一种煤矿井下用智能手环的制作方法

1.本实用新型涉及信息监测技术领域，尤其涉及一种煤矿井下用智能手环。


背景技术：

2.为了实时监控井下工作人员的身体健康参数，切实保障煤矿工人的人身安全，提高企业生产效率，国内各大煤矿企业开始寻求市场上具有高精度定位系统的智能手环。
3.目前市场上的智能手环均采用gps和北斗双模定位系统，主要以娱乐社交和运动健身为主，有效监控和管理佩戴者的身体健康状况，但是室内定位效果较差，当井下发生事故时，不能及时精准地找到伤员所在的具体位置，因而不适宜于煤矿井下的定位。
4.但上述现有技术至少存在如下技术问题：
5.现有技术中的智能手环由于采用gps和北斗双模定位系统，在煤矿井下定位效果不理想，从而导致在事故中不能及时定位到伤员的精准位置，不能有效保障员工人身安全的技术问题。


技术实现要素：

6.本实用新型实施例提供了一种煤矿井下用智能手环，用以解决现有技术中的智能手环由于采用gps和北斗双模定位系统，在煤矿井下定位效果不理想，从而导致在事故中不能及时定位到伤员的精准位置，不能有效保障员工人身安全的技术问题，达到了实时监测井下工作人员的身体健康参数指标，实现工人的高精度定位和轨迹跟踪，同时具有一键求救功能，从而切实提高了井下人员的人身安全保障，保证企业生产效益的技术效果。
7.为了解决上述问题，本实用新型实施例提供了一种煤矿井下用智能手环，所述智能手环与煤矿信息调度中心、移动终端通信连接，所述煤矿信息调度中心、所述移动终端接收来自所述智能手环的实时数据信息，所述手环包括：表盘，所述表盘位于所述手环的中心位置，其中，所述表盘包括；电路板，所述电路板设置在所述表盘的背面中心，其中，所述电路板包括：主控单元；定位模块，所述定位模块与所述主控单元通信连接；心率传感器，所述心率传感器与所述主控单元通信连接；运动传感器，所述运动传感器与所述主控单元通信连接；报警模块，所述报警模块与所述主控单元通信连接；电池，所述电池设置在所述电路板的下方，其中，所述电池为所述电路板提供电能；外壳，所述外壳设置在所述表盘的外面；显示屏，所述显示屏设置在所述外壳的上方，且所述显示屏与所述主控单元通信连接；表带，所述表带设置在所述表盘的两端。
8.优选的，所述电路板还包括：电池管理模块，所述电池管理模块设置在所述电路板上，且与所述电池连接。
9.优选的，所述手环还包括：求救按钮，所述求救按钮设置在所述外壳的一侧。
10.优选的，所述表带还包括：第一表带，所述第一表带设置在所述表盘的一端；第二表带，所述第二表带与所述第一表带对称设置，位于所述表盘的另一端。
11.优选的，所述表带还包括：表扣，所述表扣设置在所述第一表带远离所述表盘的一
端；表孔，若干个所述表孔均匀设置在所述第二表带远离所述表盘的一端，其中，通过所述表扣插入所述表孔内，使得所述手环佩戴于用户手腕上。
12.优选的，所述电池为锰酸锂锂离子防爆电池。
13.优选的，所述主控单元采用nrf52840芯片。
14.优选的，所述定位模块采用dw1000芯片；所述心率传感器的型号为 max30102；所述运动传感器的型号为mpu6000。
15.优选的，所述外壳采用pc材料。
16.优选的，所述手环的防水设计可达ip54级别。
17.本实用新型实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
18.本实用新型实施例提供了一种煤矿井下用智能手环，所述智能手环与煤矿信息调度中心、移动终端通信连接，所述煤矿信息调度中心、所述移动终端接收来自所述智能手环的实时数据信息，所述手环包括：表盘，所述表盘位于所述手环的中心位置，其中，所述表盘包括；电路板，所述电路板设置在所述表盘的背面中心，其中，所述电路板包括：主控单元；定位模块，所述定位模块与所述主控单元通信连接；心率传感器，所述心率传感器与所述主控单元通信连接；运动传感器，所述运动传感器与所述主控单元通信连接；报警模块，所述报警模块与所述主控单元通信连接；电池，所述电池设置在所述电路板的下方，其中，所述电池为所述电路板提供电能；外壳，所述外壳设置在所述表盘的外面；显示屏，所述显示屏设置在所述外壳的上方，且所述显示屏与所述主控单元通信连接；表带，所述表带设置在所述表盘的两端。用以解决现有技术中的智能手环由于采用gps和北斗双模定位系统，在煤矿井下定位效果不理想，从而导致在事故中不能及时定位到伤员的精准位置，不能有效保障员工人身安全的技术问题，通过所述心率传感器达到了实时监测井下工作人员的身体健康参数指标，通过所述定位模块与所述运动传感器实现工人的高精度定位和轨迹跟踪，同时具有一键求救功能，从而切实提高了井下人员的人身安全保障，保证企业生产效益的技术效果。
附图说明
19.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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
20.图1为本实用新型实施例中提供的一种煤矿井下用智能手环的结构示意图；
21.图2为本实用新型实施例中表孔的局部示意图；
22.图3为本实用新型实施例中电路板的内部结构示意图。
23.附图标记：第一表带1，外壳2，求救按钮3，电路板4，主控单元4
‑
1，定位模块4
‑
2，心率传感器4
‑
3，运动传感器4
‑
4，报警模块4
‑
5，电池管理模块4
‑
6，电池5，第二表带6，表扣7，表孔8，显示屏9，移动终端10，煤矿信息调度中心11。
具体实施方式
24.本实用新型实施例提供了一种煤矿井下用智能手环，解决了现有技术中的智能手环由于采用gps和北斗双模定位系统，在煤矿井下定位效果不理想，从而导致在事故中不能及时定位到伤员的精准位置，不能有效保障员工人身安全的技术问题。
25.本实用新型实施例中的技术方案，总体结构如下：表盘，所述表盘位于所述手环的中心位置，其中，所述表盘包括；电路板，所述电路板设置在所述表盘的背面中心，其中，所述电路板包括：主控单元；定位模块，所述定位模块与所述主控单元通信连接；心率传感器，所述心率传感器与所述主控单元通信连接；运动传感器，所述运动传感器与所述主控单元通信连接；报警模块，所述报警模块与所述主控单元通信连接；电池，所述电池设置在所述电路板的下方，其中，所述电池为所述电路板提供电能；外壳，所述外壳设置在所述表盘的外面；显示屏，所述显示屏设置在所述外壳的上方，且所述显示屏与所述主控单元通信连接；表带，所述表带设置在所述表盘的两端。通过所述心率传感器达到了实时监测井下工作人员的身体健康参数指标，通过所述定位模块与所述运动传感器实现工人的高精度定位和轨迹跟踪，同时具有一键求救功能，从而切实提高了井下人员的人身安全保障，保证企业生产效益的技术效果。
26.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做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。
27.实施例一
28.本实用新型实施例提供了一种煤矿井下用智能手环，所述智能手环与煤矿信息调度中心11、移动终端10通信连接，所述煤矿信息调度中心11、所述移动终端10可接收来自所述智能手环的实时数据信息，请参考图1 至图3，所述手环包括：
29.表盘，所述表盘位于所述手环的中心位置，其中，所述表盘包括；
30.电路板4，所述电路板4设置在所述表盘的背面中心；
31.电池5，所述电池5设置在所述电路板4的下方，其中，所述电池5 为所述电路板4提供电能；
32.表带，所述表带设置在所述表盘的两端。
33.具体而言，所述智能手环通过无线方式与所述煤矿信息调度中心11 进行通讯连接，所述煤矿信息调度中心11为一种对煤矿上多条信息线路或全矿信息线路进行综合调度的控制中心，同时通过蓝牙、无线等方式与所述移动终端10进行通讯，其中，所述移动终端10可以是手机、平板电脑、笔记本、智能头盔以及智能口罩等电子产品进行通信。所述智能手环可将采集到的实时数据信息上传至所述煤矿信息调度中心11与所述移动终端 10，所述煤矿信息调度中心11对接收的实时数据信息进行分析判断并发出相应指令，可及时指挥调度井下工作人员安全、高效地开展工作。
34.所述智能手环为一种具有计算处理能力的可穿戴设备，可通过设置所述表带佩戴于用户手腕上或脚腕上，也可是整合到用户衣服或配件上的一种便携式智能设备。所述智能手环主要由表盘和表带两部分组成，其中，所述表盘位于所述手环的中心位置，用户可根
据实际情况将所述表盘制作成长方形、矩形或圆形等各种形状，在所述表盘的两端设置有表带，所述表带的材质柔软可弯曲成环状，从而使得所述表盘可穿戴于用户手腕上。所述表盘内置有电路板4和电池5，所述电路板4上设置有主控芯片、各种传感器以及报警模块4
‑
5等，为所述智能手环的核心元件，所述电池5 主要用于为所述电路板4上的各个元件提供电能，以便于保证其能够正常运行。
35.外壳2，所述外壳2设置在所述表盘的外面；
36.进一步的，所述外壳2采用pc材料。
37.进一步的，所述手环的防水设计可达ip54级别。
38.具体而言，在所述表盘的外面包裹有一层外壳2，所述外壳2采用pc 材料，用于保护所述表盘内部元件受损伤，同时避免落入灰尘；所述手环的防水设计可达ip54级别，适用于各种苛刻环境，整机无任何金属外露，安全可靠。
39.进一步的，所述表带还包括：第一表带1，所述第一表带1设置在所述表盘的一端；第二表带6，所述第二表带6与所述第一表带1对称设置，位于所述表盘的另一端。
40.进一步的，所述表带还包括：表扣7，所述表扣7设置在所述第一表带1远离所述表盘的一端；表孔8，若干个所述表孔8均匀设置在所述第二表带6远离所述表盘的一端，其中，通过所述表扣7插入所述表孔8内，使得所述手环佩戴于用户手腕上。
41.具体而言，如图1所示，在所述表盘的两端对称设置有第一表带1与第二表带6，在本实用新型实施例中，所述第一表带1与所述第二表带6 与所述表盘采用防拆设计，便于用户使用，具体地，在所述第一表带1远离所述表盘的一端设有表扣7，如图2所示，在所述第二表带6远离所述表盘的一端均匀设置有若干个表孔8，用户可根据其手腕大小，将所述表扣7插入合适的所述表孔8内，从而将所述智能手环佩戴于其手腕上。
42.其中，所述电路板4包括：
43.主控单元4
‑
1；
44.定位模块4
‑
2，所述定位模块4
‑
2与所述主控单元4
‑
1通信连接；
45.心率传感器4
‑
3，所述心率传感器4
‑
3与所述主控单元4
‑
1通信连接；
46.运动传感器4
‑
4，所述运动传感器4
‑
4与所述主控单元4
‑
1通信连接；
47.报警模块4
‑
5，所述报警模块4
‑
5与所述主控单元4
‑
1通信连接；
48.进一步的，所述主控单元4
‑
1采用nrf52840芯片。
49.进一步的，所述定位模块4
‑
2采用dw1000芯片；所述心率传感器4
‑
3 的型号为max30102；所述运动传感器4
‑
4的型号为mpu6000。
50.具体而言，如图3所示，在所述电路板4上设置有主控单元4
‑
1、定位模块4
‑
2、心率传感器4
‑
3、运动传感器4
‑
4、报警模块4
‑
5及电池管理模块4
‑
6，其中，所述主控单元4
‑
1采用nrf52840芯片作为cpu，带浮点单元(fpu)的arm
®
cortex
®‑
m4有一个32位指令集，可实现16位和32 位指令的超集，以最大限度地提高代码密度和的性能的处理器，具有蓝牙 5.0功能，可接收所述定位模块4
‑
2、所述心率传感器4
‑
3及所述运动传感器4
‑
4采集的实时数据信息，在对实时数据信息进行整理和打包之后，经过基站信号转换器及时上传至所述煤矿信息调度中心11，从而有利于所述煤矿信息调度中心11实时监控管理井下工作人员的身体健康状态和工作状态。
51.所述定位模块4
‑
2采用decawave公司的dw1000芯片，结合 hhm1595a1和tss
‑
53lnb
组合成高精度增益定位系统，基于tdoa的定位算法，其中，tdoa为英文字母time difference of arrival的缩写，中文译为到达时间差，所述tdoa定位算法是一种利用时间差进行定位的方法，通过测量信号到达监测站的时间可以确定信号源的距离，利用信号源到各个监测站的距离(以监测站为中心，距离为半径作圆)，就能确定信号的位置。但是绝对时间一般比较难测量，通过比较信号到达各个监测站的绝对时间差，就能作出以监测站为焦点，距离差为长轴的双曲线，双曲线的交点就是信号的位置，能够对煤矿井下工作人员进行高精度定位和跟踪，根据煤矿3d地理位置模型定位精度可达10
‑
30cm，定位标签更多，具体地，所述定位模块4
‑
2采用uwb定位系统，所述uwb为英文字母ultrawide
‑
band的缩写，译为超宽带，即一种无载波通信技术，利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，可实时监控和管理井下工作人员的具体地理位置和运动轨迹，当井下发生危险事故时，所述定位模块4
‑
2将实时采集到的井下工作人员的精确位置传输至所述主控单元4
‑
1，所述主控单元4
‑
1对接收到的实时位置信息进行分析判断，得到井下工作人员是否处于危险位置的结果，并将判断结果及时上传至所述煤矿信息调度中心11，所述煤矿信息调度中心11在接收到井下工作人员实时位置信息之后，第一时间与井下伤员取得有效沟通，高效精准地开展紧急救援工作。
52.所述心率传感器4
‑
3是一种型号为max30102的生物光学传感器，其通过光电容积法利用人体组织在血管搏动时造成透光率不同来进行脉搏和血氧饱和度实时监控井下工作人员的心率、血氧、血压等生命健康参数指标，经过所述主控单元4
‑
1计算处理之后，利用蓝牙无线技术通过基站信号转换器上传至所述煤矿调度中心，所述煤矿调度中心在接收到井下工作人员的实时生命健康参数指标之后，若佩戴者身体受伤，可根据佩戴者的生命体征实施急救准备工作，起到及时高效地抢救伤员、保障井下人员生命安全的作用；若佩戴者身体没有受伤，还可根据其自身健康状态医学评估向所述智能手环推送科学合理的医学养生方法及注意事项等，使得煤矿工作健康快乐地工作和生活，对佩戴者起到日常保健的作。
53.所述运动传感器4
‑
4采用型号为mpu6000的三轴姿态传感器，集成3 轴陀螺仪、3轴加速度计、和数字运动处理器
tm
(dmp)于一体，具有3个16位模数转换器(adc)，用于数字化陀螺仪输出以及3个16位adc用于数字化加速度计输出，将其采集的模拟量转化为可输出的数字量，通过其专用的i2c传感器总线，它直接接受来自外部3轴罗盘的输入提供一个完整的9轴motionfusion
tm
输出，可实时采集佩戴者的身体姿态及其运动情况传输至所述主控单元4
‑
1，经处理后再上传至所述煤矿信息调度中心11，所述煤矿调度中心根据实时运动数据给予佩戴者合理的安全作业指导，提高煤矿安全管理水平。进一步达到了实时监控煤矿井下工作人员的工作状态和运动情况，保障井下人员的人身安全，从而提高了煤矿安全生产效益，实现安全高效的技术效果。
54.在所述电路板4上还设置有一报警模块4
‑
5，当井下工作人员当前地理位置处于作业危险区域内，其心率、血氧、血压等生命健康参数指标不正常，或者其当前身体姿势不合规时，所述报警模块4
‑
5立即以声音或灯光闪烁的方式进行报警，一方面佩戴者可自发地远离作业危险区域、改变不合规的操作姿态，缓解紧张情绪，达到保护自身安全的目的；另一方面所述煤矿信息调度中心11在接收到报警信息之后，可强制要求佩戴者立即撤销其危险操作，达到了及时消除安全隐患的目的，若危险程度高佩戴者不能自主移动时，所述煤矿信息调度中心11第一时间开展应急救援工作，全力以赴抢救伤员，保障井下工作人员生命安
全。
55.显示屏9，所述显示屏9设置在所述外壳2的上方，且所述显示屏9 与所述主控单元4
‑
1通信连接；
56.具体而言，在所述外壳2的正上方镶嵌有一显示屏9，所述显示屏9 可与所述主控单元4
‑
1进行实时通信，具体地，所述主控单元4
‑
1在接收到所述定位模块4
‑
2、所述心率传感器4
‑
3、所述运动传感器4
‑
4的实时数据，经计算处理之后，除了将数据实时上传至所述煤矿信息调度中心11，还可将采集到的实时数据发送至所述显示屏9，直观、清晰地显示出来，从而使得佩戴者及时获悉自身的生命健康参数指标、当前地理位置、工作状态以及运动轨迹等信息，在发生井下事故时，除了原地等待救援外，在情况允许的前提下，还能够第一时间实施自救，以提供充足的救援时间。
57.进一步的，所述电路板4还包括：电池管理模块4
‑
6，所述电池管理模块4
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6设置在所述电路板4上，且与所述电池5连接。
58.进一步的，所述电池5为锰酸锂锂离子防爆电池5。
59.具体而言，所述智能手环采用锰酸锂锂离子防爆电池5进行供电，所述电池5采用磁吸式快速充电，充电时长小于等于1小时，续航能力可长达7天，具有充电时长短、待机时间长，使用方便的优点。在所述电路板 4上还设置有一电池管理模块4
‑
6，所述电池管理模块4
‑
6主要用于对所述电池5的剩余电量显示、充电提醒以及充电完成等进行智能管理，比如所述电池管理模块4
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6采集到所述电池5的当前剩余电量之后，将数据传输至所述主控单元4
‑
1，所述主控单元4
‑
1再将数据发送至所述显示屏9，这样所述电池5的当前剩余电量信息就直观地显示在所述显示屏9上面了，当所述电池5的剩余电量低于20％时，所述电池管理模块4
‑
6发送充电提醒消息，佩戴者在收到提醒消息后及时对所述电池5进行充电，以保证所述智能手环的正常使用。
60.进一步的，所述手环还包括：求救按钮3，所述求救按钮3设置在所述外壳2的一侧。
61.具体而言，在所述外壳2的一侧设置有一求救按钮3，当井下工作人员出现危险情况时，一键按下所述求救按钮3，向所述煤矿信息调度中心 11发出求救信号，所述煤矿信息调度中心11与井下报警者取得联系，第一时间开展应急救援工作，更快更精准定位伤员位置，大大缩短救援时间，从而实现了一键求救的功能。
62.本实用新型实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
63.本实用新型实施例提供了一种煤矿井下用智能手环，所述智能手环与煤矿信息调度中心、移动终端通信连接，所述煤矿信息调度中心、所述移动终端接收来自所述智能手环的实时数据信息，所述手环包括：表盘，所述表盘位于所述手环的中心位置，其中，所述表盘包括；电路板，所述电路板设置在所述表盘的背面中心，其中，所述电路板包括：主控单元；定位模块，所述定位模块与所述主控单元通信连接；心率传感器，所述心率传感器与所述主控单元通信连接；运动传感器，所述运动传感器与所述主控单元通信连接；报警模块，所述报警模块与所述主控单元通信连接；电池，所述电池设置在所述电路板的下方，其中，所述电池为所述电路板提供电能；外壳，所述外壳设置在所述表盘的外面；显示屏，所述显示屏设置在所述外壳的上方，且所述显示屏与所述主控单元通信连接；表带，所述表带设置在所述表盘的两端。用以解决现有技术中的智能手环由于采用gps和北斗双模定位系统，在煤矿井下定位效果不理想，从而导致在事故中不能及时定位到伤员的精准位置，不能有效保障
员工人身安全的技术问题，通过所述心率传感器达到了实时监测井下工作人员的身体健康参数指标，通过所述定位模块与所述运动传感器实现工人的高精度定位和轨迹跟踪，同时具有一键求救功能，从而切实提高了井下人员的人身安全保障，保证企业生产效益的技术效果。
64.尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
65.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型实施例的精神和范围。这样，倘若本实用新型实施例的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。