一種姿態(tài)解算的溺水檢測預警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種姿態(tài)解算的溺水檢測預警系統(tǒng)，包括佩戴于游泳者身上的檢測裝置、設置于游泳區(qū)域四周的若干基站以及用于監(jiān)控游泳者狀態(tài)的預警終端，其中，所述檢測裝置用于檢測游泳者的運動姿態(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)解算的溺水檢測預警系統(tǒng)，能夠準確采集游泳者手腕或腳腕運動狀態(tài)，通過運動姿態(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溺水，具有判別準確度高、發(fā)現及時、適用面廣等特點。
【專利說明】一種姿態(tài)解算的溺水檢測預警系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及人身安全預警與防護領域，尤其涉及游泳場所關于溺水預警防護的安全設備。

【背景技術】
[0002]根國內對游泳人員的溺水監(jiān)測大都是依靠救護人員，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，國內游泳場所溺水報警系統(tǒng)普及率較低，現有的溺水報警系統(tǒng)存在系統(tǒng)龐大、復雜、誤報率高、實用性不強等問題，導致不能有效預防溺水事故的發(fā)生。所以，研究開發(fā)一種實用、可靠、準確的溺水預警防護安全設備，對提高人身安全，降低溺水事故發(fā)生率具有重要意義。
[0003]目前現有技術中的溺水預警系統(tǒng)存在以下問題:首先，溺水者信號易被干擾，難以準確判定。采用聲波方法鑒定是否溺水依賴于游泳者身體內含有的氣體，如果受害人的肺內充滿水，則不能有效進行信號處理；而且聲波信號包含回聲，由于泳池墻壁反射產生的噪聲信號難于消除，進而無法監(jiān)測到溺水者身體的動作，特別是泳池人數過多時，無法對每個人進行跟蹤鑒別；其次，出現溺水后，不能及時救援。在水下獲取的預警信息往往在溺水事件發(fā)生以后，延誤了施救時間，當人數過多時，無法避免的產生游泳者互相遮擋問題，不利于及時求援；最后，水下監(jiān)控設備成本高，不易推廣。水下攝像機通過觀察水下情況，獲取游泳者的影像信息，從而判斷是否溺水。但是，防水攝像機成本高，現場安裝工序復雜，不適用于小型游泳場所。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明提供一種姿態(tài)解算的溺水檢測預警系統(tǒng)，具有實用、可靠、準確的特點，能夠對溺水者進行及時救援，有效預防溺水事故發(fā)生，其
【發(fā)明內容】
如下:
[0005]一種姿態(tài)解算的溺水檢測預警系統(tǒng)，包括佩戴于游泳者身上的檢測裝置、設置于游泳區(qū)域四周的若干基站以及用于監(jiān)控游泳者狀態(tài)的預警終端，其中，所述檢測裝置用于檢測游泳者的運動姿態(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]進一步地，所述檢測裝置至少包括嵌入運動姿態(tài)解析算法的控制器、采集運動姿態(tài)并轉換為電信號的運動傳感器以及無線模塊，所述運動傳感器用于將運動姿態(tài)轉換為電信號發(fā)送至控制器，所述控制器用于對電信號進行運動姿態(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警終端。
[0008]更進一步地，預警終端至少包括主控、多接口轉換器和人機界面，所述多接口轉換器用于與每一個所述基站的通信接口進行通信，所述主控用于將溺水者與每一個基站之間的距離信息轉變?yōu)槲恢米鴺?，所述人機界面用于顯示溺水者的身份識別信息和位置坐標。
[0009]更進一步地，所述預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]更進一步地，所述預警終端為監(jiān)控中心主機、便攜式監(jiān)控設備、可攜帶的無線終端中的一種。
[0011]更進一步地，姿態(tài)解算的溺水檢測預警系統(tǒng)至少設有三個基站。
[0012]進一步地，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構，用于手動人工報警、或者開啟或關閉所述檢測設備；所述指示燈設有連接成功指示燈、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，用于現場預警。
[0014]更進一步地，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，能夠準確采集游泳者手腕或者腳腕的運動狀態(tài)，通過運動姿態(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溺水，具有溺水判別準確度高的特點。
[0018](2)續(xù)航持久，用戶體驗度高。
[0019]由于檢測裝置設計小巧，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，與現有技術中的佩戴裝置對比，具有體積小、佩戴舒服、市場潛力大等特點，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)域建立基準坐標系，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施現場救援。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。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實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)明實施例預警系統(tǒng)的功能模塊示意圖。

【具體實施方式】
[0027]為了更好地闡述本發(fā)明的技術特點和結構，以下結合本發(fā)明的優(yōu)選實施例及其附圖進行詳細描述。
[0028]參閱圖1至圖5，本發(fā)明提供一種姿態(tài)解算的溺水檢測預警系統(tǒng)，包括檢測裝置100、基站200和預警終端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溺水，并將溺水信號發(fā)送至基站200 ;若干基站200設置于游泳場所四周，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)送至預警終端300 ;預警終端300用于監(jiān)控游泳者狀態(tài)，以游泳區(qū)域建立基準坐標系，通過距離信息計算出溺水者在水中的位置坐標，向救護人員提供溺水者的位置坐標和個人信息。
[0029]如圖1、圖2所示，檢測裝置100至少包括控制器120、運動傳感器110和無線模塊130，其中，控制器120分別連接運動傳感器110和無線模塊130，運動傳感器110設有用于采集運動姿態(tài)的IIC接口，將運動姿態(tài)轉換為電信號發(fā)送至控制器120 ;控制器120內部嵌入運動姿態(tài)解析算法，對電信號濾波降噪處理后，進行運動姿態(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]運動傳感器110米集運動姿態(tài)后轉換的電信號。運動傳感器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對該電信號進行運動姿態(tài)解析，判定游泳者是否溺水。需要說明的是，通過運動姿態(tài)解析算法進行二次判定，目的是準確判定游泳者是否出現溺水現象，通過二次判定保證了判定溺水狀態(tài)準確性。
[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為小型化觸摸結構，用于手動人工報警，或者開啟或關閉所述檢測設備；指示燈140設有連接成功指示燈、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，防水外殼上設有小型防水蓋，防水蓋內部設有用于電池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進行通信。其中，天線為板上天線；功率放大器用于增強無線發(fā)射功率；無線收發(fā)芯片僅在初始化檢測與出現溺水姿態(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)域四周設有若干個基站，基站200的數量根據游泳區(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。當檢測裝置100檢測出游泳者出現溺水現象，檢測裝置100分別向三個基站發(fā)送身份識別信息，假設第一基站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確性，同時，救護人員可以從不同方向對溺水者實施救援，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進行數據通信，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，又與預警終端300進行通信，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，用于現場預警。
[0036]如圖5所示，預警終端300至少包括多接口轉換器330、主控320、人機界面310和報警裝置340，其中，多接口轉換器330與每一個基站200的通信接口 220進行通信，通信方式為RS485通信、無線通信中的一種；主控320以游泳區(qū)域建立基準坐標系，將溺水者與每一個基站之間的距離信息轉變?yōu)槲恢米鴺?；人機界面310用于顯示溺水者的身份識別信息和位置坐標。需要說明的是，預警終端300為監(jiān)控中心主機、便攜式監(jiān)控設備、可攜帶的無線終端中的一種，救援人員可在監(jiān)控中心進行溺水情況監(jiān)控，當人機界面310顯示溺水者的坐標時，可通過報警通知救援人員實施救援；預警終端300也可以攜帶在救援人員身上，在游泳區(qū)域四周進行溺水情況監(jiān)控，對溺水者及時實施救援。
[0037]綜上所述，本發(fā)明提供一種姿態(tài)解算的溺水檢測預警系統(tǒng)，能夠準確采集游泳者手腕或腳腕運動狀態(tài)，通過運動姿態(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)域建立基準坐標系，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施救援，具有判別準確度高、發(fā)現及時、適用面廣等特點。
[0038]本發(fā)明的上述實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)明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎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施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明權利要求的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種姿態(tài)解算的溺水檢測預警系統(tǒng)，包括佩戴于游泳者身上的檢測裝置(100)、設置于游泳區(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.根據權利要求1所述的姿態(tài)解算的溺水檢測預警系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測裝置至少包括嵌入運動姿態(tài)解析算法的控制器(120)、采集運動姿態(tài)并轉換為電信號的運動傳感器(110)以及無線模塊(130)，所述運動傳感器(110)用于將運動姿態(tài)轉換為電信號發(fā)送至控制器(120);所述控制器(120)用于對電信號進行運動姿態(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.根據權利要求2所述的姿態(tài)解算的溺水檢測預警系統(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警終端(300)。
4.根據權利要求3所述的姿態(tài)解算的溺水檢測預警系統(tǒng)，其特征在于，預警終端(300)至少包括主控(320)、多接口轉換器(330)和人機界面(310)，所述多接口轉換器(330)用于與每一個所述基站(200)的通信接口(220)進行通信，所述主控(320)用于將溺水者與每一個基站(200)之間的距離信息轉變?yōu)槲恢米鴺?，所述人機界面(310)用于顯示溺水者的身份識別信息和位置坐標。
5.根據權利要求4所述的姿態(tài)解算的溺水檢測預警系統(tǒng)，其特征在于，所述預警終端(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.根據權利要求1或4或5所述的姿態(tài)解算的溺水檢測預警系統(tǒng)，其特征在于，所述預警終端(300)為監(jiān)控中心主機、便攜式監(jiān)控設備、可攜帶的無線終端中的一種。
7.根據權利要求1至5中任一所述的姿態(tài)解算的溺水檢測預警系統(tǒng)，其特征在于，姿態(tài)解算的溺水檢測預警系統(tǒng)至少設有三個基站。
8.根據權利要求1所述的姿態(tài)解算的溺水檢測預警系統(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)為小型化觸摸結構，用于手動人工報警、或者開啟或關閉所述檢測設備；所述指示燈(140)設有連接成功指示燈、溺水狀態(tài)指示燈和電池電量指示燈。
9.根據權利要求1所述的姿態(tài)解算的溺水檢測預警系統(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，用于現場預警。
10.根據權利要求1所述的姿態(tài)解算的溺水檢測預警系統(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)先權日:2014年10月21日
【發(fā)明者】趙國如, 胡海濤, 寧運錕 申請人:中國科學院深圳先進技術研究院