一种游泳溺水自动报警装置及方法

1.本发明涉及一种游泳溺水自动报警装置及方法，属于智慧体育领域。


背景技术：

2.游泳是人在水环境中进行的一项特殊运动，位居“高危性体育项目”排行之首，其开展和推广过程本身具有非常大的危险性，若稍有不慎，便有可能出现溺水等事故，游泳场馆在为人们提供游泳健身场所的同时，也存在发生溺水、受伤、传染病等影响人们安全和健康的危险因素，在一些大型游泳池，例如沙滩游泳池，超大型游泳池等或者人员过多时，救生员无法及时的得到求救反馈，导致一些人员的溺水身亡，因此游泳场馆的安全保障措施显得极为重要。
3.如中国专利，申请号cn201420634146.7公开了一款游泳溺水报警装置，它主要包括：压力传感装置、发射器、遥控接收器、警报器和控制器，其主要工作原理为当游泳溺水报警装置没有在设定的时间内没有回到水平面以上时，表示游泳者在水下已经处于危险状态，控制器发出信号给发射器，发射器将信号传送给与遥控接收器，然后警报器发出报警声音，其存在的缺陷是，其仅仅只含有传感器较少，会出现精度问题，并且一个传感器的容错率也较低；工作原理很容易出现误判情况，可能游泳人员未出现溺水情况，仅仅只将装置放入水中长时间未拿出，这样也会报警，并且这种误判情况很容易出现，会造成人力、物力、及有限的救援资源的浪费与损失；其游泳溺水报警装置采用筒、孔状结构，易出现两个问题，水通过孔流进流出有一个过程，会造成灵敏度不高和长时间使用，水中的杂质也会随水流入装置内，会造成薄膜的损伤，也有可能会造成孔洞的堵塞。性能非常不可靠。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种游泳溺水自动报警装置，从而解决上述技术问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种游泳溺水自动报警装置，包括微型水压力传感器，微型加速度传感器，gps模块，esim模块以及控制器；上述设备均安装在密闭腔室内；所述密闭腔室上设置由一个安装孔；所述安装孔内安装有微型水压力传感器；所述水压力传感器、微型加速度传感器和gps模块与所述控制器相连，所述控制器与esim模块相连。
6.进一步的，所述控制器用于收集各个传感器的相关数据并通过检测判断佩戴者是否出与溺水状态。
7.进一步的，所述控制器通过esim模块与远程控制端连接，远程控制端判断后将求救信息发送到岸上接收者。
8.进一步的，所述环状密闭腔室内，所述微型水压力传感器安装在安装孔内，安装孔和水压力传感器大小相等，里面形成密闭空腔，所述微型加速度传感器安装在密闭腔体中心，所述esim模块安装在密闭腔体前侧，所述gps模块安装在后侧。
9.进一步的，所述控制器通过esim模块与远程控制终端连接；其将所接收到的传感器的具体数值实时传递给远程控制终端并进行判断人员是否溺水。
10.还包括电池模块，其安装在设备中，用于提供装置的能源动力。
11.一种游泳溺水自动报警装置的方法，包含以下步骤：
12.步骤一：设微型水压力传感器1测量的值为p1，微型加速度传感器2测量的值为a1，gps模块3测的位置信息为g1，以0.1秒采集一次数据，将信息数据整合传送到控制器5内，控制器5进而将数据通过esim模块传递给远程控制终端，进行分析处理，检测使用者是否处于溺水状态；
13.步骤二：在正常无溺水情况下，p1的值在0pa-5000pa之间，不超过10000pa，p1的变化频率在20秒30次内，并且a1的值在0.14-0.2之间变化频率也在20秒30次内；
14.步骤三：在扑救挣扎状态下，p1的值在0pa-2500pa之间，变化频率增加到1秒2次至4次，并且a1的值增加到0.8-3.2之间，变化频率增加到1秒2-3次；
15.步骤四：在已沉入水中状态下，p1值不断增加且变化频率为0，但a1值确变得很小，并且值接近于0，变化频率也为接近为0。
16.步骤五：通过远程控制端对数据进行分析，并和步骤二至步骤四的具体情况数值进行比对，进而判断人员处于何种状态。
17.步骤六：通过远程控制端判断人员处于何种状态后，远程控制端会发送求救信息给使用者附近的求救人员，求救信息包括：使用者gps信息，使用者状态信息。以便求救人员快速到达使用者所在位置进行救援。
18.当人员出与潜水状态下时，此时p1的值不断增加，p1的变化频率为0，但a1仍存在，a1的变化频率在1秒1次以上；当人员在互相嬉戏玩水情况下，p1的值接近于0，变化频率接近为0，a1的值在0.8-3.2之间，变化频率在一秒2-3次。
19.本发明的有益效果是：通过将各传感器反馈的数据实时的进行计算，判断使用者是否处于溺水状态，然后自动发送求救信息，提高了求救信息传输的速度和距离，并且为救援人员实时提供溺水人员的状态，增加救援的成功率，提高了定位的精度，结构简单，结果灵敏可靠。
附图说明
20.图1为本发明的装置结构示意图；
21.图2为本发明的模块结构示意图。
22.图中：1、微型水压力传感器，2、微型加速度传感器，3、gps模块，4、esim模块，5、控制器，6、密闭腔室，7、安装孔。
具体实施方式
23.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
24.除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描
述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
25.如图1、图2所示，一种游泳溺水自动报警装置，包括微型水压力传感器1，微型加速度传感器2，gps模块3，esim模块4以及控制器5；上述设备均安装在密闭腔室6内；所述密闭腔室6上设置由一个安装孔7；所述安装孔7内安装有微型水压力传感器1；所述水压力传感器1、微型加速度传感器2和gps模块3与所述控制器5相连；所述控制器5与esim模块4相连。
26.本实施例优选的，控制器5用于收集各个传感器的相关数据并通过检测初步判断佩戴者是否出与溺水状态。
27.本实施例优选的，控制器5通过esim模块连接远程终端，远程终端将求救信息发送到岸上接收者。
28.本实施例优选的，环状密闭腔室6内，所述微型水压力传感器1安装在安装孔7内，安装孔7和水压力传感器1大小相等，里面形成密闭空腔，所述微型加速度传感器2安装在密闭腔体6中心，所述esim模块4安装在密闭腔体6前侧，所述gps模块3安装在后侧。
29.本实施例优选的，控制器5通过esim模块与远程控制终端连接；其将所接收到的传感器的具体数值实时传递给远程控制终端并结合控制器的初步判断结果进行判断人员是否溺水。
30.本实施例优选的，还包括电池模块，其安装在设备中，用于提供装置的能源动力。
31.本装置工作原理如下：
32.设微型水压力传感器1测量的值为p1，微型加速度传感器2测量的值为a1，gps模块3测的位置信息为g1，远程终端处理的状态信息为t1，以0.1秒采集一次数据，将信息数据整合传送到控制器5内，进行分析处理，检测使用者是否处于溺水状态；具体数据处理方法如下：
33.首先，在正常无溺水情况下，p1的值在0pa-5000pa之间，不超过10000pa，p1的变化频率在20秒30次内，并且a1的值在0.14-0.2之间变化频率也在20秒30次内。
34.在扑救挣扎状态下，p1的值在0pa-2500pa之间，变化频率增加到1秒2次至4次，并且a1的值增加到0.8-3.2之间，变化频率增加到1秒2-3次。
35.在已沉入水中状态下，p1值不断增加且变化频率为0，但a1值确变得很小，并且值接近于0，变化频率也为接近为0。
36.考虑到一些人为状况下，如自行潜水，互相嬉戏玩水情况下等造成的误差，于是增加了一些判断方法如下：
37.自行潜水状况下，p1的值不断增加，p1的变化频率为0，但a1仍存在，a1的变化频率在1秒1次以上。
38.互相嬉戏玩水情况下，p1的值接近于0，变化频率接近为0，a1的值在0.8-3.2之间，变化频率在一秒2-3次。
39.手自然垂入水中状态，p1值的在某一值附近变化范围很小，变化频率为0，a1值为零，变化频率为0。
40.将采集的a1,p1进行以上方式进行处理，判断使用者是否处于溺水状态，获得状态信息。
41.在水压，加速度，变化频率处于非正常状态下，控制器5及时通过esim模块4向景区数据中心发送求救信号，其中求救信号包括了位置信息g1和状态信息t1。
42.救生员接受到信号后，及时的前往位置信息g1所在的位置救助使用者。
43.以上数据皆经过大数据对比后计算所得。
44.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种游泳溺水自动报警装置，其特征在于，包括微型水压力传感器(1)，微型加速度传感器(2)，gps模块(3)，esim模块(4)以及控制器(5)；上述设备均安装在密闭腔室(6)内；所述密闭腔室(6)上设置由一个安装孔(7)；所述安装孔(7)内安装有微型水压力传感器(1)；所述水压力传感器(1)、微型加速度传感器(2)和gps模块(3)与所述控制器(5)相连，所述控制器(5)与esim模块(4)相连。2.根据权利要求1所述的一种游泳溺水自动报警装置，其特征在于，所述控制器(5)用于收集各个传感器的相关数据并通过程序预先设定好的标准进行比较，检测判断佩戴者是否出与溺水状态。3.根据权利要求1所述的一种游泳溺水自动报警装置，其特征在于，所述控制器(5)通过esim模块将求救信息发送到岸上接收者。4.根据权利要求1所述的一种游泳溺水自动报警装置，其特征在于，所述环状密闭腔室(6)内，所述微型水压力传感器(1)安装在安装孔(7)内，安装孔(7)和水压力传感器(1)大小相等，里面形成密闭空腔，所述微型加速度传感器(2)安装在密闭腔体(6)中心，所述esim模块(4)安装在密闭腔体(6)前侧，所述gps模块(3)安装在后侧。5.根据权利要求1所述的一种游泳溺水自动报警装置，其特征在于，所述控制器(5)通过esim模块与远程控制终端连接；其将所接收到的传感器的具体数值实时传递给远程控制终端并进行判断人员是否溺水。6.根据权利要求1所述的一种游泳溺水自动报警装置，其特征在于，还包括电池模块，其安装在设备中，用于提供装置的能源动力。7.一种游泳溺水自动报警装置的方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤一：设微型水压力传感器1测量的值为p1，微型加速度传感器2测量的值为a1，gps模块3测的位置信息为g1，以0.1秒采集一次数据，将信息数据整合传送到控制器5内，控制器5进而将数据通过esim模块传递给远程控制终端，进行分析处理，检测使用者是否处于溺水状态；步骤二：在正常无溺水情况下，p1的值在0pa-5000pa之间，不超过10000pa，p1的变化频率在20秒30次内，并且a1的值在0.14-0.2之间变化频率也在20秒30次内；步骤三：在扑救挣扎状态下，p1的值在0pa-2500pa之间，变化频率增加到1秒2次至4次，并且a1的值增加到0.8-3.2之间，变化频率增加到1秒2-3次；步骤四：在已沉入水中状态下，p1值不断增加且变化频率为0，但a1值确变得很小，并且值接近于0，变化频率也为接近为0。步骤五：通过远程控制端对数据进行分析，并和步骤二至步骤四的具体情况数值进行比对，进而判断人员处于何种状态，以达到准确配置救援工具，达到缩减救援时间及增加救援效率的目的。8.根据权利要求7所述的一种游泳溺水自动报警装置的方法，其特征在于，当人员出与潜水状态下时，此时p1的值不断增加，p1的变化频率为0，但a1仍存在，a1的变化频率在1秒1次以上；当人员在互相嬉戏玩水情况下，p1的值接近于0，变化频率接近为0，a1的值在0.8-3.2之间，变化频率在一秒2-3次。

技术总结
本发明公开一种游泳溺水自动报警装置及方法，装置包括微型水压力传感器，微型加速度传感器，GPS模块，eSIM模块以及控制器；上述设备均安装在密闭腔室内；所述密闭腔室上设置由一个安装孔；所述安装孔内安装有微型水压力传感器；所述水压力传感器、微型加速度传感器和GPS模块与所述控制器相连，所述控制器与eSIM模块相连，各传感器传输数据到控制器后，经过控制器处理，检测使用者是否处于溺水状态，若处于溺水状态，则所述控制器利用eSIM模块将求救信息发送到岸上接收者；本游泳溺水自动报警装置利用多种传感器的数据，判断使用者的状态，使灵敏度大大增加，并运用eSIM模块发送信息，可以当使用者与接收者距离过远时依然可以发送求。发送求。发送求。


技术研发人员：曹智翔 于玮 谢辉 余文旺 陈茂阳
受保护的技术使用者：南通大学
技术研发日：2023.02.07
技术公布日：2023/6/27