CN109835447A - 一种具有救生功能的音频装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了音频设备技术领域中的一种具有救生功能的音频装置，包括装置壳体和设于装置壳体内的扬声器，扬声器与控制器连接，控制器分别与主电池模块、人体感应传感器、声音采集器以及安全气囊连接，人体感应传感器和声音采集器设于装置壳体的上端，安全气囊设于装置壳体的下端；安全气囊包括气囊和设于气囊内的气体发生器，气体发生器与控制器连接。本发明能在保证正常播放音频信息的基础上，配合使用者在意外溺水的情况下进行救生支援，针对性强、效率高，同时可以避免溺水情况的错报、漏报。

Description

一种具有救生功能的音频装置

技术领域

本发明涉及音频设备技术领域，具体的说，是涉及一种具有救生功能的音频装置。

背景技术

游泳是人们喜爱的一项娱乐活动，也是一项很值得推荐的运动，在游泳的同时，全身的肌肉都可以得到运动，血液循环也会更加顺畅，对维持身体的健康有较大帮助。但是游泳溺亡的事故多有发生。据儿童安全数据显示，溺水事故和交通事故成为中小学生最大死亡杀手，溺水和交通事故死亡分别占死亡人数的43.59%和30.26%，每年近3万儿童死于溺水，其已成为学生非正常死亡的头号杀手。

另外，人们在游泳过程中，常配合使用音箱进行音乐播放，现在市场上也为水上活动爱好者推出了进行音乐回放的无线音箱，能满足使用者在海滩、泳池、淋浴、冲浪、户外享受音乐。但是现在市场上的音箱仅能时效内自身的浮力需求，当使用者溺水的时候无法进行报警并提供对应的救援。其功能单一，无法辅助救援工作的开展。

上述缺陷，值得解决。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种具有救生功能的音频装置，能在使用者意外溺水的情况下提供救生支援。

本发明技术方案如下所述：

一种具有救生功能的音频装置，包括装置壳体和设于所述装置壳体内的扬声器，其特征在于，所述扬声器与控制器连接，所述控制器分别与主电池模块、人体感应传感器、声音采集器以及安全气囊连接，所述人体感应传感器和所述声音采集器设于所述装置壳体的上端，所述安全气囊设于所述装置壳体的下端；所述安全气囊包括气囊和设于所述气囊内的气体发生器，所述气体发生器与所述控制器连接。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述装置壳体的外侧固定有安全带。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述装置壳体包括防水外壳和浮力层，所述防水外壳的外侧涂布有疏水材料，所述浮力层位于所述防水外壳的内侧，且所述浮力层由空心玻璃微珠与聚合物粘合剂混合形成。

所述主电池模块与太阳能电源板连接，所述太阳能电源板位于所述装置壳体的顶端。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述控制器内设有中央处理器及与所述中央处理器连接的存储单元、音频处理单元、电源控制单元、定位装置、信号发生器，所述音频处理单元与所述扬声器连接，所述电源控制单元与所述主电池模块连接，所述定位装置将定位信息发送至所述中央处理器，所述中央处理器通过所述信号发生器与后台中心通信。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述人体感应传感器内设有红外感应源及放大检测电路，所述红外感应源感应外界的人体红外信号并产生电压信号，电压信号经过所述放大检测电路产生报警信息并发送至所述控制器。

进一步的，所述红外感应源内设有一个或两个热释电探测元件，两个所述热释电探测元件反极性串联。

进一步的，所述人体感应传感器内还设有菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜位于所述红外感应源的前侧。

更进一步的，所述人体感应传感器的顶端开设有窗口，所述菲涅尔透镜位于所述窗口处。

更进一步的，所述菲涅尔透镜的透光波长为7-10μm。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述气囊包括气囊外层和设于气囊外层内的涂料层，所述气囊外层由聚酞胺织物制成，所述涂料层为特氟龙PFA不粘涂料层。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述气体发生器内设有电子点火装置和气体发生剂，所述气体发生剂包括可燃剂、氧化剂及催化剂。

进一步的，所述可燃剂为硝基胍，所述氧化剂为硝酸锶和硝酸铵，所述催化剂为二氧化锰。

根据上述方案的本发明，其特征在于，在所述具有救生功能的音频装置实现被动救生功能的过程中：

所述人体感应传感器实时监测使用者整体躯干是否沉没于水面之下，若使用者整体躯干沉没于水面之下，则所述人体感应传感器无法监测到人体红外波信号，超过安全时间后，所述人体感应传感器发送信号至所述控制器；

所述控制器通过音频处理单元接通所述扬声器发出警报声，同时所述控制器通过定位装置进行定位，并将报警信息和定位信息通过信号发生器发送至后台中心；与此同时，所述控制器接通所述气体发生器进行点火，所述气体发生器化学反应产生大量气体充满所述气囊，所述气囊膨胀变大后，将使用者从水下拽出水面之上，完成救援工作。

根据上述方案的本发明，其特征在于，在所述具有救生功能的音频装置实现主动救生功能的过程中：

使用者在遇到紧急情况时，发声进行求救；

所述声音采集器收集到相关的求救信息后，发送至所述控制器；

所述控制器通过音频处理单元接通所述扬声器发出警报声，同时所述控制器通过定位装置进行定位，并将报警信息和定位信息通过信号发生器发送至后台中心。

进一步的，若使用者在进行求救时发出打开气囊的指令，则所述控制器接通所述气体发生器进行点火，所述气体发生器化学反应产生大量气体充满所述气囊，所述气囊膨胀变大后，将使用者从水下拽出水面之上。

根据上述方案的本发明，其有益效果在于：本发明能在为使用者停供娱乐的同时，亦能提供足够的自身浮力以安全使用，同时在遇到使用者溺水等紧急情况下，能够及时进行报警，并为救援提供准确定位，为救援工作的开展节省了大量时间；本发明能够针对不同情况的溺水情况提供不同的救援工作，针对性强，效率高；通过人体感应传感器对使用者的使用状态进行实时监测，信息采集频率高，信息传达准确，避免溺水情况的错报、漏报；本发明装置使用简单、方便，整体结构紧凑、稳定，不易损坏。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

在图中，1、防水外壳；2、浮力层；3、控制器；4、主电池模块；5、太阳能电源板；6、扬声器；7、人体感应传感器；8、声音采集器；9、安全气囊。

具体实施方式

下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述：

如图1所示，一种具有救生功能的音频装置，包括装置壳体和设于装置壳体内的扬声器6。装置壳体的外侧固定有安全带，使用者在游泳时拴上安全带可为其提供足够的浮力以保障安全。

装置壳体包括防水外壳1和浮力层2。浮力层2位于防水外壳1的内侧，且浮力层2由空心玻璃微珠与聚合物粘合剂混合形成，整体结构简单、生产成本低，同时在其提供自身浮力的基础上为使用者提供辅助性的浮力；防水外壳1的外侧涂布有疏水材料来实现疏水功能，疏水材料在外壳上成膜表面形成一种特殊抗水结构（改变接触角，疏水角≥160°）使表面具有极强的疏水、憎水、防水效果。

扬声器6与控制器3连接，控制器3分别与主电池模块4、人体感应传感器7、声音采集器8以及安全气囊9连接。其中，人体感应传感器7采用红外感应器来监测判别使用者的整体躯干是否沉没于水面之下；声音采集器8收集使用者的语音信息；控制器3进行集中控制；主电池模块4为系统进行供电。

人体感应传感器7和声音采集器8设于装置壳体的上端，便于人体安全数据及声音数据的采集；安全气囊9设于装置壳体的下端，便于提供足够的支撑浮力；主电池模块4与太阳能电源板5连接，太阳能电源板5位于装置壳体的顶端，便于太阳能的采集及供电。

控制器3内设有中央处理器及与中央处理器连接的存储单元、音频处理单元、电源控制单元、定位装置、信号发生器，音频处理单元与扬声器6连接，电源控制单元与主电池模块4连接，定位装置将定位信息发送至中央处理器，中央处理器通过信号发生器与后台中心通信。其中，存储单元、音频处理单元、电源控制单元、定位装置、信号发生器等部分内部的信息处理过程并非本发明的保护范围，其采用现有技术中的信息处理模块即可，此处不再对其内部电路进行详述。

人体感应传感器7内设有红外感应源及放大检测电路，红外感应源感应外界的人体红外信号并产生电压信号，电压信号经过放大检测电路产生报警信息并发送至控制器。

优选的，红外感应源内设有一个或两个热释电探测元件。若选用两个热释电探测元件，则两个热释电探测元件反极性串联，其作用是抑制由于自身温度升高而产生的干扰。

人体感应传感器内还设有菲涅尔透镜（优选透光波长为7-10μm），菲涅尔透镜位于红外感应源的前侧，且菲涅尔透镜位于人体感应传感器的顶端开设的窗口处。菲涅尔透镜可以提高探测器的探测灵敏度，以增大探测距离。

菲涅尔透镜的实现原理为：菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在人体感应传感器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从菲涅尔透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。人体辐射的红外线中心波长为9-10μm，而热释电探测元件的波长灵敏度在0.2-20μm范围内几乎稳定不变。菲涅尔透镜的透光波长正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由菲涅尔透镜滤光片予以吸收，进而实现人体感应探测。

本发明中菲涅尔透镜由透明塑料制成，将透明塑料的上、下两部分各分成若干等份，其和放大电路相配合，可将信号放大70 分贝以上，进而可以测出10-20 米范围内人的行动，使得探测数据更加准确。

安全气囊9包括气囊和设于气囊内的气体发生器，气体发生器与控制器连接，通过控制器空气气体发生器的运作过程。

（1）气囊

气囊包括气囊外层和设于气囊外层内的涂料层：气囊外层由聚酞胺织物制成，其是一种半硬的高分子材料，能承受较大的压力;经过硫化处理，可减少气囊冲气膨胀时的冲击力。涂料层为特氟龙PFA不粘涂料层，其具有更高的连续使用温度（260℃）和更强的刚韧度，适合使用在高温条件下防粘和耐化学性使用领域。特氟龙几乎不受药品侵蚀，可以保护零件免于遭受任何种类的化学腐蚀；特氟龙涂膜有较低的摩擦系数，负载滑动时摩擦系数产生变化，但数值仅在0.05-0.15 之间，在没有使用润滑剂的情况下，降低摩擦系数，避免气囊粘结。

（2）气体发生器

气体发生器内设有电子点火装置和气体发生剂，气体发生剂包括可燃剂（硝基胍）、氧化剂（硝酸锶和硝酸铵）及催化剂（二氧化锰）。当电子点火装置打火时，可燃剂和氧化剂在催化剂的催化下反应，产生大量的气体（无毒无味的氮气占70%以上）充满气囊。

气体发生器可以在较短的时间内(30ms左右)产生大量的气体充满气囊，产生的气体对人体无害且温度不会太高，同时气体发生器具有很高的可靠性和稳定性。

安全气囊加入了可分级充气装置，以防止一次突然点爆产生的巨大压力对人体产生的伤害。可分级充气装置内设分级点爆装置，即气体发生器分两级点爆，第一级产生约40%的气体容积，远低于最大压力，第二级点爆产生剩余气体，并且达到最大压力。

本发明可以实现被动救生功能和主动救生功能：被动救生即使用者无能力或者无意识通过语音来控制救生工作；主动救生即即使用者有能力或有意识通过语音来控制救生工作。

（1）在具有救生功能的音频装置实现被动救生功能的过程中：

人体感应传感器7实时监测使用者整体躯干是否沉没于水面之下，若使用者整体躯干沉没于水面之下，则人体感应传感器7无法监测到人体红外波信号，超过安全时间后，人体感应传感器7发送信号至控制器3；控制器3通过音频处理单元接通扬声器6发出警报声，同时控制器3通过定位装置进行定位，并将报警信息和定位信息通过信号发生器发送至后台中心；与此同时，控制器3接通气体发生器进行点火，气体发生器化学反应产生大量气体（氮气）充满气囊，气囊膨胀变大后，将使用者从水下拽出水面之上，完成救援工作。

（2）在具有救生功能的音频装置实现主动救生功能的过程中：

使用者在遇到紧急情况时，发声进行求救；声音采集器8收集到相关的求救信息后，发送至控制器3；控制器3通过音频处理单元接通扬声器6发出警报声，同时控制器3通过定位装置进行定位，并将报警信息和定位信息通过信号发生器发送至后台中心。

在实现主动救生功能过程中，若使用者在进行求救时发出打开气囊的指令，则控制器接通气体发生器进行点火，气体发生器化学反应产生大量气体（氮气）充满气囊，气囊膨胀变大后，将使用者从水下拽出水面之上，完成救援工作。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有救生功能的音频装置，包括装置壳体和设于所述装置壳体内的扬声器，其特征在于，所述扬声器与控制器连接，所述控制器分别与主电池模块、人体感应传感器、声音采集器以及安全气囊连接，所述人体感应传感器和所述声音采集器设于所述装置壳体的上端，所述安全气囊设于所述装置壳体的下端；所述安全气囊包括气囊和设于所述气囊内的气体发生器，所述气体发生器与所述控制器连接。

2.根据权利要求1所述的具有救生功能的音频装置，其特征在于，所述装置壳体的外侧固定有安全带。

3.根据权利要求1所述的具有救生功能的音频装置，其特征在于，所述装置壳体包括防水外壳和浮力层，所述防水外壳的外侧涂布有疏水材料，所述浮力层位于所述防水外壳的内侧。

4.根据权利要求1所述的具有救生功能的音频装置，其特征在于，所述控制器内设有中央处理器及与所述中央处理器连接的存储单元、音频处理单元、电源控制单元、定位装置、信号发生器，所述音频处理单元与所述扬声器连接，所述电源控制单元与所述主电池模块连接，所述定位装置将定位信息发送至所述中央处理器，所述中央处理器通过所述信号发生器与后台中心通信。

5.根据权利要求1所述的具有救生功能的音频装置，其特征在于，所述人体感应传感器内设有红外感应源及放大检测电路，所述红外感应源感应外界的人体红外信号并产生电压信号，电压信号经过所述放大检测电路产生报警信息并发送至所述控制器。

6.根据权利要求5述的具有救生功能的音频装置，其特征在于，所述红外感应源内设有一个或两个热释电探测元件，两个所述热释电探测元件反极性串联。

7.根据权利要求5所述的具有救生功能的音频装置，其特征在于，所述人体感应传感器内还设有菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜位于所述红外感应源的前侧。

8.根据权利要求1所述的具有救生功能的音频装置，其特征在于，所述气囊包括气囊外层和设于气囊外层内的涂料层，所述气囊外层由聚酞胺织物制成，所述涂料层为特氟龙PFA不粘涂料层。

9.根据权利要求1所述的具有救生功能的音频装置，其特征在于，在所述具有救生功能的音频装置实现被动救生功能的过程中：

所述人体感应传感器实时监测使用者整体躯干是否沉没于水面之下，若使用者整体躯干沉没于水面之下，则所述人体感应传感器无法监测到人体红外波信号，超过安全时间后，所述人体感应传感器发送信号至所述控制器；

所述控制器通过音频处理单元接通所述扬声器发出警报声，同时所述控制器通过定位装置进行定位，并将报警信息和定位信息通过信号发生器发送至后台中心；与此同时，所述控制器接通所述气体发生器进行点火，所述气体发生器化学反应产生大量气体充满所述气囊，所述气囊膨胀变大后，将使用者从水下拽出水面之上，完成救援工作。

10.根据权利要求1所述的具有救生功能的音频装置，其特征在于，在所述具有救生功能的音频装置实现主动救生功能的过程中：

使用者在遇到紧急情况时，发声进行求救；

所述声音采集器收集到相关的求救信息后，发送至所述控制器；

所述控制器通过音频处理单元接通所述扬声器发出警报声，同时所述控制器通过定位装置进行定位，并将报警信息和定位信息通过信号发生器发送至后台中心。