一种可穿戴式的疲劳提醒装置
技术领域
本实用新型涉及穿戴设备，具体涉及一种可穿戴式的疲劳提醒装置。
背景技术
驾驶员在驾驶车辆或者生产工人生产制造的时候，出现疲劳状况，可能会造成巨大的损失。疲劳驾驶监测国内外均有一定的研究，并且也有一定的产品面世。但在国内，疲劳驾驶监测的产品相当不成熟，或许疲劳检测缺乏科学依据，或许佩戴相当不舒适，或成本高昂等原因。如眼镜式的监测仪，通过佩戴厚重眼镜检测眨眼频率来识别，事实上佩戴起来十分不舒适，而且眨眼频率与疲劳并没有直接关系。这导致国内并没有普及疲劳驾驶监测产品。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可穿戴式的疲劳提醒装置，以对被监测人员做出疲劳警报提醒
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种可穿戴式的疲劳提醒装置，包括壳体，以及安装在壳体中的心率检测模块、血氧浓度检测模块、主控制器以及疲劳提醒模块；其中，
所述壳体底部的纵向两边缘朝外延伸形成弧度，以契合人体手臂；在所述壳体底部还开设有安装孔，以用于安装心率检测模块和血氧浓度检测模块；
所述心率检测模块，用于检测被监测者的人体心率数据
所述血氧浓度检测模块，用于检测被监测者的血氧浓度数据
所述主控制器分别和心率检测模块、血氧浓度检测模块以及疲劳提醒模块相信号连接，当心率检测模块所监测到的心率数据不在主控制器预先设定的心率范围值和/或血氧浓度检测模块所监测到的血氧浓度数据不在主控制器预先设定的血氧浓度范围值时，主控制器发出启动信号至疲劳提醒模块中，疲劳提醒模块启动工作，以提醒被监测者。
进一步地，所述的可穿戴式的疲劳提醒装置还包括：
语音模块，所述语音模块和主控制器相信号连接，以实现人机互动。
进一步地，所述疲劳提醒模块包括电击电路、蜂鸣器、短信提醒单元中的一种或两种或全部。
进一步地，所述的可穿戴式的疲劳提醒装置还包括：
显示器，其和主控制器相连接，用以显示心率检测模块和/或血氧浓度检测模块所检测到的数据。
进一步地，所述主控制器采用Arduino Nano模块。
进一步地，所述心率检测模块采用DFRobot公司生产的心率检测模块SEN0203。
进一步地，所述血氧浓度检测模块采用MAX30100
本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于：
本装置结构简单，壳体的底部采用弧度设计，使其契合人体手臂结构，便于佩戴；通过采用心率检测模块、血氧浓度检测模块来检测佩戴者的心率和血氧饱和度情况，能够准确地反应出佩戴者是否处于疲劳状态，并通过疲劳提醒模块来有效地提醒佩戴者其目前处于疲劳状态，以减少安全隐患。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的可穿戴式的疲劳提醒装置的组成示意图；
图2为壳体的结构示意图；
图3为电击电路的组成示意图；
图4为充电电路的组成示意图；
图5为三种疲劳提醒方式的工作流程图；
图6为语音模块的工作逻辑示意图；
图中：1、壳体；2、心率检测模块；3、血氧浓度检测模块；4、主控制器；5、语音模块；6、显示器；7、蜂鸣器；8、短信提醒单元；9、电击电路；10、弧度；11、心率和血氧检测模块安装孔；12、电击电路安装孔位。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。
实施例：
参阅图1-2所示，本实施例提供的可穿戴式的疲劳提醒装置包括壳体1，以及安装在壳体1中的心率检测模块2、血氧浓度检测模块3、主控制器4以及疲劳提醒模块。
其中，该壳体1底部的纵向两边缘朝外延伸形成弧度10，以契合人体手臂，便于佩戴，同时通过壳体侧面配合安装两条固定绑带，佩戴起来舒适而且稳定；在该壳体1底部还开设有心率和血氧检测模块安装孔11，以用于安装心率检测模块和血氧浓度检测模块；而该心率检测模块2，则用于检测被监测者的人体心率数据；该血氧浓度检测模块3，则用于检测被监测者的血氧浓度数据；该主控制器4分别和心率检测模块2、血氧浓度检测模块3、以及疲劳提醒模块相信号连接，当心率检测模块2所监测到的心率数据不在主控制器4预先设定的心率范围值和/或血氧浓度检测模块3所监测到的血氧浓度数据不在主控制器预先设定的血氧浓度范围值时，主控制器4发出启动信号至疲劳提醒模块中，疲劳提醒模块启动工作，以提醒被监测者。
具体地，根据武汉理工大学的毛喆、李江天的《基于驾驶员生理特征分析的驾驶疲劳状态识别方法研究》研究表明心率、血氧饱和度与疲劳程序存在如下相关性：
心率信号与疲劳：
(1)疲劳状态时，心率较低，进入疲劳状态的过程中，心率变化剧烈。
(2)清醒状态时，心率较高，心率变化平稳。
对心率进行均值和方差分析得：
(1)疲劳状态下的心率(61-64次/min)普遍低于平均心率(64次/min以上)。
(2)反应时间突变点附近心率方差84％低于总方差，排除异点，反应时间突变点附近的心率方差均值为3.78，且81％的方差低于3.82，表明在疲劳状态下，其心率的波动情况较小。
(3)81％的概率突变点后心率方差小于突变点前，即驾驶疲劳发生后的心率波动幅度小于疲劳发生前。查阅文献可认为这种现象由大脑自我意识的警觉性导致
血氧饱和度信号与疲劳：
(1)反应时间较长时，血氧饱和度较低，反应时间突变点附近，血氧饱和度变化剧烈；
(2)清醒状态时，血氧饱和度大部分处于较高水平；
(3)反应时间突变点附近的血氧饱和度很大概率低于整体均值，疲劳状态时70％的概率在96％～97.4％之间进行波动；
(4)反应时间突变点附近血氧饱和度方差90％的概率低于整体方差，排除异点，方差范围80％的概率是0～1，正常情况下，方差高于1.2。
由此上述，可以得出：
也就是说，当心率检测模块2、血氧浓度检测模块3所检测到的数据不在上表的范围值内时，主控制器则可以控制疲劳提醒模块工作，以提醒被监测者。
由此可见，本装置结构简单，壳体的底部采用弧度设计，使其契合人体手臂结构，便于佩戴；通过采用心率检测模块、血氧浓度检测模块来检测佩戴者的心率和血氧饱和度情况，能够准确地反应出佩戴者是否处于疲劳状态，并通过疲劳提醒模块来有效地提醒佩戴者其目前处于疲劳状态，以减少安全隐患。
作为本实施例的一种优选，本可穿戴式的疲劳提醒装置还包括语音模块5，该语音模块5和主控制器4相信号连接，以实现人机互动。具体地，该语音模块5采用的是LD3320语音识别模块，集成了语音识别处理器、AD转换器、DA转换器和麦克风接口，可以识别关键词，并通过I/O口输出电平操控外部电，以实现人机交换，语音模块的控制逻辑如图6所示。
作为本实施例的另一种优选，该装置还包括显示器6，其和主控制器相连接，用以显示心率检测模块2和/或血氧浓度检测模块3所检测到的数据，以便于佩戴者得知相关数据信息。
具体地，该疲劳提醒模块包括电击电路9、蜂鸣器7、短信提醒单元8中的一种或两种或全部。也就是说，疲劳提醒模块可以有三种疲劳提醒方式：蜂鸣器警报提醒，电击提醒和短信提醒，当包含有全部时，三种疲劳提醒方式的工作流程如图5所示。当该疲劳提醒模块包括有电击电路9时，在该壳体1的底部对应设置有电击电路安装孔位12，这样既不影响美观，又可以贴合皮肤，有效稳定实施电击，通过电击电路输出不会对人体健康造成任何影响的电流来电击提醒，可迅速改善佩戴者的疲劳状态，减少安全隐患，电击电路9的组成如图3所示；同时可以通过短信提醒单元8来发送员工疲劳状态信息到企业管理人员的手机上，用于更好的监督和管理。电击和短信的提醒功能可以根据使用者的要求开启或关闭。短信提醒单8元采用的是SIM800L，SIM800L是一款四频GSM/GPRS模块，LGA封装，其性能稳定工作频率为GSM/GPRS 900/1800MHz，可以低功耗实现语音、SMS和数据信息的传输。
具体地，在本实施例中，该主控制器4采用Arduino Nano模块，其核心芯片为AVR单片机，操作方便；该心率检测模块2采用DFRobot公司生产的心率检测模块SEN0203，该模块采用光电容积脉搏波描记法，通过测量血液中血红蛋白随心脏跳动而对氧气吸收的变化量来测量人体心率参数，该模块稳定性好，Gravity 3-Pin接口也可直接兼容Arduino I/O扩展板，使用简单，平台兼容性好，可用作穿戴式设备制作；该血氧浓度检测模块3采用MAX30100，检测生理信息来作为识别疲劳的依据之一，该模块类似于一个分光计，利用携带氧气与不携带氧气的红血球对光谱吸收差异来分析计算血氧饱和度。也就是说，在本实施例中，本装置的各个模块组成部分都是采用现有的技术，主控制器所采用的控制程序也是基于现有Arduino Nano模块控制程序，并不涉及任何计算机程序的改进。
当然，本装置还包括电源和充电电路，电源采用两块3.7V锂电池串联供电，以确保电路正常稳定工作，充电电路如图4所示，以为两块电池充电。
具体地，本装置的操作过程如下：
一、开机
二、通过语音口令启动或关闭相应的功能
(1)预备电击功能(开启之后，在装置判定疲劳之后，可实行电击功能)
①启动电击
说出一级口令：小白(此时可听到一声“滴”的响应声，同时可见语音响应红灯亮。下同)
说出二级口令：启动电击(此时可见屏幕顶层出现电击图标，同时可见语音响应红灯灭)
②关闭电击
说出一级口令：小白
说出二级口令：关闭电击(此时可见屏幕顶层电击图标消失，同时可见语音响应红灯灭)
⑵短信功能
①开启短信模式
说出一级口令：小白
说出二级口令：短信模式(此时可见屏幕顶层出现短信图标，同时可见语音响应红灯灭)
②关闭短信模式
说出一级口令：小白
说出二级口令：取消短信(此时可见屏幕顶层短信图标消失，同时可见语音响应红灯灭)
(3)电击功能(启动后，实时实行电击)
说出一级口令：小白
说出二级口令：我要清醒
二、通过语音口令开启或关闭装置的疲劳检测功能
(1)开始检测
说出一级口令：小白
说出二级口令：开始检测(此时可听见“滴”、“滴”、“滴”、“滴”四声蜂鸣器提醒，同时可见语音响应红灯灭，表明已经开始心率采集检测)
⑵疲劳判定
①当开始检测时，装置便会检测出佩戴者的心率。每30次为一轮数据，每轮数据算一个平均值，作为平均心率。
②当测得第一个平均心率时，把它作为基准心率。当第一轮检测完毕，装置的屏幕上显示基准心率和平均心率。
③当第二轮数据检测完成时，若检测到第一次疲劳，蜂鸣器会发出“滴嘟”的提示音，同时屏幕上的心形闪烁。提示要休息。
④当检测到第二次疲劳时，蜂鸣器会发出“滴嘟”“滴嘟”的提示音。同时心形、闪电和短信图形会同时闪烁。
⑤当检测到第三次疲劳时，蜂鸣器会发出“滴嘟”“滴嘟”“滴嘟”的提示，并启动电击和发送短信。
停止检测
说出一级口令：小白
说出二级口令：停止检测。此时装置停止检测，装置左侧边有绿色LED灯亮。
上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
