一种水上救生设备及其使用方法与流程

1.本发明涉及水上救生技术领域，具体为一种水上救生设备及其使用方法。


背景技术：

2.水上救生是指人们在水上活动时发生意外事故时所采取的救助措施，而在水上救生过程中，会使用到各式各样的救援设备，例如比较常见的抛投器，可以将救援设备抛投送至被救人员身旁，抛绳器，又名撇缆枪、抛绳枪及抛投器等，是一种远距离抛射绳索的器材。主要应用于海上救援、武瞥特种部队救援、消防救援、洪游急流等救援相关领域。根据其用途不同，缆绳及弹体形式各不相同，可用来抛射带缆自动充气救生圈及带缆勾等。按抛绳器的动力来源不同，可分为火药抛绳器和气动抛绳器两种形式。火药抛绳器在传统火药枪基础上改进而来，以火药为动力，但火药抛绳器有作业及储存火药危险较大，火药易受潮失效等致命缺陷，逐渐被气动抛绳器代替。
3.现有气动抛绳器形式各样，仍其基本原理一致，都是以高压空气为动力，以高压空气瞬间释放产生的高速气流的推动作用发射，高压气体储存在抛绳器的工作气腔或气瓶内，由于高压气体具有一定危险性，抛绳器一般设置一保险机构；在使用过程中，首先需要将救援弹的连接筒内的拉绳拽出一段，系在启动手柄上，调整救援弹的发射角度，并发开阀门释放所需要的一定压力气力，按下手柄上的开关，高压空气瞬间释放，产生高速气流作用到救援弹的连接筒上，使得救援弹发射出去，救援弹具有流线型的弹体设计，并且带有尾翼，不仅提高了弹体的飞行稳定性，还提高了弹体抗风干扰的性能。救援弹中触发剂遇水后会迅速溶解，底座里的顶杆在压簧的作用下撞击刺针，刺破co2气瓶，向救生圈内充气，使之迅速膨胀使得救生圈充气膨胀，通过拉绳将被被救人员及时托移至岸上救援，大大缩短被救援人员在水上意外时的救援时间，提高被救援人员的生存几率。
4.现有的救生设备使用中瞄准困难，大多数抛绳器并未配备专用瞄准具或简易瞄具，难以对目标进行精确瞄准，用改变气压调整射程操作不便，不能精确发射至被救援人员身边，且现有的抛投器由于过于笨重，不方便携带，且无法及时判断出人员的溺水情况，通常都是由援救人员观察发现，无法保障救援设备在夜间使用情况，因此有必要对现有技术进行改进，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种水上救生设备及其使用方法，解决以下技术问题：
6.如何在救生设备对被救人员非正常状态下实现进行精确救援。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
8.一种水上救生设备，包括：
9.手环，用于用户的轨迹参数、心跳参数、摆臂参数及当前环境下的声音参数实时监测并发射信号；
10.控制器，用于接收手环所发出信息并进行分析处理，根据结果及时发出信息；
11.发射装置，用于通过发射救援设备救援用户；
12.调节机构，用于接收控制器发出信息并调整发射装置；
13.所述手环与控制器通信相连，所述控制器根据当前的心跳参数、摆臂参数对人员运动状态参数进行判断及根据当前检测的轨迹参数、声音参数对人员安全状态进行判断，根据判断结果调节发射装置。
14.进一步地，所述发射装置包括保护罩，所述保护罩内设置有气缸，所述保护框外壁通过卡扣固定安装有发射管，所述发射管的顶部固定卡接有支架，所述支架内壁固定安装有启动杆，所说启动杆的一端设置有保险按钮，所述支架上转动连接有发射开关，所述发射管远离保护罩的一端卡接有救援弹，所述救援弹的底部设置有救援绳。
15.进一步地，所述调节机构包括发射台，所述发射台的竖板上贯穿开设有开槽，所述开槽内转动连接有螺纹杆，所述螺纹杆的外表面螺纹连接有高度盘，所述开槽内滑动连接有竖向板，所述高度盘的两端外壁与竖向板的内壁滑动连接，所述高度盘的一端通过转杆与保护罩转动连接，两个所述竖向板的内壁均贯穿螺纹连接有竖向往复杆，所述发射台的底板上滑动连接有竖向杆，所述竖向杆的远离发射台的一端通过连接杆与发射管的底部转动连接，所述支架的一侧转动安装有电子测距仪。
16.进一步地，所述发射台的底板上开设有与竖向杆运动轨迹相适配的滑槽，所述滑槽呈u型设计。
17.进一步地，所述救援弹的尾部固定安装有尾翼，所述救援绳的一端救援弹上的线槽固定连接，所述救援绳的另一端与支架的外表面捆绑连接。
18.一种水上救生设备使用方法，所述方法包括：
19.s1、获取用户的预置信息，所述预置信息包括用户的身高及手臂长度；
20.s2、通过摆臂检测器采集用户的摆臂参数s、通过gps定位器采集用户的移动轨迹参数m，通过心率检测器采集用户的单位时间内心跳参数h，通过摆臂检测器采集用户的摆臂参数s，通过声音检测器采集当前环境下的声音参数v，将各参数传递至控制器；
21.s3、控制器根据监测数据分析获得运动状态值，根据生理状态参数获得用户的身体状态值，根据运动状态及身体状态实时判断用户的安全状态，并及时反馈给调节机构。
22.进一步地，所述步骤s3中的身体状态参数b(t)的计算方法为：
23.根据当前时间前当前环境下对于有关救援词汇vh进行判断，
24.若vh》0，则直接发射求救信号；
25.否则，对身体状态参数b(t)进行判断；
26.通过公式当前时间身体状态参数b(t)；
27.其中，h(t)为当前时间前平均心跳随时间变化的值，n/s；h0为当前时间前的心跳次数变化标准区间值，n/s；n0为n(t)的标准区间值，vh为当前时间前检测到所有与救援相近词汇的次数，词汇的次数，为经验系数；
28.n(t)的获取过程为：
29.采集并绘制当前时间前特定时间内声音分贝曲线v(t)；
30.通过v'(t)＝0得到分贝解集次数α；
31.推算出n(t)＝α。
32.进一步地，所述步骤s3中的运动状态参数b(t)的计算方法为：
33.通过公式获得当前时间摆臂频率稳定值fr(t)；
34.其中，fi(t)为当前时间前特定时间内的所获得的摆臂频率值，为当前时间前特定时间内的所获得的摆臂频率标准值，n为当前时间前特定时间内所采集的摆臂频率次数；
35.通过公式获得当前时间运动状态参数p(t)；
36.其中，f(t)为当前时间摆臂频率值，f0用户运动手臂摆动的频率标准值，fr0为当前时间摆臂频率稳定标准值；m(t)为当前时间内轨迹对标准数据库的对比值的重合度；m0为当前运动时间的轨迹重合度标准值，ξ1、ξ2、ξ3为补偿系数。
37.进一步地，所述步骤s3中用户的安全状态的判断过程为：
38.根据监测数据获取各个时间段的身体状态参数b(t)，将b(t)与预设阈值b
th
(t)进行比对：
39.若b(t)＜b
th
(t)，则判断该用户处于正常状态，并继续保持监测；
40.否则，通过该用户的运动状态p(t)进一步判断；
41.根据监测数据获取当前时间的运动状态参数p(t)，将p(t)与预设阈值p
th
(t)进行比对：
42.若p(t)＜p
th
(t)，则判断该用户处于正常状态，并继续保持监测；
43.否则，则判断该用户处于危险状态，并及时发送救援信号。
44.本发明的有益效果：
45.(1)本发明通过手环自动识别用户有关救援词汇的次数进行直接判断，进而能够在用户处于危险状态前及时的做出救援措施。
46.(2)本发明通过对用户运动中的身体状态参数判断的基础上，通过用户运动状态参数进一步判断，能够进一步提高对用户状态安全判断的准确性。
47.(3)本发明通过调节机构的设置，通过电机带动螺纹杆的转动，带动高度盘可以往复转动，同时竖向往复杆带动两个竖向板在开槽中移动方向相反，在竖向板的限位作用下使得高度盘上下往复，实现对发射机构水平角度和垂直角度的改变，保障发射机构的精准救援。
附图说明
48.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
49.图1是本发明水上救生设备的发射结构及调节机构示意图；
50.图2是本发明发射结构侧视图；
51.图3是本发明调节机构各零部件示意图；
52.图4是本发明手环结构示意图；
53.图5是本发明实施例中水上救生设备方法的逻辑框图。
54.附图标记：1、手环；2、控制器；3、发射装置；301、保护罩；302、气缸；303、发射管；304、支架；305、启动杆；306、保险按钮；307、发射开关；308、救援弹；309、救援绳；4、调节机构；401、发射台；402、螺纹杆；403、高度盘；404、竖向板；405、竖向往复杆；406、竖向杆；407、电子测距仪。
具体实施方式
55.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
56.请参阅图1-5所示，提供了一种水上救生设备及其使用方法，包括：手环1，用于用户的轨迹参数、心跳参数、摆臂参数及当前环境下的声音参数实时监测并发射信号；控制器2，用于接收手环1所发出信息并进行分析处理，根据结果及时发出反馈信息；发射装置3，用于通过发射救援弹308救援用户；调节机构4，用于接收控制器2发出信息并调整发射装置3；
57.手环1与控制器2通信相连，控制器2根据当前的心跳参数h、摆臂参数s参数对人员运动状态参数进行判断及根据当前检测的轨迹参数m、声音参数v对人员安全状态进行判断，根据判断结果调节发射装置3，通过控制器2、调节机构4、手环1之间的相互配合，用户出现安全风险时及时的做出救援措施，提高了设备救援的精准性，保障了用户的安全性。
58.调节机构4包括发射台401，发射台401的竖板上贯穿开设有开槽，开槽内转动连接有螺纹杆402，螺纹杆402的外表面螺纹连接有高度盘403，开槽内滑动连接有竖向板404，高度盘403的两端外壁与竖向板404的内壁滑动连接，高度盘403的一端通过转杆与保护罩301转动连接，两个竖向板404的内壁均贯穿螺纹连接有竖向往复杆405，竖向往复杆405及螺纹杆402均通过电机驱动转动，电机可以正反转动且与外部电源电性相连，发射台401的底板上滑动连接有竖向杆406，发射台401的底板上开设有与竖向杆406运动轨迹相适配的滑槽，滑槽呈u型设计，竖向杆406的远离发射台401的一端通过连接杆与发射管303的底部转动连接，支架304的一侧转动安装有电子测距仪407，通过电机带动螺纹杆402的转动，带动高度盘403可以往复转动，同时竖向往复杆405带动两个竖向板404在开槽中移动方向相反，在竖向板404的限位作用下使得高度盘403上下往复，实现对发射机构水平角度和垂直角度的改变，保障发射机构的精准救援。
59.发射装置3包括保护罩301，保护罩301内设置有气缸302，保护框外壁通过卡扣固定安装有发射管303，发射管303的顶部固定卡接有支架304，支架304内壁固定安装有启动杆305，所说启动杆305的一端设置有保险按钮306，支架304上转动连接有发射开关307，发射管303远离保护罩301的一端卡接有救援弹308，救援弹308的底部设置有救援绳309，救援弹308的尾部固定安装有尾翼，救援绳309的一端救援弹308上的线槽固定连接，救援绳309的另一端与支架304的外表面捆绑连接。通过释放气缸302的气压使得发射管303充满动力，将救援绳309从救援弹308的底部抽出并捆绑连接在支架304上，通过按下保险按钮306，之后启动发射开关307，将救援弹308发射至用户身边，救援弹308中的自动充气救生圈遇水后自动膨胀，为用户提供救援装置，保障了用户的生存安全。
60.作为本发明的一种方法，方法包括：步骤s1为获取用户的预置信息，所述预置信息
包括用户的身高及手臂长度；
61.步骤s2为通过摆臂检测器采集用户的摆臂参数s、通过gps定位器采集用户的移动轨迹参数m，通过心率检测器采集用户的单位时间内心跳参数h，通过摆臂检测器采集用户的摆臂参数s，通过声音检测器采集当前环境下的声音参数v，将各参数传递至控制器2，其采用的摆臂参数s、轨迹参数m、声音参数v、心跳参数h参数均不相同，因此本实施例在系统正式工作时根据作业的种类对系统的相关工作参数进行调整，能够确保对不同状态下用户安全性判断的精确性。
62.步骤s3为控制器2根据生理状态参数获得用户的身体状态参数值，根根据监测数据分析获得运动状态参数值，根据运动状态参数及身体状态参数实时判断用户的安全状态，并及时反馈给调节机构4；
63.作为本发明的一种实施方式，步骤s3中的身体状态参数b(t)的计算方法为：
64.根据当前时间前当前环境下对于有关救援词汇vh进行判断，
65.若vh》0，则直接发射求救信号；
66.否则，对身体状态参数b(t)进行判断；
67.通过获得当前时间身体状态参数b(t)；
68.其中，h(t)为当前时间前平均心跳随时间变化的值，n/s；h0为当前时间前的心跳次数变化标准区间值，n/s；n0为n(t)的标准区间值，vh为当前时间前检测到所有与救援相近词汇的次数，词汇的次数，为经验系数；
69.n(t)的获取过程为：采集并绘制当前时间前特定时间内声音分贝曲线v(t)，通过v'(t)＝0得到分贝解集次数α，推算出n(t)＝α。
70.根据上述技术方案，h(t)表现了当前时间前平均心跳量系数对运动状态参数的影响情况；n(t)表现了当前时间前特定时间内声音分贝用户对运动状态的影响状情况；体现了心跳参数对运动状态参数的影响因素；体现了声音状态系数对运动状态的影响因素；；因此通过能够对用户运动状态参数进行判断；
71.需要说明的是，为经验系数，由实际试验数据设定；
72.心跳次数变化标准函数h0根据用户不同运动状态在不同时间区间内达到标准值的试验数据设定；
73.声音分贝求导标准函数n0根据用户不同声音分贝求导值在不同时间内达到要求的试验数据设定。
74.作为本发明的一种实施方式，步骤s3的中运动状态参数b(t)的计算方法为：
75.通过公式获得当前时间摆臂频率稳定值fr(t)；
76.其中，fi(t)为当前时间前特定时间内的所获得的摆臂频率值，为当前时间前特定时间内的所获得的摆臂频率标准值，n为当前时间前特定时间内所采集的摆臂频率
次数；
77.通过公式获得获得当前时间运动状态参数p(t)；
78.其中，f(t)为当前时间摆臂频率值，f0用户运动手臂摆动的频率标准值，fr0为当前时间摆臂频率稳定标准值；m(t)为当前时间内轨迹对标准数据库的对比值的重合度；m0为当前运动时间的轨迹重合度标准值，ξ1、ξ2、ξ3为补偿系数。
79.根据上述技术方案，fr(t)表现了当前时间前特定时间内摆臂频率的相对稳定性对身体状态参数的影响情况；f(t)表现了当前时间前特定时间内摆臂频率大小的对身体状态的影响状情况；m(t)表现了用户当前时间内轨迹的重合度对身体状态的影响状情况；体现了当前时间内摆臂频率稳定性对身体状态参数的影响因素；体现了当前时间内用户摆臂频率大小对身体状态的影响因素；体现了当前时间用户轨迹参数的重合度对身体状态的影响因素；因此通过能够对用户身体状态进行判断；
80.需要说明的是，ξ1、ξ2、ξ3为补偿系数，由实际试验数据设定；
81.手臂摆动的频率标准函数f0根据用户不同身体状态参数在不同时间区间内达到标准值的试验数据设定；
82.摆臂频率稳定标准值函数fr0根据用户不同摆臂频率在不同身体状态下达到要求的试验数据设定；
83.轨迹重合度标准函数m0根据用户不同移动轨迹在标准库不同重合度达到要求的试验数据设定；
84.作为本发明的一种实施方式，步骤s3用户的安全状态的判断过程为：
85.根据监测数据获取各个时间段的身体状态参数b(t)，将b(t)与预设阈值b
th
(t)进行比对：
86.若b(t)＜b
th
(t)，则判断该用户处于正常状态，并继续保持监测；
87.否则，通过该用户的运动状态p(t)进一步判断；
88.根据监测数据获取当前时间的运动状态参数p(t)，将p(t)与预设阈值p
th
(t)进行比对：
89.若p(t)＜p
th
(t)，则判断该用户处于正常状态，并继续保持监测；
90.否则，则判断该用户处于危险状态，并及时发送救援信号，通过对用户运动中的身体状态参数判断的基础上，通过用户运动状态参数进一步判断，能够进一步提高对用户状态安全判断的准确性。
91.根据上述技术方案,特定时间指的是用户根据在当年时间之前根据实验数人为设定的时间段，电子测距仪407、控制器2、电机均与外部电源电性相连，且电机可以正反转动。
92.本发明的工作原理：手环1安装在用户手臂上，检测用户的参数并发送至控制器2，通过分析对比判断运动状态参数和身体状态参数进行调节机构4，通过gps定位器计算出发
射器与用户之间的位置关系，通过电机带动螺纹杆402的转动，带动高度盘403可以往复转动，同时竖向往复杆405带动两个竖向板404在开槽中移动方向相反，在竖向板404的限位作用下使得高度盘403上下往复，实现对发射机构水平角度和垂直角度的改变，通过电子测距仪407测量与用户之间的距离和角度，根据气缸302的释放的气压和救援弹308的重量计算出发射装置3救援绳309有限条件下最佳调节发射装置3的发射角度，保障发射机构的精准救援，并控制器2持续反馈救援信息给调节机构4，使得救援人员可以及时发现并通过启动发射开关307，将救援圈发射至用户附近，待用户安全趴在救援圈上拉动绳索救援用户。
93.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

技术特征：
1.一种水上救生设备，其特征在于，包括：手环(1)，用于用户的轨迹参数、心跳参数、摆臂参数及当前环境下的声音参数实时监测并发射信号；控制器(2)，用于接收手环(1)所发出信息并进行分析处理，根据结果及时发出信息；发射装置(3)，用于通过发射救援设备救援用户；调节机构(4)，用于接收控制器(2)发出信息并调整发射装置(3)；所述手环(1)与控制器(2)通信相连，所述控制器(2)根据当前的心跳参数、摆臂参数参数对人员运动状态参数进行判断及根据当前检测的轨迹参数、声音参数对人员安全状态进行判断，根据判断结果调节发射装置(3)。2.根据权利要求1所述的一种水上救生设备，其特征在于，所述发射装置(3)包括保护罩(301)，所述保护罩(301)内设置有气缸(302)，所述保护罩(301)外壁通过卡扣固定安装有发射管(303)，所述发射管(303)的顶部固定卡接有支架(304)，所述支架(304)内壁固定安装有启动杆(305)，所说启动杆(305)的一端设置有保险按钮(306)，所述支架(304)上转动连接有发射开关(307)，所述发射管(303)远离保护罩(301)的一端卡接有救援弹(308)，所述救援弹(308)的底部设置有救援绳(309)。3.根据权利要求2所述的一种水上救生设备，其特征在于，所述调节机构(4)包括发射台(401)，所述发射台(401)的竖板上贯穿开设有开槽，所述开槽内转动连接有螺纹杆(402)，所述螺纹杆(402)的外表面螺纹连接有高度盘(403)，所述开槽内滑动连接有竖向板(404)，所述高度盘(403)的两端外壁与竖向板(404)的内壁滑动连接，所述高度盘(403)的一端通过转杆与保护罩(301)转动连接，两个所述竖向板(404)的内壁均贯穿螺纹连接有竖向往复杆(405)，所述发射台(401)的底板上滑动连接有竖向杆(406)，所述竖向杆(406)的远离发射台(401)的一端通过连接杆与发射管(303)的底部转动连接，所述支架(304)的一侧转动安装有电子测距仪(407)。4.根据权利要求3所述的一种水上救生设备，其特征在于，所述发射台(401)的底板上开设有与竖向杆(406)运动轨迹相适配的滑槽，所述滑槽呈u型设计。5.根据权利要求2所述的一种水上救生设备，其特征在于，所述救援弹(308)的尾部固定安装有尾翼，所述救援绳(309)的一端与救援弹(308)上的线槽固定连接，所述救援绳(309)的另一端与支架(304)的外表面捆绑连接。6.一种如权利要求4所述的水上救生设备的使用方法，其特征在于，所述方法包括：s1、获取用户的预置信息，所述预置信息包括用户的身高及手臂长度；s2、通过摆臂检测器采集用户的摆臂参数s、通过gps定位器采集用户的移动轨迹参数m，通过心率检测器采集用户的单位时间内心跳参数h，通过摆臂检测器采集用户的摆臂参数s，通过声音检测器采集当前环境下的声音参数v，将各参数传递至控制器(2)；s3、控制器(2)根据生理状态参数获得用户的身体状态值，根据监测数据分析获得运动状态值，根据运动状态参数及身体状态参数实时判断用户的安全状态，并及时反馈给调节机构(4)。7.根据权利要求6所述的一种水上救生设备的使用方法，其特征在于，所述s3的中身体状态参数b(t)的计算方法为：根据当前时间前当前环境下对于有关救援词汇v
h
进行判断，
若v
h
>0，则直接发射求救信号；否则，对身体状态参数b(t)进行判断；通过获得当前时间身体状态参数b(t)；其中，h(t)为当前时间前平均心跳随时间变化的值，n/s；h0为当前时间前的心跳次数变化标准区间值，n/s；n0为n(t)的标准区间值，v
h
为当前时间前检测到所有与救援相近词汇的次数，次数，为经验系数；n(t)的获取过程为：采集并绘制当前时间前特定时间内声音分贝曲线v(t)；通过v'(t)＝0得到分贝解集次数α；推算出n(t)＝α。8.根据权利要求6所述的一种水上救生设备的使用方法，其特征在于，所述s3的中运动状态参数b(t)的计算方法为：通过公式获得当前时间摆臂频率稳定值fr(t)；其中，f
i
(t)为当前时间前特定时间内的所获得的摆臂频率值，为当前时间前特定时间内的所获得的摆臂频率标准值，n为当前时间前特定时间内所采集的摆臂频率次数；通过公式获得当前时间运动状态参数p(t)；其中，f(t)为当前时间摆臂频率值，f0用户运动手臂摆动的频率标准值，fr0为当前时间摆臂频率稳定标准值；m(t)为当前时间内轨迹对标准数据库的对比值的重合度；m0为当前运动时间的轨迹重合度标准值，ξ1、ξ2、ξ3为补偿系数。9.根据权利要求6所述的一种水上救生设备的使用方法，其特征在于，所述s3用户的安全状态的判断过程为：根据监测数据获取各个时间段的身体状态参数b(t)，将b(t)与预设阈值b
th
(t)进行比对：若b(t)＜b
th
(t)，则判断该用户处于正常状态，并继续保持监测；否则，通过该用户的运动状态p(t)进一步判断；根据监测数据获取当前时间的运动状态参数p(t)，将p(t)与预设阈值p
th
(t)进行比对：若p(t)＜p
th
(t)，则判断该用户处于正常状态，并继续保持监测；否则，则判断该用户处于危险状态，并及时发送救援信号。

技术总结
本发明涉及水上救生领域，具体公开了一种水上救生设备及其使用方法，包括手环，用于用户的轨迹参数、心跳参数、摆臂参数及当前环境下的声音参数实时监测并发射信号，控制器，用于接收手环所发出信息并进行分析处理，根据结果及时发出信息，发射装置，用于通过发射救援设备救援用户，调节机构，用于接收控制器发出信息并调整发射装置；本发明通过电机带动螺纹杆的转动，带动高度盘可以往复转动，在竖向板的限位作用下使得高度盘上下往复，实现对发射机构水平角度和垂直角度的改变，通过对用户身体状态参数判断的基础上，对运动状态参数进一步判断，能够进一步提高对用户状态安全判断的准确性。准确性。准确性。


技术研发人员：许祥荣
受保护的技术使用者：嘉兴市荣盛救生设备有限公司
技术研发日：2023.01.10
技术公布日：2023/4/18