CN109263835A - 海上救生装置及其救生方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海上救生装置，所述海上救生装置包括套壳、激光漫反射接收器阵列、防撞模块、热释电红外传感器模块、动力模块和控制器，所述套壳为圆环结构，其可拆卸地套设于一救生圈的外围，所述激光漫反射接收器阵列、红外防撞模块、热释电红外传感器模块和动力模块分别设于所述套壳上，所述控制器分别与所述激光漫反射接收器阵列、防撞模块、热释电红外传感器模块和动力模块连接；所述激光漫反射接收器阵列由多组接收方向不同的激光漫反射接收器组成。本发明还涉及所述海上救生装置的救生方法。本发明的海上救生装置在较远可视距离下和较复杂海况下可以对遇险人员实施救援，其具有自动巡航、自动避障功能和通用便携的优点。

Description

海上救生装置及其救生方法

技术领域

本发明涉及搜救设备技术领域，特别是涉及一种海上救生装置及其救生方法。

背景技术

近年来，随着我国船舶保有量的迅速增长，水上运输安全形势日趋严峻，尤其是繁忙航线水上交通事故的频繁发生，带来重大伤亡，造成恶劣的社会影响。根据交通部搜救中心的数据显示，仅2017年10月，全国各级海上搜救中心共核实遇险232起，组织、协调搜救行动232次；协调派出搜救船舶1243艘次；搜救遇险船舶181艘；搜救遇险人员2118人。

目前，我国救助飞行队使用的“黑鹰”S76C+型直升机能抗10级大风，在80海里以内一般可救10人，80～120海量以内一般可救6～8人。然而，直升机接近地面飞行时，由于旋翼产生的下冲气流和地面之间相互干扰而形成地面效应，在海上救助过程中产生的下冲气流会掀翻救生筏，且如果超过航程范围或者当地海况无法满足飞行条件，那么基于陆地机场的救助直升机也爱莫能助。而智能救生装置在救援中可以克服直升机的上述缺点。

但总体来说，现有的海上救生装置系统还是存在以下几点不足之处：

1)设备昂贵，难以大规模配备；

2)维护智能救生装置的成本高，且对操作人员有较高的专业技能要求；

3)搜救范围受限大，难以在复杂海况进行搜救。

发明内容

基于现有技术的缺陷，本发明的目的在于，提供一种海上救生装置，该装置在较远可视距离下和较复杂海况下可以对遇险人员实施救援，其具有自动巡航、自动避障功能和通用便携的优点。

本发明采取的技术方案如下：

一种海上救生装置，包括套壳、激光漫反射接收器阵列、防撞模块、热释电红外传感器模块、动力模块和控制器，所述套壳为圆环结构，其可拆卸地套设于一救生圈的外围，所述激光漫反射接收器阵列、红外防撞模块、热释电红外传感器模块和动力模块分别设于所述套壳上，所述控制器分别与所述激光漫反射接收器阵列、防撞模块、热释电红外传感器模块和动力模块连接；所述激光漫反射接收器阵列由多组接收方向不同的激光漫反射接收器组成。

相对于直升机等大型设备，本发明的海上救生装置安装于一般救援船舶所配备的救生圈上使用，通用性强、成本低、体积小、重量轻、便于携带，在较复杂海况下也能使用，操作简单快捷，对操作要求低，能有效提高救援效率。

所述海上救生装置设置有激光漫反射接收器阵列、防撞模块、热释电红外传感器模块，由激光引导航行路径，具备自动巡航、自动避障功能，在需要实施救援时，激光漫反射接收器阵列能自动检测较远范围内待救援的遇险人员，引导救生圈自动前往目标遇险人员所在地点，途中不断根据激光反射回来的信号调整自身姿态，始终保持朝目标前进，当遇到障碍物如船舷或小礁石时，防撞模块发挥避障功能，使装置及时避开障碍物，修正后能够继续前进，当到达目标附近时，热释电红外传感器模块感应到人体发出的红外线时，使装置朝目标前进，并最终达到送达救生圈的目的，实现安全救援。

本发明的海上救生装置装备后，可使事故附近海域的船舶成为救援力量，及时拯救生命，完善海上救助机制，具有较好的安全性、经济性和普及性，提高救助效率。

进一步地，还包括接收杆，所述接收杆竖立于所述套壳上，其下端与所述套壳连接；所述激光漫反射接收器阵列由八组接收方向不同的激光漫反射接收器组成，所述八组激光漫反射接收器设于所述接收杆的上端杆身周面，且每组激光漫反射接收器包括至少两个接收方向相同的激光漫反射接收器。通过设置接收杆，使激光漫反射接收器阵列安装在较高位置，获得较广的接收角度，方便全方位检测遇险人员。通过采用八组接收方向不同的激光漫反射接收器，便于更加精准地检测和判断遇险人员的方向。

进一步地，所述热释电红外传感器模块的数量为四个，四个热释电红外传感器模块在所述套壳上呈正方形布置，分别位于正方形的四个角，且其中两个热释电红外传感器模块与另外两个热释电红外传感器模块对称设于所述接收杆的两侧。当装置接近遇险人员时候，热释电红外传感器模块探测落水者的具体方位，可实施抵近救援(防止救援中途，激光信号消失时激光漫反射接收器阵列无法导航)，且通过采用四个呈正方形布置的热释电红外传感器模块，热释电红外传感器模块可全方位有效检测遇险人员。

进一步地，所述动力模块的数量为两个，两个动力模块对称分布于所述套壳的两侧，并分别设于所述接收杆的两侧；每个动力模块包括安装在所述套壳外侧的动力舱、以及设于动力舱内的喷水推进器和电池组，所述喷水推进器设有电机，所述电池组与所述电机电连接。

两个喷水推进器利用喷射水流产生的反作用力驱动装置和救生圈在海上航行，且通过分别控制两个喷水推进器的喷射状态，能够使装置进行前行、旋转、转弯、后退等动作。

进一步地，还包括控制舱，所述控制舱安装于所述套壳的外侧，所述接收杆的下端固定在所述控制舱上从而与所述套壳连接；所述防撞模块为红外防撞模块，其数量为四个，其中两个红外防撞模块设于所述控制舱内，并分别设于所述接收杆的两侧，另外两个红外防撞模块分别设于所述两个动力模块的动力舱内；所述控制器设于所述控制舱内，分别与所述激光漫反射接收器阵列、防撞模块、热释电红外传感器模块、以及动力模块中喷水推进器的电机电连接。

四个红外防撞模块用于全方位检测出装置前进过程中周围的障碍物的距离，并进行反馈，控制器用于根据漫反射接收器阵列、防撞模块、热释电红外传感器模块反馈的信号控制动力模块的工作状态，从而调整装置的航行路径，也可用于调整装置的冲浪角度和速度，避免激光漫反射接收器阵列被水淹没或整个装置翻入水中，以达到自主搜救目的。

本发明的另一目的在于，提供上述海上救生装置的救生方法，该救生方法包括以下步骤：

将所述套壳套设于一救生圈上，在该救生圈上安装好所述海上救生装置，然后将该救生圈连同海上救生装置一起抛掷到海上，所述激光漫反射接收器阵列检测目标落水者身上漫反射产生的光线，并将光信号转换成电信号发送给所述控制器，所述红外防撞模块检测周围的障碍物，并发送检测得到的电信号给所述控制器，所述热释电红外传感器模块检测目标落水者身上发出的红外信号，并将红外信号转换成电信号发送给所述控制器，所述控制器根据所述激光漫反射接收器阵列、红外防撞模块和热释电红外传感器模块提供的电信号，控制所述动力模块的工作状态，使所述海上救生装置和救生圈避开障碍并向目标落水者所在位置航行，直至抵达目标落水者所在位置。

所述的救生方法操作简单快捷，操作者可利用船上的激光笔照射落水者使落水者身上反射出光线而被检测，对操作要求低，能有效提高救援效率。

进一步地，所述海上救生装置以所述套壳的圆心轴为中心轴，其外周360°全方位按45°的角度区间顺时针划定为前方、右前方、右方、右后方、后方、左后方、左方、左前方共八个方位；

所述激光漫反射接收器阵列位于所述海上救生装置的前侧，其八组激光漫反射接收器呈圆周排列，按顺时针分别编号为1～8号激光漫反射接收器，1号激光漫反射接收器的接收方向为前方，5号激光漫反射接收器的接收方向为后方，2～4号激光漫反射接收器的接收方向依次平行于右前方、右方和右后方，6～8号激光漫反射接收器的接收方向依次平行于左后方、左方和左前方；

所述四个红外防撞模块分别编号为1～4号红外防撞模块，1号红外防撞模块和2号红外防撞模块位于所述海上救生装置的前侧，并对称设于所述激光漫反射接收器阵列的两侧，3号红外防撞模块位于所述海上救生装置的右侧，4号红外防撞模块位于所述海上救生装置的左侧；

所述四个热释电红外传感器模块分别编号为1～4号热释电红外传感器模块，1号热释电红外传感器模块位于所述海上救生装置的左前侧，2号热释电红外传感器模块位于所述海上救生装置的右前侧，3号热释电红外传感器模块位于所述海上救生装置的右后侧，4号热释电红外传感器模块位于所述海上救生装置的左后侧；

所述两个动力模块分别位于所述海上救生装置的左侧和右侧。

将装置外周全方位划分为八个方位，以激光漫反射接收器阵列的位置作为装置的前侧，能够在装置向前航行过程中及时检测到落水者的方向，合理布置各激光漫反射接收器、红外防撞模块、热释电红外传感器模块以及动力模块的位置，有利于装置实施全面、精准、迅速的救援活动。

进一步地，设定每组激光漫反射接收器发给所述控制器的电信号为a，a的数值处理为该组激光漫反射接收器的对应编号，所述控制器根据电信号a按以下逻辑控制所述动力模块的工作状态：

当a＝1时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置往前方航行；

当2≤a＜5时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转，旋转角度为(a-1)*45°；

当a＝5时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴旋转180°；

当5＜a≤8时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转，旋转角度为(9-a)*45°。

通过此处设置，使目标落水者始终位于装置的前方。

进一步地，所述控制器根据1～4号热释电红外传感器模块是否检测到红外信号，按以下逻辑控制所述动力模块的工作状态：

当1号热释电红外传感器模块检测到红外信号时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转45°；

当2号热释电红外传感器模块检测到红外信号时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转45°；

当3号热释电红外传感器模块检测到红外信号时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转135°；

当4号热释电红外传感器模块检测到红外信号时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转135°；

当1号热释电红外传感器模块和4号热释电红外传感器模块同时检测到红外信号时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转90°；

当2号热释电红外传感器模块和3号热释电红外传感器模块同时检测到红外信号时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转90°；

当1号热释电红外传感器模块和2号热释电红外传感器模块同时检测到红外信号时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置往前方航行；

当3号热释电红外传感器模块和4号热释电红外传感器模块同时检测到红外信号时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置往后方航行。

通过此处设置，在装置在目标落水者附近时，热释电红外传感器模块能引导装置更快地精准抵达目标落水者的位置。

进一步地，设定所述1～4号红外防撞模块检测到自身与障碍物的距离分别为D1、D2、D3和D4，所述控制器根据1～4号热释电红外传感器模块的测距结果，按以下逻辑控制所述动力模块的工作状态：

当D1＜50cm，D2＜50cm，D3＞50cm，D4＞50cm时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴旋转90°；

当D1＜50cm，D2＞50cm，D3＞50cm，D4＞50cm时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转90°；

当D1＞50cm，D2＜50cm，D3＞50cm，D4＞50cm时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转90°；

当D1＞50cm，D2＞50cm，D3＞50cm，D4＞50cm时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置往前方航行；

当D1＞50cm，D2＞50cm，D3＜50cm，D4＞50cm时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转，直至D3大于50cm；

当D1＞50cm，D2＞50cm，D3＞50cm，D4＜50cm时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转，直至D4大于50cm；

当D1＜50cm，D2＜50cm，D3＜50cm，D4＜50cm时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置往后方航行，直至D1＞50cm，D2＞50cm时，控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴旋转90°。

通过此处设置，红外防撞模块使装置与障碍物始终保持安全距离，发挥自动避障功能。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为本发明的海上救生装置的结构示意图；

图2为本发明的海上救生装置的外观图；

图3为本发明的海上救生装置的俯视图；

图4为控制舱的结构示意图；

图5为八组激光漫反射接收器阵列在接收杆上的俯视分布图；

图6为本发明的救生方法的流程图。

具体实施方式

实施例1：海上救生装置

请参阅图1～5，本实施例的海上救生装置包括套壳1、控制舱2、接收杆3、激光漫反射接收器阵列4、防撞模块、热释电红外传感器模块、动力模块7和控制器8。所述套壳1套设于一救生圈上，所述控制舱2、接收杆3、激光漫反射接收器阵列4、红外防撞模块、热释电红外传感器模块和动力模块7分别设于所述套壳1上，所述控制器8分别与所述激光漫反射接收器阵列4、防撞模块、热释电红外传感器模块和动力模块7连接。

所述套壳1为圆环结构，其可拆卸地套设于一救生圈的外围。具体地，所述套壳1是由两个上下间隔叠合的圆形圈体10组成，所述两个圆形圈体10之间通过两个连接块11相互连接，所述两个连接块11分别设于所述套壳1的两侧，每个连接块11为与救生圈的外壁形状配合的弧形板，并分别与所述两个圆形圈体10连接。所述连接块11上设有卡扣，所述圆形圈体10的外壁设有卡位，所述卡扣卡入所述卡位内，实现连接块11与圆形圈体10之间的连接固定；此外，也可以是所述连接块11上设有卡位，所述圆形圈体10的外壁设有与卡位配合的卡扣；又或者，所述两个圆形圈体10之间通过搭扣等连接件来代替连接板实现连接固定。当需要将套壳1套装与救生圈外围时，将卡扣从卡位上解开，打开两个圆形圈体10，再把救生圈装入两个圆形圈体10之间，使圆形圈体10的内壁与救生圈的外壁紧密配合，然后将卡扣卡入卡位内，完成套壳1在救生圈上的安装。所述套壳1和连接块11可以采用木质材料或塑料等重量较轻的材料制作而成。

所述控制舱2安装于所述套壳1的外侧，并位于所述套壳1中两个连接块11之间的一侧。具体地，如图4所示，所述控制舱2为立方体结构，内部设有密封防水的控制舱室，所述控制舱2的其中一个外侧面的中部凸出形成连接尾部20，所述连接尾部20的两端分别通过螺丝与所述两个圆形圈体1连接，实现控制舱2与套壳1之间的连接，与该外侧面相对的另一个外侧面的中央设有半球部21。

通过设置所述连接尾部20，能够在连接块11与圆形圈体10之间解除连接时，始终将两个圆形圈体10扣在一起，防止救援时无法及时找齐两个圆形圈体10进行组装，耽误救援时间，同时能够提高两个圆形圈体10在救生圈上结合的稳定性和平衡性。进一步地，所述套壳1中与所述控制舱2相对的一侧设有锁具，所述锁具可将两个圆形圈体10锁在一起，提高两个圆形圈体10在救生圈上结合的牢固性。通过设置所述半球部21，能够在装置航行时减少海水对控制舱2的阻力，且相对于尖锥形状，所述半球部21不会戳刺到落水者身体而造成伤害。

所述接收杆3竖立于所述套壳1上，其下端与所述套壳1连接。具体地，所述接收杆3竖立于所述控制舱2的外顶面上，其下端与所述控制舱2固定连接，从而与所述套壳1连接。所述接收杆3为圆柱形。

所述激光漫反射接收器阵列4由多组接收方向不同的激光漫反射接收器组成，在本实施例中具体由八组激光漫反射接收器组成。所述八组激光漫反射接收器分别安装于所述接收杆3的上端杆身周面，且每组激光漫反射接收器包括至少两个接收方向相同的激光漫反射接收器。所述激光漫反射接收器能够感应漫反射光或同时能发射激光，可以按实际需要从市面上选用合适型号的漫反射光电传感器或漫反射光电开关。

所述热释电红外传感器模块的数量为四个，四个热释电红外传感器模块在所述套壳1上呈正方形布置，分别位于正方形的四个角，并分别设于上方的圆形圈体10内，其探头分别通过圆形圈体10上的钻孔伸出圆形圈体10外，且其中两个热释电红外传感器模块与另外两个热释电红外传感器模块对称设于所述接收杆3的两侧。所述四个热释电红外传感器模块的探头的安装高度一致。所述热释电红外传感器模块能够检测人体发射的红外线并输出电信号，具有热释电红外传感器和相应的配套电路，可以按实际需要从市面上选用合适的型号或自行组装。

所述动力模块7为所述海上救生装置和救生圈在海上航行提供动力。所述动力模块7的数量为两个，两个动力模块7对称分布于所述套壳1的两侧，并分别设于所述接收杆3的两侧，具体分别设于所述两个连接块11上。每个动力模块7包括安装在所述套壳1外侧的动力舱70、以及设于动力舱70内的喷水推进器71和电池组72，所述喷水推进器71设有电机，所述电池组72与所述电机电连接，为喷水推进器71提供电能。

具体地，所述两个动力模块7的动力舱70分别固定在所述两个连接块11上，可分别通过螺丝固定在所述两个连接块11上。所述动力舱70为圆筒结构，其一端为半球形的封闭端，另一端为与外部连通的开口，该开口的方向朝着背离所述控制舱2的方向，且所述动力舱70的中心线与所述控制舱2的半球部21的中心线平行。所述喷水推进器71的推进机构的喷射部分浸在水中，利用喷射水流产生的反作用力驱动所述海上救生装置和救生圈在海上前进，且所述喷水推进器71的喷水方向可调整。所述两个动力模块7的喷水推进器71在套壳1上的安装高度一致，通过调整两个喷水推进器71的各自工作状态，能够使海上救生装置和救生圈整体作前进或旋转的动作。

所述控制舱2和动力舱70均可采用木材、铝、塑料等材料加工制作。

所述防撞模块可以为红外防撞模块、激光防撞模块、机械防撞模块或超声波防撞模块等，本实施例中为红外防撞模块，其数量为四个，其中两个红外防撞模块设于所述控制舱2内的控制舱室中，并对称设于所述接收杆3的两侧，其探头通过所述控制舱2上的钻孔伸出控制舱2外，另外两个红外防撞模块对称设于所述两个动力模块7的动力舱70内，其探头通过所述动力舱70的钻孔伸出动力舱70外。所述四个红外防撞模块的探头的安装高度一致。所述红外防撞模块能够判断其周围是否存在障碍物，并检测出障碍物与自身的距离，其包括红外线发射器、红外线接收器以及基于红外防撞测距原理设计的相应配套电路等。所述红外防撞模块可以从市面上选用具备防撞和测距功能的红外防撞芯片、红外防撞系统、红外防撞仪、红外防撞装置等设备，也可以自行组装。

此外，为了防止水侵入到红外防撞模块和电池组72中，所述动力舱70内设有密封的防水舱室，所述红外防撞模块和电池组72设在所述防水舱室中。

所述控制器8具备信息处理功能，其设于所述控制舱2内的控制舱室中，分别与所述激光漫反射接收器阵列4、防撞模块、热释电红外传感器模块、以及动力模块7中喷水推进器71的电机和电池组72无线连接或电连接，本实施例中为电连接。具体地，所述控制器8具有16个输入端口，可接扩展板，其中8个输入端口分别接入所述八组激光漫反射接收器的输出端口，其中4个输入端口分别接入所述四个红外防撞模块的输出端口，其余4个输入端口分别接入所述四个热释电红外传感器模块的输出端口；所述控制器8具有两个输出端口，所述两个输出端口分别通过一电子调速器与所述两个动力模块7的喷水推进器71的电机连接；所述控制器8还与一供电电池连接，所述供电电池为控制器8提供电能，其设于所述控制舱2内的控制舱室中。

所述控制器8还包括：一程序设置模块，用于设置控制系统，并据此控制装置向目标运动，包括巡航、自避障、实时调整姿态等动作；一距离和角度获取模块，用于获取激光漫反射接收器阵列4检测到的落水者的信号和方向，获取热释电红外传感器模块检测到的落水者的信号和方向，用于获取红外防撞模块检测得到的障碍物的信号和方向；一判断模块，用于将各个方向上信号与当前位置进行比较。

另外，所述海上救生装置还设有开关按钮，用于控制各电气部件的启动或关闭。

为了提高救援的精准性和及时性，优化装置的运动路径，结合图1、图3和图5所示，将所述海上救生装置中各部件的布置方式设计如下：

所述海上救生装置以所述套壳1的圆心轴为中心轴，其外周360°全方位按45°的角度区间顺时针划定为前方、右前方、右方、右后方、后方、左后方、左方、左前方共八个方位；

所述激光漫反射接收器阵列4位于所述海上救生装置的前侧，其八组激光漫反射接收器在所述接收杆3的上端杆身周面上呈圆周排列，按顺时针分别编号为1～8号激光漫反射接收器，1号激光漫反射接收器41的接收方向为前方，5号激光漫反射接收器45的接收方向为后方，2号激光漫反射接收器42的接收方向平行于右前方，3号激光漫反射接收器43的接收方向依次平行于右方，4号激光漫反射接收器44的接收方向平行于右后方，6号激光漫反射接收器46的接收方向平行于左后方，7号激光漫反射接收器47的接收方向平行于左方，8号激光漫反射接收器48的接收方向平行于左前方；

所述四个红外防撞模块分别编号为1～4号红外防撞模块，1号红外防撞模块51和2号红外防撞模块52位于所述海上救生装置的前侧，并对称设于所述激光漫反射接收器阵列4的两侧，1号红外防撞模块51的感应范围为前方至右前方，2号红外防撞模块52的感应范围为前方至左前方，3号红外防撞模块53位于所述海上救生装置的右侧，其感应范围为右方，4号红外防撞模块54位于所述海上救生装置的左侧，其感应范围为左方；

所述四个热释电红外传感器模块分别编号为1～4号热释电红外传感器模块，1号热释电红外传感器模块61位于所述海上救生装置的左前侧，其感应范围为左方、左前方和前方，2号热释电红外传感器模块62位于所述海上救生装置的右前侧，其感应范围为右方、右前方和前方，3号热释电红外传感器模块63位于所述海上救生装置的右后侧，其感应范围为右方、右后方和后方，4号热释电红外传感器模块64位于所述海上救生装置的左后侧，其感应范围为左方、左后方和后方；

所述两个动力模块7的喷水推进器71对称位于所述海上救生装置的左侧和右侧。

实施例2：海上救生装置的救生方法

使用实施例1的海上救生装置在海上搜救目标落水者，其救生方法包括以下步骤：

操作者在船上取出所述海上救生装置，将所述套壳1套设于一救生圈上，在该救生圈上安装好所述海上救生装置，按下开关按钮，然后将该救生圈连同海上救生装置一起抛掷到海上，利用船上的激光笔照射目标落水者，使目标落水者身上漫反射产生足够被检测到的光线；

所述激光漫反射接收器阵列4检测目标落水者身上漫反射产生的光线，并将光信号转换成电信号发送给所述控制器8，所述红外防撞模块检测周围的障碍物，并发送检测得到的电信号给所述控制器8，所述热释电红外传感器模块检测目标落水者身上发出的红外信号，并将红外信号转换成电信号发送给所述控制器8；

所述控制器8根据所述激光漫反射接收器阵列4、红外防撞模块和热释电红外传感器模块提供的电信号，控制所述动力模块7的工作状态，使所述海上救生装置和救生圈避开障碍并向目标落水者所在位置航行，直至抵达目标落水者所在位置。

其中，所述控制器8根据激光漫反射接收器阵列4、红外防撞模块和热释电红外传感器模块提供的电信号，分别按如下方式控制海上救生装置的动作：

(一)设定每组激光漫反射接收器发给所述控制器8的电信号为a，a的数值处理为该组激光漫反射接收器的对应编号，所述控制器8根据电信号a按以下逻辑控制所述动力模块7的工作状态：

当a＝1时，表示目标落水者在前方，控制器8控制动力模块7驱动海上救生装置往前方航行，具体地，控制器8分别控制两个喷水推进器71按相同的喷水力度往后方喷水，从而使两个喷水推进器71共同推进海上救生装置往前方航行；

当2≤a＜5时，表示目标落水者在右前方、右方或右后方中的对应一方，控制器8控制动力模块7驱动海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转，旋转角度为(a-1)*45°，具体地，控制器8控制左侧的喷水推进器71往后方喷水，使海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转(a-1)*45°；

当a＝5时，表示目标落水者在后方，控制器8控制动力模块7驱动海上救生装置绕其中心轴旋转180°，具体地，控制器8控制其中一个喷水推进器71往后方喷水，使海上救生装置绕其中心轴顺时针或逆时针旋转180°；

当5＜a≤8时，表示目标落水者在左前方、左方或左后方中的对应一方，控制器8控制动力模块7驱动海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转，旋转角度为(9-a)*45°，具体地，控制器8控制右侧的喷水推进器71往后方喷水，使海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转(9-a)*45°。

(二)所述控制器8根据1～4号热释电红外传感器模块是否检测到红外信号，按以下逻辑控制所述动力模块7的工作状态：

当1号热释电红外传感器模块61检测到红外信号时，表示目标落水者在左前方，控制器8控制动力模块7驱动海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转45°，具体地，控制器8控制右侧的喷水推进器71往后方喷水，使海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转45°；

当2号热释电红外传感器模块62检测到红外信号时，表示目标落水者在右前方，控制器8控制动力模块7驱动海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转45°，具体地，控制器8控制右侧的喷水推进器71往后方喷水，使海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转45°；

当3号热释电红外传感器模块63检测到红外信号时，表示目标落水者在右后方，控制器8控制动力模块7驱动海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转135°，具体地，控制器8控制左侧的喷水推进器71往后方喷水，使海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转135°；

当4号热释电红外传感器模块64检测到红外信号时，表示目标落水者在左后方，控制器8控制动力模块7驱动海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转135°，具体地，控制器8控制左侧的喷水推进器71往后方喷水，使海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转135°；

当1号热释电红外传感器模块61和4号热释电红外传感器模块64同时检测到红外信号时，表述目标落水者在左方，控制器8控制动力模块7驱动海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转90°，具体地，控制器8控制右侧的喷水推进器71往后方喷水，使海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转90°；

当2号热释电红外传感器模块62和3号热释电红外传感器模块63同时检测到红外信号时，表示目标落水者在右方，控制器8控制动力模块7驱动海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转90°，具体地，控制器8控制左侧的喷水推进器71往后方喷水，使海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转90°；

当1号热释电红外传感器模块61和2号热释电红外传感器模块62同时检测到红外信号时，表示目标落水者在前方，控制器8控制动力模块7驱动海上救生装置往前方航行，具体地，控制器8分别控制两个喷水推进器71按相同的喷水力度往后方喷水，从而使两个喷水推进器71共同推进海上救生装置往前方航行；

当3号热释电红外传感器模块63和4号热释电红外传感器模块64同时检测到红外信号时，表示目标落水者在后方，控制器8控制动力模块7驱动海上救生装置往后方航行，具体地，控制器8分别控制两个喷水推进器71按相同的喷水力度往前方喷水，从而使两个喷水推进器71共同推进海上救生装置往后方航行。

(三)设定所述1～4号红外防撞模块检测到自身与障碍物的距离分别为D1、D2、D3和D4，所述控制器8根据1～4号热释电红外传感器模块64的测距结果，按以下逻辑控制所述动力模块7的工作状态：

当D1＜50cm，D2＜50cm，D3＞50cm，D4＞50cm时，表示前方存在障碍物，控制器8控制动力模块7驱动海上救生装置绕其中心轴旋转90°，具体默认控制器8控制左侧的喷水推进器71往后方喷水，使海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转90°；

当D1＜50cm，D2＞50cm，D3＞50cm，D4＞50cm时，表示右前方存在障碍物，控制器8控制动力模块7驱动海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转90°，具体地，控制器8控制右侧的喷水推进器71往后方喷水，使海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转90°；

当D1＞50cm，D2＜50cm，D3＞50cm，D4＞50cm时，表示左前方存在障碍物，控制器8控制动力模块7驱动海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转90°，具体地，控制器8控制左侧的喷水推进器71往后方喷水，使海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转90°；

当D1＞50cm，D2＞50cm，D3＞50cm，D4＞50cm时，表示前方无障碍物，控制器8控制动力模块7驱动海上救生装置往前方航行，具体地，控制器8分别控制两个喷水推进器71按相同的喷水力度往后方喷水，从而使两个喷水推进器71共同推进海上救生装置往前方航行；

当D1＞50cm，D2＞50cm，D3＜50cm，D4＞50cm时，表示右方存在障碍物，控制器8控制动力模块7驱动海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转，直至D3大于50cm，具体地，控制器8控制右侧的喷水推进器71往后方喷水，使海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转90°，直至D3大于50cm；

当D1＞50cm，D2＞50cm，D3＞50cm，D4＜50cm时，表示左方存在障碍物，控制器8控制动力模块7驱动海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转，直至D4大于50cm，具体地，控制器8控制左侧的喷水推进器71往后方喷水，使海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转，直至D4大于50cm；

当D1＜50cm，D2＜50cm，D3＜50cm，D4＜50cm时，表示前方、左方和右方都存在障碍物，控制器8控制动力模块7驱动海上救生装置往后方航行，直至D1＞50cm，D2＞50cm时，控制动力模块7驱动海上救生装置绕其中心轴旋转90°，具体默认控制器8控制两个喷水推进器71按相同的喷水力度往前方喷水，使海上救生装置往后方航行，直至D1＞50cm，D2＞50cm时，控制器8控制左侧的喷水推进器71往后方喷水，使海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转90°。

具体地，在使用该海上救生装置之前，操作者根据海况采用控制器8中的程序设置模块设置障碍物与海上救生装置的安全距离L1和设置目标落水者与海上救生装置的可救援距离L2，本实施例中L1为50cm，各红外防撞模块和各热释电红外传感器模块中分别设有报警模块。则在海上救生装置行进过程中，控制器8将红外防撞模块检测到自身与障碍物的距离与L1进行比较，将热释电红外传感器模块检测到自身与目标落水者的距离与L2进行比较；一旦红外防撞模块自身与障碍物的距离小于L1时，其报警模块发出报警声音，提示操作者注意保持安全距离，且控制器8控制海上救生装置自动转向避障，否则不报警，海上救生装置按原来的方向航行；一旦热释电红外传感器模块检测到自身与目标落水者的距离小于L2时，其报警模块发出报警声音，提示操作者注意目标落水者在可救援距离内，否则不报警。

如图6所示，所述的救生方法按以下流程进行：

S1：操作者目击到落水者后，迅速在船上取出所述海上救生装置，将所述套壳1套设于一救生圈上，在该救生圈上安装好所述海上救生装置，按下开关按钮，然后将该救生圈连同所述海上救生装置一起抛掷到海上；

S2：操作者利用船上的激光笔持续照射目标落水者，使目标落水者身上漫反射产生足够被检测到的光线；

S3：若激光漫反射接收器阵列4接收到目标落水者身上漫反射产生的光信号，则控制器8根据激光漫反射接收器阵列4发送的电信号，判断目标落水者的方位，并将该方位设置成前进方向，控制动力模块7驱动海上救生装置按前进方向航行；

若激光漫反射接收器阵列4没有接收到目标落水者身上漫反射产生的光信号，则控制器8控制动力模块7驱动海上救生装置旋转或按任意方位航行，直至激光漫反射接收器阵列4搜寻到目标落水者的方位；

S5：开启四个红外防撞模块，检测海上救生装置周边的障碍物，开启四个热释电红外传感器模块，检测海上救生装置周边的红外信号；

S6：若红外防撞模块检测到自身与障碍物的距离大于等于L1，则控制器控制动力模块7驱动海上救生装置按前进方向航行；

若红外防撞模块检测到自身与障碍物的距离小于L1，同时热释电红外传感器模块检测到红外信号，则控制器8判断障碍物为落水者，并控制动力模块7驱动海上救生装置往落水者的方向航行；

若红外防撞模块检测到自身与障碍物的距离小于L1，同时热释电红外传感器模块没有检测到红外信号，则控制器8控制动力模块7驱动海上救生装置绕开障碍物，再按前进方向航行，直至红外防撞模块检测到自身与障碍物的距离小于L1，且热释电红外传感器模块检测到红外信号；

S8：海上救生装置抵达目标落水者所在位置，搜救成功，结束本流程，否则返回到步骤S2重复执行本流程。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种海上救生装置，其特征在于：包括套壳、激光漫反射接收器阵列、防撞模块、热释电红外传感器模块、动力模块和控制器，所述套壳为圆环结构，其可拆卸地套设于一救生圈的外围，所述激光漫反射接收器阵列、红外防撞模块、热释电红外传感器模块和动力模块分别设于所述套壳上，所述控制器分别与所述激光漫反射接收器阵列、防撞模块、热释电红外传感器模块和动力模块连接；所述激光漫反射接收器阵列由多组接收方向不同的激光漫反射接收器组成。

2.根据权利要求1所述的海上救生装置，其特征在于：还包括接收杆，所述接收杆竖立于所述套壳上，其下端与所述套壳连接；所述激光漫反射接收器阵列由八组接收方向不同的激光漫反射接收器组成，所述八组激光漫反射接收器设于所述接收杆的上端杆身周面，且每组激光漫反射接收器包括至少两个接收方向相同的激光漫反射接收器。

3.根据权利要求2所述的海上救生装置，其特征在于：所述热释电红外传感器模块的数量为四个，四个热释电红外传感器模块在所述套壳上呈正方形布置，分别位于正方形的四个角，且其中两个热释电红外传感器模块与另外两个热释电红外传感器模块对称设于所述接收杆的两侧。

4.根据权利要求3所述的海上救生装置，其特征在于：所述动力模块的数量为两个，两个动力模块对称分布于所述套壳的两侧，并分别设于所述接收杆的两侧；每个动力模块包括安装在所述套壳外侧的动力舱、以及设于动力舱内的喷水推进器和电池组，所述喷水推进器设有电机，所述电池组与所述电机电连接。

5.根据权利要求4所述的海上救生装置，其特征在于：还包括控制舱，所述控制舱安装于所述套壳的外侧，所述接收杆的下端固定在所述控制舱上从而与所述套壳连接；所述防撞模块为红外防撞模块，其数量为四个，其中两个红外防撞模块设于所述控制舱内，并分别设于所述接收杆的两侧，另外两个红外防撞模块分别设于所述两个动力模块的动力舱内；所述控制器设于所述控制舱内，分别与所述激光漫反射接收器阵列、防撞模块、热释电红外传感器模块、以及动力模块中喷水推进器的电机电连接。

6.权利要求5所述的海上救生装置的救生方法，其特征在于：包括以下步骤：将所述套壳套设于一救生圈上，在该救生圈上安装好所述海上救生装置，然后将该救生圈连同海上救生装置一起抛掷到海上，所述激光漫反射接收器阵列检测目标落水者身上漫反射产生的光线，并将光信号转换成电信号发送给所述控制器，所述红外防撞模块检测周围的障碍物，并发送检测得到的电信号给所述控制器，所述热释电红外传感器模块检测目标落水者身上发出的红外信号，并将红外信号转换成电信号发送给所述控制器，所述控制器根据所述激光漫反射接收器阵列、红外防撞模块和热释电红外传感器模块提供的电信号，控制所述动力模块的工作状态，使所述海上救生装置和救生圈避开障碍并向目标落水者所在位置航行，直至抵达目标落水者所在位置。

7.根据权利要求6所述的救生方法，其特征在于：所述海上救生装置以所述套壳的圆心轴为中心轴，其外周360°全方位按45°的角度区间顺时针划定为前方、右前方、右方、右后方、后方、左后方、左方、左前方共八个方位；

所述激光漫反射接收器阵列位于所述海上救生装置的前侧，其八组激光漫反射接收器呈圆周排列，按顺时针分别编号为1～8号激光漫反射接收器，1号激光漫反射接收器的接收方向为前方，5号激光漫反射接收器的接收方向为后方，2～4号激光漫反射接收器的接收方向依次平行于右前方、右方和右后方，6～8号激光漫反射接收器的接收方向依次平行于左后方、左方和左前方；

所述四个红外防撞模块分别编号为1～4号红外防撞模块，1号红外防撞模块和2号红外防撞模块位于所述海上救生装置的前侧，并对称设于所述激光漫反射接收器阵列的两侧，3号红外防撞模块位于所述海上救生装置的右侧，4号红外防撞模块位于所述海上救生装置的左侧；

所述四个热释电红外传感器模块分别编号为1～4号热释电红外传感器模块，1号热释电红外传感器模块位于所述海上救生装置的左前侧，2号热释电红外传感器模块位于所述海上救生装置的右前侧，3号热释电红外传感器模块位于所述海上救生装置的右后侧，4号热释电红外传感器模块位于所述海上救生装置的左后侧；

所述两个动力模块分别位于所述海上救生装置的左侧和右侧。

8.根据权利要求7所述的救生方法，其特征在于：设定每组激光漫反射接收器发给所述控制器的电信号为a，a的数值处理为该组激光漫反射接收器的对应编号，所述控制器根据电信号a按以下逻辑控制所述动力模块的工作状态：

当a＝1时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置往前方航行；

当2≤a＜5时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转，旋转角度为(a-1)*45°；

当a＝5时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴旋转180°；

当5＜a≤8时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转，旋转角度为(9-a)*45°。

9.根据权利要求7所述的救生方法，其特征在于：所述控制器根据1～4号热释电红外传感器模块是否检测到红外信号，按以下逻辑控制所述动力模块的工作状态：

当1号热释电红外传感器模块检测到红外信号时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转45°；

当2号热释电红外传感器模块检测到红外信号时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转45°；

当3号热释电红外传感器模块检测到红外信号时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转135°；

当4号热释电红外传感器模块检测到红外信号时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转135°；

当1号热释电红外传感器模块和4号热释电红外传感器模块同时检测到红外信号时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转90°；

当2号热释电红外传感器模块和3号热释电红外传感器模块同时检测到红外信号时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转90°；

当1号热释电红外传感器模块和2号热释电红外传感器模块同时检测到红外信号时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置往前方航行；

当3号热释电红外传感器模块和4号热释电红外传感器模块同时检测到红外信号时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置往后方航行。

10.根据权利要求7所述的救生方法，其特征在于：设定所述1～4号红外防撞模块检测到自身与障碍物的距离分别为D1、D2、D3和D4，所述控制器根据1～4号热释电红外传感器模块的测距结果，按以下逻辑控制所述动力模块的工作状态：

当D1＜50cm，D2＜50cm，D3＞50cm，D4＞50cm时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴旋转90°；

当D1＜50cm，D2＞50cm，D3＞50cm，D4＞50cm时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转90°；

当D1＞50cm，D2＜50cm，D3＞50cm，D4＞50cm时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转90°；

当D1＞50cm，D2＞50cm，D3＞50cm，D4＞50cm时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置往前方航行；

当D1＞50cm，D2＞50cm，D3＜50cm，D4＞50cm时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴逆时针旋转，直至D3大于50cm；

当D1＞50cm，D2＞50cm，D3＞50cm，D4＜50cm时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴顺时针旋转，直至D4大于50cm；

当D1＜50cm，D2＜50cm，D3＜50cm，D4＜50cm时，控制器控制动力模块驱动海上救生装置往后方航行，直至D1＞50cm，D2＞50cm时，控制动力模块驱动海上救生装置绕其中心轴旋转90°。