CN107134116A - 泳池防溺水监测系统 - Google Patents

泳池防溺水监测系统 Download PDF

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CN107134116A CN201710483672.6A CN201710483672A CN107134116A CN 107134116 A CN107134116 A CN 107134116A CN 201710483672 A CN201710483672 A CN 201710483672A CN 107134116 A CN107134116 A CN 107134116A
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邹旭
王廷军
刘陆军
廖钟豪
范佳旸
张远飞
曾顺
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Shanghai Dianji University
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Shanghai Dianji University
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B33/00Swimming equipment attachable to the head, e.g. swim caps or goggles
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal operating condition and not elsewhere provided for
    • G08B21/02Alarms for ensuring the safety of persons
    • G08B21/08Alarms for ensuring the safety of persons responsive to the presence of persons in a body of water, e.g. a swimming pool; responsive to an abnormal condition of a body of water
    • G08B21/088Alarms for ensuring the safety of persons responsive to the presence of persons in a body of water, e.g. a swimming pool; responsive to an abnormal condition of a body of water by monitoring a device worn by the person, e.g. a bracelet attached to the swimmer

Abstract

本发明提供了一种泳池防溺水监测系统,包括泳帽和监控终端;泳帽上设有设有压力监测装置、单片机和zigbee通讯芯片,压力监测装置包括按压模组和传感器模块,单片机包括计时器和控制器;若传感器模块承受的压力超过预设水压阈值后发送信号至单片机的计时器进行计时,若在预设的时间段内传感器模块承受的水压仍然超出预设水压阈值,计时器发送电信号至控制器,由控制器发送信号触发zigbee通讯芯片,zigbee通讯芯片发送包含位置信息的求救信号至监控终端;或按压模组受到外部按压后,发送电信号至单片机,由控制器触发zigbee通讯芯片,zigbee通讯芯片发送包含位置信息的求救信号至监控终端。借助本发明可以很好地对溺水情况进行预警,保障游泳者的生命安全。

Description

泳池防溺水监测系统
技术领域
[0001]本发明涉及智能可穿戴设备领域,具体涉及到一种泳池防溺水监测系统,可用于 检测游泳者是否溺水以及将检测的结果发送给岸上的救生员,使溺水者能够得到及时有效 的解救。
背景技术
[0002]游泳在夏天是很普遍的一项运动,但是游泳事故却每年都在发生。溺水是一个从 挣扎到没有力气挣扎,直至死亡的一个简单过程,期间时间极短,有效抢救时间只有五分 钟。
[0003]目前市面上的泳帽只是单一的泳帽,不具有报警的功能,不具备通信控制系统,当 进行游泳时不能对水压和游泳者所处的位置进行检测并及时提醒游泳者使他们到达安全 的水位处,因此在现今智能科技高速发展的时代这种功能单一的泳帽变得很不实用。
[0004] 现今研制出的防溺水系统比较复杂,成本也比较高,这些现有技术一般不具有报 警、通信的防溺水功能,也有些泳帽上安装了智能防护装置,使用的是蓝牙通信,但是由于 受限于蓝牙的通讯距离,效果不是很好;同时也有一种游泳池防溺水系统,该系统为英国耗 资数百万英镑开发的一套游泳池防溺水系统,其采用的是对泳池中的实况即时摄像、分析 图象、处理报警的方法,虽然其达到了一定预期的效果,但系统复杂,推广成本较高。
发明内容
[0005] 为了减少溺水事故以及降低制作和使用成本,本发明设计了一种基于zigbee无线 通信和压力传感器及时报警的低成本高效泳池智能防溺水装置,在一种情况下,若在一定 时间内感应的水压持续超出预设水压阈值,就会触发泳帽上设置的zigbee通讯芯片和报警 器,zigbee通讯芯片发送包含位置信息的求救信号至监控终端,及时通知救护人员;同时游 泳者也可以手动按压泳上设置的按钮,直接触发泳帽上设置的zigbee通讯芯片和报警器, 进而主动发出求救信号。具体方案如下:
[0006] 一种泳池防溺水监测系统,包括泳帽和监控终端;
[0007] 所述泳帽上设有压力监测装置、单片机和zigbee通讯芯片,所述压力监测装置包 括按压模组和传感器模块,所述单片机包括计时器和控制器,所述压力监测装置与单片机 相连,所述控制器连接所述计时器和所述zigbee通讯芯片;
[0008] 传感器模块用于感应所承受的压力数据,若承受的压力超过预设水压阈值后发送 信号至单片机的计时器进行计时,若在预设的时间段内传感器模块承受的水压仍然超出预 设水压阈值,计时器发送电信号至控制器,由控制器发送信号触发所述zigbee通讯芯片,所 述zigbee通讯芯片发送包含位置信息的求救信号至监控终端;或
[0009] 按压模组受到外部按压后,发送电信号至单片机,由控制器触发所述zigbee通讯 芯片,所述zigbee通讯芯片发送包含位置信息的求救信号至监控终端。
[0010] 进一步的,所述系统还包括:设置在泳池周围的若干zigbee通讯模块作为节点,用 于与zigbee通讯芯片建立通讯以构建通讯组网;
[0011] 靠近所述zigbee通讯芯片的部分节点为zigbee通讯芯片提供位置信息。
[0012] 进一步的,所述泳帽上还设置有设备盒,所述单片机和zigbee通讯芯片位于所述 设备盒内,所述设备盒具有电控进水开关,所述电控进水开关连接所述单片机;
[0013] 传感器模块用于感应所承受的压力数据,若承受的压力超过预设水压阈值后发送 信号至单片机的计时器进行计时,若在预设的时间段内传感器模块承受的水压仍然超出预 设水压阈值,计时器发送电信号至控制器,控制器发送信号至电控进水开关以打开设备盒, 设备盒进水后使与zigbee通讯芯片相连的导通电极棒导电,进而触发zigbee通讯芯片。
[0014] 进一步的,所述单片机还包括集成电路,所述集成电路连接所述压力监测装置、所 述计时器和所述控制器;
[0015] 所述传感器模块感应到水压数据后生成电子信号,经集成电路对电子信号依次进 行滤波、放大、整流处理后判断压力数据是否超过预设阈值,若超过预设阈值输出信号至计 时器以计时。
[0016] 进一步的,所述泳帽上还设置有环绕设置在泳帽上的声光报警器,与所述单片机 相连,控制器触发zigbee通讯芯片的同时,反馈报警信号至集成电路,集成电路发送控制f目 号启动声光报警器。
[0017] 进一步的,预设水压阈值为4900Pa。
[0018] 进一步的,计时器设定的预设的时间段为20秒或60秒。
[0019] 进一步的,所述监控终端为带有显示屏的终端设备;
[0020] 所述终端设备接收到zigbee通讯芯片通过通讯组网发送来的包含位置信息的求 救信号后,在显示屏上显示对应泳帽所处位置予以标示。
[0021] 进一步的,所述传感器模块环绕设置在所述泳帽上。
[0022]本发明的优点在于:
[0023] 1、采用z igbee组网的方式发送求救信号,功耗低,能够实时显示溺水者位置情况, 能快速精准地发送报警信息及位置信息;
[0024] 2、通过压力传感器、计时器读取数据,检测到超过4900pa且时间超过20秒或60秒, 则会通过单片机的控制器触发zigbee通讯芯片和LED闪光灯,起到报警和求救的作用;
[0025] 3、通过压力传感器、计时器读取数据,检测到超过4900pa且时间超过20秒或60秒, 则会通过单片机的控制器打开设备盒的进水开关,泳池的水进入设备盒后导电触发zigbee 通讯芯片和LED闪光灯,起到报警和求救的作用;
[0026] 4、游泳者可以自主按压泳帽上的一键求救按钮,从而直接触发zigbee通讯芯片和 LED闪光灯,尽早通知救护人员前来营救。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述 中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些 实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些 附图获得其他的附图。
[0028]图1和图2为本发明在一实施例中泳帽的示意图;
[0029] 图3为本发明在一实施例中主要电子元件的示意图;
[0030] 图4为本发明在一实施例通过进水触发的方式触发zigbee通讯芯片和LED灯的原 理图;
[0031]图5和图6为zigbee通讯芯片获取自身位置信息的原理图;
[0032]图7为本发明在一实施例中集成电路的示意图。
具体实施方式
[0033]在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然 而,对于本领域技术人员而言显而易见的是,本发明可以无需一个或多个这些细节而得以 实施。在其他的例子中,为了避免与本发明发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进 行描述。
[0034] 为了彻底理解本发明,将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构,以便 阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下,然而除了这些详细描述外,本 发明还可以具有其他实施方式。
[0035] 本发明提供了一种泳池防溺水监测系统,包括泳帽和与其相连的监控终端,图1示 出了本发明在一实施例中泳帽的示意图,
[0036] 泳帽上设有压力监测装置、单片机和zigbee通讯芯片1,压力监测装置包括按压模 组6和传感器模块3,单片机包括计时器和控制器,压力监测装置与单片机相连,控制器连接 计时器和zigbee通讯芯片1;
[0037] 传感器模块3用于感应所承受的压力数据,若承受的压力超过预设水压阈值后发 送信号至单片机的计时器进行计时,若在预设的时间段内传感器模块承受的水压仍然超出 预设水压阈值,计时器发送电信号至控制器,由控制器发送信号触发zigbee通讯芯片1, zigbee通讯芯片1发送包含位置信息的求救信号至监控终端;或
[0038] 按压模组6受到外部按压后,发送电信号至单片机,由控制器触发zigbee通讯芯片 l,Zigbee通讯芯片1发送包含位置信息的求救信号至监控终端。
[0039] 本发明的原理为:当游泳者溺水时,会逐渐沉入水下,在传感器模块感受到的水压 增大到一定程度时,就会触发计时器进行计时,当水压超出预设水压阈值且超出一定时间 内,说明游泳者并不是游泳者在闭气,而是己长时间在水面以下,计时器及时触发zigbee通 讯芯片发送求救信息至监控终端,救护人员在监控终端上看到求救信号后,及时予以施救。 此外,当游泳者感觉到身体不适的情况下,也可以自主按压泳帽上的按压模组,直接手动触 发zigbee通讯芯片并发出求救信息,提醒救护人员前来救援。
[0040] 在本发明一可选的实施例中,本发明提供的系统还包括:设置在泳池周围的若干 zigbee通讯模块作为节点,用于与zigbee通讯芯片建立通讯以构建通讯组网;靠近zigbee 通讯芯片的部分节点为zigbee通讯芯片提供位置信息。参照图5-6所示,示出了本发明获取 位置信息的示意图,泳帽上的zigbee通讯芯片被触发时,可与周边的节点进行数据交互以 获取当前位置信息,具体基于zigbee技术获取当前位置信息为本领域技术人员的公知常 识,在此不予赘述。
[0041] 在本发明一可选的实施例中,泳帽上还可设置有设备盒,单片机和zigbee通讯芯 片位于设备盒内,设备盒具有电控进水开关,电控进水开关连接单片机;传感器模块用于感 应所承受的压力数据,若承受的压力超过预设水压阈值后发送信号至单片机的计时器进行 计时,若在预设的时间段内传感器模块承受的水压仍然超出预设水压阈值,计时器发送电 信号至控制器,控制器发送信号至电控进水开关以打开设备盒,设备盒进水后使与zigbee 通讯芯片相连的导通电极棒导电,进而触发zigbee通讯芯片。参照图1和图2所示,在泳帽的 后方设置有设备盒5,单片机和zigbee通讯芯片位于设备盒5内,通过控制器来控制该设备 盒5打开/关闭,当设备盒5被控制器打开,泳池的水进入设备盒5内,由于泳池内的水掺杂有 消毒剂等其他杂志因此为导电材质,因此会触发设备盒内zigbee通讯芯片的电极棒2,使其 通电并发送求救信号至监控终端。
[0042]在实际的应用中,亦可以在泳帽上设置有无进水开关的设备盒,将相关的电子元 件设于设备盒中,在此设计下,不通过进水导电触发zigbee通讯芯片,通过控制器来发送信 号触发zigbee通讯芯片。
[0043] 在本发明一可选的实施例中,单片机还包括集成电路,集成电路连接压力监测装 置、计时器和控制器;传感器模块感应到水压数据后生成电子信号,经集成电路对电子信号 依次进行滤波、放大、整流处理后判断压力数据是否超过预设阈值,若超过预设阈值输出信 号至计时器以计时。此外,集成电路还用于接收按压模块发送的电信号,当按压模块收到外 部按压时发送电信号至集成电路,集成电路直接发送信号至控制器,由控制器直接触发 zigbee通讯芯片。集成电路的不意图如图7所不。
[0044] 在本发明一可选的实施例中,泳帽上还设置有环绕设置在泳帽上的声光报警器4, 与单片机相连,控制器触发zigbee通讯芯片的同时,反馈一报警信号至集成电路,集成电路 发送控制信号启动声光报警器。进一步可选的,该声光报警器具有可以闪烁发光的LED灯, 在溺水发生时,LED灯以闪烁方式发出红色的警示灯,方便救护人员及时观察到。在实际的 应用中,不仅可以通过控制器来发送信号至集成电路触发声光报警器,也可以将声光报警 器设置在设备盒内,由设备盒进水来触发声光报警器,如图4所示。
[0045] 当溺水感应装置激活时,Lm)闪烁灯亮起,同时激活睡眠状态中的zigbee终端节 点,z i gbee由其强大高效的自组网能力在极短的时间内加入最近的z i gbee通信网络。在泳 池中有固定位置的参考节点,终端节点会采集周围的参考节点的信息计算出位置然后传递 给自己的父节点,父节点向周围的网络节点传送位置信号,最终传递给采集器(即监控终 端)。
[0046] 在本发明一可选的实施例中,预设水压阈值为4900Pa,计时器设定的预设的时间 段为20秒或60秒。我们通过长时间的调研发现,水性较差的游泳者在沉入水下20秒就有可 能发生危险,而水性较好的游泳者可以闭气长达90秒,考虑到不同人群的溺水标准不同,本 发明针对性的提供了两种泳帽,分别具有不同的判定标准,从而适应不同的游泳人群。
[0047] 在本发明一可选的实施例中,监控终端为带有显示屏的终端设备;终端设备接收 到zigbee通讯芯片通过通讯组网发送来的包含位置信息的求救信号后,在显示屏上显示对 应泳帽所处位置予以标示。可选的,终端设备可以为设在墙壁上的大屏幕,该大屏幕具有与 泳池区域相应的显示区域,例如当收到泳池中部的泳帽发送来的求救信号后,就会在显示 屏中部予以红色凸出显示,方便救护人员及时获悉溺水者的位置。同时考虑到救护人员长 时间紧盯屏幕容易造成眼睛疲劳,监控终端还可以发出语音信息来提醒救护人员。
[0048]在本发明一可选的实施例中,传感器模块环绕设置在泳帽上。如图1所示,用于感 测水压的传感器模块3以环绕方式设置在泳帽上。
[0049]本发明装置使用Zigbee通信模块在导通后会自动连接组网并发送警报信号、位置 信号至监控终端的大屏幕上,方便救护人员及时赶到溺水者所在区域进行施救;另外,本发 明通过压力传感器、计时器读取数据,检测到超过4900pa且时间超过20秒或60秒,则会通过 单片机的控制器触发zigbee通讯芯片和LED闪光灯,亦或通过控制器来打开设备盒的电控 进水开关,设备盒进水后导电触发zigbee通讯芯片和LED闪光灯;在夜晚能够起到很好的视 觉定位效果,白天也能起到一定的作用,更大程度提高溺水者存活几率,并且节省了成本。 [00S0]本发明提供的泳帽整体设计新颖、结构灵巧,实用性强、准确率较高;运用zigbee 通信技术,能快速精准地发送报警信息及位置信息,进而在监控终端上实时显示溺水者位 置情况;并且该装置可重复利用,只要没有进水装置就可重复使用(在设备盒设有进水开关 的设计下),并且可拆卸。相比较目前市场上的其他不具备报警功能的游泳帽,而本系统使 用便捷,兼具日常使用及报警管理功能,填补市场空缺,具有良好的市场推广前景和实际应 用价值。
[0051]以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述 特定实施方式,其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实 施;任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示 的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等 效实施例,这并不影响本发明的实质内容。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据 本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明 技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1. 一种泳池防溺水监测系统,其特征在于,包括泳帽和监控终端; 所述泳帽上设有压力监测装置、单片机和zigbee通讯芯片,所述压力监测装置包括按 压模组和传感器模块,所述单片机包括计时器和控制器,所述压力监测装置与单片机相连, 所述控制器连接所述计时器和所述zigbee通讯芯片; 传感器模块用于感应所承受的压力数据,若承受的压力超过预设水压阈值后发送信号 至单片机的计时器进行计时,若在预设的时间段内传感器模块承受的水压仍然超出预设水 压阈值,计时器发送电信号至控制器,由控制器发送信号触发所述zigbee通讯芯片,所述 zigbee通讯芯片发送包含位置信息的求救信号至监控终端;或 按压模组受到外部按压后,发送电信号至单片机,由控制器触发所述zigbee通讯芯片, 所述z igbee通讯芯片发送包含位置信息的求救信号至监控终端。
2. 如权利要求1所述的泳池防溺水监测系统,其特征在于,所述系统还包括: 设置在泳池周围的若干zigbee通讯模块作为节点,用于与zigbee通讯芯片建立通讯以 构建通讯组网; 靠近所述zigbee通讯芯片的部分节点为zigbee通讯芯片提供位置信息。
3. 如权利要求1所述的泳池防溺水监测系统,其特征在于,所述泳帽上还设置有设备 盒,所述单片机和z igbee通讯芯片位于所述设备盒内,所述设备盒具有电控进水开关,所述 电控进水开关连接所述单片机; 传感器模块用于感应所承受的压力数据,若承受的压力超过预设水压阈值后发送信号 至单片机的计时器进行计时,若在预设的时间段内传感器模块承受的水压仍然超出预设水 压阈值,计时器发送电信号至控制器,控制器发送信号至电控进水开关以打开设备盒,设备 盒进水后使与zigbee通讯芯片相连的导通电极棒导电,进而触发zigbee通讯芯片。
4. 如权利要求1或3所述的泳池防溺水监测系统,其特征在于,所述单片机还包括集成 电路,所述集成电路连接所述压力监测装置、所述计时器和所述控制器; 所述传感器模块感应到水压数据后生成电子信号,经集成电路对电子信号依次进行滤 波、放大、整流处理后判断压力数据是否超过预设阈值,若超过预设阈值输出信号至计时器 以计时。
5. 如权利要求1或3所述的泳池防溺水监测系统,其特征在于,所述泳帽上还设置有环 绕设置在泳帽上的声光报警器,与所述单片机相连,控制器触发zigbee通讯芯片的同时,反 馈报警信号至集成电路,集成电路发送控制信号启动声光报警器。
6. 如权利要求1所述的泳池防溺水监测系统,其特征在于,预设水压阈值为4900Pa。
7. 如权利要求1所述的泳池防溺水监测系统,其特征在于,计时器设定的预设的时间段 为20秒或60秒。
8. 如权利要求1所述的泳池防溺水监测系统,其特征在于,所述监控终端为带有显示屏 的终端设备; 所述终端设备接收到zigbee通讯芯片通过通讯组网发送来的包含位置信息的求救信 号后,在显示屏上显示对应泳帽所处位置予以标示。
9. 如权利要求1所述的泳池防溺水监测系统,其特征在于,所述传感器模块环绕设置在 所述泳帽上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107672765A (zh) * 2017-09-30 2018-02-09 伍胜资 游泳池的溺水救助系统
CN110517452A (zh) * 2019-09-12 2019-11-29 广州中医药大学(广州中医药研究院) 一种自动报警泳帽系统及控制方法

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