[發(fā)明專利]一種穿戴式窒息預(yù)警系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510239610.1
• 申請日: 2015-05-12
• 公開（公告）號: CN104849330A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許武軍;曾凱;黃河;范紅;于浩
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué);上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26;G08C17/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種穿戴式窒息預(yù)警系統(tǒng)，屬于特種裝備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在工礦或者市政企業(yè)里的現(xiàn)場施工人員，因作業(yè)環(huán)境中氧氣濃度過低而導(dǎo)致傷亡的事件時有發(fā)生。如何保障作業(yè)人員的生命安全，是急需解決的問題。

市場上常見的用于檢測氧氣濃度的設(shè)備有氧氣檢測儀，該儀器需要人工讀取氧氣濃度，現(xiàn)場施工人員的作業(yè)效率因此降低，而且沒有預(yù)警功能。而傳統(tǒng)的防護(hù)服則價格昂貴、功能簡單，防護(hù)服本體體積龐大，更加會降低現(xiàn)場施工人員的工作效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種作業(yè)效率高且便于使用的用于測量使用者周圍環(huán)境中氧氣濃度的設(shè)備。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種穿戴式窒息預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括移動終端、氧氣測量與預(yù)警裝置及遠(yuǎn)程服務(wù)器，移動終端和氧氣測量與預(yù)警裝置之間建立無線通信，其中：

移動終端，用于：顯示通過氧氣測量與預(yù)警裝置獲得的氧氣濃度值及環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)；設(shè)定和/或調(diào)整氧氣測量與預(yù)警裝置的氧氣濃度的告警閾值；顯示當(dāng)前和預(yù)測時刻的警情；

氧氣測量與預(yù)警裝置包括平臺、傳感器及執(zhí)行器，其中：

平臺用于：接收來自傳感器的數(shù)據(jù)并得出氧氣濃度值及環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)；建立與移動終端的通信；

傳感器包括氧氣電化學(xué)傳感模塊及溫濕度模塊，其中：

氧氣電化學(xué)傳感模塊用于得到與氧氣濃度成正比的數(shù)字信號并傳輸給平臺；

溫濕度模塊用于得到環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)并傳輸給平臺；

當(dāng)氧氣濃度值超過告警閾值時，執(zhí)行器用于：產(chǎn)生告警；加速氧氣測量與預(yù)警裝置腔內(nèi)的氣體流動。

遠(yuǎn)程服務(wù)器用于：解析所有移動終端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；實(shí)時監(jiān)控氧氣測量與預(yù)警裝置所處環(huán)境的氧氣濃度值、環(huán)境溫濕度以及告警情況；當(dāng)監(jiān)測到氧氣測量與預(yù)警裝置的氧氣濃度超閾值并達(dá)到一定時間，使用者對危險警情未作出反應(yīng)，通過移動終端的定位系統(tǒng)，顯示所處具體位置，并由相關(guān)人員進(jìn)行救援。

優(yōu)選地，所述移動終端根據(jù)環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)對氧氣濃度值進(jìn)行校正。

優(yōu)選地，所述移動終端還用于對下一個時刻的氧氣濃度值進(jìn)行預(yù)測，并和閾值比較，由所述氧氣測量與預(yù)警裝置根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生告警，其中，設(shè)當(dāng)前時刻為t，則所述移動終端對下一個時刻的氧氣濃度值進(jìn)行預(yù)警的步驟為：

步驟1、讀取t-1時刻至t-N時刻的N個歷史氧氣濃度數(shù)據(jù)；

步驟2、分析時間序列上的跳點(diǎn)和拐點(diǎn)，將不正常的突變點(diǎn)剔除；

步驟3、加以時間序列趨勢分析，或基于水平時間序列，利用一次指數(shù)平滑模型擬合曲線，或基于趨勢時間序列，利用三次指數(shù)平滑模型擬合曲線；

步驟4、根據(jù)步驟3得到的曲線，得出t+1時刻的氧氣濃度值預(yù)測值y(t+1)；

步驟5、得到的氧氣濃度值預(yù)測值y(t+1)和閾值比較，在移動終端上以文字的形式顯示預(yù)測正常、預(yù)測臨界和預(yù)測報(bào)警。

優(yōu)選地，所述執(zhí)行器包括視覺告警模塊、聽覺告警模塊及觸覺告警模塊。

優(yōu)選地，所述視覺告警模塊至少包括綠燈、黃燈及紅燈；

所述視覺、聽覺和觸覺告警模塊產(chǎn)生告警的方法為：

當(dāng)通過氧氣電化學(xué)傳感模塊獲得的實(shí)時氧氣濃度低于告警閾值時，綠燈常亮，所述聽覺告警模塊及所述觸覺告警模塊不動作；當(dāng)通過氧氣電化學(xué)傳感模塊獲得的實(shí)時氧氣濃度達(dá)到告警閾值附近時，黃燈低頻閃爍，所述觸覺告警模塊及所述聽覺告警模塊中僅一個動作，另一個不動作；當(dāng)通過氧氣電化學(xué)傳感模塊獲得的實(shí)時氧氣濃度超過告警閾值時，紅燈高頻閃爍，所述觸覺告警模塊及所述聽覺告警模塊均動作。

優(yōu)選地，所述聽覺告警模塊包括壓電蜂鳴器驅(qū)動電路及與其相連的壓電蜂鳴器；所述觸覺告警模塊包括振動電機(jī)驅(qū)動電路及與其相連的振動電機(jī)。

優(yōu)選地，所述執(zhí)行器還包括氣體交換模塊，該氣體交換模塊在所述平臺的控制下加速所述氧氣測量與預(yù)警裝置腔內(nèi)的氣體流動。

優(yōu)選地，所述氣體交換模塊包括壓電微型風(fēng)扇驅(qū)動電路及壓電微型風(fēng)扇，壓電微型風(fēng)扇驅(qū)動電路的輸入端與所述平臺相連，其輸出端連接壓電微型風(fēng)扇。

優(yōu)選地，所述氧氣電化學(xué)傳感模塊包括氧氣電化學(xué)傳感器，氧氣電化學(xué)傳感器輸出正比于氧氣濃度的微弱電流，該微弱電流接到模擬前端，通過模擬前端將電流放大，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字信號至所述平臺。