專利名稱：基于呼吸和溫差檢測游泳安全的自動報警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及日常生活的一種游泳自動報警裝置，具體涉及基于呼吸和溫差檢 測游泳安全的自動報警裝置。
背景技術(shù)：
游泳是大眾喜愛的體育和休閑運(yùn)動，但是每年都會發(fā)生游泳者溺水而亡的事故， 給家庭和社會帶來損失，因此，研究一種靈敏及時準(zhǔn)確的報警裝置是非常必要的。目前隨身攜帶的游泳報警裝置有兩種方式。其一，為手動報警。當(dāng)泳者發(fā)生溺水 或其它不適時，按響身上的蜂鳴報警器或啟動無線發(fā)射器將信號發(fā)給管理者報警。其二，通 過水壓，判定泳者在水下的時長，即泳者在水下時間超過一定時間則自動啟動報警。第一種方法對于身體有其它不適可能更為有效，比如，感覺心臟不適或者抽筋等。 但對于猛然嗆水，就不是完全有效，嗆水者可能瞬間窒息。尤其是對初學(xué)者，在水中手忙腳 亂甚至完全不能自理，存在耽誤報警時機(jī)的缺陷。第二種方法是間接法，其依賴于對水壓的檢測，水中不同位置其水壓也不同，而且 是連續(xù)漸變的，以多深的水壓作為泳者在水下的依據(jù)是個問題，該方法易造成誤判或漏判 的缺陷。上述兩種方法還存在有一個共同的缺陷即無線信號在水中的衰減很快，信號很 難被水上接收設(shè)備接收，水下的聲光也不易被水面上監(jiān)護(hù)者發(fā)現(xiàn)和聽見。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低，使用方便，可視化，無需 溺水者操作報警裝置，該裝置基于呼吸和溫差檢測的方式，結(jié)合自動啟動閃爍浮標(biāo)實(shí)現(xiàn)自 動及時可視報警，從而達(dá)到準(zhǔn)確及時地發(fā)現(xiàn)游泳溺水，避免傷亡事故發(fā)生的基于呼吸和溫 差檢測游泳安全的自動報警裝置。針對上述存在的缺陷或不足，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種基于呼吸和溫 差檢測游泳安全的自動報警裝置由溫度采集單元、數(shù)據(jù)處理與控制單元、發(fā)光浮標(biāo)報警單 元組成，本實(shí)用新型的特殊之處在于所述溫度采集單元采集游泳者的呼吸溫度和人體周圍 環(huán)境溫度信息輸入到數(shù)據(jù)處理與控制單元，所述數(shù)據(jù)處理與控制單元根據(jù)人體呼吸溫度特 征以及水溫特征輸出門控制信號，所述門控制信號送到發(fā)光浮標(biāo)報警單元的輸入端，從而 釋放發(fā)光浮標(biāo)浮出水面報警，所述數(shù)據(jù)處理與控制單元由呼吸分析、溺水特征識別、計(jì)時參 數(shù)設(shè)置、電機(jī)四部分組成，所述溫度采集單元由游泳者呼吸第一溫度傳感器和游泳者周圍 環(huán)境第二溫度傳感器構(gòu)成，所述發(fā)光浮標(biāo)報警單元由浮標(biāo)箱，發(fā)光浮標(biāo)，電池分別連接組 成。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低，使用方便，可視化， 無需溺水者操作報警裝置，該裝置基于用呼吸和溫差檢測，并結(jié)合發(fā)光浮標(biāo)報警，從而達(dá)到 準(zhǔn)確和及時的發(fā)現(xiàn)游泳溺水，避免傷亡事故發(fā)生的特點(diǎn)，根據(jù)人體的呼吸特征和水溫特征共同實(shí)現(xiàn)雙報警，其一，人呼氣和吸氣時有很大溫差，會出現(xiàn)溫度的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，即所 謂溫度的波峰與波谷，通過溫差可以計(jì)算出呼吸周期，如果呼吸周期超過設(shè)定時長，即可認(rèn) 為游泳者溺水啟動報警；其二，水溫與水面上的溫度差異大，如果檢測出是水溫特征且該特 征持續(xù)時間超過設(shè)定時長也會啟動報警。本裝置采用基于呼吸和溫差綜合檢測技術(shù)，通過 發(fā)光浮標(biāo)實(shí)施可視化報警，直接反應(yīng)人體狀況，用簡單實(shí)用的方法解決了水中報警信號難 以傳輸?shù)膯栴}，廣泛用于各種游泳池，江河、湖泊及海洋游泳場。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)自動報警的工作流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步的說明參照圖1所示，一種基于呼吸和溫差檢測游泳安全的自動報警裝置，該裝置由溫 度采集單元Ml、數(shù)據(jù)處理與控制單元M2、發(fā)光浮標(biāo)報警單元M3組成，所述溫度采集單元Ml 采集游泳者的呼吸溫度和人體周圍環(huán)境溫度信息輸入到數(shù)據(jù)處理與控制單元M2，所述數(shù)據(jù) 處理與控制單元M2根據(jù)人體呼吸溫度特征以及水溫特征輸出溺水驅(qū)動信號，溺水驅(qū)動信 號驅(qū)動電機(jī)輸出門控制信號，所述門控制信號送到光浮標(biāo)報警單元M3的箱體門，自動打開 箱體門，帶有發(fā)光二極管的發(fā)光浮標(biāo)浮出水面，發(fā)光浮標(biāo)通過軟繩與浮標(biāo)箱連接，所述溫度 采集單元Ml由游泳者呼吸第一溫度傳感器和游泳者周圍環(huán)境第二溫度傳感器構(gòu)成，所述 數(shù)據(jù)處理與控制單元M2由呼吸分析、溺水特征識別、計(jì)時和電機(jī)四部分組成，所述浮標(biāo)光 報警單元M3由浮標(biāo)箱，發(fā)光浮標(biāo)，電池和發(fā)光二極管組成，所述發(fā)光浮標(biāo)上連接有發(fā)光二 極管。圖2所示，一種基于呼吸和溫差檢測游泳安全的自動報警裝置的檢測，按下述步 驟進(jìn)行1)、該裝置開機(jī)后，發(fā)光浮標(biāo)報警單元中浮標(biāo)箱內(nèi)的二極管被點(diǎn)亮，設(shè)定報警時 長、水溫；2)、溫度采集單元Ml通過第一、第二溫度傳感器分別開始采集游泳人的呼吸溫 度、周圍環(huán)境溫度，并將溫度值輸入給數(shù)據(jù)處理與控制單元；3)、數(shù)據(jù)處理與控制單元M2通過第一傳感器發(fā)出的信息對呼吸溫度進(jìn)行分析，通 過搜尋呼吸溫度波峰波谷，即搜索出呼氣時的最高溫度、吸氣時的最低溫度，并分別記錄出 現(xiàn)最低溫度和最高溫度的時間點(diǎn)，計(jì)算出完成一次呼氣和吸氣所需時間，即呼吸周期；4)、數(shù)據(jù)處理與控制單元M2通過第二傳感器發(fā)出的信息對環(huán)境溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì) 算，即與設(shè)定的水溫比較，采集的溫度在設(shè)定相應(yīng)溫度的士 1.5°C范圍內(nèi)，對應(yīng)的溫度特征 即為水溫特征；5)、如果呼吸周期大于設(shè)定的時長則給出溺水驅(qū)動信號，或者如果環(huán)境溫度為水 溫特征的持續(xù)時間超過設(shè)定的時長則也給出溺水驅(qū)動信號，該信號驅(qū)動電機(jī)動作；6)、溺水驅(qū)動信號驅(qū)動電機(jī)將浮標(biāo)箱門自動打開，浮標(biāo)在水的浮力作用下浮出水 面發(fā)光報警；[0021 ] 7 )、當(dāng)?shù)孛姹O(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)報警信號后，立即組織搶救人員救治。本裝置佩戴在游泳者的頭部，其中第一傳感器伸出對準(zhǔn)鼻子，第二傳感器安裝在 頭頂。數(shù)據(jù)處理與控制單元由微處理器和電機(jī)構(gòu)成，并完成以下4個功能1)、呼吸分析通過溫度采集單元送來的信號進(jìn)行分析處理，得出呼吸周期參數(shù)；2)、溺水特征識別對呼吸周期與溫度采集單元送來的環(huán)境溫度信號實(shí)時分析，進(jìn) 行溺水特征識別，該特征指呼吸周期超過設(shè)定時間或者水溫特性持續(xù)時間超過設(shè)定時間， 所述設(shè)定時間是指游泳者根據(jù)自身情況設(shè)置的報警時長；3)、計(jì)時及參數(shù)設(shè)置為系統(tǒng)提供時間基準(zhǔn)、報警時長及溫度設(shè)定；4)、開門通過電機(jī)自動打開浮標(biāo)箱門；3、發(fā)光浮標(biāo)報警單元M3由浮標(biāo)箱，發(fā)光浮標(biāo)，供發(fā)光二極管用的電池和發(fā)光二極 管組成。浮標(biāo)箱門打開后，攜帶有發(fā)光二極管的光浮標(biāo)浮出水面報警。綜上所述，游泳者下水之前，先將報警裝置開機(jī)，設(shè)定報警時長和水溫，然后將裝 置佩戴在游泳者的頭部，開始下水游泳，此時，溫度采集單元設(shè)置的第一溫度傳感器采集呼 吸溫度，溫度參數(shù)實(shí)時傳送到數(shù)據(jù)處理與控制單元；第二溫度傳感器采集游泳者所處的環(huán) 境溫度，該溫度參數(shù)也實(shí)時送入數(shù)據(jù)處理與控制單元。數(shù)據(jù)處理與控制單元接收來自溫度采集單元的溫度信息，一般的由于人呼吸時溫 度特征為呼氣時溫度高，吸氣時溫度低，可以搜索呼吸溫度的波峰和波谷，根據(jù)波峰波谷出 現(xiàn)的時間點(diǎn)可以計(jì)算出呼吸周期，如果在設(shè)定報警時長內(nèi)沒有檢測到呼吸周期則認(rèn)為游泳 者處于溺水狀態(tài)，則輸出溺水驅(qū)動信號；對環(huán)境溫度進(jìn)行計(jì)算，由于水中與水面以上溫度存 在差異，一旦檢測出為水溫狀態(tài)，則認(rèn)為泳者處于水下，此時啟動計(jì)時，計(jì)時超過報警設(shè)定 時長則亦輸出溺水驅(qū)動信號。不論是呼吸檢測還是溫差檢測，只要有一個超過報警設(shè)定時 長，則送出溺水驅(qū)動信號驅(qū)動電機(jī)動作，保證了告警的可靠性。發(fā)光浮標(biāo)報警單元接收到電機(jī)的門控制信號，將浮標(biāo)箱門自動打開，攜帶發(fā)光二 極管的發(fā)光浮標(biāo)浮出水面完成光報警。實(shí)施例11)、該裝置開機(jī)后，設(shè)置報警時長30秒，水溫為；2)、溫度采集單元通過第一、第二溫度傳感器分別開始采集游泳者的呼氣溫度和 吸氣溫度，周圍環(huán)境溫度，即游泳者在水里則為水溫，頭伸出水面則為水上溫度，并將溫度 值傳輸給數(shù)據(jù)處理與控制單元；實(shí)時采集，呼吸溫度每個人稍有差異，采到多少就是多少。3)、數(shù)據(jù)處理與控制單元通過第一傳感器傳來的數(shù)據(jù)測量出游泳者鼻孔處最高溫 度為35°C，且發(fā)生在第3秒鐘，最低溫度為25°C，且發(fā)生在第23秒中，則該游泳者的本 次呼吸周期為20秒；4)、數(shù)據(jù)處理與控制單元通過第二傳感器發(fā)出的信息與預(yù)先設(shè)置的溫度進(jìn)行比 較，得出環(huán)境溫度，設(shè)置的水溫為^rc,此時測出的溫度為^rc,則認(rèn)為游泳者在水下，并 開始計(jì)時；5)、設(shè)置的報警時常為30秒，由于呼吸周期為20秒，小于報警時長，則不輸出逆水
驅(qū)動信號；6)、對水溫的計(jì)時到20秒時，由于游泳者進(jìn)行了呼吸，頭會露出水面檢測到室溫特征則停止計(jì)時，由于沒有超過30秒，也不輸出逆水驅(qū)動信號，說明游泳者是安全的；實(shí)施例21)、該裝置開機(jī)后，設(shè)置報警時長為30秒，水溫為^TC ；2)、溫度采集單元通過第一、第二溫度傳感器分別開始采集游泳人的呼氣溫度和 吸氣溫度，周圍環(huán)境溫度，即游泳者在水里則為水溫，頭伸出水面則為水上溫度，并將溫度 值傳輸給數(shù)據(jù)處理與控制單元；3)、數(shù)據(jù)處理與控制單元通過第一傳感器傳來的數(shù)據(jù)測量出游泳者鼻孔處最高溫 度為35°C，且發(fā)生在第3秒鐘，之后發(fā)生溺水，數(shù)據(jù)處理與控制單元繼續(xù)搜尋溫度的波谷， 但在第33秒仍沒有測出最低溫度，即沒有測到溫度的波谷，也就是說本次呼吸周期將大于 30秒，則輸出溺水驅(qū)動信號，說明游泳者已溺水，不安全，急需搶救；4)、數(shù)據(jù)處理與控制單元通過第二傳感器發(fā)出的信息與預(yù)先設(shè)置的溫度進(jìn)行比 較，得出環(huán)境溫度，此時測出的溫度為^rc,則認(rèn)為游泳者在水下，并開始計(jì)時，由于發(fā)生溺 水，則測出的溫度始終為^rc，計(jì)時到30秒后，輸出溺水驅(qū)動信號，說明游泳者已溺水，不 安全，急需搶救；5)、此時，步驟3)或步驟4)輸出其中任一溺水驅(qū)動信號都可以驅(qū)動電機(jī)動作；6)、當(dāng)電機(jī)收到溺水驅(qū)動信號，瞬間將浮標(biāo)箱門自動打開，攜帶有發(fā)光二極管的發(fā) 光浮標(biāo)浮出水面，說明泳池或泳場有游泳者已溺水，發(fā)出了報警信號；7)、當(dāng)?shù)孛姹O(jiān)控人員看到報警信號后，立即組織搶救人員救治。
權(quán)利要求1. 一種基于呼吸和溫差檢測游泳安全的自動報警裝置，該裝置由溫度采集單元(Ml)、 數(shù)據(jù)處理與控制單元(M2)、發(fā)光浮標(biāo)報警單元(M3)組成，其特征在于所述溫度采集單元 (Ml)采集游泳者的呼吸溫度和人體周圍環(huán)境溫度信息輸入到數(shù)據(jù)處理與控制單元(M2)，所 述數(shù)據(jù)處理與控制單元(M2)根據(jù)人體呼吸溫度特征以及水溫特征輸出門控制信號，所述門 控制信號送到發(fā)光浮標(biāo)報警單元(M3)的輸入端，從而釋放發(fā)光浮標(biāo)浮出水面報警，所述數(shù) 據(jù)處理與控制單元(M2)由呼吸分析、溺水特征識別、計(jì)時參數(shù)設(shè)置、電機(jī)四部分組成，所述 溫度采集單元(Ml)由游泳者呼吸第一溫度傳感器和游泳者周圍環(huán)境第二溫度傳感器構(gòu)成， 所述發(fā)光浮標(biāo)報警單元(M3)由浮標(biāo)箱，發(fā)光浮標(biāo)，電池分別連接組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了基于呼吸和溫差檢測游泳安全的自動報警裝置，該裝置的溫度采集單元采集游泳者呼吸和人體周圍環(huán)境溫度信息輸入到數(shù)據(jù)處理與控制單元，數(shù)據(jù)處理與控制單元驅(qū)動電機(jī)動作，電機(jī)驅(qū)動光浮標(biāo)報警。檢測方法溫度采集單元通過第一、第二溫度傳感器采集游泳人的呼吸溫度、周圍環(huán)境溫度值傳輸給數(shù)據(jù)處理與控制單元；數(shù)據(jù)處理與控制單元搜尋呼吸溫度波峰波谷，計(jì)算呼吸周期；數(shù)據(jù)處理與控制單元計(jì)算出環(huán)境溫度；呼吸周期判斷呼吸停止時長給出報警信號；水溫時長給出報警信號；組織搶救人員救治。結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低，可視化，報警易被發(fā)現(xiàn)，使用方便，無需溺水者操作報警裝置，廣泛用于各種游泳池，江河、湖泊及海詳游泳場。
文檔編號G08B21/08GK201936423SQ201120074779
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者劉穎, 姚向龍, 寇小滿, 王鑫煜, 蘇雨崝, 郭強(qiáng) 申請人:西安高新第一中學(xué)