高原游客救助智能终端系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高原游客救助智能终端系统，涉及智能救援技术领域，包括智慧救援盒子和基于移动平台的智能终端，智慧救援盒子包含体征传感器、主控模块、蓝牙模块、wifi模块、北斗定位通信模块和电源模块；体征传感器通过蓝牙模块把检测到的信号传给主控模块，主控模块再通过北斗短报文通信模块将遇险人员的定位信息和体征信息传到后端服务器。本发明通过前端体征传感器获取生命体征信息，利用北斗导航通信模块建立稳定可靠的短报文通信，解决无公网覆盖区搜救信号的传输问题，最后连接到后端服务器端，建立了一种基于移动平台的高原游客救助智能终端系统。
【专利说明】
高原游客救助智能终端系统
技术领域
[0001]本发明涉及智能救援技术领域，特别涉及一种高原游客救助智能终端系统。
【背景技术】
[0002]随着电子技术和传感器技术的进步，小型化的可穿戴体征监测设备得到了人们的关注，智能手环、智能手表得到了人们的青睐，这些设备可以通过内部自身传感器采集体征、姿态信息，然后利用蓝牙将数据传递到客户终端。虽然智能手环等设备已经商用，但是对于面向高原地区的生命体征信息的采集、高原游客救助尚缺乏成熟的实用产品。
[0003]风行于高原地区的原始生态旅游和登山、探险等特种旅游，一直是川西和青藏地区旅游的热点。但是，受突发高原病威胁和影响，高血压、心脏病患者出现突发状况甚至猝死的现象屡见不鲜，迷路失踪更是对高原遇险游客雪上加霜，高原景区管理部门对遇险病人的搜救难度极大，成本很高而成功率低。对于心脏病、高血压、肺水肿等突发病情，一般救助时间均为几分钟内，高原地区更短。心脏猝死病人急救时间每耽误I分钟，成功救援的几率就下降10%，如果救援时间延迟6分钟，大脑供血会有明显减少，对人体引起不可逆的破坏。所以，一般最佳黄金抢救时间为4分钟至6分钟。
[0004]因此，一定时间段内，对于人体心脏等关键体征数据的不间断跟踪获取，并及时传输处理是高原野外救援的重点。现有的智能手环、智能手表不具备对心脏数据的获取能力，其次对旅游应急救援而言，人体体征实时监测面临信息传输的难题，特别是在无通信公网覆盖或信号不稳定的偏远山区。例如，苹果公司研发中的Healthbook应用与iWatch等可穿戴设备，作为体征监测的智能终端，只能提供简单小数据量的体征信息，并不能提供心脏信息，其次也不能应用于定位和发射救援信息。九寨沟智慧景区建设中的电子门票(手镯形式)虽然设计为集成GPS信息，但其应用目的是针对高峰期游客流量调控，游客自身无法获取当前的身体状态信息，仅是被动地接受景区管理中心的位置监控。
[0005]现有技术:基于北斗和物联网技术的智慧旅游应用系统设计(敬铅，孔新兵，2013年发表)
[0006]系统整体结构可分为信息供给层、信息采集层、信息传输层以及应用层，其中信息供给层包括了北斗网络层和人员卡管理，分别负责提供位置信息数据、人员卡识别ID和人员卡基本信息；信息采集层主要是指北斗信息获取和RFID读写器识读，主要负责位置信息获取、人员卡识读以及基本信息获取;信息传输层主要包括有线以太网或GPRS网络，负责提供数据信息的传输通道;应用层主要包括管理中心和门禁管理站，负责游客人员信息汇总管理和门禁站实时管理。
[0007]现有技术的缺点:
[0008]只提供了人员管理系统，并没有提供人员的生命体征数据，不能用于对高原特殊地理环境下的应急救援。其次，上述系统是通过GPRS和Internet进行数据通信，在高原地区存在广泛的无公网地区，无法进行通信，无法快速确定遇险人员位置，无法有效稳定地传输数据，不适用于高原特殊地区。
[0009]在高原地区进行应急救援，信息的获取和及时的通信是首要解决的问题。高原地区地广人稀，公共通信网络系统不能做到全面覆盖存在通信盲区，而早期的卫星通信系统虽然可以解决通信难题，但是功耗、体积较大，野外使用非常不便。我国自主研发的北斗一代短报文系统，为这一问题的解决提供了可能。其次，以往的人员搜索救援系统中没有包含生命体征信息和急性高原病的体征指标预警算法，在搜索到遇险人员后无法掌握其生命体征状况和体征预警，对救援行动的决策指挥无法提供判断依据。随着可穿戴体征监测技术的发展，小型化、微功率的生命体征信息设备得到发展，野外搜索救援中将便携式体征监测传感器和北斗短报文通信相结合，能够实时远距离的传递地理位置信息和体征信息，以增强救援行动的针对性，争取在第一时间获取到游客所处的坐标和体征信号，形成救援决策的有效信息源。
【发明内容】
[0010]本发明针对现有技术的不足，提供一种高原游客救助智能终端系统，能有效解决现有技术在高原环境下无法对人体心脏等有关急性高原病的关键器官体征数据的不间断跟踪获取，并实时传输处理等问题。
[0011]为解决以上问题，本发明采用的技术方案如下:一种高原游客救助智能终端系统，包括智慧救援盒子和基于移动平台的智能终端，智慧救援盒子包含体征传感器、主控模块、蓝牙模块、WiFi模块、北斗定位通信模块和电源模块;其中，主控模块分别与蓝牙模块、WiFi模块、北斗定位通信模块和电源模块连接，所述的智能终端通过WiFi模块与主控模块通信；所述的体征传感器通过蓝牙模块把检测到的信号传给主控模块，主控模块再通过北斗定位通信模块的通信链路将遇险人员的定位信息和体征信息传到后端服务器。
[0012]作为优选，主控模块采用STM32F103芯片。
[0013]作为优选，北斗定位通信模块采用BGM7015A芯片。
[0014]作为优选，蓝牙模块采用内嵌CC2450芯片的CC254xEMv2模块。
[0015]作为优选，电源模块电池采用可充电的锂电池。
[0016]作为优选，体征传感器通过电极臂和前端心电贴获取体征信息，然后利用内部为12bit的ADC转换芯片将其转换为模拟信号后进行微弱信号处理;体征传感器还包括三维姿态传感器Bosch BMA250监测三维姿态信息、TI MSP 430F5308控制芯片、蓝牙CC2541模块和电源模块。
[0017]作为优选，北斗定位通信模块BGM7015A内部集成低噪放模块、RDSS射频收发芯片、5W输出功率的功放模块、北斗专用RDSS基带电路，以及BD2B1/GPS LI小型化导航定位模块。
[0018]本发明的有益效果:本发明创新移动GIS在旅游安全服务中的应用模式，变被动搜救为主动求助。整套技术系统以移动终端App开发为可视化界面，显示定位跟踪地图和体征信号变化动态曲线，以及应急救援中心的反馈指令提示。本发明强调在失踪和遇险的关键时刻实时监控游客体征变化，借助北斗卫星定位模块及短报文通信技术，整合坐标位置与体征参数的动态跟踪信息发送至应急救援指挥中心(或景区管理部门)并接受其反馈，建立完整的高原复杂山地景区旅游应急搜救方案。系统的技术特点是不依赖于通信公网的信号，不受天气、地形和距离的限制，对复杂高原地区的搜救行动提供人员的多维信号。
[0019]本发明通过前端体征传感器获取生命体征信息，利用北斗导航通信模块建立稳定可靠的短报文通信，解决无公网覆盖区搜救信号的传输问题，最后连接到后端服务器端，以建立反馈信息发送机制，建立了一种基于移动平台的高原游客救助智能终端系统。
[0020]智慧旅游是当前推动旅游业转型升级和转变发展方式的主要抓手，本项目研究成果有望与高原地区智慧旅游试点工程对接，有利于推动高原地区智慧旅游健康快速发展。对项目成果将进行严格测试和应用示范实验，有待破解复杂山地游客自救与搜救的技术难题，最后通过科技成果转化，还可推广至抢险救灾、科学考察、军事等领域的突发事件紧急救援，产生广泛的经济社会效益。
【附图说明】
[0021 ]图1为本发明的整体结构示意图；
[0022]图2为智慧救援盒子的硬件结构示意图；
[0023]图3为智慧救援盒子四种工作模式转换状态示意图；
[0024]图4为体征传感器的电路结构示意图；
[0025]图5为北斗定位通信模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明做进一步详细说明。
[0027]本发明公开了一种高原游客救助智能终端系统，如图1所示，包括智慧救援盒子和基于移动平台的智能终端，智慧救援盒子包含体征传感器、主控模块、蓝牙模块、WiFi模块、北斗定位通信模块和电源模块;其中，主控模块分别与蓝牙模块、WiFi模块、北斗定位通信模块和电源模块连接，所述的智能终端通过WiFi模块与主控模块通信;所述的体征传感器通过蓝牙模块把检测到的信号传给主控模块，主控模块再通过北斗定位通信模块的通信链路将遇险人员的定位信息和体征信息传到后端服务器。后端服务器再根据应急救援指挥决策发送反馈指令给终端系统。
[0028]在整个搜救和监测工作模式中，智慧救援盒子作为体征信息的采集、处理终端，是系统的核心部分之一。智慧救援盒子硬件系统如图2所示，主要包括主控模块、北斗定位通信模块、WiFi模块、蓝牙模块和电源模块。主控模块采用STM32F103芯片控制信标机的整体工作；北斗模块采用BGM7015A获取定位信息和通信功能；蓝牙模块采用内嵌CC2450芯片的CC254xEMv2模块，负责与体征监测传感器ECG通信；电源模块电池为可充电的锂电池并提供稳压。
[0029]智慧救援盒子主要有四种工作模式即:初始化模式，RX_ECG模式和TX模式。如图3所示，初始化模式对智慧盒子内的所有芯片寄存器进行初始化，并且设置为LPM低功耗状态，启动定时器;在定时器使定时标准位置位后，切换到RX_ECG状态，接收体征传感器数据，并且判断发射时隙是否置位，如果置位切换到发射模式TX，如果未置位则返回LPM模式;发射模式通过驱动北斗通信芯片与服务器进行通信。图3分别为智慧救援盒子工作状态的四种工作模式转换的状态图和程序流程图。
[0030]如图4所示，体征传感器通过电极臂和前端心电贴获取体征信息，然后利用内部为12bit的ADC转换芯片将其转换为模拟信号后进行微弱信号处理;体征传感器还包括三维姿态传感器Bosch BMA250监测三维姿态信息、TI MSP 430F5308控制芯片、蓝牙CC2541模块和电源模块，在一颗CR2032纽扣电池的条件下，可以连续工作7天，此设备采用现有设备即可。
[0031]如图5所示，北斗定位通信模块BGM7015A支持北斗RDSS/RNSS功能的双模模块，模块内部集成了高性能低噪放模块、RDSS射频收发芯片、5W输出功率的功放模块、北斗专用RDSS基带电路，以及BD2B1/GPS LI小型化导航定位模块，可实现RDSS通信功能和RNSS导航定位等功能，此设备采用现有设备即可。
[0032]应急救援中心服务器建立模拟可收发应答短报文的应急救援中心服务器原型，负责下达并回传针对游客的自救或者等待救援指令。
[0033]基于移动平台的智能终端(游客手机终端)包括数据接收和存储模块、数据显示模块和数据分析模块;数据接收和存储模块用于同时将接收的位置信息和体征参数动态地记录到本地文件，并支持删除文件和上传文件到服务器;数据显示模块用于实时显示和显示历史数据，其中，采用图形展示的方式来显示历史数据;数据分析模块用于将瞬时传过来的每一条数据动态地分析个人身体状况；同时，在用户设置的时间段(例如I分钟)内连续分析;如果出现异常情况，手机会振动和响警报铃声。在选择历史数据显示的时候也统计参数，得到一份在该段时间内简单的身体健康状况报告。
[0034]当遇险高原游客打开智能终端的App，同时检测手机的蓝牙服务、位置服务、网络服务，检测完毕后与监测设备进行蓝牙连接。生命体征监测设备便会实时将数据传输到App上，并进行动态储存且接收的数据间隔上传到服务器。App此时对接收到的数据进行动态分析，一旦出现异常，便发出异常警报，并通过终端系统的特定铃声和振动来提醒用户自身，若用户消除警报，则App继续对传来的数据进行动态分析，若用户不消除警报，则将警报与用户位置和生命体征信息立刻上传服务器。
【主权项】
1.一种高原游客救助智能终端系统，其特征在于，包括智慧救援盒子和基于移动平台的智能终端，智慧救援盒子包含体征传感器、主控模块、蓝牙模块、WiFi模块、北斗定位通信模块和电源模块;其中，主控模块分别与蓝牙模块、WiFi模块、北斗定位通信模块和电源模块连接，所述的智能终端通过WiFi模块与主控模块通信;所述的体征传感器通过蓝牙模块把检测到的信号传给主控模块，主控模块再通过北斗定位通信模块的通信链路将遇险人员的定位信息和体征信息传到后端服务器。2.根据权利要求1所述的高原游客救助智能终端系统，其特征在于，主控模块采用STM32F103 芯片。3.根据权利要求1或2所述的高原游客救助智能终端系统，其特征在于，北斗定位通信模块采用BGM7015A芯片。4.根据权利要求3所述的高原游客救助智能终端系统，其特征在于，蓝牙模块采用内嵌CC2450芯片的 CC254xEMv2 模块。5.根据权利要求4所述的高原游客救助智能终端系统，其特征在于，电源模块电池采用可充电的锂电池。6.根据权利要求5所述的高原游客救助智能终端系统，其特征在于，体征传感器通过电极臂和前端心电贴获取体征信息，然后利用内部为12bit的ADC转换芯片将其转换为模拟信号后进行微弱信号处理;体征传感器还包括三维姿态传感器Bosch BMA250监测三维姿态信息、TI MSP 430F5308控制芯片、蓝牙CC2541模块和电源模块。7.根据权利要求6所述的高原游客救助智能终端系统，其特征在于，北斗定位通信模块BGM7015A内部集成低噪放模块、RDSS射频收发芯片、5W输出功率的功放模块、北斗专用RDSS基带电路，以及BD2B1/GPS LI小型化导航定位模块。
【文档编号】H04L29/08GK106027669SQ201610517050
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】阚瑷珂, 李源, 冷小鹏, 杨枭, 胡文艺
【申请人】成都理工大学