一種用于輔助救援的多功能手表的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉昊炎

摘 要：在地震、礦難、火災(zāi)等突發(fā)性事故中，建筑物的倒塌會(huì)導(dǎo)致許多人員被困于廢墟之下。在寶貴的救援時(shí)間里，很少有受困者能夠通過(guò)向地面發(fā)出求救信號(hào)的方式獲得救助。本文基于上述背景設(shè)計(jì)出一種可用于輔助救援的多功能手表，該手表設(shè)有救援模式功能，并內(nèi)置聲波發(fā)生器和脈搏感受器。除此之外，手表的供電系統(tǒng)采用太陽(yáng)能電池和紐扣電池的雙電池組供電模式，保障了手表的日常使用。該多功能手表的設(shè)計(jì)為手表智能化與多樣化的發(fā)展提供了一種參考模式，也為突發(fā)性事故中的救援工作提供了更多便利。

關(guān)鍵詞：多功能手表;輔助救援;聲波發(fā)生器;脈搏感受器

中圖分類號(hào)：TH789 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）08-0033-02

0 引言

手表作為一種顯示時(shí)間的儀表工具，方便了人們的日常生活。隨著智能化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與人們使用需求的增多，手表也被賦予了更多的功能，比如通話、計(jì)步、感知心率等。這些常用的功能在一定程度上簡(jiǎn)化了人們的生活方式，也為我們提供了更多的便利。然而當(dāng)?shù)卣?、礦難等一些突發(fā)性事故發(fā)生時(shí)，很少有人能夠利用身邊的設(shè)施實(shí)現(xiàn)自救或向他人發(fā)出求救信息。手表作為人們?nèi)粘Ｉ钪械谋銛y設(shè)備，如若對(duì)其賦予輔助救援功能。則當(dāng)人們身處逆境時(shí)，便多了一種救援手段，從而更有可能脫離危險(xiǎn)。

在目前的多功能手表研究過(guò)程中，張自達(dá)設(shè)計(jì)了一款基于STM32的多功能智能健康手表。該智能健康手表不僅擁有傳統(tǒng)可穿戴產(chǎn)品查看時(shí)間，設(shè)置鬧鐘等功能。還擁有血氧飽和度檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)量監(jiān)測(cè)、跌倒檢測(cè)、心率檢測(cè)、血氧飽和度檢測(cè)、血壓檢測(cè)、電話、短信、音樂(lè)播放、體溫檢測(cè)等功能[1]。王伯韜等人設(shè)計(jì)了一款節(jié)能手表，該手表具有檢測(cè)步數(shù)、探測(cè)心率、控制加減速實(shí)現(xiàn)更加健康運(yùn)動(dòng)的功能[2]。鐘麗娜等人設(shè)計(jì)了一種基于STM32芯片的小型多功能智能手表系統(tǒng)，該系統(tǒng)除常規(guī)計(jì)時(shí)外，還實(shí)現(xiàn)了環(huán)境溫度檢測(cè)、心率檢測(cè)、睡眠狀態(tài)檢測(cè)、電子羅盤等功能[3]。林道設(shè)計(jì)了一種多功能手表尋呼機(jī)，可使用手表進(jìn)行日常打電話等功能[4]。催振永采用一種新型的電路設(shè)計(jì)了一種多功能語(yǔ)言萬(wàn)年歷手表，該手表具有樣式新穎、功能多且實(shí)用、價(jià)格低廉等特點(diǎn)[5]。而僅在近期，李輝等人才提出手表防身警報(bào)器的設(shè)想，意在當(dāng)兒童、婦女遇到歹徒或者其他緊急情況時(shí)為其提供報(bào)警幫助其可按下手表表盤的按鈕，手表會(huì)發(fā)出100分貝左右的強(qiáng)烈報(bào)警聲，有效地嚇阻歹徒?；蛘呋加屑毙约膊〉牟∪?，遇到病情發(fā)作而口不能發(fā)出求救聲，也可按下手表按鈕，發(fā)出報(bào)警聲，向他人尋求幫助，甚至可能會(huì)挽救生命[6]。然而關(guān)于輔助救援的新型手表的研究依然匱乏，本文在此基礎(chǔ)上提出了一種多功能手表的設(shè)計(jì)理念。

本文所設(shè)計(jì)的手表除了查看時(shí)間的功能外，手表上還設(shè)有救援模式切換開關(guān)。當(dāng)打開切換開關(guān)時(shí)，表盤上的LED燈開始閃爍，方便受困者在障礙物遮擋的陰暗環(huán)境中進(jìn)行活動(dòng)。手表內(nèi)置有聲波發(fā)生器，可發(fā)出聲波信號(hào)以便被搜救人員所使用的生命探測(cè)器感知。手表上還配備脈搏感受器用于探測(cè)佩戴者的生命體征。手表的供電系統(tǒng)采用太陽(yáng)能電池和紐扣電池雙電池組供電的模式，以確保手表的各項(xiàng)功能在苛刻的環(huán)境中依然能夠正常運(yùn)行。本文提供的多功能手表設(shè)計(jì)方案為地震多發(fā)區(qū)以及事故風(fēng)險(xiǎn)區(qū)人員提供了一種生命保障。

1 設(shè)計(jì)方案

1.1 智能手表總體設(shè)計(jì)布局

如下圖1所示為智能手表的總體設(shè)計(jì)布局，當(dāng)佩戴人員處于日常工作模式時(shí)，手表可作為時(shí)間工具正常使用。當(dāng)佩戴人員遇到險(xiǎn)情處于求救狀態(tài)時(shí)，可將模式切換開關(guān)切換至求救模式。此時(shí)LED燈盤上的燈珠被點(diǎn)亮，整個(gè)表盤實(shí)現(xiàn)電筒功能向表盤指示方向發(fā)出強(qiáng)光;聲波發(fā)生器發(fā)出超聲波，為外界處于搜救狀態(tài)的聲波探測(cè)器提供信號(hào);脈搏探測(cè)器用于探測(cè)使用者的生命體征，當(dāng)檢測(cè)到使用者生命體征減弱時(shí)，將反饋信號(hào)提供給聲波發(fā)生器和LED燈盤，聲波發(fā)生器和LED燈盤加強(qiáng)工作模式，擴(kuò)大求救信號(hào)，以便地面搜救人員能夠更加容易的找到被困的手表佩戴者。當(dāng)脈搏探測(cè)器未檢測(cè)到脈搏信號(hào)時(shí)，將反饋信號(hào)提供給電池組和LED燈盤，電池組切換工作模式，將所有電量供給給聲波發(fā)生器，LED燈停止工作。聲波發(fā)生器降低聲波發(fā)射頻率，以弱波形式向外界持續(xù)發(fā)出信號(hào)，便于搜救人員尋找受害者遺體。本文所設(shè)計(jì)的智能手表在一定程度上實(shí)現(xiàn)了人性化與智能化的結(jié)合，為輔助救援設(shè)備的設(shè)計(jì)與研究提供了參考方向。

1.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

如圖2所示為手表的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式。模式本身具有反饋回路，模式切換開關(guān)控制求救模式和脈搏傳感器的開啟與關(guān)閉，LED燈盤和聲波發(fā)生器由求救模式進(jìn)行控制，脈搏傳感器實(shí)現(xiàn)反饋調(diào)節(jié)。當(dāng)佩戴人員打開模式切換開關(guān)時(shí)，手表處于求救模式，此時(shí)LED燈盤、聲波發(fā)生器和脈搏傳感器處于工作狀態(tài)。脈搏傳感器檢測(cè)的脈搏信號(hào)作為反饋信號(hào)反饋給LED燈盤和聲波發(fā)生器。當(dāng)脈搏傳感器檢測(cè)不到脈搏信號(hào)時(shí)，LED燈盤停止工作，聲波發(fā)生器調(diào)整工作狀態(tài)至弱波模式。

2 創(chuàng)新性與可行性分析

本文所設(shè)計(jì)的用于輔助救援的多功能手表相比較傳統(tǒng)手表而言，增加了救援模式，比較適用于地震多發(fā)區(qū)人員和礦物開采人員使用，具有一定的客戶針對(duì)性。腕表上配備的聲波發(fā)生器在救援模式打開時(shí)可向外界發(fā)出救援信號(hào)，這一設(shè)計(jì)目前在智能型手表的設(shè)計(jì)概念中尚屬首例，具有一定的創(chuàng)新性。本文的另一創(chuàng)新點(diǎn)在于將脈搏傳感器配備在表帶上，這與目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的智能手表傳感器的配備模式不同。脈搏傳感器配備在表帶上可實(shí)現(xiàn)傳感器與脈搏的緊密貼合，從而更有利于傳感器對(duì)脈搏信號(hào)的探測(cè)。除此之外，腕表的太陽(yáng)能電池和紐扣電池的雙電池組供電模式也為腕表本身提供了足夠的動(dòng)力。綜上所述，本文所設(shè)計(jì)的智能型多功能手表具有一定的創(chuàng)新性。

目前關(guān)于智能型手表的設(shè)計(jì)方案有很多，然而實(shí)際投入應(yīng)用的設(shè)計(jì)卻很少。其主要原因在于，絕大多數(shù)的智能型手表設(shè)計(jì)方案都將設(shè)計(jì)目標(biāo)放置在手表的多功能上，即力求使手表具有防水、心率監(jiān)測(cè)、電話呼叫等功能。這些要求最終導(dǎo)致手表在制作過(guò)程中制作成本增加，可靠性變差，從而導(dǎo)致制作失敗，最終無(wú)法投入市場(chǎng)。本文所設(shè)計(jì)的智能型手表具有一定的用戶針對(duì)性，且功能簡(jiǎn)單實(shí)用，能夠快速的實(shí)現(xiàn)制作過(guò)程并投入市場(chǎng)。制作成本低廉，從而價(jià)格親民。因此本文所設(shè)計(jì)的智能型手表在一定程度上表現(xiàn)出很大的可行性。

3 結(jié)語(yǔ)

本文提出一種用于輔助救援的多功能手表設(shè)計(jì)理念，該手表除了日常查看時(shí)間的功能外，還具有輔助救援功能。手表本身內(nèi)置LED表盤、聲波發(fā)生器、脈搏傳感器以及太陽(yáng)能電池和紐扣電池共同作用的雙電池組工作模式。當(dāng)佩戴人員處于求救環(huán)境時(shí)，能夠打開LED照明功能為佩戴人員在黑暗環(huán)境中提供光源，以便其熟悉周圍環(huán)境。與此同時(shí)，手表內(nèi)置的聲波發(fā)生器可向外界發(fā)送求救信號(hào)，從而更加便于搜救人員進(jìn)行救援工作。手表本身所攜帶的脈搏傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)佩戴人員的身體狀況，進(jìn)而調(diào)整求救信號(hào)。腕表所具有的雙電池組工作模式能夠?yàn)槠涮峁┏渥愕膭?dòng)力，即使是在極端環(huán)境下，腕表依然可以實(shí)現(xiàn)正常工作功能。這些設(shè)計(jì)使得手表本身具有一定的實(shí)用性價(jià)值。同時(shí)，本文所提出的智能型手表設(shè)計(jì)理念也為我國(guó)救援設(shè)備的發(fā)展提供了一定的參考意義。

參考文獻(xiàn)

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