[發明專利]一種消防員呼吸聲音監測耳機及其身體狀態評估方法

有效

• 申請號: 201810933197.2
• 申請日: 2018-08-16
• 公開（公告）號: CN109326355B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 劉半藤;陳友榮;陸枇倫;胡聰;王章權;蘇子漪
• 申請（專利權）人: 浙江樹人學院
• 主分類號: G16H50/30
• 分類號: G16H50/30;G16H40/67;G06K9/00;G10L25/03;G10L25/30;G10L25/66
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種消防員呼吸聲音監測耳機，包括聲音采集模塊、骨傳導聲音播放模塊、存儲器模塊、按鍵模塊、窄帶物聯網模塊、STM32處理器模塊、電源管理模塊和鋰電池模塊，以及提供一種消防員身體狀態評估方法。當處于火災救援現場時，消防員頭戴呼吸聲音監測耳機，呼吸聲音監測耳機可第一時間采集消防員在火災救援現場過程中的呼吸聲音，分析和識別消防員的身體狀態，評估消防員是否處于危險狀態。本發明有效解決火災救援現場中消防人員的身體狀態評估問題，具有擴展靈活、攜帶方便、無線互聯、價格便宜等特點，從而提高了不同消防人員身體狀態的正確識別率，降低了消防人員身體狀態識別的錯誤接受率，降低消防人員的傷亡率。

技術領域

本發明涉及消防領域，尤其涉及聲音處理技術領域，具體是指一種消防員呼吸聲音監測耳機及其身體狀態評估方法。

背景技術

火災發生后，現場出現大量的濃煙、毒氣和烈火，濃煙、毒氣和烈火的不受控，人員的受傷和恐慌等情況，導致救援現場比較混亂，消防員容易出現意外甚至威脅其生命安全情況。因此需要一種消防員的身體狀態評估方法，在火災救援現場對消防員的身體狀態進行評估，及時發現身體出現異常情況的消防員，及時開展對他的救援，挽救該消防員的生命。

由于聲音信號可直接方便的產生，而且其大小一定程度上反映著周圍環境變化的強烈程度。正常人運動過程中，呼吸氣流通過呼吸道和肺泡，產生湍流引起振動，發出聲響，通過肺組織及胸壁傳至體表的聲音，即為呼吸聲音。每個人在運動過程中，由于身體狀態的不同可產生不同的呼吸聲音，因此可分析消防員在運動過程中的呼吸聲音，從而判斷消防員的身體狀態。因此目前很多學者根據運動狀態和聲音信號實現各種應用。如王艷等人將聲音識別技術應用于車輛類型的自動識別，提出了一種改進的基于實時編碼信號處理算法的特征提取方法。李應等人利用正交匹配追蹤(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)稀疏分解并重構聲音信號，通過優化OMP復合特征，對聲音進行識別。李應等人對不同交通流狀態下的交通噪聲信號進行譜分析，以歸一化的峰值頻率作為特征，用支持向量機對不同的交通流狀態進行識別。Sujono A等人利用麥克風傳感器采集聲音振動信號，通過濾波、歸一化處理對汽油機爆震進行檢測和識別。

目前很多方法雖然利用聲音信號實現較多應用，但是都沒有考慮呼吸聲音的處理。考慮到不同運動狀態會有不同頻率的呼吸聲音，且目前很多語音識別方法都是將人體產生的語音信號傳輸給云服務器進行在線識別。基于云服務器的聲音識別方法對設備的網絡帶寬要求較高且通信能耗較大，難以應用到處于惡劣火災環境下的消防員身體狀態評估中。

發明內容

為了克服現有技術無法識別和評估在火災救援現場中消防員的身體狀態的不足，本發明提供一種消防員呼吸聲音監測耳機及其身體狀態評估方法，包括提供一種靈活性良好、價格適中、攜帶方便、拓展簡單的消防員呼吸聲音監測耳機，以及提供一種識別率較高的消防員身體狀態評估方法。

為了解決上述技術問題本發明采用的技術方案為：

一種消防員呼吸聲音監測耳機，包括用于獲取消防人員發出聲音的聲音采集模塊，用于實現預警、指揮員語音播放的骨傳導聲音播放模塊，用于存儲樣本聲音、當前采集聲音特征數據的存儲器模塊，用于啟動關閉電源、啟動關閉識別操作的按鍵模塊，用于與云服務器連接且進行數據通信的窄帶物聯網模塊，用于實現消防員語音和呼吸聲音的采集、處理、識別和身體狀態評價的STM32處理器模塊，用于實現鋰電池的能量管理、充電和沒電預警的電源管理模塊，用于提供耳機能量的鋰電池模塊，所述STM32處理器模塊均與聲音采集模塊、骨傳導聲音播放模塊、存儲器模塊、窄帶物聯網模塊和按鍵模塊連接，所述電源管理模塊均與聲音采集模塊、骨傳導聲音播放模塊、存儲器模塊、窄帶物聯網模塊、按鍵模塊和STM32處理器模塊連接，所述鋰電池與電源管理模塊連接。

進一步，所述消防員呼吸聲音監測耳機還包括用于實現呼吸聲音監測耳機和云服務器通信的窄帶物聯網基站，用于接收呼吸聲音監測耳機數據的云服務器。

再進一步，所述STM32模塊采用意法半導體的STM32F7系列芯片。