具有快组网可被探测的物联网本安救援手表
技术领域
本实用新型涉及救援装备、矿山安全、无线智能安全监测与定位、设备监控、人员生命体征监控及个体防护、职业病危害领域，特别涉及具有快组网可被探测的物联网本安救援手表。
背景技术
目前部分煤矿对矿工血压测量还停留在下井前用血压计进行测量，不能实现对矿工生命体征实时监测。目前矿工自身安全保障装备薄弱，矿工在下井之前无法感知自己身体状况，带病下井，当突发疾病时无法及时求助周边人员或提醒井上调度人员，容易出现人身事故，当前还没有一款设备能实现对矿工生命体征状态进行实现监测及预警；
缺少一款实现将设备信息集中监测，物联预警，并实时传送给巡检人员的装置。煤矿井下设备繁多，不能做到井下值守人员实时坚守，当设备出现异常时，维修人员不能及时获知设备预警信息，导致设备进一步损坏，耽误生产。现有设备监控只能上传到井上，进行集中监控，导致决策周期长，加长了设备维护有效时间，还没有一款设备能实现将设备预警信息集中监测，并实时传送给巡检人员。
以上技术当灾后现场坍塌，现有网络多属于单跳网络，个别传输节点损坏则通讯中断，电源线路砸断则无网络能用；以上技术功耗仍偏大，成本高，不适合设备物联应用，且基站间多通过布线方式传输到井上，灾后易砸断，产生二次灾害隐患。
基于以上现有煤矿安全防护设备存在以下三方面问题：
1)矿工自身生命安全防护方面：
①下井前矿工无法感知自身身体状况；
②煤矿高血压患病情况严重，突发疾病时无法及时求助周边人员；
③遇险一键求救时，井上无法获知矿工生命体征信息。
缺少一款能够实现对矿工生命体征状态进行实时监测及预警的装置！
2)灾后人员快速搜救方面：
①灾后局部基站或线路损坏，通讯中断，无法网状网拓展，井下信息不能及时反馈和提取，致使救援实时性差，被困人员无法及时获救；
②基站非电池供电，灾后裸露线头易短路，存在隐患，威胁救援；
③现有人员定位，探测误差大，灾后线路被砸断无法实现人员快速精准定位及信息识别。
3)设备及环境信息物联网感知预警方面：
①现有装备无法有效提取设备和环境信息，当出现突发状况威胁生命安全时，矿工不能及时感知，提前应对；
②井下设备繁多，不能现场集中监测。只能井上集中调度，出现问题时预警决策时间长，导致设备进一步损坏，影响生产；
即缺少能监测身体血压、心率，又能与周边设备互联互通，同时一旦发生矿难还能保障通信，在通讯技术上既能实现网络易拓展、稳定安全，又能在矿井坍塌情况下不影响数据传输、低功耗能锂电池基站供电的便携能穿戴产品。
目前现有技术在一定程度上能够保障矿工生命安全，但还存在前面所述在应急救援、矿工生命安全监测、环境信息物联感知预警三个方面不能解决的诸多问题。系统局部瘫痪或设备断电，无法精确探测搜救；矿工遇突发疾病、环境或设备威胁时，不能及时预警及快速求助；一键求助时调度人员无法获知矿工生命体征，影响调度安排；救援人员及待救人员无法及时取得联系。
实用新型内容
本实用新型的目的是要解决目前煤矿安全防护设备技术难题克服现有技术缺陷，提出一种具有快组网可被探测的物联网本安救援手表，既能使被动救援变主动呼救，又具有物联网感知预警、生命体征监测、快速组网功能，对于保障作业矿工生命安全具有重要意义，特提供了具有快组网可被探测的物联网本安救援手表。
本实用新型提供了一种具有快组网可被探测的物联网本安救援手表，其特征在于：所述的具有快组网可被探测的物联网本安救援手表，包括屏幕500、壳体700、机芯组件800、表带697和电池900；
其中：壳体700包括上盖板701、下盖板699、中框702；机芯组件800包括主板600及心率血压板601；主板600包括定位孔603、按钮604、连接座606；屏幕500正面嵌入上盖板701的边框凹槽内，背面与带背胶的玻璃面板粘结，芯片与主板600上的连接座606连接在一起；机芯组件800由心率血压板601和主板600通过半切孔焊锡连接点602连接组成；电池900放置在机芯组件800与屏幕500之间，正负极接到主板600上；表带697通过表轴698连接上盖板701，上盖板701与下盖板699由中框702连接在一起，机芯组件800与手表下盖板699通过四个螺丝孔704固定。
所述的具有快组网可被探测的物联网本安救援手表，以核心数据处理单元6为控制核心，电连接电池及保护单元8、SOS报警交互单元4、低功耗供电管理单元7、人员运动监测单元5、人机交互单元3、Mesh网状网及蓝牙传输通讯单元1、PPG和ECG心率血压解算及生命体征监测模块2；
其中：PPG和ECG心率血压解算及生命体征监测模块2采用光电脉搏传感器和生物心电传感模块实现一路ECG和一路PPG信号的检测并以波速法为基础，结合心电数据SDK算法库对心电脉搏信号进行处理，并将数据传输井上进行监控；
Mesh网状网及蓝牙传输通讯单元1由蓝牙BLE模块或采用核心数据处理单元内的射频单片机蓝牙部分、ESP32蓝牙WIFI模块、天线、科大讯飞语音模块组成；
人员运动监测单元5由加速度传感器51和陀螺仪传感器52实现人员的姿态、运动监测，通过数据报文能解析出人员活动情况；
人机交互单元3能通过按键触摸屏对手表进行操作，结合SOS报警交互单元4能实现下发信息广播接收，上传一键求助信息；
低功耗供电管理单元7由功能模块启动控制71、无操作检测电路72、充电监测73组成；
功能模块启动控制71电路能实现各个模块供电通过MOS实现功能模块供电能控，无操作检测72能通过电路实现对无按键操作一定时间后，自动关闭屏幕背光，从而节能；充电监测73电路能实现对电池电压连续监测并指示是否接入充电器及通过软件实现显示充电标识符；
功能模块启动控制电路能通过菜单操作，打开或者关闭PPG和ECG心率血压解算集生命体征监测模块2、打开关闭人员运动监测单元5、打开关闭Mesh网状网及蓝牙传输通讯单元1，即根据当时需求来开启各个功能模块，配置成不同功能的手表；
电池及保护单元8由锰酸锂电芯81、双重保护板82、胶封外壳83，其中胶封外壳83为满足本安要求设计，不与主板有电气连接；
电池保护单元8采用内置MOSFET锂电池保护IC，实现对电池过充电、放电过流、充电过流、过放电、短路保护；
UHF无源考勤单元9由天线91和UHF RFID芯片92通过PCB绑定工艺或软PCB绑定工艺实现；UHF RFID芯片能采用美国意联科技公司的RFID芯片或美国英频杰RFID相关芯片；本单元与其他单元无电连接，采用无源供电。
所述的具有快组网可被探测的物联网本安救援手表包括被探测模块；
蓝牙及蓝牙mesh或wifi及wifi mesh或Lora及Lora mesh网状网传输单元906功能：通过mesh连接获取佩戴具有快组网可被探测的物联网本安救援手表中佩戴人员的心率血压等生命体征信息，实现有源探测，有源信息识别；也能通过mesh网络，救援人员、待救人员进行语音交互，或者信息上传，也能将探测到的无源信息进行识别然后上传；人机交互单元901：通过广播探测方式能对周边人员发送广播对话信息。
所述的具有快组网可被探测的物联网本安救援手表具有声光搜救及MESH快组网功能；
对核心数据处理单元6编程实现手表具有快速自组网功能，信号包含人员的心率血压信息及设定好的能量值。在灾难发生时，救援人员通过携带探测设备，监听周边蓝牙信息，实现对矿工身份识别、生命体征参数查看，通过接收到的能量值估算出距离和方位，实现人员的快速搜救；手表也能选择mesh组网功能，实现一键求助，当井下网络瘫痪时，通过投入手表节点的方式，实现网状网快速拓展，从而实现井上井下快速组网。蓝牙5.0传输理论距离可达300米，结合RSSI信号强度定位精度可在1米内,适合井下使用。通过在PCB板上绑定无源RFID晶元，通过PCB天线设计，增加多个过孔，来提高信号接收方向的灵敏度，结合高度集成单芯片方案。将此模块嵌入到手表或其他设备中，无需供电，可预先将人员信息写入到模块的存储器内，解决目前设备断电且条件恶劣时无法对矿工进行探测救援问题。
所述的具有快组网可被探测的物联网本安救援手表具有考勤模块，通过在手表内部放入超高频UHF无源RFID标签，圆形直径1cm或者长方形0.6*1cm，嵌入到手表内，此标签感应超高频915M RFID读写器，在3cm范围内刷卡可以识别标签内部提前写入的人员编码信息，结合软件用于考勤。
所述的具有快组网可被探测的物联网本安救援手表具有考勤模块，通过蓝牙单片机自带的NFC功能结合天线实现。
所述的具有快组网可被探测的物联网本安救援手表，内置抗金属标签，标签体积小，标签能是抗金属，也能是RFID电子标签不干胶UHF标签，也能用NFC抗金属贴纸结合MCU实现NFC卡功能，配合NFC读写器实现考勤功能。
首先根据功能对手表硬件设计，然后进行模块程序编写，最后进行整机程序优化；硬件方面首先要根据核心板的功能以及兼顾本安要求、低功耗要求进行元器件、传感器选型；利用Aultium Designer软件进行核心板电路原理图和生命体征检测电路原理图设计，在综合评估电池充电截止电压及放电截止电压以及电路待机情况进行电路优化；电路设计完按层叠图中板子尺寸进行PCB布线，因板子尺寸小，拟采用8层板进行PCB设计、设计好后贴片加工；
样板出来后按各个功能模块进行程序编写；结合软件编程实现无源UHF小区域探测搜救定位功能；对BLE蓝牙mesh组网编程实现设备预警信息识别并与手表共享预警信息；通过编程实现心率血压数据提取并结合一定算法提高检测数据精度；各个模块功能实现后，进行整机程序优化，综合考虑各个实现目标的实时性，拟采用目前应用数量排在第一的免费Free RTOS实时操作系统进行程序架构设计，最终完成手表的软硬件功能；
研究双重保护防爆型电池及其电量评估方法：
电池由双重保护板和电芯组成；首先根据煤炭行业要求对能用的锰酸锂或者磷酸铁锂电芯进行选型，由于用于手表的电池尺寸较小，电芯很难寻到现有的，在选型上要考虑模具、加工周期、最小起订量，确保量产；
选好电芯后，通过对电池SOC研究测试，确定电池最佳放电阈值以及高储能电池的能用容量，然后进行电池双重保护板限压、限流、放电截止、充电截止关键参数的设计；电池双重保护板拟采用四层板自主设计，在找到市场现有电芯或定制电芯后，对电池进行组装，最后对整块电池进行隔爆及性能测试；
层叠式手表架构并进行密封、减震及轻量化设计：
通过对比锌合金、塑胶材质以及喷油、电镀等工艺进行壳体美工设计；选好材质后分别对手表机械结构、防水结构进行充分考虑后用SolidWork进行3D壳体各部分结构设计和最后的层叠结构设计；最后进行电路板尺寸、电池尺寸、屏幕固定的结构设计，还要对充电接口结构进行设计；
外壳设计上要考虑密封、减震及轻量化设计，在设计完壳体后进行3D打印、电镀、喷油观看壳子实际效果，按层叠结构试装电路板、屏幕、电池、盖板、按钮各个部件，测试充电接口；若存在部件固定不稳或者接触不良则改进局部设计，若层次结构不便于生产安装则进行调整，改进后再进行3D打印试装，直至达到实际想要的效果；设计完成定版图纸后找模具厂家，沟通加工情况，符合生产工艺则进行开模，局部有问题则根据厂家工艺情况进行壳体修改，修改好后进行开模，模具开好后进行试装定版。
采用双重保护电路设计，由于该装置在煤矿井下使用，电池防护要求需满足标准GB 3836-2010、MT/T 1051-2007要求。应具备单体电池过充电压保护、单体电池过放电压保护、充电过流保护功能，充电器具备充电过流保护功能时，产品本身可以不具备该功能、放电过流双重保护和输出短路保护功能。采用多策略低功耗分级抗冲击节能设计方案，在手表开机启动瞬间为防止电容短路对电源冲击过大导致电池保护，手表设计采用分级启动方案，即上电先给核心处理单元进行供电，单片机运行稳定后再启动心率血压解算单元和屏及六轴加速度单元；为了节能，核心数据处理单元选用nRF52832Soc，其采用Cortex-M4F内核且内置Balun芯片，尺寸更小，功耗更低；
MESH快组网传输单元及人员探测单元仅由这颗Soc配合外部天线RF即可实现，其具有-96dBm的灵敏度；即该芯片集成了单片机和蓝牙功能，无需再选蓝牙芯片做蓝牙设计，节省空间；实现了单芯片多功能低功耗解决方案；当手表用于救援探测或快组网时，可以通过软件打开相应功能，不同应用打开不同功能配置；为了适应煤矿不同场合应用，除声光电路外，增加了震动报警单元，采用独立3路可控报警，当手表用于设备巡检时，控制器配置只打开震动，关闭声光；
PPG、ECG心率血压解算单元设计:心率血压解算单元实现；心率、血压监测采用光电脉搏传感器和生物心电传传感器，实现一路ECG和一路PPG信号的检测；ECG与PPG结合的血压测量技术，就是利用同一动脉脉搏波从心电R波传输至PPG特征点之间的时间间隔为PPT来估计血压；只要血管壁的弹性模量保持恒定，收缩压的变化量可由高频分量来表示，其中高频分量是由心电R波作为起点至PPG特征点的时间间隔PTT计算得到，低频分量为间歇地由听诊或者示波法测得的收缩压数据；将高频分量与低频分量结合来计算收缩压。手表也能选择mesh组网功能，实现一键求助，当井下网络瘫痪时，通过投入手表节点的方式，实现网状网快速拓展，从而实现井上井下快速组网。蓝牙5.0传输理论距离可达300米，结合RSSI信号强度定位精度可在1米内,适合井下使用。通过在PCB板上绑定无源RFID晶元，通过PCB天线设计，增加多个过孔，来提高信号接收方向的灵敏度，结合高度集成单芯片方案。将此模块嵌入到手表或其他设备中，无需供电，可预先将人员信息写入到模块的存储器内，解决目前设备断电且条件恶劣时无法对矿工进行探测救援问题。
手表主要以核心数据处理单元6位控制核心，电连接电池及保护单元8、SOS报警交互单元4、低功耗供电管理单元7、人员运动监测单元5、人机交互单元3、Mesh网状网及蓝牙传输通讯单元1、PPG和ECG心率血压解算及生命体征监测模块2。UHF无源救援定位及无源考勤单元9与其他单元无电连接，采用无源供电。本着低功耗、高可靠、操作简单、方便实用的设计思想，对手表各个模块功能进行设计。
研究双重保护防爆型电池及其电量评估方法：
电池由双重保护板和电芯组成；首先根据煤炭行业要求对能用的锰酸锂或者磷酸铁锂电芯进行选型，由于用于手表的电池尺寸较小，电芯很难寻到现有的，在选型上要考虑模具、加工周期、最小起订量，确保量产；
选好电芯后，通过对电池SOC研究测试，确定电池最佳放电阈值以及高储能电池的能用容量，然后进行电池双重保护板限压、限流、放电截止、充电截止关键参数的设计；电池双重保护板拟采用四层板自主设计，在找到市场现有电芯或定制电芯后，对电池进行组装，最后对整块电池进行隔爆及性能测试；
层叠式手表架构并进行密封、减震及轻量化设计：
通过对比锌合金、塑胶材质以及喷油、电镀等工艺进行壳体美工设计；选好材质后分别对手表机械结构、防水结构进行充分考虑后用SolidWork进行3D壳体各部分结构设计和最后的层叠结构设计；最后进行电路板尺寸、电池尺寸、屏幕固定的结构设计，还要对充电接口结构进行设计；
外壳设计上要考虑密封、减震及轻量化设计，在设计完壳体后进行3D打印、电镀、喷油观看壳子实际效果，按层叠结构试装电路板、屏幕、电池、盖板、按钮各个部件，测试充电接口；若存在部件固定不稳或者接触不良则改进局部设计，若层次结构不便于生产安装则进行调整，改进后再进行3D打印试装，直至达到实际想要的效果；设计完成定版图纸后找模具厂家，沟通加工情况，符合生产工艺则进行开模，局部有问题则根据厂家工艺情况进行壳体修改，修改好后进行开模，模具开好后进行试装定版。
工作原理：
具有快组网可被探测的物联网本安救援手表与周边设备互联互通，既有有源双向定位又有快速组网功能，一旦发生矿难还能保障通信，救援人员通过携带寻人救援探测救护装备，监听周边蓝牙信息，实现对矿工身份识别、生命体征参数查看，通过接收到能量估算出距离和方位，实现人员的快速搜救。在无电情况，手表也能通过mesh组网传输功能，实现一键求助，能将待救人员快速锁定在探测围栏内，当井下网络瘫痪时，通过投入节点的方式，实现网状网延伸，从而在井上实现井下网络恢复。及时将人员信息发送给探测器，提高救援效率。
有源搜救使用方法：
救援人员携带手表通过广播下井人员数据库信息，当矿工所带手表有电时，发出声光报警，根据声音救援人员能精确找到周边是否有待救人员。
使用及操作：井上充电。确认电池电量充足，手表状态良好时，进行下列操作：
1)开启：关机状态下，长按侧面第一个按钮实现开机。任一界面无操作6S后自动屏幕变暗，持续2S无操作则关屏。
2)关闭：开机状态下，长按侧面第一个按钮出现界面提示是否关机，按钮触摸确定是否关机。
3)切换：在开机状态下，短按中间的按钮切换到时间/日期显示画面，短按第一个按钮实现数值调大功能，短按第三个按钮实现数值调小功能，在任一菜单画面长按中间按钮实现返回主菜单界面。
相关功能子界面均有使用提示，人机交互方便。
研究mesh组网、物联网环境感知、快速组网、生命体征监测等技术，研制一款具有快组网可被探测的物联网本安救援手表。具有遇险一键求助、心率血压监测、井上监控、快速组网、环境物联预警功能。能实时监测矿工生命体征，解决煤矿作业人员在井下因自身疾病或环境威胁以及设备威胁时不能得到及时救助或预警，灾后线路瘫痪导致无法探测及快速定位救援等问题。进一步提高矿工自身生命安全保障。
1)Mesh技术和UHF无源考勤技术应用在手表上，能解决以上技术在煤矿井下应用存在的问题：
2)每块手表都是传输节点，能够多跳非视距收发数据，不受个别手表节点损坏影响生命体征等信息传输，灾后只需投入手表节点即能和待救人员快速组网，并能语音视频通讯。
3)无源考勤技术能在手表无电情况下也能探测到人员并识别人员信息。对关键技术进行研究后→对产品软硬件、隔爆电池、机械层叠结构进行设计→实现一键求助、生命体征监测、井上监控、快速组网、物联网环境信息感知预警等功能→最后进行整机组装→性能测试→改进定型→完成物联网型生命安全护航救援手表研制。
创新点：具有快组网可被探测的物联网本安救援手表，兼具物联网互联互通功能、生命体征监测功能、快速组网功能及环境信息预警功能，为煤矿能穿戴领域的首创。
①提出基于mesh组网的矿用能穿戴手表终端，具有血压心率监测、灾后有源双向定位、快速组网功能。解决矿工因高血压引起的突发疾病及灾后线路瘫痪不能快速探测定位救援等问题；
②手表组网方便，灾后能投入几块手表则自动接入Mesh网络作为AP节点，拓展网络覆盖坍塌巷道，优于现有基站坍塌则砸断通讯问题；
③部分手表损坏不影响线路通畅，通讯线路更健壮，手表完好能传输矿工生命体征状态；
④能实现矿工体征监测，出现异常井上能更合理调度救援人员；
⑤灾后矿井坍塌也能快速双向定位，辅助救援。以投入手表做AP节点方式将被埋手表联网通过广播能启动远端手表声光报警，快速定位；
⑥能语音，方便救援人员和待救人员以及救援人员之间，待救人员之间及时沟通救援。
本实用新型的优点：
本实用新型所述的具有快组网可被探测的物联网本安救援手表，手表低功耗待机时间48小时；具有心率、血压传输井上监控及生命体征异常声光报警功能；具有设备物联功能，能移动巡检周边设备及环境传感器提示信息、报警信息，还能将矿工自身生命体征数据(体温、心率、血压)通过固定设备无线网关进行数据上传。具有救援语音联动、快速组网功能。当部分节点因各种事故及自身问题导致损坏，能多对多的多跳传输，个别损坏不影响网络拓展，投入手表能引出无线网状网，便于救援。通过植入标签到表带或壳内，实现手表断电能被探测功能；实现内置人员相关信息读取；能通过无源标签结合上位机实现人员考勤，通过蓝牙mesh功能，当井下线路被砸断时通过投入手表将网络快速拓展，实现网状网快速组网救援，也可以通过wifimesh实现。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
图1为具有快组网可被探测的物联网本安救援手表整体示意图；
图2为具有快组网可被探测的物联网本安救援手表后视图；
图3为核心数据处理单元及外围电路框图；
图4为UHF无源考勤单元示意图；
图5为PCB天线示意图；
图6为主板布局前视图；
图7为主板布局后视图。
具体实施方式
实施例
本实用新型提供了一种具有快组网可被探测的物联网本安救援手表，其特征在于：所述的具有快组网可被探测的物联网本安救援手表，包括屏幕500、壳体700、机芯组件800、表带697和电池900；其中：壳体700包括上盖板701、下盖板699、中框702；机芯组件800包括主板600及心率血压板601；主板600包括定位孔603、按钮604、连接座606；屏幕500正面嵌入上盖板701的边框凹槽内，背面与带背胶的玻璃面板粘结，芯片与主板600上的连接座606连接在一起；机芯组件800由心率血压板601和主板600通过半切孔焊锡连接点602连接组成；电池900放置在机芯组件800与屏幕500之间，正负极接到主板600上；表带697通过表轴698连接上盖板701，上盖板701与下盖板699由中框702连接在一起，机芯组件800与手表下盖板699通过四个螺丝孔704固定；固定处固定柱子穿入定位孔与机芯组件上表面持平，将螺丝旋入固定，此设计能避免固定柱子涨裂，解决常规产品将板子放在柱子上固定方式导致手表螺柱拧几次就损坏的情况。
所述的具有快组网可被探测的物联网本安救援手表，以核心数据处理单元6为控制核心，电连接电池及保护单元8、SOS报警交互单元4、低功耗供电管理单元7、人员运动监测单元5、人机交互单元3、Mesh网状网及蓝牙传输通讯单元1、PPG和ECG心率血压解算及生命体征监测模块2；其中：PPG和ECG心率血压解算及生命体征监测模块2采用光电脉搏传感器和生物心电传感模块实现一路ECG和一路PPG信号的检测并以波速法为基础，结合心电数据SDK算法库对心电脉搏信号进行处理。Mesh网状网及蓝牙传输通讯单元1由蓝牙BLE模块或采用核心数据处理单元内的射频单片机蓝牙部分、ESP32蓝牙WIFI模块、天线、科大讯飞语音模块组成。通过蓝牙能组成Mesh网状网，通过WIFI也能组成Mesh网状网进行数据传输；通过蓝牙发送广播信息给其他手表，其他待救援手表收到信息后能发出声光震动报警，便于快速发现定位。灾后能通过投入手表，将网状网拓展出来到电脑，实现多对多网状网网络通畅。语音模组1-4能实现语音发送短消息。Mesh网状网能将心率血压、运动信息上传至其他网络连接设备。
人员探测救援方法是通过手表每秒对外发出蓝牙BLE广播信号，信号包含人员的心率血压信息及设定好的能量值。在灾难发生时，救援人员通过携带探测设备，监听周边蓝牙信息，实现对矿工身份识别、生命体征参数查看，通过接收到能量估算出距离和方位，实现人员的快速搜救。手表也能通过Mesh网状网及蓝牙传输通讯单元1，实现一键求助，当井下网络瘫痪时，通过投入节点的方式，实现网状网延伸，从而在井上实现井下网络恢复。电路采用蓝牙BLE5.0，其传输有效距离空旷能达80米，适合井下使用。人员运动监测单元5由加速度传感器51和陀螺仪传感器52实现人员的姿态、运动监测，通过数据报文能解析出人员活动情况。人机交互单元3能通过按键触摸屏对手表进行操作，结合SOS报警交互单元4能实现下发信息广播接收，上传一键求助信息。
低功耗供电管理单元7由功能模块启动控制71、无操作检测电路72、充电监测73组成。功能模块启动控制71电路能实现各个模块供电通过MOS实现功能模块供电能控，无操作检测72能通过电路实现对无按键操作一定时间后，自动关闭屏幕背光，从而节能。充电监测73电路能实现对电池电压连续监测并指示是否接入充电器及通过软件实现显示充电标识符。
功能模块启动控制电路能通过菜单操作，打开或者关闭PPG和ECG心率血压解算集生命体征监测模块2、打开关闭人员运动监测单元5、打开关闭Mesh网状网及蓝牙传输通讯单元1，即根据当时需求来开启各个功能模块，配置成不同功能的手表。
电池及保护单元8由锰酸锂电芯81、双重保护板82、胶封外壳83，其中胶封外壳83为满足本安要求设计，不与主板有电气连接。
电池保护单元8采用内置MOSFET锂电池保护IC，实现对电池过充电、放电过流、充电过流、过放电、短路保护。
UHF无源考勤单元9由天线91和UHF RFID芯片92通过PCB绑定工艺或软PCB绑定工艺实现。UHF RFID芯片能采用美国意联科技公司的RFID芯片或美国英频杰RFID相关芯片。本单元与其他单元无电连接，采用无源供电。
此模块能将人员信息提前录入，通过UHF RFID读写器实现人员信息考勤，其优点在于尺寸小，嵌入到手表内，多功能于一体。无需大线圈体积小，相当于传统2.4G RFID体积的1/20，能嵌入到任何设备，此模块能通过无源搜救模块实现被探测定位。
所述的具有快组网可被探测的物联网本安救援手表具有考勤模块，通过在手表内部放入超高频UHF无源RFID标签，圆形直径1cm或者长方形0.6*1cm，嵌入到手表内，此标签感应超高频915M RFID读写器，在3cm范围内刷卡可以识别标签内部提前写入的人员编码信息，结合软件用于考勤。感应供电，节能，目前没有这么做的。
所述的具有快组网可被探测的物联网本安救援手表具有考勤模块，通过蓝牙单片机自带的NFC功能结合天线实现。
所述的具有快组网可被探测的物联网本安救援手表包括被探测模块；
蓝牙及蓝牙mesh或wifi及wifi mesh或Lora及Lora mesh网状网传输单元906功能：通过mesh连接获取佩戴具有快组网可被探测的物联网本安救援手表中佩戴人员的心率血压等生命体征信息，实现有源探测，有源信息识别；也能通过mesh网络，救援人员、待救人员进行语音交互，或者信息上传，也能将探测到的无源信息进行识别然后上传。
人机交互单元901：通过广播探测方式能对周边人员发送广播对话信息，例如：快到这里来，并显示发送者名字。将待发送信息预置在探测器和被探测设备内，通过信息编码比如发送报文里面的信息值，来互相沟通。
用此方法实现设备间信息传输代替复杂环境下按键编辑汉子的繁琐功能。将主要信息提前录入。
所述的具有快组网可被探测的物联网本安救援手表，内置抗金属标签，标签体积小，标签能是抗金属，也能是RFID电子标签不干胶UHF标签，也能用NFC抗金属贴纸结合MCU实现NFC卡功能，配合NFC读写器实现考勤功能。
首先根据功能对手表硬件设计，然后进行模块程序编写，最后进行整机程序优化；硬件方面首先要根据核心板的功能以及兼顾本安要求、低功耗要求进行元器件、传感器选型；利用Aultium Designer软件进行核心板电路原理图和生命体征检测电路原理图设计，在综合评估电池充电截止电压及放电截止电压以及电路待机情况进行电路优化；电路设计完按层叠图中板子尺寸进行PCB布线，因板子尺寸小，拟采用8层板进行PCB设计、设计好后贴片加工；
样板出来后按各个功能模块进行程序编写；对BLE蓝牙mesh组网编程实现设备预警信息识别并与手表共享预警信息；通过编程实现心率血压数据提取并结合一定算法提高监测数据精度；各个模块功能实现后，进行整机程序优化，综合考虑各个实现目标的实时性，拟采用目前应用数量排在第一的免费Free RTOS实时操作系统进行程序架构设计，最终完成手表的软硬件功能；
研究双重保护防爆型电池及其电量评估方法：
电池由双重保护板和电芯组成；首先根据煤炭行业要求对能用的锰酸锂或者磷酸铁锂电芯进行选型，由于用于手表的电池尺寸较小，电芯很难寻到现有的，在选型上要考虑模具、加工周期、最小起订量，确保量产；
选好电芯后，通过对电池SOC研究测试，确定电池最佳放电阈值以及高储能电池的能用容量，然后进行电池双重保护板限压、限流、放电截止、充电截止关键参数的设计；电池双重保护板拟采用四层板自主设计，在找到市场现有电芯或定制电芯后，对电池进行组装，最后对整块电池进行隔爆及性能测试；
层叠式手表架构并进行密封、减震及轻量化设计：
通过对比锌合金、塑胶材质以及喷油、电镀等工艺进行壳体美工设计；选好材质后分别对手表机械结构、防水结构进行充分考虑后用SolidWork进行3D壳体各部分结构设计和最后的层叠结构设计；最后进行电路板尺寸、电池尺寸、屏幕固定的结构设计，还要对充电接口结构进行设计；
外壳设计上要考虑密封、减震及轻量化设计，在设计完壳体后进行3D打印、电镀、喷油观看壳子实际效果，按层叠结构试装电路板、屏幕、电池、盖板、按钮各个部件，测试充电接口；若存在部件固定不稳或者接触不良则改进局部设计，若层次结构不便于生产安装则进行调整，改进后再进行3D打印试装，直至达到实际想要的效果；设计完成定版图纸后找模具厂家，沟通加工情况，符合生产工艺则进行开模，局部有问题则根据厂家工艺情况进行壳体修改，修改好后进行开模，模具开好后进行试装定版。
被探测信息模块核心处理器908采用意联科技Higgs IC系列无源RFID芯片或其他厂家无源RFID芯片，采用RFID UHF频段，通过绑定加工工艺绑定在PCB天线板上或软PCB天线上；其中被探测信息模块核心处理器909天线910采用PCB天线或PCB软排线；被探测信息模块核心处理器908通过设计天线到软排线或者PCB上，在PCB上通过增加多个过孔912，提高信号接收方向的灵敏度，此设计目前未发现，为创新点；天线910芯片通过绑定工艺将晶元直接绑定在PCB板上；此模块能嵌入到任何产品中，且无需供电，能预先将人员信息写入到模块的存储器内，当探测器探测时，能将信息传出。
工作原理：具有快组网可被探测的物联网本安救援手表与周边设备互联互通，一旦发生矿难还能保障通信，救援人员通过携带寻人救援探测救护装备，监听周边蓝牙信息，实现对矿工身份识别、生命体征参数查看，通过接收到能量估算出距离和方位，实现人员的快速搜救。在无电情况，手表也能通过mesh组网传输功能，实现一键求助，能将待救人员快速锁定在探测围栏内，当井下网络瘫痪时，通过投入节点的方式，实现网状网延伸，从而在井上实现井下网络恢复。及时将人员信息发送给探测器，提高救援效率。
有源搜救使用方法：救援人员携带手表通过广播下井人员数据库信息，当矿工所带手表有电时，发出声光报警，根据声音救援人员能精确找到周边是否有待救人员。
使用及操作：井上充电。确认电池电量充足，手表状态良好时，进行下列操作：
1)开启：关机状态下，长按侧面第一个按钮实现开机。任一界面无操作6S后自动屏幕变暗，持续2S无操作则关屏。
2)关闭：开机状态下，长按侧面第一个按钮出现界面提示是否关机，按钮触摸确定是否关机。
3)切换：在开机状态下，短按中间的按钮切换到时间/日期显示画面，短按第一个按钮实现数值调大功能，短按第三个按钮实现数值调小功能，在任一菜单画面长按中间按钮实现返回主菜单界面。相关功能子界面均有使用提示，人机交互方便。
研究mesh组网、物联网环境感知、生命体征监测等技术，研制一款具有快组网可被探测的物联网本安救援手表。具有遇险一键求助、心率血压监测、环境物联预警功能。能实时监测矿工生命体征，解决煤矿作业人员在井下因自身疾病或环境威胁以及设备威胁时不能得到及时救助或预警，灾后线路瘫痪导致无法探测及快速定位救援等问题。进一步提高矿工自身生命安全保障。
1)Mesh技术应用在手表上，能解决以上技术在煤矿井下应用存在的问题：
2)每块手表都是传输节点，能够多跳非视距收发数据，不受个别手表节点损坏影响生命体征等信息传输，灾后只需投入手表节点即能和待救人员组网，并能语音视频通讯。
对关键技术进行研究后→对产品软硬件、隔爆电池、机械层叠结构进行设计→实现一键求助、生命体征监测、物联网环境信息感知预警等功能→最后进行整机组装→性能测试→改进定型→完成物联网生命安全护航救援手表研制。
