一种基于LORA的CPS嵌入式求救手环制造技术

本发明专利技术涉及一种基于LORA的CPS嵌入式求救手环，属救生设备领域。本发明专利技术包括手环外壳、状态检测模块、语音报警模块、STM32单片机、LoRa通信模块、GPS定位模块、显示模块；所述手环外壳正面嵌入LCD显示器，同时手环外壳中镶嵌了复位按键，手环外壳正面嵌入语音报警器，位于手环外壳边缘处设置了卡扣，同时手环外壳上设置了USB接口用于连接STM32单片机，手环外壳的内壁嵌入了体态检测仪。本发明专利技术能采集佩戴者的体态信息并根据此信息进行语音报警及显示体态信息及救助方式，同时还能获取佩戴者的位置信息并发送给矿山管理员提醒其及时救助，本发明专利技术以一种远程的、可靠的、及时的、安全的方式对晕厥的矿工进行救助。

A CPS Embedded Help-seeking Handring Based on LORA

【技术实现步骤摘要】
一种基于LORA的CPS嵌入式求救手环
本专利技术涉及一种基于LORA的CPS嵌入式求救手环，属于救生设备

技术介绍
晕厥是全大脑半球及脑干血液供应减少，导致发作性短暂意识丧失伴姿势性张力丧失综合征，可因血管迷走性反射、直立性低血压、心输出量减少引起全脑低灌注，或者由于椎基底动脉缺血引起脑干选择性低灌注所致。产生晕厥的患者中有年迈老人、心脏病患者、高血压患者、中暑患者。每年都有多数患者因为突然昏厥后，未得到及时救护而死亡，而产生死亡的重要原因有行人没有及时发现晕倒的患者、虽然行人发现患者晕倒，但是不知道采取相应的临场救助措施，丧失了患者最佳救助的时间。而信息物理融合系统可以通过人机交互接口实现和物理进程的交互，使用晕厥突发状况以远程的、可靠的、实时的、安全的、协作的方式操控。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：本专利技术提供一种基于LORA的CPS嵌入式求救手环，此手环能采集佩戴者的体态信息并根据此信息进行语音报警及显示体态信息及救助方式，同时还能获取佩戴者的位置信息并发送给矿山管理员提醒其及时救助。本专利技术技术方案是：一种基于LORA的CPS嵌入式求救手环，包括手环外壳1-1、状态检测模块2-1、语音报警模块3-1、STM32单片机4-1、LoRa通信模块5-1、GPS定位模块6-1、显示模块7-1；所述手环外壳1-1正面嵌入LCD显示器1-2，同时手环外壳1-1中镶嵌了复位按键1-3，手环外壳1-1正面嵌入语音报警器1-4，位于手环外壳1-1边缘处设置了卡扣1-5，同时手环外壳1-1上设置了USB接口1-6用于连接STM32单片机4-1，手环外壳1-1的内壁嵌入了体态检测仪1-7，采用迈瑞VS600型号，STM32单片机4-1同时与状态检测模块2-1、语音报警模块3-1、LoRa通信模块5-1、GPS定位模块6-1、显示模块7-1连接；状态检测模块2-1包括IC555芯片，语音报警模块3-1包括IC555芯片、IVR1061语音芯片；GPS定位模块6-1包含GPS模块6-2、GPRS模块6-3；GPS模块6-2采用了GPS_NE0-6芯片；GPRS模块6-3采用了MC55远程通信芯片，显示模块7-1使用了SSD1306驱动芯片。进一步地，所述状态检测模块2-1用于检测佩戴者的体态特征，并根据此信息发出脉冲信号给STM32单片机4-1；所述STM32单片机4-1接收到状态检测模块2-1发出的脉冲信号后使语音报警模块3-1工作，通过语音报警器1-4进行语音求救报警；并发出控制指令使显示模块7-1工作，驱动LCD显示器1-2实时显示矿山作业人员的体态特征、在矿山作业人员晕厥后应该实施的救助方式步骤；应该实施的救助方式步骤是存储在STM32单片机4-1中的；所述语音报警模块3-1用于通过STM32单片机4-1控制其工作并通过语音报警器1-4进行语音求救报警；所述显示模块7-1用于通过STM32单片机4-1控制其驱动LCD显示器1-2实时显示矿山作业人员的体态特征、在矿山作业人员晕厥后应该实施的救助方式步骤；所述LCD显示器1-2用于实时显示佩戴者的体态特征、在佩戴者晕厥后显示其救助方式；所述语音报警器1-4用于在患者晕厥之后向行人进行语音呼救；所述复位按键1-3用于实现切换复位设置模式，当患者属于正常摔倒后的复位命令按键，使得手环继续正常工作不进行报警；所述卡扣1-5用于使得患者佩戴时更加舒适，不易影响日常行动；所述USB接口1-6用于连接STM32单片机4-1中的J3接口，能通过外接输入设备向STM32单片机4-1中读写矿山作业人员晕厥后应该实施的救助方式步骤；所述体态检测仪1-7，用于实时检测患者基本体态特征信息。所述LoRa通信模块5-1用于当发送出位置信息一定时间后其和矿山管理员手中的LoRa接收器建立通信连接来提醒矿山管理员该佩戴者还未获得救助；所述GPS定位模块6-1用于获取矿山作业人员具体位置信息，并将矿山作业人员具体位置信息传给矿山管理员。进一步地，所述状态检测模块2-1包括：IC555芯片U1、水银开关SK、光耦开关GK、三极管VT1、三极管VT2、二极管D1、发光二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、电容C3；电路连接方式如下：IC555芯片U1的1号引脚接地，IC555芯片U1的5号引脚接C3的一端，C3的另一端接地，IC555芯片U1的3号引脚同时接D2的负极、STM32F103LQFP48单片机芯片U4的20号引脚，D2的正极接R6的一端，IC555芯片U1的7号引脚同时接IC555芯片U1的6号引脚、R5的一端、C2的一端、VT2的e端，C2的另一端接地，IC555芯片U1的2号引脚同时接VT2的b端、GK的3号引脚、R4的一端，VT2的c端接地，GK的4号引脚接地，GK的1号引脚同时接D1的正极、R3的一端，GK的2号引脚接VT1的c端，VT1的e端接地，VT1的b端同时接R1的一端、R2的一端，R2的另一端接地，R1的另一端同时接C1的一端、SK的一端，C1的另一端接地，SK的另一端同时接3V3电源、D1的负极、R3的另一端、R4的另一端、R5的另一端、IC555芯片U1的4号引脚、IC555芯片U1的8号引脚、R6的另一端。进一步地，所述语音报警模块3-1包括：IC555芯片U2、IVR1061语音芯片U3、扬声器B、三极管VT3、三极管VT4、三极管VT5、二极管D3、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C4、电容C5、电容C6；电路连接方式如下：IC555芯片U2的1号引脚接地，IC555芯片U2的5号引脚接C4的一端，C4的另一端接地，IC555芯片U2的2号引脚接D3的正极，D3的负极同时接VT3的c端、R8的一端，VT3的e端接地，VT3的b端接R7的一端，R7的另一端接STM32单片机4-1的电阻R14，电阻R14接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的44号引脚，IC555芯片U2的7号引脚同时接IC555芯片U2的6号引脚、C5的一端、R10的一端，C5的另一端接地，IC555芯片U2的3号引脚接R11的一端，R11的另一端接VT4的b端，VT4的e端接地，VT4的c端同时接R12的一端、IVR1061语音芯片U3的4号引脚，IVR1061语音芯片U3的2号引脚同时接IVR1061语音芯片U3的8号引脚、R9的一端，IVR1061语音芯片U3的16号引脚接地，IVR1061语音芯片U3的9号引脚同时接VT5的b端、C6的一端，C6的另一端接地，VT5的e端接地，VT5的c端接B的一端，B的另一端同时接IVR1061语音芯片U3的1号引脚、R9的另一端、R12的另一端、R10的另一端、R8的另一端、IC555芯片U2的4号引脚、IC555芯片U2的8号引脚、3V3电源。进一步地，所述STM32单片机4-1包括：STM32F103LQFP48单片机芯片U4、USB接口J3、晶振Y1、晶振Y2、按键S1、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、二极管D4；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LORA的CPS嵌入式求救手环，其特征在于：包括手环外壳(1‑1)、状态检测模块(2‑1)、语音报警模块(3‑1)、STM32单片机(4‑1)、LoRa通信模块(5‑1)、GPS定位模块(6‑1)、显示模块(7‑1)；所述手环外壳(1‑1)正面嵌入LCD显示器(1‑2)，同时手环外壳(1‑1)中镶嵌了复位按键(1‑3)，手环外壳(1‑1)正面嵌入语音报警器(1‑4)，位于手环外壳(1‑1)边缘处设置了卡扣(1‑5)，同时手环外壳(1‑1)上设置了USB接口(1‑6)用于连接STM32单片机(4‑1)，手环外壳(1‑1)的内壁嵌入了体态检测仪(1‑7)，采用迈瑞VS600型号，STM32单片机(4‑1)同时与状态检测模块(2‑1)、语音报警模块(3‑1)、LoRa通信模块(5‑1)、GPS定位模块(6‑1)、显示模块(7‑1)连接；状态检测模块(2‑1)包括IC555芯片，语音报警模块(3‑1)包括IC555芯片、IVR1061语音芯片；GPS定位模块(6‑1)包含GPS模块(6‑2)、GPRS模块(6‑3)；GPS模块(6‑2)采用了GPS_NE0‑6芯片；GPRS模块(6‑3)采用了MC55远程通信芯片，显示模块(7‑1)使用了SSD1306驱动芯片。...

【技术特征摘要】
1.一种基于LORA的CPS嵌入式求救手环，其特征在于：包括手环外壳(1-1)、状态检测模块(2-1)、语音报警模块(3-1)、STM32单片机(4-1)、LoRa通信模块(5-1)、GPS定位模块(6-1)、显示模块(7-1)；所述手环外壳(1-1)正面嵌入LCD显示器(1-2)，同时手环外壳(1-1)中镶嵌了复位按键(1-3)，手环外壳(1-1)正面嵌入语音报警器(1-4)，位于手环外壳(1-1)边缘处设置了卡扣(1-5)，同时手环外壳(1-1)上设置了USB接口(1-6)用于连接STM32单片机(4-1)，手环外壳(1-1)的内壁嵌入了体态检测仪(1-7)，采用迈瑞VS600型号，STM32单片机(4-1)同时与状态检测模块(2-1)、语音报警模块(3-1)、LoRa通信模块(5-1)、GPS定位模块(6-1)、显示模块(7-1)连接；状态检测模块(2-1)包括IC555芯片，语音报警模块(3-1)包括IC555芯片、IVR1061语音芯片；GPS定位模块(6-1)包含GPS模块(6-2)、GPRS模块(6-3)；GPS模块(6-2)采用了GPS_NE0-6芯片；GPRS模块(6-3)采用了MC55远程通信芯片，显示模块(7-1)使用了SSD1306驱动芯片。2.根据权利要求1所述的基于LORA的CPS嵌入式求救手环，其特征在于：所述状态检测模块(2-1)用于检测佩戴者的体态特征，并根据此信息发出脉冲信号给STM32单片机(4-1)；所述STM32单片机(4-1)接收到状态检测模块(2-1)发出的脉冲信号后使语音报警模块(3-1)工作，通过语音报警器(1-4)进行语音求救报警；并发出控制指令使显示模块(7-1)工作，驱动LCD显示器(1-2)实时显示矿山作业人员的体态特征、在矿山作业人员晕厥后应该实施的救助方式步骤；应该实施的救助方式步骤是存储在STM32单片机(4-1)中的；所述语音报警模块(3-1)用于通过STM32单片机(4-1)控制其工作并通过语音报警器(1-4)进行语音求救报警；所述显示模块(7-1)用于通过STM32单片机(4-1)控制其驱动LCD显示器(1-2)实时显示矿山作业人员的体态特征、在矿山作业人员晕厥后应该实施的救助方式步骤；所述LCD显示器(1-2)用于实时显示佩戴者的体态特征、在佩戴者晕厥后显示其救助方式；所述语音报警器(1-4)用于在患者晕厥之后向行人进行语音呼救；所述复位按键(1-3)用于实现切换复位设置模式，当患者属于正常摔倒后的复位命令按键，使得手环继续正常工作不进行报警；所述卡扣(1-5)用于使得患者佩戴时更加舒适，不易影响日常行动；所述USB接口(1-6)用于连接STM32单片机(4-1)中的J3接口，能通过外接输入设备向STM32单片机(4-1)中读写矿山作业人员晕厥后应该实施的救助方式步骤；所述体态检测仪(1-7)，用于实时检测患者基本体态特征信息。所述LoRa通信模块(5-1)用于当发送出位置信息一定时间后其和矿山管理员手中的LoRa接收器建立通信连接来提醒矿山管理员该佩戴者还未获得救助；所述GPS定位模块(6-1)用于获取矿山作业人员具体位置信息，并将矿山作业人员具体位置信息传给矿山管理员。3.根据权利要求1所述的基于LORA的CPS嵌入式求救手环，其特征在于：所述状态检测模块(2-1)包括：IC555芯片U1、水银开关SK、光耦开关GK、三极管VT1、三极管VT2、二极管D1、发光二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、电容C3；电路连接方式如下：IC555芯片U1的1号引脚接地，IC555芯片U1的5号引脚接C3的一端，C3的另一端接地，IC555芯片U1的3号引脚同时接D2的负极、STM32F103LQFP48单片机芯片U4的20号引脚，D2的正极接R6的一端，IC555芯片U1的7号引脚同时接IC555芯片U1的6号引脚、R5的一端、C2的一端、VT2的e端，C2的另一端接地，IC555芯片U1的2号引脚同时接VT2的b端、GK的3号引脚、R4的一端，VT2的c端接地，GK的4号引脚接地，GK的1号引脚同时接D1的正极、R3的一端，GK的2号引脚接VT1的c端，VT1的e端接地，VT1的b端同时接R1的一端、R2的一端，R2的另一端接地，R1的另一端同时接C1的一端、SK的一端，C1的另一端接地，SK的另一端同时接3V3电源、D1的负极、R3的另一端、R4的另一端、R5的另一端、IC555芯片U1的4号引脚、IC555芯片U1的8号引脚、R6的另一端。4.根据权利要求1所述的基于LORA的CPS嵌入式求救手环，其特征在于：所述语音报警模块(3-1)包括：IC555芯片U2、IVR1061语音芯片U3、扬声器B、三极管VT3、三极管VT4、三极管VT5、二极管D3、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C4、电容C5、电容C6；电路连接方式如下：IC555芯片U2的1号引脚接地，IC555芯片U2的5号引脚接C4的一端，C4的另一端接地，IC555芯片U2的2号引脚接D3的正极，D3的负极同时接VT3的c端、R8的一端，VT3的e端接地，VT3的b端接R7的一端，R7的另一端接STM32单片机(4-1)的电阻R14，电阻R14接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的44号引脚，IC555芯片U2的7号引脚同时接IC555芯片U2的6号引脚、C5的一端、R10的一端，C5的另一端接地，IC555芯片U2的3号引脚接R11的一端，R11的另一端接VT4的b端，VT4的e端接地，VT4的c端同时接R12的一端、IVR1061语音芯片U3的4号引脚，IVR1061语音芯片U3的2号引脚同时接IVR1061语音芯片U3的8号引脚、R9的一端，IVR1061语音芯片U3的16号引脚接地，IVR1061语音芯片U3的9号引脚同时接VT5的b端、C6的一端，C6的另一端接地，VT5的e端接地，VT5的c端接B的一端，B的另一端同时接IVR1061语音芯片U3的1号引脚、R9的另一端、R12的另一端、R10的另一端、R8的另一端、IC555芯片U2的4号引脚、IC555芯片U2的8号引脚、3V3电源。5.根据权利要求1所述的基于LORA的CPS嵌入式求救手环，其特征在于：所述STM32单片机(4-1)包括：STM32F103LQFP48单片机芯片U4、USB接口J3、晶振Y1、晶振Y2、按键S1、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、二极管D4；电路连接方式如下：STM32F103LQFP48单片机芯片U4的1号引脚同时接C12的一端、R13的一端，C12的另一端接地，R13的另一端接D4的负极，D4的正极同时接3V3电源、STM32F103LQFP48单片机芯片U4的48号引脚，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的3号引脚同时接C7的一端、R17的一端、Y1的一端，C7的另一端接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的4号引脚同时接R17的另一端、Y1的另一端、C8的一端，C8的另一端接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的5号引脚同时接C9的一端、R16的一端、Y2的一端，C9的另一端接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的6号引脚同时接C10的一端、R16的另一端、Y2的另一端，C10的另一端接地；STM32F103LQFP48单片机芯片U4的7号引脚同时接C11的一端、R18的一端、S1的一端、STM32F103LQFP48单片机芯片U4的9号引脚，R18的另一端接3V3电源，C11的另一端接地，S1的另一端接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的8号引脚接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的20号引脚接R15的一端，R15的另一端接状态检测模块(2-1)的IC555芯片U1的3号引脚，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的23号引脚接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的24号引脚接3V3电源，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的35号引脚接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的36号引脚接3V3电源，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的44号引脚R14的一端，R14的另一端接语音报警模块(3-1)中的电阻R7一端，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的47号引脚接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的37号引脚接J3的3号引脚，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的38号引脚接J3的2号引脚，J3的1号引脚接3V3电源，J3的4号引脚接地。6.根据权利要求1所述的基于LORA的CPS嵌入式求救手环，其特征在于：所述LoR...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晶，黄浩淼，郑焕科，
申请(专利权)人：昆明理工大学，云南枭润科技服务有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53