一种区域限位式多功能手环的制作方法

技术领域：

本实用新型属于可携带式检测设备技术领域，涉及一种利用可携带检测设备检测人体生理状况、具体位置的装置，具体涉及一种区域限位式多功能手环。

背景技术：
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目前，市场上出售的智能手环，普遍采用蓝牙作为与手机的通信手段，这样监控管理人员不能够实时获取佩戴者的位置、体征等信息；一直以来，患有阿尔茨海默症的老人自理能力较差，容易发生走失问题；而少年儿童因年龄较小，外出游玩，也容易出现走失问题，再加上时有发生儿童拐卖案件；当老人或者儿童超出常规活动范围时，现有手环不能够及时向管理者警示，致使管理人员难以发现儿童或者老人走失。

在现有技术中，公开号为cn106388792a的中国专利，公开了一种智能手环。智能手环包括手环本体，嵌设于手环本体内部的感应模块、微控制单元、无线通信模块、电源模块，以及设置在手环本体表面的显示模块，智能手环的感应模块可以感应佩戴者生成的佩戴信号，并根据佩戴信号控制微控制单元的工作状态。其中，微控制单元的工作状态包括工作状体和休眠状态，若感应模块未感应到佩戴者生成的佩戴信号，则驱动控制微控制单元停止工作，即微控制单元处于休眠状态；公开号为cn206285106u的中国专利，公开了一种体温测量手环，包括手环本体，所述手环本体包括血压检测机构、温度传感器、微控制器、无线通讯装置、心率传感器、紫外线传感器、显示屏、电源插口和电池盒，所述手环本体内部为中空结构且导线穿过手环本体内部；该实用新型通过设置血压检测机构、温度传感器、心率传感器和紫外线传感器，能够将使用者的血压、温度、心率和外界的紫外线强度传递到微控制器，然后微控制器一方面将信息传递到无线通讯装置，通过无线通讯装置将信息传递到控制终端，可以起到记录的作用。

总而言之，现有智能手环不能够定位监控使用者的活动范围，即当佩戴手环的老人或者儿童超出特定活动范围时不能够及时进行预警提示，并且佩戴者在遇到危险时，不能够使用手环进行求救，手环的功能有限，不能对老年人和儿童形成有效保护。

技术实现要素：
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本实用新型的目的在于克服现有设备存在的缺点，针对现有手环对超出特定活动范围的情况不能预警、危机情况不能进行呼救等不足，设计一种区域限位式多功能手环。

为实现上述目的，本实用新型涉及一种区域限位式多功能手环，其主体结构包括：环体、话筒、lcd显示屏、扬声器、环带、sos键、触摸键盘、sim卡底盖、心率测量模块、体温检测模块、gnss模块、sim卡模块、按键、振动马达、加速度计和mcu；其中方体状结构的环体两端分别连接有环带，环带采用现有手表带结构；环体的前侧面设置有扬声器，环体的上侧面安装有lcd显示屏，lcd显示屏的左后端设置有话筒；环体的后端设置有按键，按键包括sos键和触摸键盘，触摸键盘设置在lcd显示屏的后侧部，触摸键盘采用现有虚拟键盘结构；触摸键盘的后端设置有sos键；环体的下侧面设置有sim卡模块，sim卡模块由安装在环体内部的sim通信结构和固定在环体下侧表面的sim卡底盖组合构成；sim卡模块一侧设置有外表呈方框状的心率测量模块，心率测量模块的方框内设置有体温检测模块；环体的内部固定安装有gnss模块、振动马达、加速度计和mcu；环体内部安装有锂电池，锂电池用于给区域限位式多功能手环提供电能，保证区域限位式多功能手环正常运转。

本实用新型所述的话筒通过gpio与mcu连接通信，lcd显示屏通过iic与mcu连接通信，扬声器通过gpio与mcu连接通信，sos键通过gpio与mcu连接通信，触摸键盘通过gpio与mcu连接通信，心率测量模块通过iic与mcu连接通信，体温检测模块通过iic与mcu连接通信，gnss模块通过uart串口与mcu连接通信，sim卡模块通过uart串口与mcu连接通信，振动马达通过gpio与mcu连接通信，加速度计通过iic与mcu连接通信，mcu通过sim卡模块与手机app连接通讯，手机app中设置有电子围栏模块。

本实用新型所述的手机app或可采用电脑服务器代替，采用电脑服务器对区域限位式多功能手环进行远程控制；手机app亦或者与电脑服务器相配合共同对区域限位式多功能手环进行远程控制。

本实用新型所述话筒用于通过mcu与手机app进行语音通话；

lcd显示屏用于显示心率、血压、血氧、体温、步数测量功能的操作信息，以及显示区域限位式多功能手环检测和接收的心率、血压、血氧、体温、步数数据信息、语音信息；

扬声器用于使用者听取mcu获取的语音信息和发出报警提示；

sos键用于通过长按sos键时间达到3秒以上向mcu发送报警信息，短时点击按sos键开启lcd显示屏从而使用区域限位式多功能手环的功能，关机状态下长按sos键达到3秒进行区域限位式多功能手环开机，开机状态下连续点按sos键三次以上进行区域限位式多功能手环的关机；

触摸键盘用于当lcd显示屏开启后，使用触摸键盘选择区域限位式多功能手环的心率、血压、血氧、体温、步数测量功能；

心率测量模块用于测量佩戴者的心率、血压、血氧信息，并将测量的信息传输给mcu；

体温检测模块用于测量佩戴者的体温，并将检测的体温数据传输给mcu；体温检测模块或可采用红外线测量体温的方式或接触式温度测量方式；

gnss模块用于获取和确定佩戴者的实时位置，分析佩戴者是否超过限定的活动范围，当佩戴者超出限定的活动范围时向mcu发送报警信息；gnss模块采用gps、北斗、格洛纳斯或伽利略定位方式；

sim卡模块用于mcu与手机app进行信息交互；

振动马达用于当佩戴者超出限定的活动范围时接收mcu控制进行报警振动提示，提示佩戴者停止远离活动范围并返回；

加速度计用于测量佩戴者的步数，并判定佩戴者是否处于运动状态；

mcu用于根据触摸键盘选择的功能启动心率测量模块或体温检测模块进行数据采集，接收加速度计采集的数据，当接收到gnss模块发送的报警信息启动振动马达并向手机app报警，接收手机app的指令、语音消息，将采集的数据、报警信息反馈给手机app，与手机app进行语音通话；

电子围栏模块用于设定佩戴者的活动区域范围，并将设定的活动区域范围传输给区域限位式多功能手环。

本实用新型所述的区域限位式多功能手环或可增设自动测量模块；自动测量模块主要用于自动测量心率、血压、血氧和体温，并进行位置解算，将测量数据发送给mcu。

本实用新型所述的区域限位式多功能手环或可增设定时闹钟模块，定时闹钟模块用于与手机app配合对佩戴者定时进行健康状况分析。

本实用新型所述的区域限位式多功能手环限定佩戴者的活动区域并进行越界判定的结构模块或可以安装在手机app或电脑服务器上，区域限位式多功能手环的gnss模块只进行实时定位和发送定位数据。

本实用新型与现有技术相比，所设计的区域限位式多功能手环功能完善，科学实用，综合性能优良，特别适合患有阿尔茨海默症的老人、少年儿童，当佩戴者超出其常规活动范围时，监管者会及时收到预警，同时设备本身发出警示，提醒佩戴者返回；当出现危机情况时，通过按键发送sos报警信息，进行呼救，有效避免在监管人员疏忽情况下老人或儿童受到持续的损害。

附图说明：

图1为本实用新型涉及的区域限位式多功能手环的结构原理示意图。

图2为本实用新型涉及的环体的结构原理示意图。

图3为本实用新型涉及的区域限位式多功能手环的各模块连接结构示意框图。

图4为本实用新型涉及的区域限位式多功能手环的sos报警工作流程的示意框图。

图5为本实用新型涉及的区域限位式多功能手环的心率、血压、血氧测量的工艺流程示意框图。

图6为本实用新型涉及的区域限位式多功能手环的发送语音的工艺流程示意框图。

图7为本实用新型涉及的区域限位式多功能手环的接收信息的工艺流程示意框图。

图8为本实用新型涉及的区域限位式多功能手环进行定位的工艺流程示意框图。

图9为本实用新型涉及的区域限位式多功能手环限定佩戴者的活动区域的工作流程示意框图。

图10为本实用新型涉及的区域限位式多功能手环进行体温测量的工作流程示意框图。

图11为本实用新型涉及的区域限位式多功能手环进行自动检测的工作流程示意框图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

本实施例涉及的一种区域限位式多功能手环，其主体结构包括环体1、话筒2、lcd显示屏3、扬声器4、环带5、sos键6、触摸键盘7、sim卡底盖8、心率测量模块9、体温检测模块10、gnss模块11、sim卡模块12、按键13、振动马达14、加速度计15和mcu16；其中方体状结构的环体1两端分别连接有环带5，环带5或可采用现有手表带结构；环体1的前侧面设置有扬声器4，环体1的上侧面安装有lcd显示屏3，lcd显示屏3的左后端设置有话筒2；环体1的后端设置有按键13，按键13包括sos键6和触摸键盘7，触摸键盘7设置在lcd显示屏3的后侧部，触摸键盘7采用现有虚拟键盘结构；触摸键盘7的后端设置有sos键6；环体1的下侧面设置有sim卡模块12，sim卡模块12由安装在环体1内部的sim通信结构和固定在环体1下侧表面的sim卡底盖8组合构成；sim卡模块12一侧设置有外表呈方框状的心率测量模块9，心率测量模块9的方框内设置有体温检测模块10；环体1的内部固定安装有gnss模块11、振动马达14、加速度计15和mcu16；环体1内部安装有锂电池，锂电池用于给区域限位式多功能手环提供电能，保证区域限位式多功能手环正常运转。

本实施例涉及的话筒2通过gpio与mcu16连接通信(gpio是通用型之输入输出的简称，功能类似8051的p0—p3，其接脚可以供使用者由程控自由使用。)；话筒2用于通过mcu16与手机app17进行语音通话；

lcd显示屏3通过iic与mcu16连接通信(iic是一种总线结构，又称为i2c串行总线，一般有两根信号线，一根是双向的数据线sda，另一根是时钟线scl。)；lcd显示屏3用于显示心率、血压、血氧、体温、步数测量功能的操作信息，以及显示区域限位式多功能手环检测和接收的心率、血压、血氧、体温、步数数据信息、语音信息；

扬声器4通过gpio与mcu16连接通信；扬声器4用于使用者听取mcu16获取的语音信息和发出报警提示；

sos键6通过gpio与mcu16连接通信；sos键6用于通过长按sos键6时间达到3秒以上向mcu16发送报警信息，短时点击按sos键6开启lcd显示屏3从而使用区域限位式多功能手环的功能，关机状态下长按sos键6达到3秒进行区域限位式多功能手环开机，开机状态下连续点按sos键6三次以上(例如5次)进行区域限位式多功能手环的关机；

触摸键盘7通过gpio与mcu16连接通信；触摸键盘7用于当lcd显示屏3开启后，使用触摸键盘7选择区域限位式多功能手环的心率、血压、血氧、体温、步数测量功能；

心率测量模块9通过iic与mcu16连接通信；心率测量模块9用于测量佩戴者的心率、血压、血氧信息，并将测量的信息传输给mcu16；

体温检测模块10通过iic与mcu16连接通信；体温检测模块10用于测量佩戴者的体温，并将检测的体温数据传输给mcu16；体温检测模块10或可采用红外线测量体温的方式或其他接触式温度测量方式；

gnss模块11通过uart串口与mcu16连接通信(uart全称为通用异步收发传输器)；gnss模块11用于获取和确定佩戴者的实时位置，分析佩戴者是否超过限定的活动范围，当佩戴者超出限定的活动范围时向mcu16发送报警信息；gnss模块11采用gps、北斗、格洛纳斯或伽利略定位方式；

sim卡模块12通过uart串口与mcu16连接通信；sim卡模块12用于mcu16与手机app17进行信息交互；

振动马达14通过gpio与mcu16连接通信；振动马达14用于当佩戴者超出限定的活动范围时接收mcu16控制进行报警振动提示，提示佩戴者停止远离活动范围并返回；

加速度计15通过iic与mcu16连接通信；加速度计15用于测量佩戴者的步数，并判定佩戴者是否处于运动状态；

mcu16通过sim卡模块12与手机app17连接通讯；mcu16用于根据触摸键盘7选择的功能启动心率测量模块9或体温检测模块10进行数据采集，接收加速度计15采集的数据，当接收到gnss模块11发送的报警信息启动振动马达14并向手机app17报警，接收手机app17的指令、语音消息，将采集的数据、报警信息反馈给手机app17，与手机app17进行语音通话；

手机app17中设置有电子围栏模块18；电子围栏模块18用于设定佩戴者的活动区域范围，并将设定的活动区域范围传输给区域限位式多功能手环；手机app17或可采用电脑服务器代替，采用电脑服务器对区域限位式多功能手环进行远程控制；手机app17亦或者与电脑服务器相配合共同对区域限位式多功能手环进行远程控制。

本实施涉及的区域限位式多功能手环的sos报警工作流程如图4所示，具体如下：

(1)长按sos键6达到3秒以上；

(2)mcu16接收报警信息后通过sim卡模块12向手机app17发送报警信息；

(3)手机app17接收到报警信息后，提醒工作人员或者家长获知佩戴者发生危险。

本实施涉及的区域限位式多功能手环的心率、血压、血氧测量流程如图5所示，具体如下：

(1)通过触摸键盘7在lcd显示屏3中选择进入心率、血压、血氧测量功能；

(2)mcu16启动心率测量模块9进行数据采集，等待测量结束后，lcd显示屏显示测量结果；

(3)mcu16将测量结果通过sim卡模块12发送至手机app17或者电脑服务器。

本实施涉及的区域限位式多功能手环的语音聊天分为发送语音信息和接收语音信息，其中，接收语音信息包含在信息接收流程中；发送语音信息如图6所示，具体如下：

(1)按触摸键盘7在lcd显示屏3中选择语音通话功能的按键；

(2)按下触摸键盘7中语音按键时通过话筒2采集语音信息，松开触摸键盘7中语音按键时自动结束；

(3)mcu16通过sim卡模块12将语音信息发送至手机app17；

(4)手机app17接收到语音信息。

本实施涉及的区域限位式多功能手环进行接收信息的流程如图7所示，具体如下，

(1)mcu16实时监听接收信息；

(2)如果mcu16通过sim卡模块12接收到手机app17发送的信息，则分析信息类型；

(3)如果是语音信息，则佩戴者可以按下触摸键盘7中语音接收功能的按键选择听取；

(4)如果是设定的活动区域范围，则mcu16将活动区域范围传输给gnss模块11，当gnss模块11判定佩戴者超出限定的活动范围时向mcu16发送报警信息，mcu16控制振动马达14进行报警振动，同时mcu16控制扬声器4进行语音提示，mcu16通过sim卡模块12将报警信息发送至手机app17，提醒提醒工作人员或者家长获知佩戴者脱离活动范围；

(5)如果接收到定位时间间隔配置信息，则mcu16设定gnss模块11的定位时间间隔；

(6)如果是心率或者体温测量信息，则mcu16控制心率测量模块9或体温检测模块10进行相应测量，并将测量信息发送至手机app17。

本实施涉及的区域限位式多功能手环进行定位的流程如图8所示，具体如下：

(1)手机app17设定定位时间间隔传输至mcu16，如果用户没有设置，则区域限位式多功能手环采用默认时间间隔定位；

(2)mcu16设定gnss模块11的定位时间间隔，当定时时间到时，gnss模块11实时接收定位信息并对佩戴者位置进行实时解算；

(3)mcu16将定位数据通过sim卡模块12发送至手机app17，方便手机app17实时查看佩戴者位置。

本实施涉及的区域限位式多功能手环的电子围栏设定过程，即限定佩戴者的活动区域的工作流程如图9所示，具体如下：

(1)用户在手机app17端设定电子围栏，即佩戴者的活动区域范围；

(2)mcu16通过sim卡模块12接收到手机app17发送的佩戴者的活动区域范围；

(3)mcu16将活动区域范围传输给gnss模块11，gnss模块11采集定位信息并根据定位信息判定佩戴者是否超出限定的活动范围；

(4)当gnss模块11判定佩戴者超出限定的活动范围时向mcu16发送报警信息，mcu16控制振动马达14进行报警振动，同时mcu16控制扬声器4进行语音提示，mcu16通过sim卡模块12将报警信息发送至手机app17，提醒提醒工作人员或者家长获知佩戴者脱离活动范围。

本实施涉及的区域限位式多功能手环进行体温测量的流程如图10所示，具体如下：

(1)通过触摸键盘7在lcd显示屏3中选择进入选择体温测量功能；

(2)mcu16启动体温检测模块10进行温度数据采集；

(3)测量结束后，lcd显示屏3显示测量结果；

(4)mcu16将测量结果通过sim卡模块12发送至手机app17。

本实施涉及的区域限位式多功能手环或可增设自动测量模块，自动测量模块主要用于自动检测，具体流程如图11所示，具体如下，

(1)区域限位式多功能手环出厂设定每隔一定时间自动测量功能，该时间间隔可通过手机app17远程调试；

(2)每到设定的时间，就会自动测量心率、血压、血氧和体温，并进行位置解算；

(3)测量数据和定位数据后，mcu16将测量结果通过sim卡模块12发送至手机app17。

本实施涉及的区域限位式多功能手环或可增设定时闹钟模块，结合手机app17可对佩戴者定时进行健康状况分析。

本实施涉及的区域限位式多功能手环限定佩戴者的活动区域并进行越界判定的结构模块也可以安装在手机app17或电脑服务器上，进而实现佩戴者超出活动范围进行预警的功能，此时区域限位式多功能手环只负责实时定位和发送定位数据。