CN109584508B - 基于微波检测的游泳池安全监控系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了基于微波检测的游泳池安全监控系统，包括微波发射单元、微波应答单元、声电转换单元、信息处理器和报警模块；所述微波发射单元与声电转换单元可拆卸地固定于游泳者头部；所述游泳者的头部浮出水面时，所述声电转换单元的振膜振动并经过声电转换单元输出一电信号至所述微波发射单元；所述微波发射单元发射第一微波信号至所述微波应答单元；所述微波应答单元将接收到的第一微波信号反馈给信息处理器；所述信息处理器接收处理接收到的信息，并与所述报警模块连接。本发明提供了基于微波检测的游泳池安全监控系统及方法，以解决现有游泳池监控措施误报率较高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及安全监控技术领域，更具体地说是指一种基于微波检测的游泳池安全监控系统及方法。
背景技术
游泳是一项传统热门的体育运动，无论男女老幼每年都会以各种形式参与的体育运动，但由于游泳者本身泳技或身体情况等原因时常会出现溺水事件。
目前，游泳池的安全监控措施主要依靠救生员监控和摄像头监控等方式，救生员监控由于救生员需要长时间保持精神紧张和疲劳，容易因疏忽、视觉盲区等因素影响对溺水者的及时救护，并且部分游泳池存在救生员配备不足等情况；摄像头监控由于视频数据量较大，导致其处理速度慢，溺水事件不能被及时发现，而且需要足够的摄像头方能覆盖整个游泳池，成本高。除此之外，还有是让游泳者携带一个监控装置，通过携带的监控装置采集游泳者生理状态及潜水深度和潜水时间信息，当其信息达到预设定值时启动警报，然而该方式投入成本高，后期维护繁琐，并且携带该装置游泳时也不方便。
本案申请人为了解决上述的问题，申请了一种基于微波检测的游泳池安全监控方法，本案在该案的基础上进行改进，降低误报率。
发明内容
本发明提供一种基于微波检测的游泳池安全监控系统及方法，以解决现有游泳池监控措施误报率较高的问题。
本发明采用如下技术方案：基于微波检测的游泳池安全监控系统，包括微波发射单元、微波应答单元、声电转换单元、信息处理器和报警模块；所述微波发射单元与声电转换单元可拆卸地固定于游泳者头部；
所述游泳者的头部浮出水面时，所述声电转换单元的振膜振动并经过声电转换单元输出一电信号至所述微波发射单元；所述微波发射单元发射第一微波信号至所述微波应答单元；
所述微波应答单元将接收到的第一微波信号反馈给信息处理器；所述信息处理器接收处理接收到的信息，并与所述报警模块连接。
在一较佳实施例中：所述微波发射单元还通过一计时器和电源连接，所述计时器使得所述电源与微波发射单元间歇导通连接，使其每间隔一定时间发射第二微波信号至至所述微波应答单元；所述第一微波信号和第二微波信号的幅值不同。
在一较佳实施例中：所述微波应答单元为若干个，若干个微波应答单元间隔设置于监控区域上方和/或周边，并将监控区域划分成若干个监控区。
在一较佳实施例中：所述微波发射单元和声电转换单元可拆卸地安装于游帽上。
在一较佳实施例中：所述报警模块为对讲机、广播装置和显示屏。
本发明还提供了基于微波检测的游泳池安全监控方法，包括以下步骤：
a)每一游泳者携带微波发射单元和声电转换单元进入监控区域；
b)监控区域上方或周边安装有微波应答单元；
c)位于监控区域内水下的微波发射单元在浮出水面时，所述声电转换单元的振膜振动并经过声电转换单元输出一电信号至所述微波发射单元；所述微波发射单元发射第一微波信号至微波应答单元，微波应答单元将该信息反馈给信息处理器；
c)信息处理器搜索第一微波信号所对应标识IP，并将该标识IP作为可能处于危险的对象进行跟踪处理：
若该标识IP经过t1时间段后不再发射第一微波信号，则信息处理器认为该标识IP处于溺水状态，信息处理器控制报警模块发出警报。
在一较佳实施例中：所述微波发射单元还通过一计时器和电源连接，所述计时器使得所述电源与微波发射单元间歇导通连接，使其每间隔一定时间发射第二微波信号至至所述微波应答单元；所述第一微波信号和第二微波信号的幅值不同；
在步骤d中，若该标识IP经过t1时间段后不再发射第一微波信号和第二微波信号，则信息处理器认为该标识IP处于溺水状态，信息处理器控制报警模块发出警报。
在一较佳实施例中：所述t1时间段的长度根据游泳者年纪大小、游泳的熟练程度进行对应设置。
在一较佳实施例中：在步骤d中，若该标识IP在t2时间段内无规律地发射第一微波信号，则信息处理器认为该标识IP处于溺水状态，信息处理器控制报警模块发出警报。
由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明中微波发射单元在从水下浮出水面时，由于水面上和水下存在压力差，声电转换单元的振膜振动发出电信号驱动微波发射单元发出第一微波信号，因此，只有接受到第一微波信号时，该游泳者才是处于游泳状态或者溺水状态的。因此，只要游泳者不发出第一微波信号，都可以认为游泳者是安全的，只需要对其进行后台监控即可，减少了信息处理模块的计算量。而游泳者发出了第一微波信号时，，信息处理模块进一步对第一微波信号进行跟踪处理，如果第一微波信号突然消失了，那么游泳者有比较大的溺水可能，则进行报警。如果第一微波信号呈规律性发射时，那么游泳者就是处于正常的游泳换气状态，继续对其进行跟踪处理即可，无需报警，这样就大大减少了误报的频率。
并且，传统的监控系统中，只是以微波发射单元以一定的时间间歇发射微波信号来判断用户是否溺水。由于微波信号不能穿透水面，那么当用户头部在水下时，微波信号就发送不出去了。如果一个用户在游泳时，恰好每次在水下的时候，微波发射单元发射微波信号了，那么体现出来的结果就是微波应答单元始终没有接收到应答信号，那么系统就会认为该游泳者溺水了，从而产生误报。而本发明的第一微波信号并不是按照固定的时间间隔发送的，而是在用户每次出水的时候才会发送，那么这个第一微波信号就一定能发送至微波应答单元，从而保证了二者握手的成功率。大大减少了误报发生的可能性。
具体实施方式
基于微波检测的游泳池安全监控系统，包括微波发射单元、微波应答单元、声电转换单元、信息处理器和报警模块；所述微波发射单元与声电转换单元可拆卸地固定于游泳者头部；本实施例中，所述微波发射单元与声电转换单元可拆卸地固定于游泳者的泳帽内。
所述游泳者的头部浮出水面时，由于水面和水下存在压力差，所述声电转换单元的振膜振动并经过声电转换单元输出一电信号至所述微波发射单元；由于此时游泳者的头部是位于水面外，微波发射单元可以发射第一微波信号至所述微波应答单元，克服了微波信号不能穿透水面的问题。声电转换单元可以使用现有技术中广泛存在声电转换器即可，属于现有技术，不是本发明的保护重点，所以本发明对于声电转换单元的具体结构不做展开描述。
所述微波应答单元将接收到的第一微波信号反馈给信息处理器；所述信息处理器接收处理接收到的信息，并与所述报警模块连接。本实施例中，所述报警模块为对讲机、广播装置和显示屏。
利用上述的基于微波检测的游泳池安全监控系统进行监控时，包括以下步骤：
a)每一游泳者携带微波发射单元和声电转换单元进入监控区域；
b)监控区域上方或周边安装有微波应答单元；
c)位于监控区域内水下的微波发射单元在浮出水面时，所述声电转换单元的振膜振动并经过声电转换单元输出一电信号至所述微波发射单元；所述微波发射单元发射第一微波信号至微波应答单元，微波应答单元将该信息反馈给信息处理器；
通过步骤a、b和c可以知道，如果发生了溺水事件，那么溺水者在挣扎时，头部一定会从水下浮出水面，在这个过程中，由于使用者的呼吸和水面上下的压力差，声电声电转换单元的振膜会振动，并使得所述微波发射单元反馈第一微波信号至微波应答单元。因此，只有所述微波发射单元发射第一微波信号时，这个游泳者才有溺水的可能性。而那些没有发出第一微波信号的游泳者，都可以认为其头部是始终位于水面上的，从而被认为是安全的，只需要后台监控即可。这样大大减少信息处理器所要跟踪的目标数量，减少了计算量。而当信息处理器收到第二应答信号时，则转而进行步骤d：
d)信息处理器搜索第一微波信号所对应标识IP，并将该标识IP作为可能处于危险的对象进行跟踪处理：
若该标识IP经过t1时间段后不再发射第一微波信号，则信息处理器认为该标识IP处于溺水状态，信息处理器控制报警模块发出警报。这是因为如果是正常的游泳者，其应该进行有节奏的呼吸，因此第一微波信号也应该是有节奏的发射，如果突然停止发射第一微波信号了，那么该游泳者要么溺水了，要么停止游泳了。此时发出警报，便于救生员进行查看。
上述的分析可以看出，对于游泳者是溺水还是停止游泳了，并不能准确进行区分，所以本实施例中，进一步的，所述微波发射单元还通过一计时器和电源连接，所述计时器使得所述电源与微波发射单元间歇导通连接，使其每间隔一定时间发射第二微波信号至至所述微波应答单元；所述第一微波信号和第二微波信号的幅值不同；
在步骤d中，若该标识IP经过t1时间段后不再发射第一微波信号和第二微波信号，则信息处理器认为该标识IP处于溺水状态，信息处理器控制报警模块发出警报。这是因为，如果游泳者停止游泳了，那么他的头部应该是始终脱离水面的，第二微波信号就不会被水面阻拦，可以持续有规律的进行发射。因此，如果可以接收到第二微波信号，那么这个游泳者就是停止游泳了。而一旦两个微波信号都消失，那么这个游泳者溺水的可能性就非常非常大了。通过这个方法，就可以大大降低了误报率。
所述t1时间段的长度根据游泳者年纪大小、游泳的熟练程度进行对应设置。这样可以进一步降低误报率。
上述的情况都是在游泳者的头部始终处于水面下才会发出警报，本实施例中还给出了另一种判断方法，在步骤d中，若该标识IP在t2时间段内无规律地发射第一微波信号，则信息处理器认为该标识IP处于溺水状态，信息处理器控制报警模块发出警报。
这个步骤主要也是可以将溺水者和游泳者分开，正常游泳的人，头部应该是有节奏地浮出水面，因此第一微波信号的发射间隔也应该是有频率的。因此，若一个标识在一段时间内有规律地发出第一微波信号，那么就可以认为这个人是处在正常地游泳状态，无需对其跟踪处理。
相应的，对于溺水者而言，由于其不断挣扎，头部会在短时间内不断冒出水面，因此，若一个标识在短时间内无规律地发出第一微波信号，那么就可以认为这个人是处在溺水状态，需要进行报警，使得救生员及时下水救人。
此外，泳池里的情况很复杂，比如一个孩子在游玩过程中，偶尔将头探入水下又抬起，这时反应出来的就是一个第二应答信号而已，既没有达到短时间无规律，也没有达到长时间有规律。此时就需要进一步判断：
若该标识IP仅在t3时间段内无规律地发出第一微波信号，但是随后仅发送第二微波信号，那么就可以认为这个用户只是偶尔把头沉入水中，其余时刻只是站在水中休息。则信息处理器认为该标识IP解除危险状态，转入后台监控。
若该标识IP仅在t3时间段内无规律地发送第一微波信号，但是随后又有规律地发送第一微波信号，那么就可以认为这个用户可能在短时间内遇到一定麻烦，但是已经恢复正常游泳状态。信息处理器认为该标识IP解除危险状态。
以上仅为本发明的优选实施例，但本发明的范围不限于此，本领域的技术人员可以容易地想到本发明所公开的变化或技术范围。替代方案旨在涵盖在本发明的范围内。因此，本发明的保护范围应由权利要求的范围确定。
Claims (9)
1.基于微波检测的游泳池安全监控系统，其特征在于：包括微波发射单元、微波应答单元、声电转换单元、信息处理器和报警模块；所述微波发射单元与声电转换单元可拆卸地固定于游泳者头部；
所述游泳者的头部浮出水面时，所述声电转换单元的振膜振动并经过声电转换单元输出一电信号至所述微波发射单元；所述微波发射单元发射第一微波信号至所述微波应答单元；
所述微波应答单元将接收到的第一微波信号反馈给信息处理器；所述信息处理器处理接收到的信息，并与所述报警模块连接。
2.根据权利要求1所述的基于微波检测的游泳池安全监控系统，其特征在于：所述微波发射单元还通过一计时器和电源连接，所述计时器使得所述电源与微波发射单元间歇导通连接，使其每间隔一定时间发射第二微波信号至至所述微波应答单元；所述第一微波信号和第二微波信号的幅值不同。
3.根据权利要求1所述的基于微波检测的游泳池安全监控系统，其特征在于：所述微波应答单元为若干个，若干个微波应答单元间隔设置于监控区域上方和/或周边，并将监控区域划分成若干个监控区。
4.根据权利要求1所述的基于微波检测的游泳池安全监控系统，其特征在于：所述微波发射单元和声电转换单元可拆卸地安装于游帽上。
5.根据权利要求1所述的基于微波检测的游泳池安全监控系统，其特征在于：所述报警模块为对讲机、广播装置和显示屏。
6.基于微波检测的游泳池安全监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)每一游泳者携带微波发射单元和声电转换单元进入监控区域；
b)监控区域上方或周边安装有微波应答单元；
c)位于监控区域内水下的微波发射单元在浮出水面时，所述声电转换单元的振膜振动并经过声电转换单元输出一电信号至所述微波发射单元；所述微波发射单元发射第一微波信号至微波应答单元，微波应答单元将第一微波信号反馈给信息处理器；
d)信息处理器搜索第一微波信号所对应标识IP，并将该标识IP作为可能处于危险的对象进行跟踪处理：
若该标识IP经过t1时间段后不再发射第一微波信号，则信息处理器认为该标识IP处于溺水状态，信息处理器控制报警模块发出警报。
7.根据权利要求6所述的基于微波检测的游泳池安全监控方法，其特征在于：所述微波发射单元还通过一计时器和电源连接，所述计时器使得所述电源与微波发射单元间歇导通连接，使其每间隔一定时间发射第二微波信号至至所述微波应答单元；所述第一微波信号和第二微波信号的幅值不同；
在步骤d中，若该标识IP经过t1时间段后不再发射第一微波信号和第二微波信号，则信息处理器认为该标识IP处于溺水状态，信息处理器控制报警模块发出警报。
8.根据权利要求6或7所述的基于微波检测的游泳池安全监控方法，其特征在于：所述t1时间段的长度根据游泳者年纪大小、游泳的熟练程度进行对应设置。
9.根据权利要求6所述的基于微波检测的游泳池安全监控方法，其特征在于：在步骤d中，若该标识IP在t2时间段内无规律地发射第一微波信号，则信息处理器认为该标识IP处于溺水状态，信息处理器控制报警模块发出警报。
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