CN1938733A - 探测物体落入游泳池中的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在落入游泳池的情况下能够触发报警的设备，并且能够防止由干扰因素，例如风引起的错误报警。所述设备包括探针(1)、压电式传感器(2)、另一同样的传感器(3)和电子卡(4)，探针(1)浸没在液体中，用于转发加压室(8)内的水波压力变化，压电式传感器(2)位于所述加压室内并且把压力的变化转换成电压，另一个同样的传感器(3)位于外壳(7)内，并且使得电子卡(4)能够将两组信息相减以消除振动和由外壳上的风引起的噪声，电子卡用于控制报警器警告父母。本发明的设备可选择地操作(pilot)用于控制驱逐报警器(deported siren)的无线发射机。

Description

探测物体落入游泳池中的设备
技术领域
本发明涉及一种探测物体落水的设备，尤其涉及一种探测小孩或动物落入游泳池内的设备。
背景技术
每年有很多小孩当落入没有监测的游泳池内时溺水导致死亡。
现有的装置，例如人体防护栅栏不好看而且还需要使用者在每次去过游泳池或每次使用过游泳池之后不要忘记关闭或锁上使用者背后的门。有效的保护游泳池同时保持其外表的理想解决方案是一种能够探测物体落水的设备。
不幸的是，辨别由落水而产生的水波与由干扰因素产生的水波非常困难，干扰因素例如在设备外壳上的风、由风产生的波、机器人清洁工的操作、过滤的启动(the start of filtration)、雨等。
而且，当存在干扰因素时不可能象在一些设备中那样减小探测设备的敏感度；小孩以30度的倾斜角滑落溺水能否在刮6级狂风的地面上被检测到？
本发明的设备能够解决这些问题，而不易于由上面所涉及的干扰因素引起意外触发的同时一直保持最大灵敏度。
发明内容
为了此目的，本发明提出了一种探测物体落于游泳池内的设备，该设备包括一探针，该探针浸没在游泳池的水中并且用于转发加压室内的水波压力变化，其特征在于，该设备包括两个分别设置在加压室内和主外壳内的相同的压力传感器，主外壳包括电子卡，电子卡能够将两个传感器的信号相减以消除振动和由外壳上的风引起的噪声。
根据一个实施例，如果探测到落水，电子卡能够控制外壳内的报警器。
根据一个实施例，如果探测到落水，电子卡能够控制无线发射机。
根据一个实施例，压力传感器为压电式传感器。
根据一个特征，电子卡包括中心频率为1赫兹具有窄带宽的带通滤波器，滤波器能够拒绝由游泳池的过滤(filtration of the swimmingpool)、物体例如球落水、机器人对游泳池的清洁、雨以及由风引起的绝大部分的波产生的信号。
根据一个特征，电子卡包括微控制器，微控制器能够减小由定时器处理的信号的频率窗口，定时器计算分隔从游泳池产生的两个信号的间隔，如果周期不在预设的间隔内时微控制器拒绝信号。
根据一个特征，电子卡包括一个微控制器，微控制器能够计算有效信息的条数。
根据一个实施例，探测落水的连续的且无缺失的有效信息的条数为2到5。
附图说明
通过示例性的和非限定性的例子以及参照附图给出的下面的描述，本发明的特征和优点将会更清楚：
图1是本发明的探测落水的设备的图；
图2是本发明的设备的电子卡的图；
图1概括地给出了本发明的设备的实施例。
具体实施方式
探测设备包括外壳(7)、探针，外壳(7)保护位于水上的电子卡(4)，探针由浸没在游泳池(1)的水中的塑料管构成，用于转发在水上外壳(8)的第一部分内的水波压力变化，水上外壳(8)用作加压室。
压力的变化可以通过压电式传感器(2)转换成电压。
位于外壳的主要隔间内的另一个类似的传感器(3)通过电子卡(4)上的减法运算(by subtraction on the electronic card)能够消除振动和由外壳(7)上的风引起的噪声。
不同地安装两个相同传感器原理上可以克服由外壳上的风引起的问题，因为该对传感器中的每个探测相同的振动，简单的减法运算(simplesubstraction)使得仅仅探测加压室(8)内的压力差。
对于设备的工作频率，两个传感器(2)和(3)的位置和方向都不重要，传感器(2)可以横过分离加压室(8)和主要隔间的部分安装。
后面将要描述的电子卡(4)控制集成在外壳(7)内的报警器。此外，电子卡可选择地控制无线发射机(5)，无线发射机(5)用于控制远程报警器。
图2示出了电子卡(4)和其包括的各种元件。
两个传感器(2)和(3)连接到两个阻抗匹配变换器(9)上，阻抗匹配变换器(9)使得在传感器处获得很高输入阻抗，而且，阻抗匹配变换器(9)的非常低的输出阻抗使其可以驱动还可称为差分放大器(10)的减法器。
减法器可以辨别一起进入的(which enter together)外壳上的干扰和由水波产生的加压室内的压力差。
减法器(10)的输出驱动带通滤波器(11)，带通滤波器(11)中心频率为1赫兹且具有非常窄的带宽。
这样使得该设备可以仅仅探测表示掉到游泳池内的接近1赫兹的信号，拒绝表示过滤(filtration)、球落水、机器人对游泳池的清洁、雨的信号，和消除由风引起的一些波，至少最大程度地减小由风在游泳池内引起的噪声并且因此避免要分析的信号饱和。
游泳池内的风产生近乎“白”噪声，近乎“白”噪声覆盖宽的频率范围并且相对于落水信号具有很高的幅度。
而且，具有非常窄带宽的带通滤波器(11)具有很高的品质因数“Q”，这样通常使得可以获得赫兹频率带宽内的正弦信号输出。
即使由于风对游泳池的搅动而信号失真，也可以格式化(format)要被分析的信号，落水的信号总是清楚的。
滤波器(11)的输出进入到可调增益放大器(12)，可调是为了能够最好地适应被保护的游泳池，如下列参数的函数：尺寸、深度、探针浸没的深度、电子元件和传感器的分布。
为了能够容易地被微控制器(13)识别(interpret)，放大器用于获得1到2伏特之间的充分大的信号。
为了在落水的情况下获得可靠的触发和在存在干扰因素的情况下没有触发，微控制器(13)内执行两个处理。
第一处理：进一步减小由滤波器(11)减小的频率窗口。
为了实现这些：定时器计算分开两个信号的时间间隔，如果该间隔时间太长或不足够长，软件拒绝信息并且认为其可能由游泳池上的风所引起。
第二处理：当风进入频率捕捉带(由于其产生白噪声)时，计算获得的有效信息的条数。
实际上，在风和落水的信号之间仍然存在不同：落水的信号是一个周期波，该周期波在时间上重复，对于风，其为混沌噪声，其覆盖整个频带，其无论在频率上还是在幅度上都不是恒定的。
计算有效信息的连续条数的事实使得能够可靠地识别落水信号和风。
有效的信息必须是连续的并且是无缺失的，有效信息的条数可以从2到5变化。
从经验来说，三条连续的有效信息是在反应的速度和对由游泳池上的风引起的波的好的免疫性之间的很好的平衡(compromise)。
例如，计算三条有效信息仅仅延迟触发报警大约三秒钟的时间，如果落水地点和报警探测器之间的距离为7米(大约7秒的时间，即水波到达探针的时间)然后需要三秒钟的处理时间，至少在11秒钟内触发报警是完全可以接收的。
因此，能够避免由于6级风的意外触发，而仍然具有探测高65cm重6.5kg的6个月大的小孩以30％的倾斜度落水的最大的灵敏度。
微控制器(13)控制集成到外壳内用于警示父母的报警器(6)。
还可以选择地控制无线发射机(5)控制远程报警器。
可以对上述描述做调整而不会超出本发明的范围。因此，放大器(12)可以设置在减法器(10)和滤波器(11)之间，实现相同的功能。
而且，微控制器(13)可以由一对续接了振荡计数器的固定阈值比较器替换。

Claims (8)

1.用于探测物体落入游泳池中的设备包括探针(1)，该探针(1)浸没在游泳池的水中并且用于转发加压室(8)内的水波压力变化，其特征在于，所述设备包括两个分别设置在加压室(8)内和主外壳(7)内的相同的压力传感器(2，8)，所述主外壳(7)包括电子卡(4)，所述电子卡(4)能够将两个传感器的信号相减以消除振动和由外壳(7)上的风引起的噪声。
2.根据权利要求1所述的探测设备，其特征在于，如果探测到落水，电子卡(4)能够控制外壳(7)内的报警器(6)。
3.根据权利要求1或2所述的探测设备，其特征在于，如果探测到落水，电子卡(4)能够控制无线发射器(5)。
4.根据权利要求1到3中任意一项所述的探测设备，其特征在于，压力传感器(2，8)为压电式传感器。
5.根据权利要求1到4中任意一项所述的探测设备，其特征在于，电子卡(4)包括中心频率为1赫兹具有窄带宽的带通滤波器(11)，所述滤波器(11)能够拒绝由游泳池的过滤(filtration of the swimmingpool)、例如球的物体的落水、机器人对游泳池的清洁、雨以及由风引起的绝大部分的波所产生的信号。
6.根据权利要求1到5中任意一项所述的探测设备，其特征在于，电子卡(4)包括微控制器(13)，所述微控制器(13)能够减小由定时器处理的信号的频率窗口，所述定时器计算分隔从游泳池产生的信号的间隔，如果周期不在预设的间隔内时所述微控制器拒绝信号。
7.根据权利要求1到6中任意一项所述的探测设备，其特征在于，电子卡(4)包括能够计算有效信息条数的微控制器(13)。
8.根据权利要求7所述的探测设备，其特征在于，用以探测落水的连续的并且无缺失的有效信息的条数为2到5。
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