一种海上救生设备及方法与流程

1.本说明书涉及海上救援技术领域，尤其涉及一种海上救生设备及其实现方法。


背景技术：

2.近年随着经济建设的飞速发展，海洋项目也在蓬勃发展，海上作业人员占据非常大的比例，随着海上公路、铁路的大量建设，海上风电项目的不断扩张，对于海上运输人员、海洋勘探技术人员和渔民等人员的生命安全保障成为了重中之重，而海上救生设备的发展，很大程度的保障了海上作业人员的生命安全。
3.目前的海上救生设备当发生落水后，一般基于触水电极开关触发救生设备进行报警定位，然而现有的触水电极开关不区分海水与淡水，也就是说不区分触水电极开关所接触的介质，导致了现有设备容易因雨雾、露水等天气环境的影响导致设备的误触发。此外，现有方式中仅基于触水电极开关的触发，使得海上救生设备进行报警定位时，存在由于海浪泼溅或者其他客观原因造成的触水电极开关误接触到海水的可能性，进而导致了海上救生设备误触发的问题。除此之外，基于压力传感器触发海上救生设备进行工作时，现有的仅基于无源压力开关触发救生设备工作时由于其灵敏度较低、可靠性较差，容易导致压力开关误触发或者不触发。而现有的有源压力传感器的精度虽然高，但是需要持续对压力传感器及cpu供电，进行压力检测与阈值判断，增加了海上救生设备的待机功耗。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本说明书一个或多个实施例提供了一种海上救生设备及其实现方法。
5.本说明书一个或多个实施例采用下述技术方案：
6.本说明书一个或多个实施例提供一种海上救生设备，设备包括控制处理模块、为所述控制处理模块提供定位信息的定位模块，将所述定位信息传输给远程救援终端设备并接收所述远程救援终端设备相关信息的通信模块；所述设备还包括：唤醒所述控制处理模块并为所述定位模块与所述通信模块提供电能的电源模块，以及联动控制所述电源模块开启的触水电极开关与无源压力开关；其中，所述无源压力开关基于隔离膜片与预紧弹性元件组成，所述触水电极开关由预设数量的电极和电导检测无源电路构成，所述预设数量的电极等距离设置于所述海上救生设备的底部，并基于非金属进行覆盖。
7.可选地，在本说明书一个或多个实施例中，所述通信模块包括：无线通信模块、北斗rd通信模块、无线通信模块天线、北斗定位通信天线；所述定位模块包括：北斗rn定位模块；
8.其中，所述无线通信模块与所述控制处理模块电性连接，用于建立所述海上救生设备与所述远程救援终端设备的短距离通信，以使所述海上救生设备中的无线通信模块天线，基于所述短距离通信发射所述定位信息与所述图像信息到所述远程救援终端设备；
9.所述北斗定位通信天线，用于所述北斗rd通信模块的信号发射与预设北斗通信系
统中北斗卫星信号的接收；
10.所述北斗rd通信模块与所述控制处理模块电性连接，用于所述控制处理模块唤醒后基于所述北斗定位通信天线与预设北斗通信系统进行通信，以基于双星有源定位获取海上救生设备的定位信息，并发送所述定位信息与图像信息到应急救助管理中心；
11.所述北斗rn定位模块与所述北斗定位通信天线相连接，用于在所述北斗rn定位模块启动成功后基于所述北斗定位通信天线接收所述预设北斗通信系统中的卫星信号，以根据对所述卫星信号的定位解算获得海上救生设备的定位信息。
12.可选地，在本说明书一个或多个实施例中，所述触水电极开关用于：
13.获取当前所处介质的电导率值，并获取所述触水电极开关中各个电极之间的相互距离以及各所述电极的截面积；
14.根据所述当前所处介质的电导率值、所述各个电极之间相互距离与所述电极的截面积确定所述触水电极开关各个电极间的当前电导值；
15.若确定当前电导值均大于预设电导值阈值，则触发所述触水电极开关的闭合。
16.可选地，在本说明书一个或多个实施例中，所述无源压力开关用于：
17.获取所述预紧弹性元件的收缩量与所述预紧弹性元件的弹性系数；
18.若确定所述预紧弹性元件的收缩量大于预设收缩量阈值，且所述预紧弹性元件的弹性系数小于预设弹性系数阈值，则确定所述无源压力开关的当前水压大于预设导通压力阈值，则所述触发所述无源压力开关的闭合。
19.本说明书一个或多个实施例提供一种所述海上救生设备的实现方法，方法包括：
20.所述触水电极开关获取各个电极之间的当前电导值，以使所述触水电极开关基于当前电导值确定是否触发闭合；
21.所述无源压力开关获取预紧弹性元件的收缩量，以基于所述预紧弹性元件的收缩量确定是否触发所述无源压力开关的闭合；
22.若所述触水电极开关与所述无源压力开关均被触发闭合，则所述海上救生设备的电源模块开启，以唤醒开启所述控制处理模块并为所述海上救生设备内各模块供电；
23.所述控制处理模块基于所述海上救生设备内的北斗rd通信模块或者所述北斗rn定位模块获取所述海上救生设备的定位信息，控制预置红外摄像头采集图像信息并控制预置频闪模块进行闪烁；
24.所述控制处理模块基于通信模块将所述定位信息与所述图像信息发送到对应的远程救援终端设备或应急救助管理中心，以便实现对与所述海上救生设备相对应的落水人员的救助。
25.可选地，在本说明书一个或多个实施例中，所述触水电极开关获取各个电极之间的当前电导值，以使所述触水电极开关基于当前电导值确定是否触发闭合，具体包括：
26.所述触水电极开关获取当前所处介质的电导率值，并获取所述触水电极开关中各个电极之间的相互距离以及各所述电极的截面积；
27.所述触水电极开关根据所述当前所处介质的电导率值、所述各个电极之间相互距离与所述电极的截面积确定所述触水电极开关各个电极间的当前电导值；
28.所述触水电极开关若确定当前电导值均大于预设电导值阈值，则触发所述触水电极开关的闭合。
29.可选地，在本说明书一个或多个实施例中，所述触水电极开关若确定当前电导值均大于预设电导值阈值，则触发所述触水电极开关的闭合，具体包括：
30.所述触水电极开关获得各所述电极之间的当前电导值；
31.若确定各所述电极之间的当前电导值均大于预设电导阈值，则所述触水电极开关开启。
32.可选地，在本说明书一个或多个实施例中，所述无源压力开关获取预紧弹性元件的收缩量，以基于所述预紧弹性元件的收缩量确定是否触发所述无源压力开关的闭合之前，所述方法还包括：
33.所述无源压力开关获取预设报警深度、所述无源压力开关当前所处介质的密度与所述无源压力开关中隔离膜片的表面积，以根据所述预设报警深度、所述密度与所述表面积计算确定所述无源压力开关的预设导通压力阈值；
34.所述无源压力开关获取无压力条件下所述预紧弹性元件中金属圆片与电极的第一相对距离，并模拟获取所述预设导通压力阈值下所述金属圆片与电极的第二相对距离，以根据所述第一相对距离与所述第二相对距离获取所述预紧弹性元件在所述预设导通压力阈值下的收缩量阈值；
35.所述无源压力开关根据所述收缩量阈值以及所述预紧弹性元件的弹力与所述隔离膜片的压力的关系，确定所述无源压力开关中预紧弹性元件的弹性系数阈值，以基于所述弹性系数阈值设置所述无源压力开关中的预紧弹性元件。
36.可选地，在本说明书一个或多个实施例中，所述无源压力开关获取预紧弹性元件的收缩量，以基于所述预紧弹性元件的收缩量确定是否触发所述无源压力开关的闭合，具体包括：
37.所述无源压力开关获取预紧弹性元件的收缩量与所述预紧弹性元件的弹性系数；
38.若确定所述收缩量大于预设收缩量阈值，且所述预紧弹性元件的弹性系数小于预设弹性系数阈值，则确定所述无源压力开关的当前水压大于预设导通压力阈值，则所述触发所述无源压力开关的闭合。
39.可选地，在本说明书一个或多个实施例中，所述控制处理模块基于所述海上救生设备内的北斗rd通信模块或者所述北斗rn定位模块获取所述海上救生设备的定位信息，具体包括：
40.所述控制处理模块获取所述北斗rn定位模块输出的对应指令，以基于预设传输协议对所述对应指令进行解析，确定所述北斗rn定位模块是否启动成功；
41.若成功，则所述控制处理模块根据所述北斗rn定位模块，获取与所述北斗rn定位模块相连接的北斗定位通信天线接收的预设北斗通信系统中的卫星信号，以根据对所述卫星信号的定位解算获得所述海上救生设备的定位信息；
42.若不成功，则所述控制处理模块根据北斗rd通信模块，获取与所述北斗rd通信模块相连接的北斗定位通信天线接收到的预设北斗通信系统发射的定位信息。
43.本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
44.通过海上救生设备中的定位模块实现了对于海上救生设备位置的确定，进而缓解了常规救生设备无法获取落水人员的位置信息，导致落水人员施救困难的问题。通过采用具有多个电极电导检测的触水电极开关与无源压力开关，联动控制电源模块，从而唤醒海
上救生设备中的控制处理模块进行定位报警的方式，避免了仅基于触水电极开关触发救生设备进行报警定位时，容易受天气等客观因素发生误报的问题，以及仅基于压力开关进行触发的方式触发可靠性较低的问题，降低了海上救生设备的误报率。
附图说明
45.为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
46.图1为本说明书实施例提供的一种海上救生设备的结构图；
47.图2为本说明书实施例提供的一种海上救生设备的实现方法的方法流程示意图；
48.图3为本说明书实施例提供的一种海上救生设备的触发报警的工作流程示意图。
具体实施方式
49.本说明书实施例提供一种海上救生设备及其实现方法。
50.随着渔业、海上交通运输业、海上交通运输业的发展，海上作业人员逐年增多，海上作业人员在基于海上作业船只等进行工作时，或者进行其他海上运输工作时，时常会受到海洋气候等影响，从而导致海上作业船只、海上运输设备等发生触礁、碰撞、沉没等事故，因此对于海上作业人员来说，海上救生设备是一项重要的安全保护设备。
51.目前，对于落水人员所采用的救生设备，主要包括救生衣、救生圈、救生绳、充气橡皮筏及救生担架等。但是常规救生设备在落水后，由于缺乏定位与报位装置，救援飞机或船舶很难找到遇险人员的位置，往往错失了72小时的黄金救援期，导致搜救效率与搜救成功率非常低。而具有定位装置的海上救生设备一般在人员发生落水情况后，由触水电极开关触发救生设备进行报警定位或者由压力开关触发救生设备进行报警定位。然而仅基于触水电极开关触发救生设备进行报警定位时由于现有触水电极开关不区分其所接触的介质，所以现有基于触水电极开关进行触发的救生设备，往往会由于雨雾、露水等天气环境的影响导致设备的误触发，因此可靠性较差。而压力开关包括无源压力开关和有源压力开关，其中现有无源压力开关存在体积大、灵敏度低、可靠性差等问题，且导通阈值为一个范围区间，无法精确到一个固定值，易导致压力开关误触发或者不触发。有源压力传感器精度高，但是需要持续对压力传感器及cpu供电，进行压力检测与阈值判断，增加了海上救生设备的待机功耗。
52.为了解决上述技术问题，本说明书实施例提供了一种海上救生设备及其实现方法，通过海上救生设备中的定位模块实现对于海上救生设备位置的确定，进而缓解了常规救生设备无法获取落水人员的位置信息，导致落水人员施救困难的问题。采用具有多个电极电导检测的触水电极开关，只有持续接触海水时才确定触发的方式，解决了现有触水电极开关不区分其所接触的介质，往往会由于雨雾、露水等天气环境的影响导致设备误报的问题。通过无源压力传感器基于收缩量确定是否进行触发的方式，解决了现有基于无源压力开关或者有源压力开关时导通阈值为一个范围区间，无法精确到一个固定值的问题，且有源压力开关需要面临持续供电的问题。同时基于触水电极开关与无源压力开关联动的方
式，解决了仅基于压力开关或仅基于触水电极开关进行触发时，触发可靠性较低的问题，降低了海上救生设备的误报率。
53.为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。
54.如图1所示，本说明书实施例提供了一种海上救生设备的结构示意图。由图1可知，一种海上救生设备，设备包括控制处理模块，为控制处理模块提供定位信息的定位模块，以及将定位信息传输给远程救援终端设备并接收远程救援终端设备相关信息的通信模块。设备还包括有唤醒该控制处理模块并为定位模块和通信模块提供电能的电源模块，以及通过联动触发来控制电源模块开启的触水电极开关与无源压力开关，基于联动触发方式唤醒控制处理模块进行定位报警的工作，通过采用具有多个电极电导检测的触水电极开关与无源压力开关组合联动的方式，只有同时满足一定电导值与压力的条件下，才会自动触发落水报警。避免了海上救生设备时刻处于工作状态时造成的高功耗问题，同时通过触水电极开关与无源压力开关的联动触发，避免了单一传感器触发造成的不可靠的问题。
55.其中，无源压力开关是基于隔离膜片与预紧弹性元件组成的。触水电极开关是由预设数量的电极和电导检测无源电路构成的，该预设数量的多个电极以等间距的距离设置在海上救生设备的底部，并通过非金属进行覆盖保护。例如：以触水电极开关应用于海上的救生设备为例，则在本说明书某应用场景下，触水电极开关共包含有四个耐海水侵蚀镀金材料的检测电极，分别为：电极a、电极b、电极c、电极d，4个电极均匀分布在海上救生设备的底部,周边覆盖非金属保护，4个电极间的距离均为2cm。基于该设置方式将传统触水电极开关由双电极检测升级成为了多电极检测，降低了触水电极开关容易受到飞溅海水等客观因素导致的误触发问题。此外，结合图1还需要说明的是，该海上救生设备中的控制处理模块能够用于设备控制、数据通信，实现定位模块、通信模块等的初始化、参数设置，定位及通信数据处理、信息交互，频闪模块闪烁、摄像头拍照等功能。
56.现有触水电极开关不区分其所接触的介质，因此容易导致触水电极开关在雨雾天气下出现误触发的问题，进而造成触水电极开关不可靠的问题。为了解决该问题，在本说明书一个或多个实施例中，触水电极开关用于获取当前所处介质的电导率值，并且获取触水电极开关中各个电极之间的相互距离以及各电极的截面积，然后根据触水电极开关获取到的当前所处介质的电导率值以及各个电极之间相互距离与极的截面积确定所述触水电极开关各个电极间的当前电导值。如果确定出各个电极当前的电导值均大于预设电导值阈值，才触发该触水电极开关，使得该触水电极开关闭合。当海上救生设备进行使用时，通过考虑海上救生设备中的触水电极开关在海水与淡水下电导值具有巨大差异的问题，使得触水电极开关可以基于当前介质的电导率值结合触水电极开关中的各个电极之间的相互距离以及各电极的截面积，获得当前各个电极之间的电导值，从而判断触水电极是否进行触发，有效避免了由于天气原因导致的误触发问题。
57.进一步地，在本说明书一个或多个实施例中，无源压力开关主要由隔离膜片与预紧弹性元件组成。在海上救生设备落水后，水压通过无源压力开关中的隔离膜片，传递给预
紧弹性元件，当水压超过预先校准设定的导通压力阈值，开关触发。在此过程中无源压力开关用于获取预紧弹性元件的收缩量与预紧弹性元件的弹性系数。如果确定预紧弹性元件的收缩量大于预设收缩量阈值，并且预紧弹性元件的弹性系数小于预先设置的弹性系数阈值，那么确定该无源压力开关的当前水压大于预设的导通压力阈值，则触发该无源压力开关的闭合。
58.进一步地，在本说明书一个或多个实施例中，如图1所示，通信模块包括：无线通信模块、北斗rd通信模块、无线通信模块天线、北斗定位通信天线；定位模块包括：北斗rn定位模块。其中，无线通信模块和控制处理模块电性连接，用于建立海上救生设备和远程救援终端设备的短距离通信，从而使得海上救生设备中的无线通信模块天线，能够通过该短距离通信发射海上救生设备的定位信息与采集设备采集到的图像信息到远程救援终端设备。北斗定位通信天线，用于北斗rd通信模块的信号发射与预设北斗通信系统中北斗卫星信号的接收，例如：对于北斗卫星定位信号的接收、北斗卫星出站信号的接收及北斗卫星入站信号的发射，此外需要说明的是该北斗定位通信天线为三合一多频组合天线。
59.北斗rd通信模块与控制处理模块电性连接，用于控制处理模块唤醒后通过北斗定位通信天线与预设北斗通信系统进行通信，并根据双星有源定位获取海上救生设备的定位信息。该北斗rd通信模块通过北斗定位通信天线与预设北斗通信系统进行通信具体过程为：北斗rd通信模块用于完成北斗卫星入站信号的格式形成、信息编码扩频、上变频、功率放大，并最终通过北斗定位通信天线发出；同时用于北斗定位通信天线接收的北斗卫星出站信号的放大、下变频、伪码捕获、跟踪、解扩、载波恢复、解调、译码，得到出站信号的信息。而北斗rn定位模块与北斗定位通信天线相连接，用于在北斗rn定位模块启动成功后基于北斗定位通信天线接收预设北斗通信系统中的卫星信号，在对卫星信号进行放大、下变频、捕获、跟踪、解扩、译码及定位解算后获得海上救生设备的定位信息。
60.进一步地，在本说明书一个或多个实施例中，如图1所示，海上救生设备还包括：与控制处理模块电性连接的红外摄像头以及与控制处理模块电性连接的频闪模块。其中红外摄像头用于根据所述控制处理模块的采集指令采集图像信息，可以通过通过预先设定的频度，定时拍摄落水人员的脸部特征以及落水人员的周边环境，然后通过海上救生设备中的无线通信模块发送给远程救援终端设备，或者通过rd通信模块发送给应急救助管理中心，使得远程救援终端设备或者应急救助管理中心可以获得落水人员的生命体征判断和周边环境，从而便于分析出合适的救援方式对落水人员进行及时救助。而频闪模块采用led专用驱动芯片，配合低功率高亮led灯珠，用于根据控制处理模块的报警指令进行报警闪烁。频闪模块在海上救生设备触发运行之后，在控制处理模块的控制下，通过频闪模块内置的光敏传感器检测当前落水人员所处环境的光照强度，如果当前的光照强度小于预先设置的光照强度阈值，那么频闪模块开启，也就是说频闪模块只在光照强度小于设定阈值时开启，并按设定频度进行闪烁报警显示，其余时间段关闭。其中，需要说明的是：光敏传感器的阻值与光照强度成反比关系，光照强度越弱，阻值越大。当手动或者自动进入落水定位报警工作状态后，光敏传感器检测外界的光照强度，并根据不同的光照强度表现出不同的阻值，当光敏传感器的阻值大于设定阈值时即为光照强度小于设定光照阈值，此时频闪模块开启。通过对光照强度阈值进行判断后进行闪烁报警的方式，实现了在低照度情况下使得周边救援船只快速确定落水人员所在位置的效果。同时，频闪模块根据其闪烁开始时间与当前时间
确定出其累计工作时间，若确定该累计工作时间大于预设时间阈值，那么为了节约海上救生设备的电量，将降低频闪模块的闪烁频度。例如：预先设置的时间周期为8小时时，如果基于根据其闪烁开始时间与当前时间确定出其累计工作时间达到了8小时，那么为了节约终端的电量，频闪模块的闪烁频度可以由1秒/次降为5秒/次。本说明书实施例中的频闪模块通过基于光照强度控制频闪开启及基于累计工作时间降低闪烁频度两种方法相结合的方式，能够大幅降低海上救生设备的平均工作功耗，延长海上救生设备的续航时间。
61.如图2所示，本说明书实施例提供了一种海上救生设备的实现方法，方法包括以下步骤；
62.s201：所述触水电极开关获取各个电极之间的当前电导值，以使所述触水电极开关基于当前电导值确定是否触发闭合。
63.首先为了避免触水电极开关短暂性接触海水造成的误触发问题，例如海上作业时溅起的水花造成的触水电极开关的误触发。本说明书实施例中，触水电极开关获取各个电极之间的当前电导值，从而通过对各个电极之间的当前电导值进行联合判断后确定触水电极开关触发，保证了海上救生设备只有在持续性接触海水时才会进行报警，提高了触水电极开关的可靠性。
64.进一步地，当前触水电极开关无法区分其所述的介质，在某些情况下容易受到雨水天气的影响导致误报率较高。那么在本说明书一个或多个实施例中，触水电极开关获取各个电极之间的当前电导值，以使触水电极开关基于当前电导值确定是否触发闭合，具体包括以下过程：
65.首先，由于海水的电导率值c在5—50ms/cm之间，淡水的电导率值c＝0.05—1ms/cm，二者具有显著区别，因此海水与淡水电导值也具有巨大的差异值。本说明书实施例中，触水电极开关先获取当前所处介质的电导率值c，并获取该触水电极开关中各个电极之间的相互距离l以及各电极的截面积s。然后触水电极开关根据当前所处介质的电导率值c、各个电极之间相互距离l与电极的截面积s确定触水电极开关的当前电导值g。也就是说根据公式确定触水电极开关的当前电导值。例如：以海水的电导率值c在5—50ms/cm之间，淡水的电导率值c＝0.05—1ms/cm之间，电极之间相互距离l＝2cm，电极截面积a＝0.1cm2为例，那么所处介质若为海水则电导值0.1cm2为例，那么所处介质若为海水则电导值即电阻为r＝1/g＝400ω—4kω。若所处介质为淡水则电导值即电阻值为r＝1/g＝20kω—400kω。根据上述过程，触水电极开关如果确定当前电导值大于预设电导值阈值，那么就触发该触水电极开关，使得该触水电极开关闭合。
66.具体地，在本说明书一个或多个实施例中，触水电极开关若确定当前电导值大于预设电导值阈值，则触发所述触水电极开关的闭合，具体包括以下过程：基于上述步骤触水电极开关逐个获取各个电极之间的当前电导值，如果确定各个电极之间的当前电导值都大于预先设置的电导阈值，那么说明触水电极开关被触发。通过各个电极之间的当前电导值
均被触发时才进行报警，使得海上救生设备只有在持续接触海水时才能够被触发，提升了触水电极开关被触发的可靠性。此外，关于电导阈值的设置与海上救生设备所处的介质有关，由于海水电导值在0.25—2.5ms之间，淡水电导值在0.0025—0.05ms之间，因此可以设置触水电极开关的电导阈值为0.1ms，当电导值＞0.1ms，即电阻值＜10kω，触水电极开关触发。由于海水的电导值远大于0.1ms的设定阈值，而淡水的电导值又远小于0.1ms的设定阈值，可以避免雨雾天气下海上救生设备被触发的问题。
67.s202：所述无源压力开关获取预紧弹性元件的收缩量，以基于所述预紧弹性元件的收缩量确定是否触发所述无源压力开关的闭合。
68.无源压力开关主要由隔离膜片与预紧弹性元件组成。在海上救生设备落水后，水压通过无源压力开关中的隔离膜片，传递给预紧弹性元件，当水压超过预先校准设定的导通压力阈值之后，开关就会被触发。本说明书实施例中，在此过程中无源压力开关首先获取预紧弹性元件的收缩量，从而方便根据该收缩量确定当前水压是否可以触发无源压力开关的闭合。
69.进一步地，为了保证无源压力开关在预紧弹性元件达到一定收缩量之后，能够触发闭合，在本说明书一个或多个实施例中，无源压力开关获取预紧弹性元件的收缩量，以基于预紧弹性元件的收缩量确定是否触发无源压力开关的闭合之前，方法还包括以下步骤：
70.首先，无源压力开关需要获取预先设置的报警深度d、以及无源压力开关当前所处介质的密度ρ和无源压力开关中隔离膜片的表面积s，从而根据该预设报警深度、密度与表面积计算确定出无源压力开关的预设导通压力阈值f。例如：设定隔离膜片的表面积为s＝1cm2，海水介质的密度为ρ＝1g/cm3，重力系数g＝9.8n/kg，设定报警深度d＝20cm，那么当水深d＝20cm时，隔离膜片所受水压即为预设导通压力阈值，如下所示为预设导通压力阈值的计算公式：
71.f1＝ρdsg＝1g/cm3
×
20cm
×
1cm2
×
9.8n/kg＝0.196n。
72.由上述可知，海上救生设备落水后，水压通过无源压力开关中的隔离膜片，传递给预紧弹性元件，而预紧弹性元件弹力f2＝k
×
δx，k为弹性系数，δx为预紧弹性元件的收缩量，为了便于无源压力开关可以在对应的深度和水压下进行触发工作，无源压力开关需要获取在无压力条件下预紧弹性元件中金属圆片与电极的第一相对距离，并模拟获取在预设导通压力阈值下金属圆片与电极的第二相对距离。从而根据第一相对距离和第二相对距离获取到预紧弹性元件在预设导通压力阈值下的收缩量阈值。然后无源压力开关根据收缩量阈值以及预紧弹性元件的弹力与隔离膜片的压力的关系，确定出无源压力开关中预紧弹性元件的弹性系数阈值，以基于所述弹性系数阈值设置该无源压力开关中的预紧弹性元件。接上述例子：设定金属圆片与电极的相对距离d＝0.1cm，则预紧弹性元件的收缩量阈值δx＝0.1cm时，预紧弹性元件的弹力f2＜隔离膜片的压力f1，才能满足在水深为20cm时，压力开关触发。则可以算出弹性系数开关触发。则可以算出弹性系数即弹性系数阈值为196n/m。
73.具体地，在本说明书一个或多个实施例中，无源压力开关获取预紧弹性元件的收缩量，以基于预紧弹性元件的收缩量确定是否触发无源压力开关的闭合，具体包括以下过程：
74.首先，无源压力开关获取预紧弹性元件的收缩量和预紧弹性元件的弹性系数。如
果确定出当前预紧弹性元件的收缩量大于预设收缩量阈值，并且预紧弹性元件的弹性系数小于预设弹性系数阈值，那么确定无源压力开关的当前水压大于预设导通压力阈值，此时能够触发该无源压力开关，使得该无源压力开关进行闭合。
75.s203：若所述触水电极开关与所述无源压力开关均被触发闭合，则所述海上救生设备的电源模块开启，以唤醒开启所述控制处理模块并为所述海上救生设备内各模块供电。
76.基于上述步骤s201与上述步骤s202，如果触水电极开关与无源压力开关都被触发了，使得触水电极开关与无源压力开关都处于闭合的状态，那么海上救生设备的电源模块开启，以便于通过电源模块唤醒控制处理模块并为海上救生设备内各个模块供电，使得海上救生设备处于工作状态。本说明书实施例中，在海上救生设备落水之后，将自动触发采用多电极电导检测的触水电极开关和无源压力开关。通过联动触发的方式，使得海上救生设备只有同时满足一定电导值与压力的条件下，触水电极开关和无源压力开关同时触发，电源模块给北斗rn定位模块、北斗rd通信模块、无线通信模块、控制与处理模块、频闪模块、cmos红外摄像头的供电回路才会开启，而海上救生设备才会开始自动触发落水报警，解决了现有触水电极开关容易受雨雾、露水、海浪泼溅等天气环境影响所导致的误触发的缺点，以及现有的压力开关灵敏度低、可靠性差、容易误触发或不触发的缺点。此外，还需要说明的是本说明书实施例中的海上救生设备还可手动开启，电源模块跳过触水电极开关与无源压力开关的阈值检测，强制给各模块上电，进入手动触发落水报警工作状态。还可手动关机，使设备强制解除报警并关机，增加了海上救生设备的适应性。
77.s204：所述控制处理模块基于所述海上救生设备内的北斗rd通信模块或者所述北斗rn定位模块获取所述海上救生设备的定位信息，控制预置红外摄像头采集图像信息并控制预置频闪模块进行闪烁。
78.基于上述过程为海上救生设备中各模块供电之后，控制处理模块根据海上救生设备内的北斗rd通信模块或者北斗rn定位模块获取海上救生设备的定位信息，以便快速锁定与该海上救生设备相对应的落水人员的位置。并且控制红外摄像头采集图像信息，以便于后续基于该图像信息分析该落水人员的体征信息和周边环境信息，从而根据该体征信息和周边环境信息确定对应的营救方案。同时，为了方便周围的船只或者其他救援设备可以在低照度情况下锁定海上救生设备所对应的落水人员，频闪模块采用led专用驱动芯片，配合低功率高亮led灯珠，用于根据控制处理模块的报警指令进行报警闪烁。且结合上述海上救生设备中对于频闪模块的说明可知，本说明书实施例中的频闪模块通过基于光照强度控制频闪开启及基于累计工作时间降低闪烁频度两种方法相结合的方式，能够大幅降低海上救生设备的平均工作功耗，延长海上救生设备的续航时间。
79.具体地，在本说明书一个或多个实施例中，控制处理模块基于海上救生设备内的北斗rd通信模块或者北斗rn定位模块获取海上救生设备的定位信息，具体包括以下过程：
80.首先，控制处理模块获取北斗rn定位模块输出的对应指令，从而根据预先设置的传输协议对相应的指令进行解析，确定出北斗rn定位模块是否启动成功。如果确定北斗rn定位模块启动成功，那么北斗rn定位模块，获取与其相连接的北斗定位通信天线接收的预设北斗通信系统中的卫星信号，从而根据北斗rn定位模块对卫星信号的定位解算获得海上救生设备的定位信息。如果不成功，那么为了避免rn定位启动时间过程所造成的营救时间
被拉长的问题，节约落水人员的救援时间，控制处理模块就根据北斗rd通信模块，获取和北斗rd通信模块相连接的北斗定位通信天线接收到的预设北斗通信系统发射的定位信息。其中，该定位信息为北斗rd通信模块通过北斗定位通信天线向北斗通信系统发送有源定位定位之后，北斗通信系统中的地面中心站根据北斗卫星转发的北斗rd通信模块的定位请求以及地面的高程数据，计算海上救生设备所在的位置。然后再将该位置通过北斗卫星发送给北斗rd通信模块，从而快速获得海上救生设备的位置。该过程中，算上rd通信模块首捕时间、发送定位请求信息至地面中心站时延、地面中心站解算位置信息时长、地面中心站发送位置信息给rd通信模块时延，整个rd有源定位时间不超过3s，相比rn冷启动首次定位时间40-60s，有效减小冷启动的定位时间，提升了整个系统的实时性，因此通过两种定位方式向结合的方式，有效提升了海上救生设备位置获取的时效性，进而增加了落水人员的救生率。
81.s205：所述控制处理模块基于通信模块将所述定位信息与所述图像信息发送到对应的远程救援终端设备或应急救助管理中心，以便实现对与所述海上救生设备相对应的落水人员的救助。
82.通过上述方式获得海上救生设备所在的位置以及红外摄像头采集的图像信息之后，本说明书实施例中的控制模块基于通信模块将定位信息与图像信息发送到对应的远程设备上，以便于实现对于使用该海上救生设备的落水人员进行救助。
83.进一步地，在本说明书一个或多个实施例中，使用该海上救生设备的落水人员在极端天气下，可能导致救援风险的提升导致部分安装有远程救援终端设备的船只无法对落水人员进行救援，因此为了在保证船只安全的前提下实现对于落水人员的有效救助。本说明书实施例中，海上救生设备首先获取采集设备采集到的图像信息，并将图像信息输入到深度学习网络模型中，从而基于该深度学习网络模型识别图像信息中所包含的风险类型，然后根据预先设置的风险条件表，获取图像信息中风险类型所对应的多个风险影响因子，从而基于该多个风险影响因子预测出风险类型所对应的风险等级。在获得图像信息所对应的风险等级后，海上救生设备确定无线通信模块的有效覆盖范围，从而通过其内置的无线通信模块将海上救生设备在上述过程中获取到的定位信息、图像信息以及图像信息所对应的风险等级，发送给所述有效覆盖范围内安装有远程救援终端设备的船只。以便于所述有效覆盖范围内安装有远程救援终端设备的船只，根据所述图像信息所对应的风险等级确定是否进行救援。如果确定能够进行救援，则远程救援终端设备发送救援确认信息给海上救生设备，同时安装有远程救援终端设备的船只实施救援。如果不能救援，则远程救援终端设备发送无法救援的反馈信息给海上救生设备。
84.其中，需要说明的是，本说明书实施例中为了增加海上救生设备采集到的图像信息的图像特征，从而提升模型识别图像的精确度，在将图像信息输入到深度学习网络之前，方法还包括以下步骤：首先根据预先设置的分割面积将采集设备采集到的初始图像划分为多个子区域，从而获得所述初始图像的多个子区域。为了方便突出图像中包含的特殊信息避免海水与天空颜色过于接近导致的细节影响因素无法确定的问题，在获取到初始图像的多个子区域之后，根据预先设定的二值化阈值对该子区域进行二值化处理，从而获得该初始图像的二值化图像。然后为了去除图像中的噪声数据，通过预先设置的滤波核对该初始图像的二值化图像中各个图像像素点进行加权处理，从而实现对于该初始图像的二值化图像的噪声过滤，获得处理后的图像。以便于海上救生设备将处理后的图像输入传输到预设
的深度学习网络模型进行识别，输出图像信息中所包含的风险类型，从而根据预先设置的风险条件表，获取各个风险类型所对应的多个风险影响因子。
85.进一步地，本说明书实施例中，基于该多个风险影响因子预测出当前风险类型所对应的风险等级，具体包括以下步骤：将该多个风险因子输入到预先设置的向量机模型中，从而获得该向量机模型预测的当前风险类型的风险等级。其中，需要说明的是，本说明书实施例中，为了提高向量机模型预测的可靠性与准确性，首先获取与该向量机模型相对应的改进算法中的各个参数，并对各个参数进行初始化处理。还需要说明的是改进算法中的参数包括：正向搜索粒子的正向种群规模、最大迭代次数、惯性权值等。然后，根据预先设置的反学习机制初始化正向搜索粒子所构成的正向种群，以获得与该正向种群相对应的反向种群中各反向搜索粒子的坐标位置。获得各个反向搜索粒子的坐标位置之后，为了获得最优搜索粒子，本说明书实施例获取预先设置的适应度函数，从而根据预先设置的适应度函数对正向种群与反向种群中各搜索粒子的适应度值进行计算，确定出适应度值最小的搜索粒子作为初始搜索种群的最优搜索粒子。可以理解的是，适应度值越小则说明预测的结果越好。然后随机产生一个预设范围内的随机数，以基于该随机数的值确定出当前搜索种群中搜索粒子的坐标位置，通过迭代计算获取到适应度值最小的搜索粒子所对应的位置信息，以基于该位置信息确定出符合要求的预设最小二乘支持向量机模型的最优参数。再根据该最优模型参数调整改进上述向量机模型，获得优化后的向量机模型，从而提升对于风险类型的风险等级的预测精确度。
86.由上述可知，海上救生设备根据采集到的图像信息确定出了当前的风险等级，可以理解的是如果当前的风险等级大于安装有远程救援终端设备的船只可以承受的风险时，则安装有远程救援终端设备的船只无法对落水人员进行救援。因此，在本说明书一个或多个实施例中，所述有效覆盖范围内安装有远程救援终端设备的船只，根据所述图像信息所对应的风险等级确定是否进行救援，具体包括以下步骤。
87.首先获取各个安装有远程救援终端设备的船只的基本信息。其中，需要说明的是该基本信息包括：该船只的类型、总载重量、船员人数、救援设备数量与种类。对比各个安装有远程救援终端设备的船只的基本信息，以对各个船只的救援能力进行排序。例如：基于安装有远程救援终端设备的船只1和安装有远程救援终端设备的船只2的类型，如果确定安装有远程救援终端设备的船只1为渔船而安装有远程救援终端设备的船只2为专业救援船只，那么安装有远程救援终端设备的船只2的救援能力大于安装有远程救援终端设备的船只1。在基于各个船只的救援能力进行排序之后，获得船只序列以基于历史经验对船只序列中救援能力低的船只进行过滤，获得剩余船只序列。调用剩余船只序列中各个船只的历史救援信息，从而根据历史救援信息确定出剩余船只序列中各个船只所对应的最大风险等级，若所述最大风险等级大于上述分析获得的图像信息的风险等级，那么确定该剩余船只序列中的船只能够对于落水人员的救援。而为了减少救援时间，还可以获取该剩余船只序列中的船只与海上救生设备的距离，从而基于海上救生设备预先设置的距离阈值，在该剩余船只序列中筛选确定出能够进行救援的安装有远程救援终端设备的船只。
88.进一步地，如果根据风险等级确定了安装有远程救援终端设备的船只不能进行救援，则远程救援终端设备发送无法救援的反馈信息给海上救生设备。此时海上救生设备如果在预设时间间隔内持续接收不到来自于远程救援终端设备返回的救援确认信息，那么说
明周围安装有远程救援终端设备的船只均无法进行救援，或者不存在安装有远程救援终端设备的船只导致无法进行救援。此时，本说明书实施例中，为了实现对于具有海上救生设备的落水人员的及时救援，海上救生设备将并通过rd通信将定位信息、图像信息以及图像信息所对应的风险等级发送给应急救助管理中心。以辅助应急救助管理中心的救援人员确定出能够对落水人员进行救援的专业救援船只、直升机、无人机等设备，实现对于落水人员的及时救援。
89.为了实现对于海上救生设备工作的整体描述，如图3所示，本说明书一个或多个实施例中提供了一种海上救生设备的触发报警的工作流程示意图。
90.由图3可知，海上救生设备具有手动触发与自动触发两种触发方式，若为手动触发，则手动触发后启动电源模块给装置内各个模块进行供电，使得海上救生设备进入落水报警工作状态。若为自动触发的方式，那么需要判断无源压力开关受到压力值是否超过阈值，触水电极开关检测电导值是否超过阈值。只有当无源压力开关的压力值超过阈值并且触水电极开关检测到的电导值也超过阈值时，开关才会触发导通。两个开关同时导通后，才会启动电源模块给设备各个模块供电，使得海上救生设备进入落水报警工作状态。基于该方式实现了无源压力开关与触水电极开关的联动触发，相对于仅基于单一传感器的触发方式，该方式提升了触发的可靠性，降低了设备误触发的概率。海上救生设备进入落水报警工作状态之后，开始进行定位、图像采集，并定时上报定位信息与图像信息。如果与海上救生设备相对应的安装有远程救援终端设备的可行驶救援设备位于救援范围内，并且安装有远程救援终端设备的可行驶救援设备具有救援能力，那么海上救生设备就通过无线通信模块将定位信息与图像信息传输给该远程救援终端设备。如果海上救生设备相对应的远程救援终端设备不位于救援范围内，或者远程救援终端设备不具有救援能力，那么海上救生设备就通过北斗rd通信模块将定位信息和图像信息传输给应急救助管理中心。通过多种通信传输方式传输给对应的远程救援终端设备或者应急救助管理中心，使得具备救援能力的救援对象能够及时组织救援工作，提升了落水人员的救生率。
91.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
92.上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
93.以上所述仅为本说明书的一个或多个实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书的一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书的一个或多个实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种海上救生设备，其特征在于，所述设备包括控制处理模块、为所述控制处理模块提供定位信息的定位模块，将所述定位信息传输给远程救援终端设备并接收所述远程救援终端设备相关信息的通信模块；所述设备还包括：唤醒所述控制处理模块并为所述定位模块与所述通信模块提供电能的电源模块，以及联动控制所述电源模块开启的触水电极开关与无源压力开关；其中，所述无源压力开关基于隔离膜片与预紧弹性元件组成，所述触水电极开关由预设数量的电极和电导检测无源电路构成，所述预设数量的电极等距离设置于所述海上救生设备的底部，并基于非金属进行覆盖。2.根据权利要求1所述的一种海上救生设备，其特征在于，所述通信模块包括：无线通信模块、北斗rd通信模块、无线通信模块天线、北斗定位通信天线；所述定位模块包括：北斗rn定位模块；其中，所述无线通信模块与所述控制处理模块电性连接，用于建立所述海上救生设备与所述远程救援终端设备的短距离通信，以使所述海上救生设备中的无线通信模块天线，基于所述短距离通信发射所述定位信息与所述图像信息到所述远程救援终端设备；所述北斗定位通信天线，用于所述北斗rd通信模块的信号发射与预设北斗通信系统中北斗卫星信号的接收；所述北斗rd通信模块与所述控制处理模块电性连接，用于所述控制处理模块唤醒后基于所述北斗定位通信天线与预设北斗通信系统进行通信，以基于双星有源定位获取海上救生设备的定位信息，并发送所述定位信息与图像信息到应急救助管理中心；所述北斗rn定位模块与所述北斗定位通信天线相连接，用于在所述北斗rn定位模块启动成功后基于所述北斗定位通信天线接收所述预设北斗通信系统中的卫星信号，以根据对所述卫星信号的定位解算获得海上救生设备的定位信息。3.根据权利要求1所述的一种海上救生设备，其特征在于，所述触水电极开关用于：获取当前所处介质的电导率值，并获取所述触水电极开关中各个电极之间的相互距离以及各所述电极的截面积；根据所述当前所处介质的电导率值、所述各个电极之间相互距离与所述电极的截面积确定所述触水电极开关各个电极间的当前电导值；若确定当前电导值均大于预设电导值阈值，则触发所述触水电极开关的闭合。4.根据权利要求1所述的一种海上救生设备，其特征在于，所述无源压力开关用于：获取所述预紧弹性元件的收缩量与所述预紧弹性元件的弹性系数；若确定所述预紧弹性元件的收缩量大于预设收缩量阈值，且所述预紧弹性元件的弹性系数小于预设弹性系数阈值，则确定所述无源压力开关的当前水压大于预设导通压力阈值，则所述触发所述无源压力开关的闭合。5.一种如权利要求1、2、3或4所述海上救生设备的实现方法，其特征在于，所述方法包括：所述触水电极开关获取各个电极之间的当前电导值，以使所述触水电极开关基于当前电导值确定是否触发闭合；所述无源压力开关获取预紧弹性元件的收缩量，以基于所述预紧弹性元件的收缩量确定是否触发所述无源压力开关的闭合；若所述触水电极开关与所述无源压力开关均被触发闭合，则所述海上救生设备的电源
模块开启，以唤醒开启所述控制处理模块并为所述海上救生设备内各模块供电；所述控制处理模块基于所述海上救生设备内的北斗rd通信模块或者所述北斗rn定位模块获取所述海上救生设备的定位信息，控制预置红外摄像头采集图像信息并控制预置频闪模块进行闪烁；所述控制处理模块基于通信模块将所述定位信息与所述图像信息发送到对应的远程救援终端设备或应急救助管理中心，以便实现对与所述海上救生设备相对应的落水人员的救助。6.根据权利要求5所述的海上救生设备的实现方法，其特征在于，所述触水电极开关获取各个电极之间的当前电导值，以使所述触水电极开关基于当前电导值确定是否触发闭合，具体包括：所述触水电极开关获取当前所处介质的电导率值，并获取所述触水电极开关中各个电极之间的相互距离以及各所述电极的截面积；所述触水电极开关根据所述当前所处介质的电导率值、所述各个电极之间相互距离与所述电极的截面积确定所述触水电极开关各个电极间的当前电导值；所述触水电极开关若确定当前电导值均大于预设电导值阈值，则触发所述触水电极开关的闭合。7.根据权利要求6所述的海上救生设备的实现方法，其特征在于，所述触水电极开关若确定当前电导值均大于预设电导值阈值，则触发所述触水电极开关的闭合，具体包括：所述触水电极开关获得各所述电极之间的当前电导值；若确定各所述电极之间的当前电导值均大于预设电导阈值，则所述触水电极开关开启。8.根据权利要求5所述的海上救生设备的实现方法，其特征在于，所述无源压力开关获取预紧弹性元件的收缩量，以基于所述预紧弹性元件的收缩量确定是否触发所述无源压力开关的闭合之前，所述方法还包括：所述无源压力开关获取预设报警深度、所述无源压力开关当前所处介质的密度与所述无源压力开关中隔离膜片的表面积，以根据所述预设报警深度、所述密度与所述表面积计算确定所述无源压力开关的预设导通压力阈值；所述无源压力开关获取无压力条件下所述预紧弹性元件中金属圆片与电极的第一相对距离，并模拟获取所述预设导通压力阈值下所述金属圆片与电极的第二相对距离，以根据所述第一相对距离与所述第二相对距离获取所述预紧弹性元件在所述预设导通压力阈值下的收缩量阈值；所述无源压力开关根据所述收缩量阈值以及所述预紧弹性元件的弹力与所述隔离膜片的压力的关系，确定所述无源压力开关中预紧弹性元件的弹性系数阈值，以基于所述弹性系数阈值设置所述无源压力开关中的预紧弹性元件。9.根据权利要求8所述的海上救生设备的实现方法，其特征在于，所述无源压力开关获取预紧弹性元件的收缩量，以基于所述预紧弹性元件的收缩量确定是否触发所述无源压力开关的闭合，具体包括：所述无源压力开关获取预紧弹性元件的收缩量与所述预紧弹性元件的弹性系数；若确定所述收缩量大于预设收缩量阈值，且所述预紧弹性元件的弹性系数小于预设弹
性系数阈值，则确定所述无源压力开关的当前水压大于预设导通压力阈值，则所述触发所述无源压力开关的闭合。10.根据权利要求5所述的海上救生设备的实现方法，其特征在于，所述控制处理模块基于所述海上救生设备内的北斗rd通信模块或者所述北斗rn定位模块获取所述海上救生设备的定位信息，具体包括：所述控制处理模块获取所述北斗rn定位模块输出的对应指令，以基于预设传输协议对所述对应指令进行解析，确定所述北斗rn定位模块是否启动成功；若成功，则所述控制处理模块根据所述北斗rn定位模块，获取与所述北斗rn定位模块相连接的北斗定位通信天线接收的预设北斗通信系统中的卫星信号，以根据对所述卫星信号的定位解算获得所述海上救生设备的定位信息；若不成功，则所述控制处理模块根据北斗rd通信模块，获取与所述北斗rd通信模块相连接的北斗定位通信天线接收到的预设北斗通信系统发射的定位信息。

技术总结
本说明书实施例公开了一种海上救生设备及其实现方法，设备包括控制处理模块、为控制处理模块提供定位信息的定位模块，将定位信息传输给远程救援终端设备并接收远程救援终端设备相关信息的通信模块；设备还包括：唤醒控制处理模块并为定位模块与通信模块提供电能的电源模块，以及联动控制电源模块开启的触水电极开关与无源压力开关；其中，无源压力开关基于隔离膜片与预紧弹性元件组成，触水电极开关由预设数量的电极和电导检测无源电路构成，预设数量的电极等距离设置于海上救生设备的底部，并基于非金属进行覆盖。并基于非金属进行覆盖。并基于非金属进行覆盖。


技术研发人员：林挺 孔洁 王伟乐 范年奔 朱其文
受保护的技术使用者：浙江中裕通信技术有限公司
技术研发日：2023.02.08
技术公布日：2023/4/18