CN109229303A - 一种基于语音识别的智能救生圈 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于语音识别的智能救生圈，包括麦克风传感器装置、无线信号发送装置、微处理器装置、第一电源、扬声器、超声波传感器、无线信号接收装置、电机、螺旋桨、GPS定位装置、控制装置、第二电源和网绳。当遇险者呼喊发出求救信号时，语音模块的麦克风传感器装置收到的语音信号和微处理器装置中储存的关键词相匹配时，无线信号发送装置向救生圈本体模块发送触发信号，控制装置被唤醒并向超声波传感器、扬声器和电机发送指令，驱动救生圈朝着遇险者运动，遇险者可以抓住其网绳而靠近救生圈从而得救。本发明针对现有声音识别救生圈而言语音识别范围大、定位准确且能快速发现险情并使遇险者脱离险境。

Description

一种基于语音识别的智能救生圈

技术领域

本发明涉及到救生设备技术领域，具体的说是一种基于语音识别的智能救生圈。

背景技术

每年关于溺水身亡的新闻，总能在全国各地区的报道上翻到。尤其是气温的升高，游泳高峰期也随之来临，溺水事故呈现高发趋势。据不完全统计，我国每年因溺水而死亡的人数约57000人，溺水也是青少年意外伤害致死事故的头号杀手。发生事故的原因有很多，有时因为遇险者大声呼喊求救但没人听到或者听到呼喊但不敢轻易实施救助，有时因为水中条件复杂不能轻易施救。如果施救者采取的施救措施不当，则很容易因体力不支而造成多人溺水的严重后果。

救生圈是最常见的水上救生设备，也是救生设备中一个主要种类，目前很多救生工作都是使用救生圈来完成的。救生圈通常由软木、泡沫塑料或其他比重较小的轻型材料制成，外面包上帆布、塑料等。当遇险者落水时，救援者可方便的将救生圈抛投给遇险者，从而实现救援目的。关于利用遇险者的呼喊声来救援的救生圈，如专利号CN105083499A，基于声控技术的自动定位救生圈，当遇险者发生险情通过呼喊声来求救时，救生圈启动并自动到达遇险者身边；但该方法可以识别到的语音范围很小，并且定位精度差，不能准确确定遇险者的具体位置，不能使游泳圈到达遇险者身边而导致救援失败。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种基于语音识别的智能救生圈。本发明的基于语音识别的智能救生圈能够快速准确发现溺水险情并自主导航到遇险者身边。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于语音识别的智能救生圈，包括语音模块阵列和救生圈本体模块；语音模块阵列安装在岸侧，每一个语音模块包括麦克风传感器装置、无线信号发送装置、微处理器装置、第一电源；救生圈本体模块包括安装在救生圈壳体表面的扬声器、超声波传感器和安装在救生圈壳体内的无线信号接收装置、电机、螺旋桨、GPS定位装置、控制装置、第二电源，其侧面设置有网绳。

所述语音模块阵列由多个语音模块组成，安装在岸侧；

所述麦克风传感器装置与微处理器装置连接，用来对声场的空间特性进行采样处理以及后续的语音采样；

所述无线信号发送装置与微处理器装置连接，用来向救生圈本体模块发送信号；

所述微处理器装置分别与麦克风传感器装置、无线信号发送装置、第一电源相连，用于处理麦克风传感器装置接收到的语音信号和开启无线信号发送装置发送信号；

所述第一电源与微处理器装置相连，为可充放电的锂电池；

所述救生圈本体模块为环形，中间为空，其侧面有两个圆柱形凹槽；

所述扬声器具有防水功能，当发现遇险者时则打开扬声器进行报警引起周围人的注意；

所述超声波传感器有两个，位于控制装置的上方且两个传感器关于救生圈壳体的中轴线对称分布，并与控制装置相连，用于检测救生圈运动过程中所遇到的障碍物；

所述无线信号接收装置用于接收语音模块的无线信号发送装置发送的信号；

所述电机设置为两个，且两个电机的主体部分关于救生圈中轴线对称分布，其输出轴穿过救生圈壳体伸入到圆柱形凹槽中；

所述螺旋桨设置为两个，分布在救生圈壳体侧表面的圆柱形凹槽中并与两个电机的输出轴相连；

所述GPS定位装置安装在救生圈壳体内的上表面，用于记录救生圈救生时行进的路径，当遇险者救助完成后按照其救生路径原路返回；

所述控制装置分别与扬声器、超声波传感器、无线信号接收装置、两个电机和GPS定位装置相连，无线信号接收装置接收到触发信号后，通过遇险者发出的求救声到达各个语音模块的时间的不同，控制装置来计算遇险者的角度区域，控制装置使扬声器发出报警声并驱动电机转动使救生圈自主航行到遇险者身边；

所述第二电源分别与控制装置和两个电机相连；

所述网绳设置在救生圈表面外侧，为纵横交叉的网状结构，用螺钉固定，便于遇险者快速有效抓住救生圈脱离危险。

作为本发明的进一步改进，所述语音模块放置在防水塑料壳体内且能对采集的声源信号中的噪音进行滤波处理；

作为本发明的进一步改进，所述圆柱形凹槽在救生圈侧面，其凹槽深度大于螺旋桨和电机输出轴的长度和；

作为本发明的进一步改进，所述凹槽的凹槽口位置设置有避免遇险者身体与螺旋桨相接触的防护罩，所述防护罩为纵横交错的刚体网状结构；

作为本发明的进一步改进，所述超声波传感器具有防水功能且类型为收发一体型即可以同时发射和接受信号；

作为本发明的进一步改进，所述电机输出轴通过固定在救生圈壳体上的防水密封轴承伸入到圆柱形凹槽中，所述防水密封轴承的内径与电机输出轴的半径相同；

作为本发明的进一步改进，控制装置在收到触发信号前一直保持睡眠状态以节省电能，当收到触发信号时开始自主搜救遇险者；

本发明的有益效果：通过语音模块阵列采集周围声源信号并进行滤波处理，当收到的声源信号和语音模块中存储的关键字相匹配时，无线信号发送装置向救生圈本体模块发送信号，通过遇险者发出的求救声到达各个语音模块的时间的不同，控制装置来准确计算遇险者角度区域，并跟踪遇险者后续的语音并定向采集，通过控制装置驱动电机使该具有语音识别的智能救生圈自主导航到遇险者身边，使得遇险者能够抓住救生圈而得救。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为语音模块的剖视图

图2为语音模块阵列检测示意图

图3为救生圈本体模块的立体图

图4为救生圈本体模块的剖视图

图5为救生圈本体模块的系统框图

图6为螺旋桨装置结构立体示意图

附图说明：1.语音模块，2.麦克风传感器装置，3.无线信号发送装置，4.微处理器装置，5.第一电源，6.救生圈本体模块，61.圆柱形凹槽，62.防护罩，7.扬声器，8.超声波传感器，9.无线信号接收装置，10.电机，101.电机主体部分，102.电机输出轴，103.防水密封轴承，11.螺旋桨，12.GPS定位装置，13.控制装置，14.第二电源，15.网绳，151.螺钉，152.防水接口

具体实施方式：

下面结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。其中相同的零件用相同的附图标记来表示。

参照图1-6所示，一种基于语音识别的智能救生圈，包括语音模块阵列和救生圈本体模块6；语音模块阵列安装在岸侧，每一个语音模块1包括麦克风传感器装置2、无线信号发送装置3、微处理器装置4、第一电源5；救生圈本体模块6包括安装在救生圈壳体表面的扬声器7、超声波传感器8和安装在救生圈壳体内的无线信号接收装置9、电机10、螺旋桨11、GPS定位装置12、控制装置13、第二电源14，其侧面设置有网绳15。

所述语音模块阵列由多个语音模块1组成，安装在岸侧；

所述麦克风传感器装置2与微处理器装置4连接，用来对声场的空间特性进行采样处理以及后续的语音采样；

所述无线信号发送装置3与微处理器装置4连接，用来向救生圈本体模块6发送信号；

所述微处理器装置4分别与麦克风传感器装置2、无线信号发送装置3、第一电源相连5，用于处理麦克风传感器装置2接收到的语音信号和开启无线信号发送装置3发送信号；

所述第一电源5与微处理器装置4相连，为可充放电的锂电池；

所述救生圈本体模块6为环形，中间为空，其侧面有两个圆柱形凹槽61；

所述扬声器7具有防水功能，当发现遇险者时则打开扬声器7进行报警引起周围人的注意；

所述超声波传感器8有两个，位于控制装置13的上方且两个传感器关于救生圈本体6的中轴线对称分布，并与控制装置13相连，用于检测救生圈运动过程中所遇到的障碍物；

所述无线信号接收装置9用于接收语音模块1的无线信号发送装置3发送的信号；

所述电机10设置为两个，且两个电机10的主体部分101关于救生圈中轴线对称分布，其输出轴102穿过救生圈壳体伸入到圆柱形凹槽61中；

所述螺旋桨11设置为两个，分布在救生圈壳体侧表面的圆柱形凹槽61中并与两个电机10的输出轴102相连；

所述GPS定位装置12安装在救生圈壳体内的上表面，用于记录救生圈救生时行进的路径，当遇险者救助完成后按照其救生路径原路返回；

所述控制装置13分别与扬声器7、超声波传感器8、无线信号接收装置9、两个电机10和GPS定位装置11相连，无线信号接收装置9接收到触发信号后，通过遇险者发出的求救声到达各个语音模块1的时间的不同，控制装置13来计算遇险者的角度区域，控制装置13使扬声器7发出报警声并驱动电机10转动使救生圈自主航行到遇险者身边；

所述第二电源14分别与控制装置13和两个电机10相连；

所述网绳15设置在救生圈表面外侧，为纵横交叉的网状结构，用螺钉151固定，便于遇险者快速有效抓住救生圈脱离危险。

作为本发明的进一步改进，所述语音模块1放置在防水塑料壳体内且能对采集的声源信号中的噪音进行滤波处理；

作为本发明的进一步改进，所述圆柱形凹槽61在救生圈侧面，其凹槽深度大于螺旋桨11和电机输出轴102的长度和；

作为本发明的进一步改进，所述凹槽的凹槽口位置设置有避免遇险者身体与螺旋桨11相接触的防护罩62，所述防护罩62为纵横交错的刚体网状结构；

作为本发明的进一步改进，所述超声波传感器8具有防水功能且类型为收发一体型即可以同时发射和接受信号；

作为本发明的进一步改进，所述电机输出轴102通过固定在救生圈壳体上的防水密封轴承103伸入到圆柱形凹槽61中，所述防水密封轴承103的内径与电机输出轴102的半径相同；

作为本发明的进一步改进，控制装置13在收到触发信号前一直保持睡眠状态以节省电能，当收到触发信号时开始自主搜救遇险者；

当人们落水遇险时，出于救生的本能，遇险者会喊“救命”、“救我啊”、“help”等关键词，当声音信号传递到麦克风传感器装置2时，麦克风传感器装置2对周围环境噪声进行滤波处理，从含噪音的语音信号中提取有用语音，当收到的声源信号和语音模块1中存储的关键字相匹配时，无线信号发送装置3向救生圈本体模块6发送信号，当无线信号接收装置9接收到无线信号发送装置3发送的触发信号后，控制装置13被唤醒，通过遇险者发出的求救声到达各个语音模块1的时间的不同，控制装置13来准确计算遇险者角度区域，控制装置13向扬声器7、超声波传感器8和电机10发送指令，使扬声器7、超声波传感器8和电机10开始工作。电机10收到控制装置13发送来的控制指令开始转动，驱动救生圈朝着控制装置13计算的角度区域运动，同时超声波传感器8检测运动路径中的障碍物，使控制装置13调节两个电机10的转速使救生圈避开障碍物。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于语音识别的智能救生圈，其特征在于：包括语音模块（1）阵列和救生圈本体模块（6）；语音模块（1）阵列安装在岸侧，语音模块（1）阵列中的每一个语音模块（1）包括麦克风传感器装置（2）、无线信号发送装置（3）、微处理器装置（4）、第一电源（5）；救生圈本体模块（6）包括安装在救生圈壳体表面的扬声器（7）、超声波传感器（8）和安装在救生圈壳体内的无线信号接收装置（9）、电机（10）、螺旋桨（11）、GPS定位装置（12）、控制装置（13）、第二电源（14），其侧面设置有网绳（15）；

所述语音模块（1）阵列由多个语音模块组成，安装在岸侧；

所述麦克风传感器装置（2）通过导线与微处理器装置（4）连接，用来对声场的空间特性进行采样处理以及后续的语音采样；

所述无线信号发送装置（3）通过导线与微处理器装置（4）连接，用来向救生圈本体模块（6）发送信号；

所述微处理器装置（4）通过导线分别与麦克风传感器装置（2）、无线信号发送装置（3）、第一电源（5）相连，用于处理麦克风传感器装置（2）接收到的语音信号和开启无线信号发送装置（3）发送信号；

所述第一电源（5）通过导线与微处理器装置（4）相连，且第一电源（5）为可充放电的锂电池；

所述救生圈本体模块（6）为环形，中间为空，其侧面有两个圆柱形凹槽（61）；

所述扬声器（7）具有防水功能，通过导线与控制装置（13）相连，当发现遇险者时则打开扬声器（7）进行报警引起周围人的注意；

所述超声波传感器（8）有两个，位于控制装置（13）的上方且两个传感器关于救生圈本体模块（6）的中轴线对称分布，并通过导线与控制装置（13）相连，用于检测救生圈运动过程中所遇到的障碍物；

所述无线信号接收装置（9）通过导线与控制装置（13）相连，用于接收语音模块的无线信号发送装置（3）发送的信号；

所述电机（10）设置为两个，且两个电机的主体部分（101）关于救生圈中轴线对称分布，并均通过导线与控制装置（13）相连，其输出轴（102）穿过救生圈本体（6）伸入到圆柱形凹槽（61）中；

所述GPS定位装置（12）安装在救生圈本体（6）内的上表面，且通过导线与控制装置（13）相连，用于记录救生圈救生时行进的路径；

所述控制装置（13）通过导线分别与扬声器（7）、超声波传感器（8）、无线信号接收装置（9）、两个电机（10）和GPS定位装置（12）相连，无线信号接收装置（9）接收到触发信号后，通过遇险者发出的求救声到达各个语音模块（1）的时间的不同，控制装置（13）来计算遇险者的角度区域，控制装置（13）使扬声器（7）发出报警声并驱动电机（10）转动使救生圈自主航行到遇险者身边；

所述第二电源（14）通过导线分别与控制装置（13）和两个电机（10）相连；

所述网绳（15）设置在救生圈表面外侧，为纵横交叉的网状结构，用螺钉（151）固定，便于遇险者快速有效抓住救生圈脱离危险。

2.根据权利要求1所述的具有语音识别的智能救生圈，其特征在于：所述无线信号接收装置（9）在收到触发信号前控制装置（13）一直保持睡眠状态以节省电能，当收到触发信号后控制装置（13）被唤醒开始自主搜救遇险者。