一种基于太阳能供能的人体生理状态检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于太阳能供能的人体生理状态检测系统，包括控制器模块、太阳能采集模块、电能收集模块、生理数据检测传感器模块、网状电能传输模块；网状电能传输模块为外衣形状，设于外衣内部，用于太阳能采集模块、电能收集模块、生理数据传感器模块在任意位置接入电路；太阳能采集模块经过控制器模块控制输出最大电能，所述电能通过网状电能传输模块传输给电能收集模块并存储；生理数据检测传感器模块通过网状电能传输模块接收电能收集模块存储的电能，完成人体生理数据采集。本发明专利技术能够对任意部位的生理数据检测传感器进行充电。够对任意部位的生理数据检测传感器进行充电。够对任意部位的生理数据检测传感器进行充电。

【技术实现步骤摘要】
一种基于太阳能供能的人体生理状态检测系统


[0001]本专利技术涉及能源和电子信息
，具体涉及一种基于太阳能供能的人体生理状态检测系统。

技术介绍

[0002]近年来人们生活压力越来越大，频繁的加班以及生活作息不规律、缺乏身体锻炼，导致我国身体处于亚健康的人群比例越来越高。而且近年来猝死这一话题已经成为了一个非常热门的健康问题。据央视新闻曝光的数据来看，我国每年猝死人数超过50万人，平均每天就会超过1000人猝死。因此，人们对自身健康状况也越来越关注。近年来随着电子信息技术以及嵌入式智能设备的飞速发展，一些专注于人体生理数据检测的设备也快速发展起来，如智能手环能检测人的心率和血氧浓度，呼吸贴、体温贴能实时检测呼吸状况和体温状况。但是由于设备的本身尺寸以及使用场景的限制，这些设备的续航时间往往非常短，一般在一两天之后就需要重新充电，或者定期更换电池，对产品的使用造成了一定量的不便。
[0003]目前存在的太阳能发电服装中，利用柔性太阳能电池板发电和使用魔术贴固定发电片是比较常见的一种。如CN 201620707099.3公开了一种太阳能发电服装。该太阳能发电服装包括衣服本体、柔性太阳能电池板、导线、控制电路、电池，所述衣服本体表面设有多块柔性太阳能电池板，柔性太阳能电池板通过电线连接到控制电路，所述控制电路连接到电池，所述电池设有至少一个USB接口，所述柔性太阳能电池板背面通过魔术贴与衣服本体上的魔术贴连接，柔性太阳能电池板设有接口与控制电路连接，衣服本体上设有一个用于存放电池的口袋。但这种太阳能发电服装需要留出一大块面积用于放置魔术贴，对于美观性有一定的影响，并且魔术贴的位置固定，导致柔性太阳能电池板能够放置的位置相对固定，可调整的空间小。而且导线裸露容易被意外情况拉扯断，造成不可恢复的损坏。安装电池口袋固定，且电池不具备柔性，降低整体的舒适性。并且接口使用USB接口，则接口的位置固定，不利于不同部位的设备进行充电。
[0004]利用太阳能作为生理状态检测能量来源能够完全满足传感器系统的电能需要。由实验分析可以发现在普通情况下，光照强度为1270W/m2时,一片太阳能发电片的输出功率为0.36W，两片太阳能发电片的输出功率为0.56W，如果人体背部安装8片太阳能发电片，则输出功率可以达到2.24W。一个人体生理状态检测传感器的电流一般在10mA一下，供电电压一般是3.3V。这里假设传感器的电流为最大10mA，则单个传感器的功耗为33mW，则8片太阳能电池板可以驱动74个传感器，而生理状态检测系统的传感器一般不会超过10个。所以使用太阳能作为检测系统的能量来源是完全足够的。太阳能产生的多余的能量还能存储在超级电容中，当没有太阳光时作为临时的能量来源，保证系统长久不间断的运行。
[0005]根据不同的光照强度可以使用单片机控制整个生理数据检测系统使用太阳能供电还是电池供电。由于太阳能发电片的发电能力与太阳光的光照强度有关，光照强度越大发电的功率越大。所以在光照强度比较小时，太阳能发电片能够提供的能量就相对比较小，很有可能导致系统断电中断数据检测。
[0006]不同的传感器和太阳能电池片应该可以随时接入不同的位置保证实用性。由于生理数据有多种，且检测不同种类数据的传感器放置的位置也不同，如心电传感器需要放在心脏附近，心率血氧传感器放在手腕部分，运动传感器放在腿部附近，所以需要设计成服装在任意位置均能给传感器供电。为了达到这个目的，则检测系统的衣服上需要随时给出接入接口，并且可以覆盖在所有部位。为了实现这个目的需要在全身布满导线，这显然不利于携带和使用。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于太阳能供能的人体生理状态检测系统，能够对任意部位的生理数据检测传感器进行充电。
[0008]本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种基于太阳能供能的人体生理状态检测系统，包括控制器模块、太阳能采集模块、电能收集模块、生理数据检测传感器模块、网状电能传输模块；
[0010]所述网状电能传输模块为外衣形状，设于外衣内部，用于太阳能采集模块、电能收集模块、生理数据传感器模块在任意位置接入电路；太阳能采集模块经过控制器模块控制输出最大电能，所述电能通过网状电能传输模块传输给电能收集模块并存储；生理数据检测传感器模块通过网状电能传输模块接收电能收集模块存储的电能，完成人体生理数据采集。
[0011]进一步地，所述电能收集模块由柔性超级电容组成，并提供备用电池。
[0012]进一步地，所述控制器模块通过采集电能收集模块两端的电压确定是否由备用电池进行供电；当电能收集模块两端电压低于设定阈值时，切换到备用电池供电；当电能收集模块两端电压大于设定阈值时，切换到电能收集模块供电。
[0013]进一步地，所述控制器模块通过检测光照强度确定太阳能采集模块是否继续采集光照；如果光照强度低于设定阈值，则关闭最大功率点跟踪太阳能控制器控制算法；如果光照强度高于设定阈值，则开启最大功率点跟踪太阳能控制器控制算法。
[0014]进一步地，所述控制器模块采用光敏电阻检测当前光照强度。
[0015]进一步地，所述网状电能传输模块包括正极导线、负极导线以及接头；
[0016]正极导线、负极导线均等间距横向、纵向排列，且正极导线、负极导线交替排列形成网状结构，相同极性导线的交叉处通过接头固定连接；所述接头用于实现与太阳能采集模块、电能收集模块、生理数据检测传感器模块电连。
[0017]进一步地，所述接头为圆饼状，由母头和公头组成；
[0018]母头中部设有公头插入槽，所述公头插入槽下部为设定角度的旋转槽，所述公头插入槽中部为卡位槽，用于限定公头卡位杆转动后的位置；公头插入槽上部槽口结构与公头的卡位杆结构匹配；
[0019]公头包括壳体、转轴、电刷、弹簧及卡位杆，所述壳体中部设有过孔，转轴设置在过孔中，转轴一端设有旋转手柄，转轴另一端穿出过孔后与卡位杆固连，同时，弹簧套装在穿出过孔的转轴段，弹簧两端分别固定在壳体底部与卡位杆之间；所述电刷设置在过孔内，同时与转轴接触。
[0020]进一步地，所述控制器模块运行最大功率点跟踪太阳能控制器算法调节DCDC变换
电路中一个脉冲周期内高电平占整个周期的比例，实现输出功率的调节，使太阳能采集模块输出最大电能。
[0021]进一步地，所述控制器模块采用柔性印刷电路板。
[0022]进一步地，所述太阳能采集模块采用柔性太阳能电池板。
[0023]有益效果：
[0024]1、本专利技术在不破坏普通外衣原有结构的基础上，在外衣内外表面添加太阳能采集模块、电能收集模块以及生理数据检测传感器模块，在衣服内部嵌入网状电能传输模块。本专利技术能够在身体任何部位俘获太阳的能量，并将其转换为电能，补给人体生理状态检测系统维持系统正常运行，并且具有电能存储功能。利用网状电能传输模块任意一个位置均可以找到两个正负极接入点，可以实现在人体任意位置设置和安放太阳能采集模块、电能收集模块以及生理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于太阳能供能的人体生理状态检测系统，其特征在于，包括控制器模块、太阳能采集模块、电能收集模块、生理数据检测传感器模块、网状电能传输模块；所述网状电能传输模块为外衣形状，设于外衣内部，用于太阳能采集模块、电能收集模块、生理数据传感器模块在任意位置接入电路；太阳能采集模块经过控制器模块控制输出最大电能，所述电能通过网状电能传输模块传输给电能收集模块并存储；生理数据检测传感器模块通过网状电能传输模块接收电能收集模块存储的电能，完成人体生理数据采集。2.如权利要求1所述的基于太阳能供能的人体生理状态检测系统，其特征在于，所述电能收集模块由柔性超级电容组成，并提供备用电池。3.如权利要求2所述的基于太阳能供能的人体生理状态检测系统，其特征在于，所述控制器模块通过采集电能收集模块两端的电压确定是否由备用电池进行供电；当电能收集模块两端电压低于设定阈值时，切换到备用电池供电；当电能收集模块两端电压大于设定阈值时，切换到电能收集模块供电。4.如权利要求1所述的基于太阳能供能的人体生理状态检测系统，其特征在于，所述控制器模块通过检测光照强度确定太阳能采集模块是否继续采集光照；如果光照强度低于设定阈值，则关闭最大功率点跟踪太阳能控制器控制算法；如果光照强度高于设定阈值，则开启最大功率点跟踪太阳能控制器控制算法。5.如权利要求4所述的基于太阳能供能的人体生理状态检测系统，其特征在于，所述控制器模块采用光敏电阻检测当前光照强度。6.如权利要求1所述的基于太阳能供能的人体生理状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓方，刘道明，丁宁，叶子蔓，蔡烨芸，高峰，陈杰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：