一種多功能安全防護背心的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種多功能安全防護背心，包括背心本體，設置在背心本體上的傳感單元，以及設置在背心本體內(nèi)腔的安全氣囊單元，其中，所述傳感單元包括數(shù)個碰撞預測傳感器、運動傳感器、體征監(jiān)測傳感器、背心張力傳感器，以及與上述各個傳感器相連的控制單元，所述安全氣囊單元包括安全氣囊、作用于安全氣囊的氣體發(fā)生器，以及用于開啟氣體發(fā)生器的點火器，所述點火器與控制單元相連。上述多功能安全防護背心，當使用者的頭部、臀部和身體遇到碰撞或者外物壓力，能及時啟用安全氣囊，瞬間包圍受碰撞部位，保護使用者免受傷害。
【專利說明】一種多功能安全防護背心

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種安全防護背心，特別是涉及一種適用于老年人的安全防護背心。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著人口老齡化的趨勢日益加快，老年人口越來越多，面臨著很多老年人安全管理事宜。而對于老年人的安全管理問題，也成為社會越來越關(guān)注的問題。針對目前敬老院等大型公共場所等對于人員的進出管理和智能化區(qū)域、求助報警的需求，目前，市場上有各種不同類別的解決方案，從最初的GPS定位管理，手機定位管理，到后來的無源RFID、有源RFID無線射頻管理系統(tǒng)，都不同程度的對老人院、老年人的管理水平有所提高，雖然目前對老年人的安全問題已得到一些有效的解決，但問題依然存在，比如如何保護老年人意外跌倒，碰撞等一系列瞬間的安全問題。老年人不同于其他人群，骨頭等比較脆弱，一旦摔倒或者碰撞后果比較嚴重，如何防護老年人瞬間安全的問題成為一個熱點。目前國內(nèi)外針對用于防止摔倒以及減小摔倒后帶來損害的倒前危險信息檢測的研究并不多，尚未出現(xiàn)商業(yè)化產(chǎn)品，主要研究成果為保護裝置的研發(fā)，對預測算法公布較少。2007年，根據(jù)汽車事故保護中的氣囊的啟發(fā)，日本的田村、吉村等學者開始考慮找出老人摔倒前的危險狀態(tài)，以便留有時間來啟動氣袋來減小老人摔倒時給身體帶來的傷害；他們只使用了一個三軸加速度傳感器，經(jīng)過試驗和統(tǒng)計學分析決定在加速度為某特定閾值的時候判為自由摔倒狀態(tài)，于是在最大沖擊來臨前保證了接近300ms的裕量，用于保護措施，當然，由于采集的傳感信息單一，故在實驗中誤判問題的解決存在很大缺陷。2008年日本Prop公司也推出了一款可穿戴式氣袋(日本資訊網(wǎng))，可以在10ms內(nèi)完成充氣任務，用于保護頭部和臀部；但是卻需要人為開啟，因而不利于保護老人。
[0003]此外，對于頭部的防護，一般常用的是安全帽，來防護頭部受傷。目前安全頭盔外殼的材質(zhì)的硬度不斷地提升，同時重量也很輕。但是外殼足夠硬，只能保證不破碎，但是其緩沖沖擊力的能力并沒有提高。
[0004]有鑒于此，本發(fā)明人對此進行研究，專門開發(fā)出一種多功能安全防護背心，本案由此產(chǎn)生。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種多功能安全防護背心，當使用者的頭部、臀部和身體遇到碰撞或者外物壓力，能及時啟用安全氣囊，瞬間包圍受碰撞部位，保護使用者免受傷害。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
一種多功能安全防護背心，包括背心本體，設置在背心本體上的傳感單元，以及設置在背心本體內(nèi)腔的安全氣囊單元，其中，所述傳感單元包括數(shù)個碰撞預測傳感器、運動傳感器、體征監(jiān)測傳感器、背心張力傳感器，以及與上述各個傳感器相連的控制單元，所述安全氣囊單元包括安全氣囊、作用于安全氣囊的氣體發(fā)生器，以及用于開啟氣體發(fā)生器的點火器，所述點火器與控制單元相連。
[0007]作為優(yōu)選，所述碰撞預測傳感器包括紅外測距傳感器和速度傳感器，分別用于預測距離以及速度，通過預測到的距離和速度來判斷是否發(fā)生碰撞或者摔倒，其中紅外測距傳感器可以采用型號為GP2Y0A21YK0F的傳感器，其預測距離大概是4-30cm ;所述速度傳感器可以采用型號為MMA1360D的傳感器。
[0008]作為優(yōu)選，所述運動傳感器是一個基于“紅外釋電原理”的人體檢測傳感器，它無法檢測人的運動速度和方向，只能檢測運動中的人體。運動傳感器可以采用型號為AMN34112、AMN44121 的傳感器。
[0009]作為優(yōu)選，所述背心本體的后背上端的衣領(lǐng)部、后背下端的腰部、前胸上端兩側(cè)的衣襟部以及前胸下端兩側(cè)的腰腹部均安裝有碰撞預測傳感器、運動傳感器以及安全氣囊。
[0010]作為優(yōu)選，所述體征監(jiān)測傳感器安裝在背心本體其中一側(cè)的肩部，包括三軸加速度傳感器和與之相連的XBee模塊，實現(xiàn)對人體靜止運動時姿勢的檢測。具體可以采用三軸加速度傳感器ADXL345以及I組Dig公司的XBee模塊產(chǎn)品實現(xiàn)。
[0011]作為優(yōu)選，所述背心張力傳感器采用安全帶拉力傳感器，安裝在背心本體另外一側(cè)的肩部，具體可以選擇品牌為LONGLV型號為L0NGLV-1的安全帶專用拉力傳感器。
[0012]作為優(yōu)選，所述控制單元包括微處理器，以及與微處理器相連的電源電路、指示電路、點火器接口，碰撞預測傳感器、運動傳感器、體征監(jiān)測傳感器、背心張力傳感器分別與微處理器相連，點火器通過點火器接口與微處理器相連。
[0013]作為優(yōu)選，上述控制單元進一步包括一備用電源電路，當原始電源電路出現(xiàn)故障時，微處理器會直接開啟備用電源電路，保證多功能安全防護背心的正常工作。
[0014]上述多功能安全防護背心使用時，當使用者即將碰撞或者有跌倒趨勢時，碰撞預測傳感器首先進行檢測:預測距離，以及碰撞的強度，并預測是頭部碰撞、臀部碰撞還是身體碰撞，同時將檢測信號發(fā)送給控制單元，判斷是否啟用安全氣囊，如果啟用，則啟動對應的運動傳感器、體征監(jiān)測傳感器和背心張力傳感器，上述傳感器同時將采集到的信號反饋給控制單元的微處理器，微處理器經(jīng)過數(shù)據(jù)分析處理后，通過點火器接口開啟對應的點火器，點火器作用于氣體發(fā)生器，最終打開對應的安全氣囊，保護使用者免受傷害。為維持并達到最大的可靠性，設立備用電源電路，一旦原電源失效，則自動啟用備用電源，同時指示電路的指示燈變黃，提示用戶充電；微處理器每隔一定的間隔向點火器接口“詢問”，即發(fā)出串口信令，如果點火器正常，則會發(fā)回反饋指令，如果點火器失效，則不會發(fā)回指令。微處理器籍此知道點火器正常與否，如果正常，指令指示燈綠燈閃爍(使用原配電源時)、或按黃燈閃爍(使用備用電源時)，如果點火器失效，則紅燈閃爍。
[0015]上述多功能安全防護背心當使用者跌倒時，能根據(jù)不同情況迅速啟用不同位置的隱形安全氣囊:如果頭部遇到碰撞或者外物壓力，能及時利用背心本體后背上端的衣領(lǐng)部彈出安全氣囊，形成頭盔，保護頭部受傷；如果身體摔倒或者碰撞，能及時啟用背心本體前胸上端兩側(cè)的衣襟部以及前胸下端兩側(cè)的腰腹部的安全氣囊，瞬間包圍身體；如果是臀部撞擊，則迅速啟用隱藏于背心本體后背下端腰部的安全氣囊，包住老人臀部，起到安全防護的作用。上述多功能安全防護背心在老人意外摔倒的時候能保護老人頭部、身體、臀部不受傷，因為老年人摔倒不同于小孩，隨著年齡的增大，骨質(zhì)比較脆弱，大多數(shù)老人稍微不當心，摔倒就骨折等后果比較嚴重，該防護背心能緩沖摔倒的沖力，安全氣囊能很好的保護身體。
[0016]以下結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實施例的多功能安全防護背心結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本實施例的控制單元電路框圖；
圖3為本實施例的多功能安全防護背心工作流程圖。

【具體實施方式】
[0018]如圖1-2所示，一種多功能安全防護背心，包括背心本體1，設置在背心本體I上的傳感單元2，以及設置在背心本體I內(nèi)腔的安全氣囊單元3，其中，所述傳感單元2包括數(shù)個碰撞預測傳感器21、運動傳感器22、體征監(jiān)測傳感器23、背心張力傳感器24，以及與上述各個傳感器相連的控制單元，所述控制單元包括微處理器25，以及與微處理器25相連的電源電路26、指示電路27、點火器接口 28，碰撞預測傳感器21、運動傳感器22、體征監(jiān)測傳感器23、背心張力傳感器24分別與微處理器25相連。所述安全氣囊單元3包括安全氣囊31、作用于安全氣囊的氣體發(fā)生器32，以及用于開啟氣體發(fā)生器的點火器33，所述點火器33通過點火器接口 28與微處理器25相連。在本實施例中，上述控制單元進一步包括一備用電源電路29，當原始電源電路26出現(xiàn)故障時，微處理器25會直接開啟備用電源電路26，保證多功能安全防護背心的正常工作。
[0019]所述背心本體I的后背上端的衣領(lǐng)部11、后背下端的腰部12、前胸上端兩側(cè)的衣襟部13以及前胸下端兩側(cè)的腰腹部14均安裝有碰撞預測傳感器21、運動傳感器22以及安全氣囊31。
[0020]在本實施例中，所述碰撞預測傳感器21包括紅外測距傳感器和速度傳感器，分別用于預測距離以及速度，通過預測到的距離和速度來判斷是否發(fā)生碰撞或者摔倒，其中紅外測距傳感器采用型號為GP2Y0A21YK0F的傳感器，其預測距離大概是4-30cm ;所述速度傳感器采用型號為MMA1360D的傳感器。
[0021]所述運動傳感器22是一個基于“紅外釋電原理”的人體檢測傳感器，它無法檢測人的運動速度和方向，只能檢測運動中的人體，在本實施例中，所述運動傳感器22采用型號為AMN34112的傳感器，也可以采用AMN44121傳感器。
[0022]所述體征監(jiān)測傳感器23安裝在背心本體I其中一側(cè)的肩部15，包括三軸加速度傳感器和與之相連的XBee模塊，實現(xiàn)對人體靜止運動時姿勢的檢測。具體可以采用三軸加速度傳感器ADXL345以及I組Dig公司的XBee模塊產(chǎn)品實現(xiàn)。
[0023]所述背心張力傳感器24采用安全帶拉力傳感器，安裝在背心本體I另外一側(cè)的肩部16，具體可以選擇品牌為LONGLV型號為L0NGLV-1的安全帶專用拉力傳感器。背心張力傳感器24由安全帶專用拉力傳感器替代，采用超輕鈦合金結(jié)構(gòu)，可以極大地降低碰撞測試中的誤差，該傳感器外表非常光滑，可以降低摩擦，有效防止掛住安全氣囊，保護身體。
[0024]安全氣囊單元3的工作原理同汽車安全氣囊的相類似，微控制器25發(fā)出觸發(fā)信號，經(jīng)點火器接口 28、點火器33啟動疊氮化鈉和硝酸鉀混合的氣體發(fā)生器32，氮氣經(jīng)充氣管被過濾后，充入安全氣囊層，安全氣囊31膨脹，裂開背心本體I內(nèi)外織物層的縫合線，迅速把人體包圍保護住。
[0025]上述多功能安全防護背心使用時，當使用者即將碰撞或者有跌倒趨勢時，碰撞預測傳感器21首先進行檢測:預測距離，以及碰撞的強度，并預測是頭部碰撞、臀部碰撞還是身體碰撞，同時將檢測信號發(fā)送給控制單元，判斷是否啟用安全氣囊，如果啟用，則啟動對應的運動傳感器22、體征監(jiān)測傳感器23和背心張力傳感器24，上述傳感器同時將采集到的信號反饋給控制單元的微處理器25，微處理器25經(jīng)過數(shù)據(jù)分析處理后，通過點火器接口 28開啟對應的點火器33，點火器33作用于氣體發(fā)生器32，最終打開對應的安全氣囊31，保護使用者免受傷害。在本實施例中，為維持并達到最大的可靠性，設立備用電源電路29，一旦原電源失效，則自動啟用備用電源，同時指示電路27的指示燈變黃，提示用戶充電；微處理器25每隔一定的間隔向點火器接口 28“詢問”，即發(fā)出串口信令，如果點火器33正常，則會發(fā)回反饋指令，如果點火器33失效，則不會發(fā)回指令。微處理器25籍此知道點火器33正常與否，如果正常，指令指示燈綠燈閃爍(使用原配電源時)、或按黃燈閃爍(使用備用電源時)，如果點火器失效，則紅燈閃爍。
[0026]上述多功能安全防護背心當使用者跌倒時，能根據(jù)不同情況迅速啟用不同位置的隱形安全氣囊:如果頭部遇到碰撞或者外物壓力，能及時利用背心本體后背上端的衣領(lǐng)部11彈出安全氣囊，形成頭盔，保護頭部受傷；如果身體摔倒或者碰撞，能及時啟用背心本體前胸上端兩側(cè)的衣襟部13以及前胸下端兩側(cè)的腰腹部14的安全氣囊，瞬間包圍身體；如果是臀部撞擊，則迅速啟用隱藏于背心本體后背下端腰部12的安全氣囊，包住老人臀部，起到安全防護的作用。上述多功能安全防護背心在老人意外摔倒的時候能保護老人頭部、身體、臀部不受傷，因為老年人摔倒不同于小孩，隨著年齡的增大，骨質(zhì)比較脆弱，大多數(shù)老人稍微不當心，摔倒就骨折等后果比較嚴重，該防護背心能緩沖摔倒的沖力，安全氣囊能很好的保護身體。
[0027]上述實施例和圖式并非限定本發(fā)明的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發(fā)明的專利范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種多功能安全防護背心，其特征在于:包括背心本體，設置在背心本體上的傳感單元，以及設置在背心本體內(nèi)腔的安全氣囊單元，其中，所述傳感單元包括數(shù)個碰撞預測傳感器、運動傳感器、體征監(jiān)測傳感器、背心張力傳感器，以及與上述各個傳感器相連的控制單元，所述安全氣囊單元包括安全氣囊、作用于安全氣囊的氣體發(fā)生器，以及用于開啟氣體發(fā)生器的點火器，所述點火器與控制單元相連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種多功能安全防護背心，其特征在于:所述碰撞預測傳感器包括紅外測距傳感器和速度傳感器，分別用于預測距離以及速度。
3.如權(quán)利要求2所述的一種多功能安全防護背心，其特征在于:所述紅外測距傳感器采用型號為GP2Y0A21YK0F的傳感器；所述速度傳感器采用型號為MMA1360D的傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種多功能安全防護背心，其特征在于:所述運動傳感器采用型號為AMN34112或AMN44121的傳感器。
5.如權(quán)利要求1所述的一種多功能安全防護背心，其特征在于:所述背心本體的后背上端的衣領(lǐng)部、后背下端的腰部、前胸上端兩側(cè)的衣襟部以及前胸下端兩側(cè)的腰腹部均安裝有碰撞預測傳感器、運動傳感器以及安全氣囊。
6.如權(quán)利要求1所述的一種多功能安全防護背心，其特征在于:所述體征監(jiān)測傳感器安裝在背心本體其中一側(cè)的肩部，包括三軸加速度傳感器和與之相連的XBee模塊，實現(xiàn)對人體靜止運動時姿勢的檢測。
7.如權(quán)利要求6所述的一種多功能安全防護背心，其特征在于:體征監(jiān)測傳感器采用三軸加速度傳感器ADXL345以及I組Dig公司的XBee模塊產(chǎn)品實現(xiàn)。
8.如權(quán)利要求1所述的一種多功能安全防護背心，其特征在于:所述背心張力傳感器采用安全帶拉力傳感器，安裝在背心本體另外一側(cè)的肩部，具體選擇品牌為LONGLV型號為L0NGLV-1的安全帶專用拉力傳感器。
9.如權(quán)利要求1所述的一種多功能安全防護背心，其特征在于:所述控制單元包括微處理器，以及與微處理器相連的電源電路、指示電路、點火器接口，碰撞預測傳感器、運動傳感器、體征監(jiān)測傳感器、背心張力傳感器分別與微處理器相連，點火器通過點火器接口與微處理器相連。
10.如權(quán)利要求9所述的一種多功能安全防護背心，其特征在于:所述控制單元進一步包括一備用電源電路，當原始電源電路出現(xiàn)故障時，微處理器會直接開啟備用電源電路，保證多功能安全防護背心的正常工作。
【文檔編號】A41D13/00GK104287116SQ201410470168
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】陸成剛, 杜煥強, 洪榛, 鄭炯 申請人:浙江航天長峰科技發(fā)展有限公司