处理器通过地理定位模块判断危险信号在10公里范围外时才停止继续向外广播。在10公里范围内接收到有毒气体告警广播信号的智能手表同时将向服务端发送带有地理位置的报警信息。服务端一定时间段内接收到相同地理范围内有毒气体预警信号时，将向发出信号中心点10公里半径内的注册的所有智能手表发送有毒气体预警信息，接收到信息的人群就可以根据预警发出的信号点规避袭击风险。通过比实施例所述方法，可以很好的避免在人群密集地区发生的有毒气体攻击、泄露造成的伤亡，比如1984年的印度博帕尔毒气泄漏事件，1995年日本东京地铁沙林毒气投放事件，如果使用本发明所述方法研制的预警系统，将能及时、快速的对毒气范围内的人群进行疏散，从而避免大规模伤亡。