一种基于蓝牙技术的消防员生命体征监测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于蓝牙技术的消防员生命体征监测装置。由采集模块、处理模块、蓝牙转发模块和监控端组成，采集模块与处理模块连接，蓝牙转发模块为蓝牙收发芯片和无线模块，无线模块为WIFI模块和/或移动通信模块，监控端为支持蓝牙和WiFi的设备。采集模块采集消防员生命体征数据并传递给处理模块，处理模块将数据打包以后通过蓝牙信号发送给蓝牙转发模块，蓝牙转发模块通过WIFI或者通讯网络将消防员生命体征数据发送到监控端。本实用新型提供一种可以脱离PC机、具有较强便携性、扩大被监测消防员活动范围的基于蓝牙的消防员生命体征监测装置。实现实时监测消防员在灭火救援、业务训练中的生命体征情况，及时发出生命体征异常预警信号。
【专利说明】一种基于蓝牙技术的消防员生命体征监测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种生命体征监测装置，特别涉及一种消防员生命体征监测装置，具体涉及一种基于蓝牙技术的消防员生命体征监测装置。
【背景技术】
[0002]据公安部消防局统计，我国消防部队在2008-2010年间因业务训练牺牲了 6名消防官兵，因积劳成疾牺牲达到了 22人，上述两者导致的牺牲人数甚至超过了同时期灭火救援的牺牲人数。另据美国NFPA统计，心脏病一直是美国消防员最主要的死亡原因，过去25年就有1333名消防员死于心脏病。因此，如何实时监测消防员在灭火救援、业务训练中的生命体征情况(如心率、体温、运动强度等)，及时发出生命体征异常预警信号，并根据生命体征情况适时调整灭火战斗方式和训练方法，将对降低消防员的死亡率具有积极的意义。
[0003]目前，缺乏对消防员生命体征进行监测的专用技术和装置。在医学上，生命体征监测装置通过采集装置获得信号，转换成人体生理数据，并通过一定的传输方式把数据发送到指定的设备或者系统中，与已知的医疗健康信息参数阈值进行比较，超标时可发出警报。监护仪器要求设备能长时间连续监护人体的生理参数，把握变化趋势，指出临危情况，供医生应急处理和进行治疗的依据。
[0004]但是此类装置一般都是独立的心电监测或者其它功能。不满足消防应用中多体征参数监测的要求。
[0005]目前已有的便携式生命体征监测装置一般具有采集模块、触摸屏可视屏幕、监测运算模块等。通过集成的蓝牙模块实现无线化，可将采集设备获取的监测信息，本地存储或者转储到具有蓝牙接口的电脑中，再传入网络中分析、处理和分享数据等。该技术的采集模块一般采用常规接触式导联，往往需要涂抹导电液体增加电极信号强度。而且，在蓝牙无线传输上，虽然使用了无线蓝牙技术，但往往只是利用蓝牙协议的文件传输功能，需要通过电脑等具有存储功能的协作设备转储文件之后，再进行网络化传输。该技术的协作设备不具有随身携带的通用性，监测设备的移动范围有限。在消防应用中，灭火救援和业务训练均可能涉及大范围移动，因此此类技术并不适合消防应用。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于提出一种基于蓝牙技术的消防员生命体征监测装置，解决现有技术所存在的监测装置不具有随身携带的通用性、被监测消防员活动区域受限的技术问题，提供一种可以脱离PC机、具有较强便携性、扩大被监测消防员活动范围的基于蓝牙的消防员生命体征监测装置。实现实时监测消防员在灭火救援、业务训练中的生命体征情况(如心率、体温、运动强度等)，及时发出生命体征异常预警信号。
[0007]本实用新型通过以下技术方案解决上述技术问题:一种基于蓝牙技术的消防员生命体征监测装置，包括采集模块、处理模块、蓝牙转发模块和监控端，所述采集模块的输出端与所述处理模块的输入端连接，所述处理模块的输出端连接蓝牙转发模块的输入端，蓝牙转发模块的输出端连接网络，所述监控端的输入端连接网络；所述蓝牙转发模块包括蓝牙收发芯片和无线模块，所述采集模块包括导电纤维，所述导电纤维可以直接与人体接触，而不需要涂抹导电液体来增加电极信号强度。所述处理模块包括依次连接的第一滤波放大电路、第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路、第四级放大电路和CPU，所述CPU的输出端与所述蓝牙收发芯片连接；所述第一级放大电路为带通滤波电路，第二级放大电路为陷波电路，第四级放大电路为电压跟随电路，CPU包括模数转换电路，所述第一滤波放大电路与导电纤维连接，导电纤维的输出端通过第二级滤波放大电路与第一滤波放大电路连接；蓝牙收发芯片具有数据处理封装能力。
[0008]本实用新型中，所述采集模块还包括体温传感器，体温传感器用于采集人体温度。
[0009]本实用新型中，所述处理模块还包括第二滤波放大电路和调理及放大电路，所述第二滤波放大电路的输出端连接CPU，输入端连接第二滤波放大电路，第二滤波放大电路的输入端连接体温传感器。
[0010]本实用新型中，所述采集模块还包括数字加速度计和陀螺仪，所述数字加速度计和所述陀螺仪分别与所述CPU连接。
[0011]本实用新型中，所述无线模块采用WIFI模块和/或移动通信模块，所述监控端为支持蓝牙和WiFi的设备(比如手机、Pad、WiFi Hub等)。
[0012]本实用新型的使用方法如下:
[0013]采集模块采集消防员生命体征数据并传递给处理模块，处理模块将数据打包以后通过蓝牙信号发送给蓝牙转发模块，蓝牙转发模块通过WIFI或者通讯网络将消防员生命体征数据发送到监控端。移动通信模块可以是支持GSM网络、CDMA网络或其他网络的通信模块。蓝牙转发模块为同时支持蓝牙和其他通讯网络的设备，不需要有强大的运算、处理、存储功能，体积可以做得很小，也可以是手机、PDA等常用设备。被监测消防员在蓝牙转发模块的帮助下可以极大地扩展移动范围，便携性强。一个监控端可以同时接受多个蓝牙转发模块发送过来的信号，提高监控效率，节省人力资源。心电信号先经过滤波和微信号放大器，而右腿驱动的三导联方式起到降低噪声干扰，提高信噪比功效。放大后的信号依次通过第一级放大电路——带通滤波，通带频率0.flOOHz，第二级放大电路——陷波电路，消除干扰波，第三级放大电路放大信号强度，第四级放大电路起到电压跟随作用，缓冲电压变化。然后，数据进入主CPU的AD，转化为心电数字信号并进行报文封装，再送入蓝牙收发芯片进行发送。温度信号先经过微信号放大电路，再进入传感器调理电路，电压跟随缓冲电压的变化，校正信号，获得温度电压信号，计算获得对应温度数值，送入处理模块封装。所述数字加速度计和陀螺仪监测运动状态，产生对应状态的数字信号，并送入处理模块，通过运动状态检测算法处理后，送入蓝牙转发模块。通过数字加速度计和陀螺仪可以监控被监测消防员的运动状态，当发生摔倒、掉落等情况后可以让监测端人员第一时间发现并进行救护。
[0014]本实用新型通过非常普及并同时支持蓝牙和WiFi的设备(比如手机、Pad, WiFiHub等)为载体，将心电和温度以及运动状态等数据转发到网络中，从而实现消防员生命体征信息的网络化分享，完成对消防员体征信息的处理、传输、存储和分析。
[0015]本实用新型带来的实质性效果是，通过导电纤维接触人体，无需涂抹导电液体，实现无创方式采集消防员生命体征数据。再通过处理算法结构化数据，然后利用通用的蓝牙标准协议构建局域网络接入模式发送数据。本实用新型使用集成度高的CPU+蓝牙模块进行嵌入式开发，使采集设备体积大幅缩小，安全无创，可穿戴式实时监测，满足长时间的应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型结构图示。
[0017]图2是本实用新型的一种采集模块和处理模块的电路框图。
[0018]图中标号:1、采集模块，2、处理模块，3、蓝牙转发模块，4、监控端，5、网络，101、导电纤维，102、体温传感器，103、数字加速度计，104、陀螺仪，201、第一滤波放大电路，202、第一级放大电路，203、第二级放大电路，204、第三级放大电路，205、第四级放大电路，206、CPU, 207、蓝牙收发芯片，208、二级滤波放大电路，209，第二滤波放大电路，210、调理及放大电路。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图和【具体实施方式】来进一步说明本实用新型。
[0020]为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本实用新型。
[0021]实施例1:本实施例的一种基于蓝牙的移动监护装置，如图1所示，包括采集模块
1、处理模块2和蓝牙转发模块3，蓝牙转发模块3通过网络5与监控端4连接。
[0022]如图2所示，采集模块I包括导电纤维101、体温传感器102、数字加速度计103和陀螺仪104。处理模块2包括第一滤波放大电路201、第一级放大电路202、第二级放大电路203、第三级放大电路204、第四级放大电路205、CPU206、蓝牙收发芯片207、二级滤波放大电路208、第二滤波放大电路209和调理及放大电路210。
[0023]其中:体温传感器102采用ZMD公司的Tsic506芯片，数字加速度计103采用ADI公司的ADXL345芯片，陀螺仪104采用ADI公司的ADXRS450芯片。
[0024]导电纤维101、第一滤波放大电路201、第一级放大电路202、第二级放大电路203、第三级放大电路204、第四级放大电路205、CPU206和蓝牙收发芯片207依次连接。导电纤维101还通过二级滤波放大电路208与第一滤波放大电路201连接。
[0025]其中CPU206采用ST公司的STM32F10x芯片，蓝牙收发芯片207采用Nordic公司的nRF2401芯片。
[0026]体温传感器102依次连接第二滤波放大电路209和调理及放大电路210，调理及放大电路210与CPU连接。数字加速度计103和陀螺仪104分别与CPU连接。
[0027]采集模块借鉴标准三导联模式，通过导电纤维接触人体，获取人体电位信息。采集设备使用STM32F10X芯片提供蓝牙功能的控制与实现，ADXL系列芯片和陀螺仪提供运动状态检测功能，并以此为核心的嵌入式开发。
[0028]采集时，多点导电纤维将人体电信号传入电极，通过多级放大电路，进入采样AD，电信号转为数字信号，再进行接口化封装处理，送入蓝牙转发模块。转发模块通过WIFI网络或者移动通讯网络无线接入网络，实现数据的实时传输和分享。
[0029]心电信号先经过滤波和微信号放大器，而右腿驱动的三导联方式起到降低噪声干扰，提高信噪比功效。放大后的信号依次通过第一级放大电路——带通滤波，通带频率0.flOOHz，第二级放大电路一陷波电路，消除干扰波，第三级放大电路放大信号强度，第四级放大电路起到电压跟随作用，缓冲电压变化。然后，数据进入主CPU的AD，转化为心电数字信号并封装，再送入蓝牙收发芯片进行发送。
[0030]温度信号先经过微信号放大电路，再进入传感器调理电路，电压跟随缓冲电压的变化，校正信号，获得温度电压信号，计算获得对应温度数值，送入处理模块封装。
[0031]数字加速度计和陀螺仪监测运动状态，产生对应状态的数字信号，并送入处理模块，通过运动状态检测算法处理后，送入蓝牙收发芯片。
[0032]CPU根据获取的健康信息数据精度要求，定义了 IObit作为RAW数据的精度。同时，也定义了 5个字节的报文头信息，包括报文命令字2字节、报文长度2字节等。根据业务和芯片处理能力，结合网络性能，使用合适的报文头长度。处理模块设置报文头信息，包括长度、数据类型、终端产品类型、电池电压、数据有效位、加密等业务信息，然后与数据信息流一起打包，通过蓝牙收发芯片送入蓝牙转发模块。
[0033]蓝牙协议的局域网接入和数据转发可采用蓝牙的局域网接入点(LAP)方式实现。
[0034]本实施例的基于蓝牙的移动监护装置实现了无创接触式采集，集成了心电、温度和运动状态监测等多种功能，并使监测装置的体积大幅度减小。而且采集终端可以作为其他蓝牙接口系统的标准化输入设备。
[0035]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【权利要求】
1.一种基于蓝牙技术的消防员生命体征监测装置，包括采集模块、处理模块、蓝牙转发模块和监控端，所述采集模块的输出端与所述处理模块的输入端连接，其特征在于所述处理模块的输出端连接蓝牙转发模块的输入端，蓝牙转发模块的输出端连接网络，所述监控端的输入端连接网络；所述蓝牙转发模块包括蓝牙收发芯片和无线模块，所述采集模块包括导电纤维，所述导电纤维可直接与人体接触，所述处理模块包括依次连接的第一滤波放大电路、第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路、第四级放大电路和CPU，所述CPU的输出端与所述蓝牙收发芯片连接；所述第一级放大电路为带通滤波电路，第二级放大电路为陷波电路，第四级放大电路为电压跟随电路，CPU包括模数转换电路，所述第一滤波放大电路与导电纤维连接，导电纤维的输出端通过第二级滤波放大电路与第一滤波放大电路连接，蓝牙收发芯片具有数据处理封装能力。
2.根据权利要求1所述的基于蓝牙技术的消防员生命体征监测装置，其特征在于所述采集模块还包括体温传感器。
3.根据权利要求1所述的基于蓝牙技术的消防员生命体征监测装置，其特征在于所述处理模块还包括第二滤波放大电路和调理及放大电路，所述第二滤波放大电路的输出端连接CPU，输入端连接第二滤波放大电路，第二滤波放大电路的输入端连接体温传感器。
4.根据权利要求1所述的基于蓝牙技术的消防员生命体征监测装置，其特征在于所述采集模块还包括数字加速度计和陀螺仪，所述数字加速度计和所述陀螺仪分别与所述CPU连接。
5.根据权利要求1所述的基于蓝牙技术的消防员生命体征监测装置，其特征在于所述无线模块采用WIFI模块和/或移动通信模块，所述监控端为支持蓝牙和WiFi的设备。
【文档编号】H04B5/00GK203789907SQ201420062280
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年2月12日 优先权日:2014年2月12日
【发明者】陈伟, 李博, 莫雄琳, 汪萍萍, 李震, 洪赢政, 常峰 申请人:公安部上海消防研究所