CN106184655A - 一种基于Z‑Wave技术的手机遥控水上救生系统 - Google Patents

一种基于Z‑Wave技术的手机遥控水上救生系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于Z‑Wave技术的手机遥控水上救生系统，包括手机控制部分和救生圈系统；其中手机APP通过Z‑Wave无线技术实现与救生圈系统的通讯；救生圈系统由采用太阳能实时充电设计的锂电池提供电源，通过救生圈主控板控制救生圈动力系统以及救生圈前进方向的舵机转角，同时系统中GSM模块和GPS模块通过Z‑Wave模块实现与手机APP的通讯。本发明通过手机APP与水上智能救生系统采用Z‑Wave信号进行通讯，提高了系统效率，有效地控制救生圈迅速移动到落水人员处，从而使落水人员获得新生，而且不会使施救人员发生意外。整个救生系统反应快，定位准确，可靠性强。

Description

一种基于Z-Wave技术的手机遥控水上救生系统
技术领域
本发明涉及一种基于Z-Wave技术的手机遥控水上救生系统，属于水上救生和检测通信技术领域。
背景技术
溺水每年都会造成大量的落水人员死亡。而在景区、公园、或其他人员比较集中的水域，当有人落水时，生活中常用的救生工具是救生圈，救生圈的及时投放将会大大降低落水人员溺水死亡的危险。但普通的救生圈只适合近距离投掷，且投掷时遇到的阻力较大，不能对落水较远的人员进行有效快速救援。为了解决这一问题，设计一种基于Z-Wave技术的手机遥控水上救生系统，当有人意外落水后，岸上任何人都可以在不用下水保障自身安全的前提下，使用随身携带的手机搜索本水域附近的智能救生圈，并通过公共Z-Wave进行连接，之后利用手机APP实现对救生圈的控制，使救生圈在电机和舵机的工作下自动移动前往落水人员处，从而有效地使落水人员获得新生。该系统在没有人为干预的情况下可以用在很多水域中，适用性较广；同时系统采用锂电池供电，而锂电池采用了太阳能光伏电池进行充电补充设计，从而使系统使用时间较长，大大提高了系统的可靠性。该系统涉及模拟电子技术、数字电子技术、检测技术、数字信号处理，通信技术等知识背景。
发明内容
本发明根据水上救生系统的具体技术特点，从适应水上救生过程中救生圈自动移动的快速性、准确性的具体要求，提高系统可靠性、延长系统工作时间以及降低经济成本的角度出发，开发了一款手机APP，利用手机通过Z-Wave信号对救生圈进行系统控制，设计了一种基于Z-Wave技术的手机遥控水上救生系统。
为实现上述目的，本发明的一种基于Z-Wave技术的手机遥控水上救生系统，所述的水上救生系统是基于救生圈救生装置的，利用手机APP通过Z-Wave通讯对救生圈系统进行控制，使救生圈救生装置自动朝落水者方向运动，从而实现水上救生目的，其特征为：
该发明包括手机控制部分和救生圈系统；
所述手机控制部分包括手机APP(1)和Z-Wave模块(2)；
所述救生圈系统固定安装在救生圈上，包括救生圈主控板(3)，GSM模块(16)，GPS模块(17)，由电机驱动电路(4)、电机(5)、电机电源(14)、舵机驱动电路(6)、舵机(7)、舵机电源(15)组成的救生圈转向和动力系统以及由太阳能板(8)、电压检测与充电电路(9)、锂电池(10)、电压检测与供电电路(11)、电源管理电路(12)、CPU/Z-Wave/GSM/GPS电源(13)、电机电源(14)、舵机电源(15)组成的电源部分；
其中手机APP(1)通过Z-Wave信号与救生圈主控板(3)通讯相连，救生圈主控板(3)输入端分别与CPU/Z-Wave/GSM/GPS电源(13)输出端、Z-Wave模块(2)输出端、GSM模块(16)输出端，GPS模块(17)输出端相连，救生圈主控板(3)输出端分别与Z-Wave模块(2)输入端、GSM模块(16)输入端，GPS模块(17)输入端、电机驱动电路(4)输入端、舵机驱动电路(6)输入端相连，电机驱动电路(4)输入端分别与救生圈主控板(3)输出端、电机电源(14)输出端相连，电机驱动电路(4)输出端与电机(5)相连，舵机驱动电路(6)输入端分别与救生圈主控板(3)输出端、舵机电源(15)输出端相连，舵机驱动电路(6)输出端与舵机(7)相连，太阳能板(8)输出端与电压检测与充电电路(9)输入端相连，电压检测与充电电路(9)输出端与锂电池(10)输入端相连，锂电池(10)输出端与电压检测与供电电路(11)输入端相连，电压检测与供电电路(11)输出端与电源管理电路(12)输入端相连，电源管理电路(12)输出端分别与CPU/Z-Wave/GSM/GPS电源(13)输入端、电机电源(14)输入端、舵机电源(15)输入端相连。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
在水上救生系统中借鉴手机APP软件开发技术、无线通信技术以及自动化控制技术的最新成果，将开发的手机APP应用于对水上救生系统中救生圈的控制。手机APP根据GSM模块和GPS模块提供的定位信息，通过Z-Wave信号通讯，实现对救生圈主控板的控制，以驱动救生圈救生系统中电机和舵机工作，使救生圈自动前往落水事发现场，从而达到了系统救生的目的。这种方案实施的优点在于：利用开发的手机APP通过Z-Wave信号对救生圈水上救生系统进行控制，根据GAM模块和GPS模块获得的定位信息，使救生圈在救生系统中电机和舵机的工作下快速，可靠地朝落水事发地点移动，从而使落水者获得新生的机会，同时无需营救人员下水进行施救，大大减小了次生灾害的发生；该发明所涉及的水上救生装置供电方式采用锂电池供电，为了保证救生圈救生装置能够长时间处于工作状态，系统对锂电池进行了太阳能电源的充放电设计，通过锂电池两端电压的检测，利用太阳能板对锂电池进行充电，以确保锂电池在长时间待机状态下能够提供充足的电源以满足救生系统中各功能模块对电源的需求。
附图说明
图1为本发明所述的基于Z-Wave技术的手机遥控水上救生系统结构图。
图2为本发明所述的救生圈系统中舵机控制系统原理框图。
图3为本发明所述的救生圈系统电源部分结构图。
具体实施方式
本发明的基于Z-Wave技术的手机遥控水上救生系统，主要应用于水上救生设备，根据附图叙述本发明的具体实施方式。
图1为基于Z-Wave技术的手机遥控水上救生系统结构图。如图1所示，本发明的硬件电路具体实施方式如下：
本发明的一种基于Z-Wave技术的手机遥控水上救生系统，较佳实施方案包括手机控制部分和救生圈系统；手机控制部分包括手机APP(1)和Z-Wave模块(2)；救生圈系统固定安装在救生圈上，包括救生圈主控板(3)，GSM模块(16)，GPS模块(17)，由电机驱动电路(4)、电机(5)、电机电源(14)、舵机驱动电路(6)、舵机(7)、舵机电源(15)组成的救生圈转向和动力系统以及由太阳能板(8)、电压检测与充电电路(9)、锂电池(10)、电压检测与供电电路(11)、电源管理电路(12)、CPU/Z-Wave/GSM/GPS电源(13)、电机电源(14)、舵机电源(15)组成的电源部分；
其中手机APP(1)通过Z-Wave信号与救生圈主控板(3)通讯相连，救生圈主控板(3)输入端分别与CPU/Z-Wave/GSM/GPS电源(13)输出端、Z-Wave模块(2)输出端、GSM模块(16)输出端，GPS模块(17)输出端相连，救生圈主控板(3)输出端分别与Z-Wave模块(2)输入端、GSM模块(16)输入端，GPS模块(17)输入端、电机驱动电路(4)输入端、舵机驱动电路(6)输入端相连，电机驱动电路(4)输入端分别与救生圈主控板(3)输出端、电机电源(14)输出端相连，电机驱动电路(4)输出端与电机(5)相连，舵机驱动电路(6)输入端分别与救生圈主控板(3)输出端、舵机电源(15)输出端相连，舵机驱动电路(6)输出端与舵机(7)相连，太阳能板(8)输出端与电压检测与充电电路(9)输入端相连，电压检测与充电电路(9)输出端与锂电池(10)输入端相连，锂电池(10)输出端与电压检测与供电电路(11)输入端相连，电压检测与供电电路(11)输出端与电源管理电路(12)输入端相连，电源管理电路(12)输出端分别与CPU/Z-Wave/GSM/GPS电源(13)输入端、电机电源(14)输入端、舵机电源(15)输入端相连。
如图1、图2所示，本发明在救生圈系统获得手机APP发出的控制指令后，控制救生圈转向的舵机系统工作的具体实施方式如下：
救生圈主控板(3)在接收手机APP(2)通过Z-Wave信号传送过来的控制指令后，按照要求对舵机驱动电路(6)进行驱动，进而完成舵机(7)偏转角的控制，在动力系统工作下使救生圈自动向落水事发现场移动。
具体来说，如图2所示，救生圈主控板(3)接收手机APP(2)发送过来的偏转指令，经过经微处理器代入算法运算后输出脉宽调制PWM信号通过三相逆变桥逆变驱动电路驱动舵机，完成对舵机偏转角度的控制，同时利用电位计对舵机的实时舵偏角进行反馈，送至救生圈主控板处理，以调整救生圈转角，确保救生圈移动的准确性。
如图1、图3所示，本发明涉及的水上救生系统采用锂电池的供电方式，电源给系统供电的具体实施方式如下：
如图1所示，CPU/Z-Wave/GSM/GPS电源(13)分别给救生圈主控板(3)、Z-Wave模块、GSM模块(16)和GPS模块提供电源，电机电源(14)给电机(5)提供电源，舵机电源(15)给舵机(6)提供电源，而CPU/Z-Wave/GSM/GPS电源(13)、电机电源(14)以及舵机电源(15)由锂电池(10)通过电源管理电路(12)之后获得；系统采用的锂电池供电采用了太阳能对其进行充电的设计，以确保锂电池能够长时间工作。
结合图1、图3对具体实施方式进行说明：
如图3所示，太阳能板(8)通过电压检测与充电电路(9)对锂电池(10)进行充电，锂电池(10)在电压检测电路与供电电路(11)的作用下通过电压管理电路(12)为系统提供CPU/Z-Wave/GSM/GPS电源(13)、电机电源(14)、舵机电源(15)，从而确保锂电池能长时间工作。

Claims (4)

1.一种基于Z-Wave技术的手机遥控水上救生系统，所述的水上救生系统是基于救生圈救生装置的，利用手机APP通过Z-Wave通讯对救生圈系统进行控制，使救生圈救生装置自动朝落水者方向运动，其特征为：
该发明包括手机控制部分和救生圈系统；
所述手机控制部分包括手机APP(1)和Z-Wave模块(2)；
所述救生圈系统固定安装在救生圈上，包括救生圈主控板(3)，GSM模块(16)，GPS模块(17)，由电机驱动电路(4)、电机(5)、电机电源(14)、舵机驱动电路(6)、舵机(7)、舵机电源(15)组成的救生圈转向和动力系统以及由太阳能板(8)、电压检测与充电电路(9)、锂电池(10)、电压检测与供电电路(11)、电源管理电路(12)、CPU/Z-Wave/GSM/GPS电源(13)、电机电源(14)、舵机电源(15)组成的电源部分；
其中手机APP(1)通过Z-Wave信号与救生圈主控板(3)通讯相连，救生圈主控板(3)输入端分别与CPU/Z-Wave/GSM/GPS电源(13)输出端、Z-Wave模块(2)输出端、GSM模块(16)输出端，GPS模块(17)输出端相连，救生圈主控板(3)输出端分别与Z-Wave模块(2)输入端、GSM模块(16)输入端，GPS模块(17)输入端、电机驱动电路(4)输入端、舵机驱动电路(6)输入端相连，电机驱动电路(4)输入端分别与救生圈主控板(3)输出端、电机电源(14)输出端相连，电机驱动电路(4)输出端与电机(5)相连，舵机驱动电路(6)输入端分别与救生圈主控板(3)输出端、舵机电源(15)输出端相连，舵机驱动电路(6)输出端与舵机(7)相连，太阳能板(8)输出端与电压检测与充电电路(9)输入端相连，电压检测与充电电路(9)输出端与锂电池(10)输入端相连，锂电池(10)输出端与电压检测与供电电路(11)输入端相连，电压检测与供电电路(11)输出端与电源管理电路(12)输入端相连，电源管理电路(12)输出端分别与CPU/Z-Wave/GSM/GPS电源(13)输入端、电机电源(14)输入端、舵机电源(15)输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于Z-Wave技术的手机遥控水上救生系统，其特征在于，所述的手机控制部分，其工作原理为：手机APP(1)通过Z-Wave信号与救生圈系统中救生圈主控板(3)通讯相连，根据GSM模块(16)和GPS模块(17)提供的定位信息，控制救生圈前往落水事发地点。
3.根据权利要求1所述的一种基于Z-Wave技术的手机遥控水上救生系统，其特征在于，所述的救生圈系统，其工作原理为：救生圈主控板(3)接收手机APP(2)发出的控制指令，分别对电机驱动电路(4)、舵机驱动电路(6)进行实时控制，从而使电机(5)、舵机(7)进行工作，完成救生圈转向和动力功能，使救生圈自动前往落水事发地点。
4.根据权利要求1所述的一种基于Z-Wave技术的手机遥控水上救生系统，其特征在于，所述的救生圈系统电源部分，其工作原理为：太阳能板(8)通过电压检测与充电电路(9)对锂电池(10)进行充电，锂电池(10)在电压检测电路与供电电路(11)的作用下通过电压管理电路(12)长时间为系统提供稳定的CPU/Z-Wave/GSM/GPS电源(13)、电机电源(14)、舵机电源(15)。
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