一种带电作业人员智能穿戴装置的制作方法

1.本发明涉及输电线路带电作业安全防护技术领域，具体涉及一种带电作业人员智能穿戴装置。


背景技术：

2.输电线路检修作业环境恶劣，若作业人员患有相关疾病或身心状态不佳，则极易发生危险。在上塔作业时，因缺乏相应的监测设备，地面监管人员无法随时知晓作业人员的安全状况，目前尚不具备在现场对作业人员的生理状态进行实时监测的手段。亟需在线路检修作业现场实时监测并掌握作业人员的身体状况，且能在作业人员临近带电体或危险区域时给与人员警告的技术及装置。此外，若不幸发生触电事故，作业人员在脱离电源后必须迅速进行心肺复苏以提高存活概率，但电力作业现场往往距离医院较远，现场缺乏辅助急救设备。
3.现有的智能穿戴装置如智能监测手环其功能较为单一，多数产品仅可记录人体运动及心率信息，无法获取其他生理参数进而评估作业人员的生理状态。针对电力应用场景，现有的可穿戴设备并不具有临近带电体告警功能。此外，在不幸发生触电事故时，现场亟需对人员进行心肺复苏的辅助装备。


技术实现要素：

4.为克服现有技术的缺陷，提供了一种带电作业人员智能穿戴装置。
5.本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：
6.一种带电作业人员智能穿戴装置，包括：无线通讯连接的智能手环和可穿戴除颤背心；
7.所述智能手环包括：手环主体(1)和设置于手环主体(1)中的传感器和微处理器(3)；
8.所述传感器用于检测作业人员的生命体征和电场信息；
9.所述微处理器(3)用于对所述传感器采集的检测作业人员的生命体征和电场信息进行处理，并判断生命体征或电场信息是否异常，如果异常则发送指令给可穿戴除颤背心；所述可穿戴除颤背心根据所述指令进行除颤处理。
10.优选的，所述生命体征异常包括：室颤或室速心率、体温异常、心率异常和血压异常。
11.优选的，所述可穿戴除颤背心包括：弹性背心(20)和设置在所述弹性背心(20)内部的背心通讯电路(14)和主控电路(15)、充电电路(16)、放电电路(17)和放电电极；所述放电电极设置于所述弹性背心(20)靠近心脏部位；
12.所述主控电路(15)分别与所述背心通讯电路(14)、充电电路(16)和放电电路(17)连接，所述放电电路(17)与所述放电电极连接；
13.所述可穿戴除颤背心通过所述背心通讯电路(14)接收所述微处理器(3)发送指令
后，所述主控电路(15)控制所述充电电路(16)完成高压充电，控制所述放电电路(17)通过所述放电电极完成双相波心脏除颤。
14.优选的，所述放电电极包括：第一放电电极(18)和第二放电电极(19)；
15.所述放电电路(17)与所述第一放电电极(18)和第二放电电极(19)连接，所述第一放电电极(18)设置在所述弹性背心(20)靠近人体心脏位置的左上角，所述第二放电电极(19)设置在所述弹性背心(20)靠近人体心脏位置的右下角；
16.所述放电电路(17)通过所述第一放电电极(18)和第二放电电极(19)完成双相波心脏除颤。
17.优选的，所述传感器包括：体温传感器(6)、心电传感器(7)、血压传感器(8)、感应式电场传感器(9)；所述带电作业人员智能穿戴装置还包括：感应电极(5)；
18.所述微处理器(3)分别与所述体温传感器(6)、心电传感器(7)、血压传感器(8)、感应式电场传感器(9)连接；
19.所述感应电极(5)设置在所述手环主体(1)正面，所述手环主体(1)底部设置所述体温传感器(6)、心电传感器(7)、血压传感器(8)，所述感应式电场传感器(9)设置在所述手环主体(1)内部；
20.所述感应式电场传感器(9)通过所述感应电极(5)用于感知电场信息，所述体温传感器(6)用于获取作业人员的体温数据，所述心电传感器(7)用于获取作业人员的心率数据，所述血压传感器(8)用于获取作业人员的血压数据。
21.优选的，所述体温传感器(6)、心电传感器(7)、血压传感器(8)通过spi接口与所述微处理器(3)连接。
22.优选的，所述智能手环还包括：设置于手环主体(1)中的手环电路；带电作业人员智能穿戴装置还包括：远程监控设备；
23.所述微处理器(3)与所述手环电路连接，所述手环电路与所述远程监控设备无线通讯连接；
24.所述微处理器(3)通过所述手环电路发送指令给所述可穿戴除颤背心进行除颤处理；
25.所述微处理器(3)通过所述手环电路将生命体征或电场信息异常发送给所述远程监控设备。
26.优选的，所述手环电路包括：显示屏(4)、手环通讯电路(10)和电源电路(12)；
27.所述显示屏(4)设置在所述手环主体(1)正面所述感应电极(5)的旁边；
28.所述微处理器(3)分别与显示屏(4)、手环通讯电路(10)和电源电路(12)连接，所述手环通讯电路(10)与所述远程监控设备无线通讯连接；
29.所述微处理器(3)发送指令通过所述显示屏(4)进行生命体征或电场信息异常显示；
30.所述电源电路(12)用于为所述手环主体(1)提供工作电压。
31.优选的，所述手环电路还包括：信号处理电路(11)和数据存储电路(13)；
32.所述微处理器(3)与所述数据存储电路(13)连接，所述微处理器(3)通过所述信号处理电路(11)与所述感应式电场传感器(9)连接；
33.所述信号处理电路(11)用于将所述感应电极(5)感知的电场信息处理变换为电压
信号；
34.所述数据存储电路(13)用于在所述手环主体(1)中存储测量得到的生命体征及电场信息。
35.优选的，所述判断生命体征或电场信息是否异常包括：
36.所述微处理器(3)判断信号处理电路(11)处理后的电压信号与阈值电压比较是否异常；
37.所述微处理器(3)判断体温传感器(6)获取的体温数据与人体正常体温数据比较是否异常；
38.所述微处理器(3)判断心电传感器(7)获取的心率数据与人体正常心率数据比较是否异常；
39.所述微处理器(3)判断血压传感器(8)获取的血压数据与平均正常血压参考值比较是否异常。
40.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
41.1)本发明提供了一种带电作业人员智能穿戴装置，包括：无线通讯连接的智能手环和可穿戴除颤背心；所述智能手环包括：手环主体和设置于手环主体中的传感器和微处理器；所述传感器用于检测作业人员的生命体征和电场信息；所述微处理器用于对所述传感器采集的检测作业人员的生命体征和电场信息进行处理，并判断生命体征或电场信息是否异常，如果异常则发送指令给可穿戴除颤背心；所述可穿戴除颤背心根据所述指令进行除颤处理。本设备弥补了目前鲜有输电线路检修带电作业人员生理状态监测装置的现状，增加了临近带电体预警功能。针对现场急救缺乏应急设备的问题，本发明提供了一种可穿戴式心脏除颤装置，满足线路作业人员意外急救需求。
42.2)本发明提供一种带电作业人员智能穿戴装置，作业人员在带电作业前穿戴该智能装置，可自动实现体温、心率、血压三种生理状态参量的实时自动测量、分析、存储及传输，并可在临近高压危险区时给出报警信号。
附图说明
43.图1为本发明的智能穿戴装置结构示意图一；
44.图2为本发明的智能穿戴装置结构示意图二；
45.图3为本发明的装置内部控制电路原理图；
46.图4为本发明的可穿戴除颤背心示意图；
47.图中，1-手环主体，2-手环带，3-微处理器，4-显示屏，5-感应电极，6-体温传感器，7-心电传感器，8-血压传感器，9-感应式电场传感器，10-手环通讯电路、11-信号处理电路，12-电源电路，13-数据存储电路，14-背心通讯电路，15-主控电路，16-充电电路，17-放电电路，18-第一放电电极,19-第二放电电极，20-弹性背心。
具体实施方式
48.以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明，但本发明并不限于这些实施例。
49.实施例1：
50.本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述不足，通过采用心电、温度、血压、感应电场获取技术，通过集约化设计电路，内嵌生理信号处理及临近带电体预警算法，提供一种小型化、高集成的带电作业人员智能穿戴装置，实现作业人员高空作业时的多源生理信息获取。此外，在不幸发生触电事故时，基于心电传感器获取的数据，可自动控制放电电极进行心脏除颤，辅助完成现场心肺复苏，为线路作业安全、人员防护及现场意外急救提供保障。
51.如图1-3所示，一种带电作业人员智能穿戴装置，装置由手环主体1，手环带2，微控制器3，显示屏4，感应电极5，体温传感器6、心电传感器7、血压传感器8、感应式电场传感器9，手环通讯电路10、信号处理电路11、电源电路12，数据存储电路13，背心通讯电路14，主控电路15，充电电路16，放电电路17，第一放电电极18、第二放电电极19以及弹性背心20组成。
52.所述手环正面布设有显示屏4，感应电极5，所属手环内部包含感应式电场传感器9，手环通讯电路10，信号处理电路11，电源电路12，数据存储电路13，所属手环底部布设有体温传感器6，心电传感器7，血压传感器8；
53.所述体温传感器6将获取的作业人员体温数据通过spi接口传输给微处理器3，微处理器3将其与人体正常体温数据进行比对判断，若体温不在正常范围内，则在报警的同时将体温数据通过显示屏4显示并通过手环通讯电路10传输给后台监督人员；
54.所述心电传感器7将获取作业人员的心率数据通过spi接口传输给微处理器3，微处理器3将其与人体正常心率数进行比对判断，若心率不在正常范围内，则在报警的同时将心率数据通过显示屏4显示并通过手环通讯电路10传输给后台监督人员；
55.所述血压传感器8将获取作业人员的血压数据通过spi接口传输给微处理器3，微处理器3通过将血压数据与我国平均正常血压参考值进行比对判断，若血压不在正常范围内，则在报警的同时将血压数据通过显示屏4显示并通过手环通讯电路10传输给后台监督人员；
56.所述感应式电场传感器9通过感应电极5感知电场变化，产生的感应电流经过信号处理电路11处理后变换为电压信号传输给微处理器3，微处理器3通过将其与阈值电压进行比较，当输出电压信号高于阈值电压时则在报警的同时将电压信号通过手环通讯电路10传输给后台监督人员；
57.如图4所示，所述微处理器3在监测到室颤或室速心率时，利用手环通讯电路10向可穿戴除颤背心发出自动除颤指令，可穿戴除颤背心通过其通讯电路14接收到指令后，由主控电路15控制充电电路16完成高压充电，随后放电电路17经由第一放电电极18、第二放电电极19完成双相波心脏除颤；
58.所述手环通讯电路10用于控制指令的接收及测量数据的传输；所述信号处理电路11用于对感应式电场传感器的数据进行处理；所述电源电路12为手环提供工作电压；所述数据存储电路13用于在手环中存储测量得到的生理状态及电场数据。
59.所述弹性背心20用于固定第一放电电极18、第二放电电极19，优选莫代尔材料；
60.所述心电传感器7优选型号ads1292；
61.所述体温传感器6测量精度为0.1℃，16位分辨率；
62.所述血压传感器8优选型号hrs3313；
63.所述手环主体1及手环带2均采用防水材质制作，优选pc及tpu材质；
64.显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
65.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
66.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
67.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。