一种基于蜂窝衬底的人员健康监测柔性电子器件

本发明涉及港口等特种作业区域，更具体地说，涉及一种用于港口安全检测系统港口等特种作业区域的人员健康监测柔性电子器。

背景技术：

1、随着经济的发展，各类交通运输行业得到了飞速发展。港口等特殊作业区域作为海运的主要枢纽，承担了很大比例的交通运输任务。港口机械作为装卸搬运的主力，目前仍是以人工操作为主,若此类大型设备操作人员在工作过程中突发疾病或出现过失操作,将造成极大的人员和财产损失。目前港口机械等大型设备操作人员的身体状态、肢体动作、精确位置等信息的实时监测尚未普及存在极大的安全隐患。同时常用的数据监测手段多是以刚性的电子器件为主，刚性电子器件延展性较低且佩戴的舒适性较差。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于港口安全检测系统，其针对港口工作人员日常工作时存在的风险，可以实时监控工作人员身体状况和具体位置判断工作人员是否安全，并且对危险进行及时处理。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于港口特种作业区域的人员健康监测柔性电子器件，包括基于蜂窝衬底的自供能人员健康监测柔性电子器件和中控管理系统；

3、所述人员健康监测柔性电子器件包括自供能模块、生理检测模块、定位模块、报警模块、采集信号发射模块和警示信号接收模块；

4、所述自供能模块用于为生理检测模块、定位模块、报警模块、采集信号发射模块、警示信号接收模块提供正常工作所需的电能，所述生理检测模块用于检测工作人员的心率、体温和血氧，所述定位模块用于定位工作人员当前的具体位置，所述报警模块用于产生振动和闪光警示工作人员处于危险状态，所述采集信号发射模块用于将人员健康监测柔性电子器件采集的信息传递给中控管理系统，所述警示信号接收模块用于接收中控发射的无线信号；

5、所述中控管理系统包括采集信号接收模块、健康分析模块、安全警示模块、紧急制动模块和警示信号发射模块；

6、所述采集信号接收模块用于接收人员健康监测柔性电子器件传递的无线信号；所述健康分析模块用于将人员健康监测柔性电子器件接收来的生理信号进行分析来判断工作人员身体健康状况是否出现异常；所述安全警示模块用于根据人员健康监测柔性电子器件传递来的工作人员具体位置信息来判断工作人员是否处于危险区域位置，同时将健康状况处于异常的工作人员报告给指挥人员；所述紧急制动模块用于出现危险时立即对相应的港口作业设备进行制动，所述警示信号发射模块用于将判断工作人员位置是否处于危险位置的信号发射给人员健康监测柔性电子器件，所述人员健康监测柔性电子器件根据接收的信号来判断是否进行报警。

7、按上述方案，所述自供能模块包括电极，zno纳米线、整流二极管，滤波电容和升压稳压芯片；

8、所述zno纳米线，工作人员运动时发生变形产生电荷，将工作人员运动时的机械能转变成电能；

9、所述整流二极管组成桥式整流电路，将产生的交流电转换成直流电；

10、所述滤波电容用于将直流电储存起来并将储存的电能释放出来使输出电压趋于平滑；

11、所述升压稳压芯片将滤波电容中的电能以合适的电压输出供给生理检测模块、定位模块、报警模块、采集信号发射模块、警示信号接收模块。

12、按上述方案，所述报警模块包括红色led灯、蓝色led灯、电机和转子，所述报警模块根据中控管理系统的无线信号来产生振动和红蓝交替闪光来提醒处在危险位置的工作人员。

13、按上述方案，所述生理检测模块包括脉搏传感器、体温传感器和血氧传感器。

14、按上述方案，所述人员健康监测柔性电子器件采用聚二甲基硅氧烷(pdms)制成的蜂窝状孔洞衬底，用于适应人体组织的大幅度伸缩，所述人体组织包括心脏和关节部位。

15、按上述方案，所述人员健康监测柔性电子器件利用蛇形连接导线对生理检测模块、定位模块、报警模块、采集信号发射模块、警示信号接收模块、采集信号接收模块、健康分析模块、安全警示模块、紧急制动模块和警示信号发射模块之间进行连接。

16、按上述方案，所述蛇形导线分为三层结构，包括两层聚酰亚胺包裹一层金属薄膜，为导线提供稳健性。

17、实施本发明的用于港口等特种作业区域的人员健康监测柔性，具有以下有益效果：

18、1、本发明结构合理，自供能人员健康监测柔性电子器件不需更换电池或者设置充电接口，整体结构简单，重量轻，适合长期携带，使用zno纳米线将人体运动时的机械能转化为电能，实现自供能保证人员健康监测柔性电子器件可以在无外部供能的情况下维持长时间正常工作，将人员健康监测柔性电子器件各模块利用高分子材料进行包裹，同时利用可伸缩的蛇形软排线连接各模块，保证在潮湿或振动冲击等工作环境下，精密电子元件仍能维持正常工作；

19、2、本发明采用蜂窝状孔洞衬底，可以获得更大的器件延展性，用于适应人体组织的大幅度伸缩、例如心脏、关节等部位，同时也不会阻碍人体组织液的自由流经，利用蛇形连接导线对各模块之间进行连接，可通过蛇形导线的自由屈曲实现器件的延展性；

20、3、本发明可以实时监控工作人员身体状况和具体位置，对工作人员的身体状况和可能存在的工作风险进行监控，并将采集信号发送给中控管理系统，中控根据传递的信号来判断工作人员健康状态和所处位置，工作人员处于危险区域或身体状态欠佳时，设备紧急制动，中控发送警示信号给人员健康监测柔性电子器件，器件振动闪光提醒工作人员身体状况出现问题，设备紧急制动，中控管理人员需联系指挥人员判断工作人员是否安全。

技术特征：

1.一种用于港口特种作业区域的人员健康监测柔性电子器件，其特征在于，包括基于蜂窝衬底的自供能人员健康监测柔性电子器件和中控管理系统；

2.根据权利要求1所述的用于港口等特种作业区域的人员健康监测柔性电子器件，其特征在于，所述自供能模块包括电极，zno纳米线、整流二极管，滤波电容和升压稳压芯片；

3.根据权利要求1所述的用于港口等特种作业区域的人员健康监测柔性电子器件，其特征在于，所述报警模块包括红色led灯、蓝色led灯、电机和转子，所述报警模块根据中控管理系统的无线信号来产生振动和红蓝交替闪光来提醒处在危险位置的工作人员。

4.根据权利要求1所述的用于港口等特种作业区域的人员健康监测柔性电子器件，其特征在于，所述生理检测模块包括脉搏传感器、体温传感器和血氧传感器。

5.根据权利要求1所述的用于港口等特种作业区域的人员健康监测柔性电子器件，其特征在于，所述人员健康监测柔性电子器件采用聚二甲基硅氧烷的蜂窝状孔洞衬底，用于适应人体组织的大幅度伸缩，所述人体组织包括心脏和关节部位。

6.根据权利要求5所述的用于港口等特种作业区域的人员健康监测柔性电子器件，其特征在于，所述人员健康监测柔性电子器件利用蛇形连接导线对生理检测模块、定位模块、报警模块、采集信号发射模块、警示信号接收模块、采集信号接收模块、健康分析模块、安全警示模块、紧急制动模块和警示信号发射模块之间进行连接。

7.根据权利要求5所述的用于港口等特种作业区域的人员健康监测柔性电子器件，其特征在于，所述蛇形导线分为三层结构，包括两层聚酰亚胺包裹一层金属薄膜，为导线提供稳健性。

技术总结本发明涉及一种用于港口特殊作业区域的人员健康监测柔性电子器件，包括基于蜂窝衬底的自供能人员健康监测柔性电子器件和中控管理系统；其中，所述人员健康监测柔性电子器件包括自供能模块、生理检测模块、定位模块、报警模块、采集信号发射模块和警示信号接收模块；所述中控管理系统包括采集信号接收模块、健康分析模块、安全警示模块、紧急制动模块和警示信号发射模块。所述人员健康监测柔性电子器件用于监测工作人员的健康状态和所处位置，并完成信号的发射和反馈信号的接收，所述的中控管理系统用于完成信号的接收、处理和预警。本发明结构合理，人员健康监测柔性电子器件不需更换电池或者设置充电接口，整体结构简单重量轻适合长期携带。技术研发人员：祝锋,陈科名,闫玉爽,刘敏受保护的技术使用者：武汉理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15