CN103440735B - 一种游泳池溺水救生智能系统 - Google Patents

Abstract

一种游泳池溺水救生智能系统，包括智能溺水监测报警器、水下声信号接收转换装置、数据处理装置；当游泳者发生溺水情况时，智能溺水监测报警器自动发出声波信号，水下声信号接收转换装置在水下接收智能溺水监测报警器发出的声波信号、并转换为电信号、通过有线或无线通讯技术传送至数据处理装置，数据处理装置对接收的信号进行处理，精确定位溺水者在水中的位置，记录和显示溺水者水下移动轨迹；本发明的有益效果是：采用智能化和自动化的溺水报警和处理装置，克服了现有溺水救生方式的缺陷，实现了对溺水事故的智能化和自动化报警，实现了溺水救生的主动预防、预警和及时发现，基本可以避免溺水事故、特别是溺水死亡事故的发生率。

Description

一种游泳池溺水救生智能系统

技术领域

本发明属于溺水救生装置，尤其涉及一种游泳池智能化和自动化的溺水救生预警、报警系统。

背景技术

根据国家卫生部估计，我国平均每天有超过150人死于溺水（1年超过5.7万人）。世界卫生组织估算的数字则每年超过11.2万人。根据国际救生联合会的统计，世界上每年有上百万人被水夺去生命。

根据国家体育总局在2005年《第五次全国体育场地普查数据公报》统计，“我国各系统、各行业、各种所有制形式（不含港澳台地区）共有各类体育场地850080个，其中，全国游泳场馆21万多个”。由于我国对外开放的公共人工游泳池、海滩、河流、湖泊水域面积大、数量多、水域复杂、水文多变、安全措施不到位、水上水下监控存在盲区和死角、救生意识淡漠等原因，造成溺水死亡事故频繁发生。溺水死亡事故的发生，造成了经济赔付、法律责任和社会影响。

游泳项目由于其危险性，在2009年被国家体育总局和国家安监总局列为高危运动项目之一，要求全国游泳经营场所，采取更加强制性的救生安全措施，防止溺水死亡事故的发生，保证全民健身游泳者的生命安全。

目前，国内外开放的公共游泳池、海滩、湖泊等水域采用的救生方式有2种：一是绝大多数公共游泳场所采用救生员救生的方式；二是少部分游泳馆采用水下监控的方式。

无论采用以上哪种救生方式，均存在溺水死亡事故发生，不能彻底解决溺水的问题。以上国内外救生组织统计的溺水死亡人数，都是在有救生员或者水下监控的情况下发生的。

其原因如下：

1、采用救生员进行救护的方式，其工作原理和流程决定了救生员只能是在溺水者发生溺水情况之后，或者溺水已经过了一定的时间之后，才开始救护。这种救生方式，实质上是一种“被动的、事后的、已经发生了的”救生方式，不能做到“主动、预防、发生前”，另外，救生员的监控范围存在水上水下盲区和死角、存在水域面积大、水域复杂、水文多变、水面反光、以及存在救生员责任心和健康状况、人数不足等问题，因此，从本质上来讲，采用救生员救护的方法是有缺陷和缺点的，溺水事故无法避免，溺水问题不能彻底解决。国内外大量的溺水死亡事故就是证明。

2、采用水下监控的方式，在实际应用中又存在以下问题，摄像监控系统成本较高难以普及，只能适用于水质光线很好的游泳池，游泳者挡住摄像机，在公共海滩、湖泊无法安装水下摄像机等问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种游泳池溺水救生系统的智能化的解决方案,对溺水事故主动预警、预防和及时发现，避免溺水死亡事故。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种游泳池溺水救生智能系统，包括智能溺水监测报警器、水下声信号接收转换装置、数据处理装置；有多只所述智能溺水监测报警器供多名游泳者佩戴，当游泳者发生溺水情况时，智能溺水监测报警器发出声波信号，水下声信号接收转换装置在水下接收智能溺水监测报警器发出的声波信号、并转换为电信号、通过有线或无线通讯技术传送至数据处理装置，数据处理装置对接收的信号进行处理，定位溺水者在水中的位置，记录和显示溺水者水下移动轨迹；所述智能溺水监测报警器是佩戴在游泳者手腕上的、智能化的溺水报警装置，智能溺水监测报警器内设有感应水压、水深的传感器、计时器和控制芯片，智能溺水监测报警器内还设有发出声波信号的电声换能器，所述控制芯片根据传感器采集的数据，经过分析处理，通过换能器将电信号转换成声信号，当游泳者发生溺水情况时，所述电声换能器自动发出求救的声波信号；

所述水下声信号接收转换装置包括多个设置在水下的、用于接收所述智能溺水监测报警器发出的声波信号的声电换能器，以及声信号放大电路；

所述数据处理装置是设置在救生室中的计算机数据处理装置。

更进一步，所述智能溺水监测报警器中感应水压的传感器的水压探测范围是0～0.1MPa、探测误差≤100Pa。

更进一步，所述智能溺水监测报警器发出的声波信号包括预警信号和报警信号；智能溺水监测报警器的控制芯片依据水压数据测定水深位置、并根据在水下的停留时间发出预警信号和报警信号；智能溺水监测报警器预先设置发出预警信号和报警信号的临界值。

更进一步，所述智能溺水监测报警器预先设置的发出预警信号的临界值是：水下停留深度大于0.6米、连续停留时间大于3秒；所述智能溺水监测报警器预先设置的发出报警信号的临界值是：水下停留深度大于0.8米、连续停留时间大于5秒；

更进一步，所述智能溺水监测报警器设有手动操作的报警按钮，当所述报警按钮被按下时，智能溺水监测报警器发出求救的声波信号。

更进一步，所述智能溺水监测报警器发出的声波频率为：69-98KHZ；智能溺水监测报警器发出的报警信号在水下最小发射距离为100米。

更进一步，每只所述智能溺水监测报警器都具有唯一的ID编码。

更进一步，所述水下声信号接收转换装置包括至少三个设置在游泳水域水下的、不在同一直线上的所述声电换能器，用以实现所述定位溺水者在水中的位置，声电换能器接收全向方位的声波信号。

更进一步，所述水下声信号接收转换装置通过有线数据线缆将电信号传送至救生室中的数据处理装置。

更进一步，所述水下声信号接收转换装置通过线缆同设在水面之上的无线电信号发射装置连接，在救生室中设有无线信号接收装置，所述无线信号发射装置发射所述无线信号，所述无线信号接收装置接收无线信号、并通过线缆传送至数据处理装置。

本发明的有益效果是：采用智能化的溺水救生报警系统，克服了现有溺水救生方式的缺陷，实现了对溺水事故的主动预防、预警和及时发现，由于本发明设计了智能和手动两种报警技术方案，设计了预警和报警两级报警方式，基本可以避免溺水事故、特别是溺水死亡事故的发生率。

下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。

附图说明

图1是本发明系统图；

图2是本发明采用无线电通讯技术系统图。

具体实施方式

如图1、图2，一种游泳池溺水救生智能系统，包括智能溺水监测报警器10、水下声信号接收转换装置、数据处理装置30；当游泳者发生溺水情况时，智能溺水监测报警器发出声波信号，水下声信号接收转换装置在水下接收智能溺水监测报警器发出的声波信号、并转换为电信号、通过有线或无线通讯技术传送至数据处理装置，数据处理装置对接收的信号进行处理，定位溺水者在水中的位置，记录和显示溺水者水下移动轨迹。

水下声信号接收转换装置包括多个设置在水下的、用于接收所述智能溺水监测报警器发出的声波信号的声电换能器20，以及声信号放大电路；

数据处理装置是设置在救生室中的计算机数据处理装置。

智能溺水监测报警器发出的声波频率为：69-98KHZ；智能溺水监测报警器发出的报警信号在水下最小发射距离为100米。

每只所述智能溺水监测报警器都具有唯一的身份ID编码，用于区别个体的身份。

所述水下声信号接收转换装置包括至少三个设置在游泳水域水下的、不在同一直线上的所述声电换能器，用以实现所述定位溺水者在水中的位置，声电换能器接收全向方位的声波信号。

水下声信号接收转换装置通过有线通信或无线通信方式将电信号传送至救生室中的数据处理装置。

当采用有线通信方式时，水下声信号接收转换装置通过有线数据线缆40将电信号传送至救生室中的数据处理装置。

当采用无线通信方式时，水下声信号接收转换装置通过线缆同设在水面之上的无线电信号发射装置连接，在救生室中设有无线信号接收装置，所述无线信号发射装置发射所述无线信号，所述无线信号接收装置接收无线信号、并通过线缆传送至数据处理装置。

本实施方式适用于对外开放的公共人工游泳馆（池），也适用于较小水域面积的开放游泳场。

实施例一：

一种智能溺水监测报警器，所述智能溺水监测报警器是佩戴在游泳者手腕上的、智能化的溺水报警装置，又称为智能救生手表。智能溺水监测报警器内设有感应水压、水深的传感器和控制芯片，智能溺水监测报警器内还设有发出声波信号的电声换能器，所述控制芯片根据传感器采集的数据，经过分析处理，通过换能器将电信号转换成声信号，当游泳者发生溺水情况时，所述电声换能器自动发出求救的声波信号；

所述智能溺水监测报警器中感应水压的传感器的水压探测范围是0～0.1MPa、探测误差≤100Pa，能够探测的水下最大深度为10米，探测深度误差≤0.02米。

智能溺水监测报警器发出的声波频率为：69-98KHZ；智能溺水监测报警器发出的报警信号在水下的发射距离大于100米。

每只所述智能溺水监测报警器都具有唯一的身份ID编码，用于区别个体的身份。每个佩戴智能溺水监测报警器的游泳者的身份信息与所述ID编码对应输入数据处理装置。

所述智能溺水监测报警器发出的声波信号包括预警信号和报警信号；智能溺水监测报警器的控制芯片依据水压数据测定水深位置、并根据在水下的停留时间发出预警信号和报警信号；智能溺水监测报警器预先设置发出预警信号和报警信号的临界值。

本实施例中，智能溺水监测报警器发出预警信号和报警信号的临界值的设置范围为：

水下停留深度：0～3.0米，

水下连续停留时间：0～30秒；

所述智能溺水监测报警器预先设置的发出预警信号的临界值是：水下停留深度大于0.6米、连续停留时间大于3秒；所述智能溺水监测报警器预先设置的发出报警信号的临界值是：水下停留深度大于0.8米、连续停留时间大于5秒。

对于儿童和初学游泳者，可减小水下停留深度和连续停留时间的临界值；对于具有丰富游泳经验和较高游泳技能的游泳者，可增加水下停留深度和连续停留时间的临界值；对于专业运动员和专业潜泳者可进行特殊设置。

所述智能溺水监测报警器设有手动操作的报警按钮，如果游泳者预先感觉身体健康状况不好或需要求助或出现危险紧急情况时，可以提前按下救生报警按钮；当所述报警按钮被按下时，智能溺水监测报警器发出报警信号。

所述报警信号和预警信号中包含有所述身份ID编码和水深信息。

当智能溺水监测报警器发出报警信号时，会每隔2秒钟持续发出报警信号，直至救援人员完成救援后停止；

当智能溺水监测报警器发出预警信号时，会每隔2秒钟持续发出预警信号，直至游泳者的状态恢复正常后停止。

实施例二：

如图1，一种游泳池溺水救生系统，安装在25米×50米的公共标准游泳池中，包括如实施例一所述的佩戴在游泳者手腕上的智能溺水监测报警器（智能救生手表）10、设置在游泳池三个角落中的三个声电换能器20、设置在救生室中的计算机数据处理装置30；当游泳者发生溺水情况时，智能溺水监测报警器在水下发出声波信号，水下声信号接收转换装置在水下接收智能溺水监测报警器发出的声波信号、并转换为电信号，通过有线数据线缆传送至数据处理装置，数据处理装置对接收的信号进行处理，精确定位溺水者在水中的位置，记录和显示溺水者水下的移动轨迹。

水下声信号接收转换装置包括将声波信号转换为电信号的声电换能器，以及声信号放大电路。声电换能器接收全向方位的声波信号。

声电换能器接收智能溺水监测报警器发出的报警信号距离大于200米。

所述三个水下声信号接收转换装置安装在游泳池四个边角中的三个边角的水下。报警信号通过有线数据线缆40传送到数据处理装置。

所述计算机数据处理装置，根据接收到的数据和信号等信息，精确定位溺水者在水下的位置，定位精度小于1米，记录和显示溺水者水下移动轨迹、并对溺水者进行实时跟踪和监测。

实施例三：

如图2，本实施例是实施例一的一种游泳池溺水救生系统，采用无线电通讯技术将信号从声电换能器发送至数据处理装置。

声电换能器20的上端通过绳索同水面上的浮漂连接，下端同固定锚连接，防止该装置移动。浮漂内安装无线信号发射装置22，漂浮于水面，在浮标上设有无线信号发射天线21，声电换能器通过数据通信电缆将电信号传送至浮漂内的无线信号发射装置，在救生室中设有无线信号接收装置31，以及数据处理装置30，二者之间通过线缆连接，所述无线信号接收装置接收所述无线信号发射装置发出的无线信号并传送至数据处理装置。

无线信号发射装置和无线信号接收装置之间的通信距离为1000米。

本实施例适用于对外开放的公共海滩、湖泊等大型开阔水域。

在以上实施例中，智能溺水监测报警器的外形与普通手表相同，可方便地佩戴在游泳者的手腕上，又被称为智能救生手表；在所述智能救生手表中集成有控制芯片、电声换能器、压力感应器等。当发生溺水、危险状态、紧急情况等意外时，如：智能救生手表中的压力感应装置在水下80cm连续停留5秒以上时，所述智能救生手表自动发出求救的报警，或在水下60cm连续停留3秒以上时发出预警信号，实现了溺水报警的智能化和自动化。与此同时，如果溺水者预先感觉紧急危险情况或身体状况不好，还可以主动按下手表上的救生报警按钮进行呼救，实现了溺水报警的预防、预先、预警。

声电换能器根据水域面积的大小设置不同的数量，且不能在同一直线上，以便数据处理装置计算并确定溺水者的位置。

在无线电信号通信系统中，每个无线信号发射装置有独立的载波频率；无线信号发射装置通过电缆与转换装置的信号输出端连接，无线信号发射装置接收到报警信号后，进行高频调制、功率放大处理，再通过外置天线，把电信号发送到救生室中的无线信号接收装置，无线信号接收装置的输出端通过电缆和计算机数据处理装置的输入端连接。无线发射和接收最大距离1000米。

数据处理装置由计算机、数据采集卡和溺水救生软件组成。

数据处理装置安放在岸上的救生室中。

溺水救生软件，主要用于精确定位溺水者，记录和显示溺水者水下的移动轨迹。其原理是：溺水者的位置到不同的声信号接收装置的距离有差值。计算机根据报警信号到达时间的差值，即可计算确定发出求救信号的溺水者的位置。

计算结果用图像显示在计算机显示器上，并同时发出声音报警，通知救生员和管理人员对发出求救信号的游泳者实施干预和救助。

Claims (6)

1.一种游泳池溺水救生智能系统，包括智能溺水监测报警器、水下声信号接收转换装置、数据处理装置；有多只所述智能溺水监测报警器供多名游泳者佩戴，当游泳者发生溺水情况时，智能溺水监测报警器发出声波信号，水下声信号接收转换装置在水下接收智能溺水监测报警器发出的声波信号、并转换为电信号、通过有线或无线通讯技术传送至数据处理装置，数据处理装置对接收的信号进行处理，定位溺水者在水中的位置；其特征在于，所述智能溺水监测报警器是佩戴在游泳者手腕上的溺水报警装置，智能溺水监测报警器内设有感应水压、水深的传感器、计时器和控制芯片，智能溺水监测报警器内还设有发出声波信号的电声换能器，所述控制芯片根据传感器采集的数据，经过分析处理，通过电声换能器将电信号转换成声信号，当游泳者发生溺水情况时，所述电声换能器自动发出求救的声波信号；

所述水下声信号接收转换装置包括多个设置在水下的、用于接收所述智能溺水监测报警器发出的声波信号的声电换能器，以及声信号放大电路；

所述数据处理装置是设置在救生室中的计算机数据处理装置，数据处理装置记录和显示溺水者水下移动轨迹；

所述智能溺水监测报警器中感应水压的传感器的水压探测范围是0～0.1MPa、探测误差≤100Pa；

所述智能溺水监测报警器发出的声波信号包括预警信号和报警信号；智能溺水监测报警器的控制芯片依据水压数据测定水深位置、并根据在水下的停留时间发出预警信号和报警信号；智能溺水监测报警器预先设置发出预警信号和报警信号的临界值；

所述智能溺水监测报警器预先设置的发出预警信号的临界值是：水下停留深度大于0.6米、连续停留时间大于3秒；所述智能溺水监测报警器预先设置的发出报警信号的临界值是：水下停留深度大于0.8米、连续停留时间大于5秒；

所述智能溺水监测报警器发出的声波频率为：69-98KHZ；智能溺水监测报警器发出的报警信号在水下最小发射距离为100米。

2.根据权利要求1所述的一种游泳池溺水救生智能系统，其特征在于，所述智能溺水监测报警器设有手动操作的报警按钮，当所述报警按钮被按下时，智能溺水监测报警器发出求救的声波信号。

3.根据权利要求1所述的一种游泳池溺水救生智能系统，其特征在于，每只所述智能溺水监测报警器都具有唯一的ID编码。

4.根据权利要求1所述的一种游泳池溺水救生智能系统，其特征在于，所述水下声信号接收转换装置包括至少三个设置在游泳水域水下的、不在同一直线上的所述声电换能器，用以定位溺水者在水中的位置，声电换能器接收全向方位的声波信号。

5.根据权利要求1所述的一种游泳池溺水救生智能系统，其特征在于，所述水下声信号接收转换装置通过有线数据线缆将电信号传送至救生室中的数据处理装置。

6.根据权利要求1所述的一种游泳池溺水救生智能系统，其特征在于，所述水下声信号接收转换装置通过线缆同设在水面之上的无线信号发射装置连接，在救生室中设有无线信号接收装置，所述无线信号发射装置发射无线信号，所述无线信号接收装置接收无线信号、并通过线缆传送至数据处理装置。