一種姿態(tài)解算的溺水檢測預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種姿態(tài)解算的溺水檢測預(yù)警系統(tǒng)，包括佩戴于游泳者身上的檢測裝置、設(shè)置于游泳區(qū)域四周的若干基站以及用于監(jiān)控游泳者狀態(tài)的預(yù)警終端，其中，所述檢測裝置用于檢測游泳者的運(yùn)動姿態(tài)，判定是否為溺水姿態(tài)，每一個所述基站與檢測裝置無線交互通信，計算溺水者與每一個基站之間的距離。本發(fā)明提供一種姿態(tài)解算的溺水檢測預(yù)警系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確采集游泳者手腕或腳腕運(yùn)動狀態(tài)，通過運(yùn)動姿態(tài)解析算法識別出溺水姿態(tài)與常規(guī)游泳姿態(tài)的不同，判別游泳者是否出現(xiàn)溺水，具有判別準(zhǔn)確度高、發(fā)現(xiàn)及時、適用面廣等特點(diǎn)。
【專利說明】一種姿態(tài)解算的溺水檢測預(yù)警系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及人身安全預(yù)警與防護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及游泳場所關(guān)于溺水預(yù)警防護(hù)的安全設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]根國內(nèi)對游泳人員的溺水監(jiān)測大都是依靠救護(hù)人員，通過肉眼觀察來判定是否有人發(fā)生溺水，由于人眼觀察范圍有限，不易觀察到危險狀況，造成溺水事故頻繁發(fā)生。另外，國內(nèi)游泳場所溺水報警系統(tǒng)普及率較低，現(xiàn)有的溺水報警系統(tǒng)存在系統(tǒng)龐大、復(fù)雜、誤報率高、實(shí)用性不強(qiáng)等問題，導(dǎo)致不能有效預(yù)防溺水事故的發(fā)生。所以，研究開發(fā)一種實(shí)用、可靠、準(zhǔn)確的溺水預(yù)警防護(hù)安全設(shè)備，對提高人身安全，降低溺水事故發(fā)生率具有重要意義。
[0003]目前現(xiàn)有技術(shù)中的溺水預(yù)警系統(tǒng)存在以下問題:首先，溺水者信號易被干擾，難以準(zhǔn)確判定。采用聲波方法鑒定是否溺水依賴于游泳者身體內(nèi)含有的氣體，如果受害人的肺內(nèi)充滿水，則不能有效進(jìn)行信號處理；而且聲波信號包含回聲，由于泳池墻壁反射產(chǎn)生的噪聲信號難于消除，進(jìn)而無法監(jiān)測到溺水者身體的動作，特別是泳池人數(shù)過多時，無法對每個人進(jìn)行跟蹤鑒別；其次，出現(xiàn)溺水后，不能及時救援。在水下獲取的預(yù)警信息往往在溺水事件發(fā)生以后，延誤了施救時間，當(dāng)人數(shù)過多時，無法避免的產(chǎn)生游泳者互相遮擋問題，不利于及時求援；最后，水下監(jiān)控設(shè)備成本高，不易推廣。水下攝像機(jī)通過觀察水下情況，獲取游泳者的影像信息，從而判斷是否溺水。但是，防水?dāng)z像機(jī)成本高，現(xiàn)場安裝工序復(fù)雜，不適用于小型游泳場所。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種姿態(tài)解算的溺水檢測預(yù)警系統(tǒng)，具有實(shí)用、可靠、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，能夠?qū)δ缢哌M(jìn)行及時救援，有效預(yù)防溺水事故發(fā)生，其
【發(fā)明內(nèi)容】
如下:
[0005]一種姿態(tài)解算的溺水檢測預(yù)警系統(tǒng)，包括佩戴于游泳者身上的檢測裝置、設(shè)置于游泳區(qū)域四周的若干基站以及用于監(jiān)控游泳者狀態(tài)的預(yù)警終端，其中，所述檢測裝置用于檢測游泳者的運(yùn)動姿態(tài)，判定是否為溺水姿態(tài)，每一個所述基站與檢測裝置無線交互通信，計算溺水者與每一個基站之間的距離。
[0006]進(jìn)一步地，所述檢測裝置至少包括嵌入運(yùn)動姿態(tài)解析算法的控制器、采集運(yùn)動姿態(tài)并轉(zhuǎn)換為電信號的運(yùn)動傳感器以及無線模塊，所述運(yùn)動傳感器用于將運(yùn)動姿態(tài)轉(zhuǎn)換為電信號發(fā)送至控制器，所述控制器用于對電信號進(jìn)行運(yùn)動姿態(tài)解析，判定是否處于溺水狀態(tài)，所述無線模塊連接控制器，用于將溺水者的身份識別信息與每一個所述基站雙向交互通?目。
[0007]更進(jìn)一步地，每一個所述基站至少包括射頻模塊、處理器以及與所述預(yù)警終端通信的通信接口，所述射頻模塊用于與所述檢測裝置的無線模塊雙向交互通信，接收所述無線模塊發(fā)送的身份識別信息，并連接所述處理器；所述處理器用于獲取溺水者的身份識別信息并計算溺水者與每一個基站之間的距離；所述通信接口用于將身份識別信息和距離信息傳輸至預(yù)警終端。
[0008]更進(jìn)一步地，預(yù)警終端至少包括主控、多接口轉(zhuǎn)換器和人機(jī)界面，所述多接口轉(zhuǎn)換器用于與每一個所述基站的通信接口進(jìn)行通信，所述主控用于將溺水者與每一個基站之間的距離信息轉(zhuǎn)變?yōu)槲恢米鴺?biāo)，所述人機(jī)界面用于顯示溺水者的身份識別信息和位置坐標(biāo)。
[0009]更進(jìn)一步地，所述預(yù)警終端與每一個所述基站之間通信方式為RS485通信、無線通信中的一種。
[0010]更進(jìn)一步地，所述預(yù)警終端為監(jiān)控中心主機(jī)、便攜式監(jiān)控設(shè)備、可攜帶的無線終端中的一種。
[0011]更進(jìn)一步地，姿態(tài)解算的溺水檢測預(yù)警系統(tǒng)至少設(shè)有三個基站。
[0012]進(jìn)一步地，所述檢測裝置還包括按鈕和指示燈，所述按鈕為小型化觸摸結(jié)構(gòu)，用于手動人工報警、或者開啟或關(guān)閉所述檢測設(shè)備；所述指示燈設(shè)有連接成功指示燈、溺水狀態(tài)指示燈和電池電量指示燈。
[0013]進(jìn)一步地，所述基站還包括電源模塊和報警器，所述電源模塊，用于為處理器提供5V或3.3V電平，所述報警器為蜂鳴器，用于現(xiàn)場預(yù)警。
[0014]更進(jìn)一步地，檢測裝置佩戴于游泳者的手腕或者腳腕。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
[0016](I)準(zhǔn)確判定溺水狀態(tài)。
[0017]本發(fā)明提供的檢測裝置佩戴在人體的腕部，能夠準(zhǔn)確采集游泳者手腕或者腳腕的運(yùn)動狀態(tài)，通過運(yùn)動姿態(tài)解析算法識別出溺水姿態(tài)與常規(guī)游泳姿態(tài)的不同，判別游泳者是否出現(xiàn)溺水，具有溺水判別準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)。
[0018](2)續(xù)航持久，用戶體驗度高。
[0019]由于檢測裝置設(shè)計小巧，對游泳者游泳舒適度不會造成影響，使游泳者全身心投入游泳，與現(xiàn)有技術(shù)中的佩戴裝置對比，具有體積小、佩戴舒服、市場潛力大等特點(diǎn)，此外，檢測裝置由微型低功耗器件組成，續(xù)航持久，節(jié)能環(huán)保。
[0020](3)及時救援，適用于不同類型的游泳場所。
[0021]本發(fā)明提供的基站合理地分布在游泳區(qū)域的周圍，以游泳區(qū)域建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系，有效地保證溺水者信號接收與精確定位，方便救援人員迅速實(shí)施現(xiàn)場救援。該基站安裝操作簡單、布局靈活多樣、適用于不同大小游泳場所，具有適用面廣的特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例檢測裝置的功能模塊示意圖。
[0023]圖2為圖1檢測裝置的工作流程示意圖。
[0024]圖3為本發(fā)明實(shí)施例基站的功能模塊示意圖。
[0025]圖4為圖3三個基站的工作方式示意圖。
[0026]圖5為本發(fā)明實(shí)施例預(yù)警系統(tǒng)的功能模塊示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]為了更好地闡述本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)，以下結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例及其附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0028]參閱圖1至圖5，本發(fā)明提供一種姿態(tài)解算的溺水檢測預(yù)警系統(tǒng)，包括檢測裝置100、基站200和預(yù)警終端300，其中，檢測裝置100佩戴于游泳者身上，用于檢測游泳者的運(yùn)動姿態(tài)，通過識別出溺水姿態(tài)與常規(guī)游泳姿態(tài)的不同，判定游泳者是否出現(xiàn)溺水，并將溺水信號發(fā)送至基站200 ;若干基站200設(shè)置于游泳場所四周，能夠計算出溺水者與每一個基站200之間的距離，并將溺水者的身份識別信息和距離信息發(fā)送至預(yù)警終端300 ;預(yù)警終端300用于監(jiān)控游泳者狀態(tài)，以游泳區(qū)域建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系，通過距離信息計算出溺水者在水中的位置坐標(biāo)，向救護(hù)人員提供溺水者的位置坐標(biāo)和個人信息。
[0029]如圖1、圖2所示，檢測裝置100至少包括控制器120、運(yùn)動傳感器110和無線模塊130，其中，控制器120分別連接運(yùn)動傳感器110和無線模塊130，運(yùn)動傳感器110設(shè)有用于采集運(yùn)動姿態(tài)的IIC接口，將運(yùn)動姿態(tài)轉(zhuǎn)換為電信號發(fā)送至控制器120 ;控制器120內(nèi)部嵌入運(yùn)動姿態(tài)解析算法，對電信號濾波降噪處理后，進(jìn)行運(yùn)動姿態(tài)解析，判定蛙泳、蝶泳、仰泳，自由泳等游泳姿態(tài)是否與溺水姿態(tài)相同，相同即確定游泳者的身份并判定處于溺水狀態(tài)，控制器120通過無線模塊130將溺水者的身份識別信息傳輸至基站200，與每一個基站進(jìn)行雙向交互通信。需要說明的是，溺水姿態(tài)包括溺水呼救姿態(tài)和溺水漂浮姿態(tài)；檢測裝置佩戴于游泳者的手腕或腳腕。
[0030]運(yùn)動傳感器110米集運(yùn)動姿態(tài)后轉(zhuǎn)換的電信號。運(yùn)動傳感器110先將電信號發(fā)送至控制器120，判定電信號是否超過安全值，如果超過安全值，控制器120對該電信號進(jìn)行運(yùn)動姿態(tài)解析，判定游泳者是否溺水。需要說明的是，通過運(yùn)動姿態(tài)解析算法進(jìn)行二次判定，目的是準(zhǔn)確判定游泳者是否出現(xiàn)溺水現(xiàn)象，通過二次判定保證了判定溺水狀態(tài)準(zhǔn)確性。
[0031]檢測裝置100還包括按鈕150、指示燈140和電池160，分別與控制器120連接。其中，按鈕150為小型化觸摸結(jié)構(gòu)，用于手動人工報警，或者開啟或關(guān)閉所述檢測設(shè)備；指示燈140設(shè)有連接成功指示燈、溺水狀態(tài)指示燈和電池160電量指示燈，用于指示檢測裝置100的工作狀態(tài)；電池160為定制的特殊形狀的高性能可充電鋰電池。檢測裝置100內(nèi)部的所有器件由防水外殼包裝，使檢測裝置100具有防水效果，防水外殼上設(shè)有小型防水蓋，防水蓋內(nèi)部設(shè)有用于電池160充電的小型化充電接口 161。
[0032]另外，無線模塊130包括無線收發(fā)芯片、功率放大器、天線，并通過第一 SPI接口與控制器120進(jìn)行通信。其中，天線為板上天線；功率放大器用于增強(qiáng)無線發(fā)射功率；無線收發(fā)芯片僅在初始化檢測與出現(xiàn)溺水姿態(tài)時工作，其他工作狀態(tài)時處于休眠狀態(tài)，有效節(jié)約電池電量，提高檢測裝置100的續(xù)航能力。
[0033]如圖3、圖4所示，在游泳區(qū)域四周設(shè)有若干個基站，基站200的數(shù)量根據(jù)游泳區(qū)域的面積、游泳場所的大小、通信距離和發(fā)射效果確定。本實(shí)施例以三個基站為例，每一個基站200與檢測裝置100之間無線交互通信，至少包括射頻模塊230和處理器210，射頻模塊230連接處理器210，用于與檢測裝置100的無線模塊130雙向交互通信，接收無線模塊130發(fā)送的身份識別信息，處理器210用于產(chǎn)生計時指令，通過射頻模塊230反饋計時指令至檢測裝置100以及再次接收由無線模塊130發(fā)送的計時指令，計算溺水者與每一個基站200之間的距離。
[0034]其中，三個基站位于游泳區(qū)域的四周，分別為第一基站201、第二基站202和第三基站203，溺水者佩戴檢測裝置100。當(dāng)檢測裝置100檢測出游泳者出現(xiàn)溺水現(xiàn)象，檢測裝置100分別向三個基站發(fā)送身份識別信息，假設(shè)第一基站201先收到身份識別信息，第一基站201則通過處理器210生成計時指令，再將計時指令通過射頻模塊230發(fā)送至溺水者的檢測裝置100，檢測裝置100再將計時指令反饋給第一基站201，射頻模塊230收到反饋的計時指令后，處理器210停止計時，從而確定第一基站201與檢測裝置100之間的往返時間，進(jìn)而計算出第一基站201與溺水者之間的距離。需要說明的是，由于游泳區(qū)域四周設(shè)有若干基站，每一個基站200均可計算出與溺水者之間的距離，增加了定位溺水者位置的準(zhǔn)確性，同時，救護(hù)人員可以從不同方向?qū)δ缢邔?shí)施救援，增加了救援的成功率。
[0035]處理器210通過第二 SPI接口與射頻模塊230進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，采用外部中斷方式處理射頻模塊230已接收身份識別信息。另外，每一個基站200還包括通信接口 220、電源模塊250和報警器240，其中，通信接口 220既與處理器210的接口連接，又與預(yù)警終端300進(jìn)行通信，將溺水者與每一個基站200之間的距離信息和溺水者身份識別信息傳輸至預(yù)警終端300 ;電源模塊250為處理器210提供5V或3.3V電平；報警器240為蜂鳴器，用于現(xiàn)場預(yù)警。
[0036]如圖5所示，預(yù)警終端300至少包括多接口轉(zhuǎn)換器330、主控320、人機(jī)界面310和報警裝置340，其中，多接口轉(zhuǎn)換器330與每一個基站200的通信接口 220進(jìn)行通信，通信方式為RS485通信、無線通信中的一種；主控320以游泳區(qū)域建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系，將溺水者與每一個基站之間的距離信息轉(zhuǎn)變?yōu)槲恢米鴺?biāo)；人機(jī)界面310用于顯示溺水者的身份識別信息和位置坐標(biāo)。需要說明的是，預(yù)警終端300為監(jiān)控中心主機(jī)、便攜式監(jiān)控設(shè)備、可攜帶的無線終端中的一種，救援人員可在監(jiān)控中心進(jìn)行溺水情況監(jiān)控，當(dāng)人機(jī)界面310顯示溺水者的坐標(biāo)時，可通過報警通知救援人員實(shí)施救援；預(yù)警終端300也可以攜帶在救援人員身上，在游泳區(qū)域四周進(jìn)行溺水情況監(jiān)控，對溺水者及時實(shí)施救援。
[0037]綜上所述，本發(fā)明提供一種姿態(tài)解算的溺水檢測預(yù)警系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確采集游泳者手腕或腳腕運(yùn)動狀態(tài)，通過運(yùn)動姿態(tài)解析算法識別出溺水姿態(tài)與常規(guī)游泳姿態(tài)的不同，判別游泳者是否出現(xiàn)溺水。此外，若干基站合理地分布在游泳區(qū)域的周圍，以游泳區(qū)域建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系，有效地保證溺水者信號接收與精確定位，方便救援人員迅速實(shí)施救援，具有判別準(zhǔn)確度高、發(fā)現(xiàn)及時、適用面廣等特點(diǎn)。
[0038]本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種姿態(tài)解算的溺水檢測預(yù)警系統(tǒng)，包括佩戴于游泳者身上的檢測裝置(100)、設(shè)置于游泳區(qū)域四周的若干基站(200)以及用于監(jiān)控游泳者狀態(tài)的預(yù)警終端(300)，其特征在于，所述檢測裝置(100)用于檢測游泳者的運(yùn)動姿態(tài)，判定是否為溺水姿態(tài)，每一個所述基站(200)與檢測裝置(100)無線交互通信，計算溺水者與每一個基站(100)之間的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的姿態(tài)解算的溺水檢測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測裝置至少包括嵌入運(yùn)動姿態(tài)解析算法的控制器(120)、采集運(yùn)動姿態(tài)并轉(zhuǎn)換為電信號的運(yùn)動傳感器(110)以及無線模塊(130)，所述運(yùn)動傳感器(110)用于將運(yùn)動姿態(tài)轉(zhuǎn)換為電信號發(fā)送至控制器(120);所述控制器(120)用于對電信號進(jìn)行運(yùn)動姿態(tài)解析，判定是否處于溺水狀態(tài)；所述無線模塊(130)連接控制器(120)，用于將溺水者的身份識別信息與每一個所述基站(200)雙向交互通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的姿態(tài)解算的溺水檢測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，每一個所述基站(200)至少包括射頻模塊(230)、處理器(210)以及與所述預(yù)警終端(300)通信的通信接口(220)，所述射頻模塊(230)用于與所述檢測裝置(100)的無線模塊(130)雙向交互通信，接收所述無線模塊(130)發(fā)送的身份識別信息，并連接所述處理器(210);所述處理器(210)用于獲取溺水者的身份識別信息并計算溺水者與每一個基站(200)之間的距離；所述通信接口(220)用于將身份識別信息和距離信息傳輸至預(yù)警終端(300)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的姿態(tài)解算的溺水檢測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，預(yù)警終端(300)至少包括主控(320)、多接口轉(zhuǎn)換器(330)和人機(jī)界面(310)，所述多接口轉(zhuǎn)換器(330)用于與每一個所述基站(200)的通信接口(220)進(jìn)行通信，所述主控(320)用于將溺水者與每一個基站(200)之間的距離信息轉(zhuǎn)變?yōu)槲恢米鴺?biāo)，所述人機(jī)界面(310)用于顯示溺水者的身份識別信息和位置坐標(biāo)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的姿態(tài)解算的溺水檢測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)警終端(300)與每一個所述基站(200)之間通信方式為RS485通信、無線通信中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4或5所述的姿態(tài)解算的溺水檢測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)警終端(300)為監(jiān)控中心主機(jī)、便攜式監(jiān)控設(shè)備、可攜帶的無線終端中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一所述的姿態(tài)解算的溺水檢測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，姿態(tài)解算的溺水檢測預(yù)警系統(tǒng)至少設(shè)有三個基站。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的姿態(tài)解算的溺水檢測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測裝置(100)還包括按鈕(150)和指示燈(140)，所述按鈕(150)為小型化觸摸結(jié)構(gòu)，用于手動人工報警、或者開啟或關(guān)閉所述檢測設(shè)備；所述指示燈(140)設(shè)有連接成功指示燈、溺水狀態(tài)指示燈和電池電量指示燈。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的姿態(tài)解算的溺水檢測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述基站(200)還包括電源模塊(250)和報警器(240)，所述電源模塊(250)，用于為處理器(210)提供5V或3.3V電平，所述報警器(240)為蜂鳴器，用于現(xiàn)場預(yù)警。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的姿態(tài)解算的溺水檢測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，檢測裝置(100)佩戴于游泳者的手腕或者腳腕。
【文檔編號】G08B21/08GK104318716SQ201410563765
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】趙國如, 胡海濤, 寧運(yùn)錕 申請人:中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院