CN102230966A - 声波感应监控及定位装置与方法 - Google Patents

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Abstract

一种声波感应监控及定位装置，包括：该声波感应监控及定位装置包括安装在受监控目标物上的水感应导体装置、安装在水域边界的至少两个声纳接收器，及通过无线装置与该至少两个声纳接收器相连的监控系统。本发明还提供一种声波感应监控及定位方法。利用本发明可供救生员随时掌控水中受监控目标物的安全，并于突发状况时及时进行报警。

Description

声波感应监控及定位装置与方法
技术领域
本发明涉及一种监控及定位装置与方法，尤其涉及一种利用声波感应对水域中的受监控目标物进行监控及定位的装置与方法。
背景技术
现如今，水上活动是许多人的最佳活动之一。尤其是在炎炎夏日，许多海水浴场、水上乐园及游泳池等可供水上活动处每天都会涌入大批人潮，游水者的生命安全成为活动提供方的一大挑战。原因在于，许多溺水事件，大多数都是因为救生员未能在第一时间内发现游水者溺水而失去宝贵的第一救援时间，且水上活动处的人潮众多时，活动提供方更难于发现有溺水者，并由此常常发生令人遗憾的溺水事件。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种声波感应监控及定位装置，其可供救生员随时掌控水中受监控目标物的安全。
鉴于以上内容，有必要提供一种声波感应监控及定位方法，其可供救生员随时掌控水中受监控目标物的安全。
所述声波感应监控及定位装置，包括：该声波感应监控及定位装置包括安装在受监控目标物上的水感应导体装置、安装在水域边界的至少两个声纳接收器及通过无线装置与该至少两个声纳接收器相连的监控系统。其中，所述水感应导体装置用于对受监控目标物没入水中的时间进行计时，并按照预先设定的时间间隔通过声波传送该统计的时间信息给所述至少两个声纳接收器。所述至少两个声纳接收器用于接收水感应导体装置所传送的声音信号并通过无线装置将该声音信号传送给监控系统。所述监控系统用于根据所述至少两个声纳接收器所接收的声音信号的强弱程度定位出各水感应导体装置与该至少两个声纳接收器之间的相对位置关系，以确定各受监控目标物的位置信息，并根据所述时间信息及位置信息分析并判断各受监控目标物是否需要救生，及当所述受监控目标物需要救生时进行报警。
所述声波感应监控及定位方法，包括步骤：开启水感应导体装置；触发该水感应导体装置对受监控目标物没入水中的时间进行计时；按照预先设定的时间间隔通过声波传送各受监控目标物没入水中的时间信息；根据至少两个声纳接收器所接收的声音信号的强弱程度定位出各受监控目标物的位置信息；根据所述时间信息及位置信息分析并判断各监控目标物是否需要救生；及当受监控目标物需要救生时进行报警。
相较于现有技术，所述声波感应监控及定位装置与方法，可供救生员随时掌控水中受监控目标物如游水者的安全，为救生工作节省了时间。
附图说明
图1是本发明声波感应监控及定位装置的运行环境示意图。
图2是安装有本发明水感应导体装置的泳镜的结构示意图。
图3是图2中的水感应导体装置的外部结构示意图。
图4是图2中的水感应导体装置的内部结构框架图。
图5是图1中的监控系统的功能模块图。
图6是本发明设置危险等级的示意图。
图7是本发明声波感应监控及定位方法的作业流程图。
具体实施方式
如图1所示，是本发明声波感应监控及定位装置的运行环境示意图。该声波感应监控及定位装置包括：监控系统2、通过无线装置与该监控系统2相连的至少两个声纳接收器20(图中示意出两个，如A、B)，及一个或多个在水域1中的受监控目标物3。所述至少两个声纳接收器20排布在水域1边界的不同位置上。以两个声纳接收器20为例，如A和B，可安装在水域1的两侧，如图1所示的位置，利用该排布可对受监控目标物3进行定位。所述监控系统2运行于掌上电脑、手机或便携式电脑中。
由于声音信号在小面积的水域1(如游泳池、水上乐园)中容易碰撞到水域1的墙壁或其它物体而出现反射、绕射或干涉，造成无法预期的严重误差，因此，本实施例中的水域1的面积较大，如海水。
另外，本实施例中的每个受监控目标物3上分别安装有一个水感应导体装置4(如图中所示的4a、4b、4c和4d)，利用该水感应导体装置4在空气中和水中导电率的不同，可判断受监控目标物3的位置，例如，判断受监控目标物3是在水中还是在空气中，水感应导体装置4的功能将在图3至图4中详细描述。本实施例以水感应导体装置4安装在泳镜上为例，如图2所示，当受监控目标物3为水域1中的游水者时，该游水者需佩戴安装有水感应导体装置4的泳镜。其中，所述水感应导体装置4安装在该泳镜两个镜框的连接处，与该泳镜成为整体。
如图3所示，是图2中的水感应导体装置4的外部结构示意图。该水感应导体装置4由一固定部40和一底座42密封组成。
本实施例中，固定部40为中间镂空的圆柱状，为了美观，固定部40的侧面可为螺纹状。固定部40的顶端安装有一个圆柱状的启动装置400，该启动装置400有部分突出在所述固定部40的顶端之上，即所述圆柱体的上底面上。其中，启动装置400的直径略小于固定部40上底面的直径。该固定部40在其镂空部分安装有一个中空部402，与启动装置400连接。当启动装置400被开启如图3所示的被按下后，中空部402注水。
所述底座42可以为四棱台状，其通过两侧的棱420和422分别与图2所述泳镜的两个镜框相连。底座42的底端有一个弧状部424，当游水者佩戴所述泳镜时，该弧状部424与游水者的鼻梁和鼻背紧密接触，以防止游泳过程中泳镜脱落。
如图4所示，是图2中的水感应导体装置4的内部结构框架图。该图所示各部件仅为示意水感应导体装置4的内部结构而定。在该图中，水感应导体装置4除了安装有图3所述的启动装置400和中空部402，还包括一个位于底座42内的放大器404、计时器406和声纳408。
在此需要说明的是，声纳408是一种利用声波在水下的传播特性，通过电波声波转换和信息处理，完成水下探测和通信任务的简易电子设备。声纳408大致可分为两类：主动与被动。其中，主动声纳的工作原理与雷达相似，会发出声音信号，通过该声音信号接触声纳接收器20后反射回来的变化，可作为计算物体的相对位置与距离的数据。被动声纳不会发出声音信号，只能通过接收来自于周围的各种音频信号来判断与识别物体。本实施例中的声纳408可接收与发送声音信号，因而为主动声纳。
当受监控目标物3没入水中如游水者潜入水后，一旦按下启动装置400，中空部402会注水，水感应导体装置4根据中空部402上下两端电压差的不同，可识别出水感应导体装置4是否位于水中。放大器404用于放大中空部402两端的电压差。计时器406在启动装置400被启动时会立即对中空部402注水的时间进行计时，以此时间可确定受监控目标物3没入水中的时间。一旦水感应导体装置4水面再次没入水中，计时器406将重新计时。
本实施例中，计时器406内还预先设定了一个时间间隔，例如20秒，声纳408按照此时间间隔通过声波向所述至少两个声纳接收器20发送计时器406所统计的时间信息，即受监控目标物3没入水中的时间。监控系统2通过无线装置接收所述至少两个声纳接收器20所接收到的声音信号，并根据该不同方向上的声纳接收器20所接收到的声音信号的强弱程度，定位出各水感应导体装置4与上述各声纳接收器20之间的相对位置关系。以水感应导体装置4a为例，若是声纳接收器A接收到来自水感应导体装置4a的声音信号较声纳接收器B强，则监控系统2可判定水感应导体装置4a距离声纳接收器A近。由于声纳接收器20的位置可自行排布，由上述已定位出的相对位置关系，可判定各水感应导体装置4与水域1的位置关系，即确定各水感应导体装置4距离水域1的哪条边界更近，以便后续紧急状况时的救生。
另外，所述计时器406可通过在水感应导体装置4中安装一个锂电池进行供电，或通过水感应导体装置4内的水压自动供电。
如图5所示，是本发明监控系统2的功能模块图。该监控系统2可安装在电脑、手机或PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)中。该监控系统2包括设置模块200、存储模块202、定位模块204、实时分析模块206及报警模块208。本发明所称的模块是完成一特定功能的计算机程序段，比程序更适合于描述软件在计算机中的执行过程，因此在本发明以下对软件描述中都以模块描述。
所述设置模块200，用于根据时间及受监控目标物3的游水技能设置危险等级。当受监控目标物3为多个时，所述设置模块200还用于对安装在该多个受监控目标物3上的水感应导体装置4进行编号，如图1中所示的编号4a、4b、4c和4d。具体而言，设置模块200在其操作界面上模拟水域1，并设定多个监控时间段，划分该多个监控时间段作为受监控目标物3的危险等级，如图6所示，设定监控时间为M秒时为一级危险区，N秒时为二级危险区，L秒时为三级危险区等。例如，当安装在受监控目标物3上的水感应导体装置4没入水中的时间达到M秒时，表明该受监控目标物3的危险等级为一。
存储模块202，用于保存所述至少两个声纳接收器20所接收的声音信号所表述的时间信息。
定位模块204，用于根据上述不同方向上的声纳接收器20所接收到的声音信号的强弱程度，定位出各水感应导体装置4与各声纳接收器20之间的相对位置关系，以确定各受监控目标物3的位置信息。所述存储模块202还用于将每个受监控目标物3的位置信息存于监控系统2中。
实时分析模块206，用于根据存储模块202中所存储的时间信息及位置信息，分析并确定每个受监控目标物3的危险等级，并根据该危险等级判断是否需要救生。其中，危险等级越高，表明受监控目标物3没入水中的时间越长，其危险性越高。本实施例中，在分析受监控目标物3的危险等级时，会考虑该受监控目标物3的游水技能。实时分析模块206根据分析结果对每个受监控目标物3的危险等级进行救生排序。
报警模块208，用于当某一个受监控目标物3需要救生时进行报警，以通报相关人员对处于危险状况的受监控目标物3进行救生，救生顺序会参考实时分析模块206所作出的救生排序。
如图7所示，是本发明声波感应监控及定位方法的作业流程图。
步骤S700，当受监控目标物3没入水中时立即开启水感应导体装置4的启动装置400，同时，中空部402注水，并触发该水感应导体装置4的计时器406对受监控目标物3没入水中的时间进行计时。本实施例中，每个计时器406中预先设定了一个时间间隔。
步骤S702，声纳408按照此时间间隔通过声波将计时器406所统计的时间信息传送给所述至少两个声纳接收器20，该至少两个声纳接收器20通过无线装置将所接收的声音信号传送给监控系统2。
步骤S704，监控系统2将所述声音信号所表述的时间信息存于存储模块202中，定位模块204根据不同方向上的声纳接收器20所接收到的声音信号的强弱程度，定位出各水感应导体装置4与各声纳接收器20之间的相对位置关系，以确定各受监控目标物3的位置信息，所述位置信息存于存储模块202中。
步骤S706，实时分析模块206根据存储模块202中所存储的时间信息及位置信息分析并判断各受监控目标物3是否需要救生。具体而言，实时分析模块206根据设置模块200预先设置的危险等级分析并确定每个受监控目标物3的危险等级，并根据该危险等级判断每个受监控目标物3是否需要救生。若判断结果为有受监控目标物3需要救生，则进入步骤S708，反之，若判断结果为没有受监控目标物3需要救生，则结束此次监控流程并开始下一轮的监控流程。
步骤S708，当有受监控目标物3需要救生时，报警模块208立即报警，以通报相关人员对处于危险状况的受监控目标物3如游水者进行救生。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种声波感应监控及定位装置，其特征在于，该声波感应监控及定位装置包括安装在受监控目标物上的水感应导体装置、安装在水域边界的至少两个声纳接收器，及通过无线装置与该至少两个声纳接收器相连的监控系统，其中：
所述水感应导体装置用于对受监控目标物没入水中的时间进行计时，并按照预先设定的时间间隔通过声波传送该统计的时间信息给所述至少两个声纳接收器；
所述至少两个声纳接收器用于接收水感应导体装置所传送的声音信号并通过所述无线装置将该声音信号传送给监控系统；及
所述监控系统用于根据所述至少两个声纳接收器所接收的声音信号的强弱程度定位出各水感应导体装置与该至少两个声纳接收器之间的相对位置关系，以确定各受监控目标物的位置信息，并根据所述时间信息及位置信息分析并判断各受监控目标物是否需要救生，及当所述受监控目标物需要救生时进行报警。
2.如权利要求1所述的声波感应监控及定位装置，其特征在于，所述水感应导体装置包括：
启动装置，安装在所述水感应导体装置的顶端；
与该启动装置相连的中空部，用于当该受监控目标物没入水中且启动装置被启动时注水；
与所述启动装置相连的计时器，用于当启动装置被启动时对中空部注水的时间进行计时，其中，该计时器内预先设定了一个时间间隔；及
声纳，用于根据所述时间间隔通过声波传送计时器所统计的时间信息给所述至少两个声纳接收器。
3.如权利要求2所述的声波感应监控及定位装置，其特征在于，所述水感应导体装置用于根据中空部在水中和空气中导电率的不同，识别出受监控目标物是否位于水中。
4.如权利要求1所述的声波感应监控及定位装置，其特征在于，所述监控系统包括：
设置模块，用于根据时间及受监控目标物的游水技能设置危险等级；
定位模块，用于根据上述至少两个声纳接收器所接收的声音信号的强弱程度定位出各水感应导体装置与该至少两个声纳接收器之间的相对位置关系，以确定各受监控目标物的位置信息；
实时分析模块，用于根据上述时间信息及位置信息分析并判断受监控目标物的危险等级，并根据该危险等级判断是否需要救生；及
报警模块，用于当受监控目标物需要救生时进行报警。
5.如权利要求4所述的声波感应监控及定位装置，其特征在于，所述设置模块还用于当受监控目标物为多个时，对安装在该多个受监控目标物上的水感应导体装置进行编号。
6.如权利要求4所述的声波感应监控及定位装置，其特征在于，所述监控系统还包括：
存储模块，用于存储所述至少两个声纳接收器所接收的声音信号所表述的时间信息，及存储各受监控目标物的位置信息。
7.一种利用权利要求1所述装置进行监控及定位的方法，其特征在于，该方法包括：
开启水感应导体装置；
触发该水感应导体装置对受监控目标物没入水中的时间进行计时；
按照预先设定的时间间隔通过声波传送各受监控目标物没入水中的时间信息；
根据至少两个声纳接收器所接收的声音信号的强弱程度定位出各受监控目标物的位置信息；
根据所述时间信息及位置信息分析并判断各监控目标物是否需要救生；及
当受监控目标物需要救生时进行报警。
8.如权利要求7所述的进行监控及定位的方法，其特征在于，该方法还包括：
根据时间及受监控目标物的游水技能设置危险等级，及当受监控目标物为多个时，对安装在该多个受监控目标物上的水感应导体装置进行编号。
9.如权利要求7所述的进行监控及定位的方法，其特征在于，该方法还包括：
存储所述至少两个声纳接收器所接收的声音信号所表述的时间信息，及存储各受监控目标物的位置信息。
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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20111102