CN205304956U - 一种设置有定向无线信号触发器的游泳池 - Google Patents

Abstract

一种设置有定向无线信号触发器的游泳池，所述定向无线信号触发器具有唯一收发器ID、LED事件指示灯和微型针孔摄像头，所述收发器ID包含地址编码；所述地址编码通过逻辑计算确定游泳者处于游泳池的固定坐标位置，同时，当定向无线信号触发器被激活时，安装其内部的微型针孔摄像头对其局域现场区域进行实时影像监拍。本实用新型提供的一种设置有定向无线信号触发器的游泳池，应用于基于RFID技术的防溺水安全保障系统中，能够对事件区域的游泳池水底状态通过岸边监控系统监看并获知实时状态影像信息。

Description

一种设置有定向无线信号触发器的游泳池

技术领域

本实用新型涉及安全保障技术领域，更具体地，涉及一种设置有定向无线信号触发器的游泳池。

背景技术

游泳是一项既传统又热门的体育运动，无论是成年人还是儿童每年都会以各种形式参与的体育活动。近年游泳馆儿童溺水事件不断上演，就上海地区而言近年来在一些比较正规的游泳馆内发生过多起儿童溺水事件，不但给家庭带来无比的悲痛，也是经营单位的营业风险。如何保障儿童游泳安全，如何加强游泳馆的保障机制是一个普遍的社会热门话题。

目前的整体解决方案和技术存在以下几点核心问题：

1、不适应人多密集水域：例如，采用水下红外探测并判断遮挡物的静止时间的设计不适用于人多密集的水域，不适应在大批量人员同步一体化智能监管；

2、误报率高：由于报警算法的问题，SOS报警信号误报率高，造成现场恐慌和不和谐，无形增加救生员的压力和疲劳度。而且，SOS事件发生时的物理反应机制过于原始和单调，不能有效及时发现并处置；

3、报警提示不鲜明且受制于实时与网络PC服务器联网：当前现有技术大多采用视频监控或通过泳姿图像对比算法等手段，除了监管人员容易视觉疲劳和疏忽外，更重要的是需要提前进行对游泳者个人的数据采集和定义。而且，图像采集和对比并计算得出的结果实施比较复杂且必须依托实时与网络PC服务器和CCTV监控系统在线联网运行方可实现；

4、位置判断不准确：以空间立体识别定位为例，当前有采用RFID三维多点探测与识别技术算法，其虽可实现粗略位置判定，但容易受到外在因素影响而发生位置漂移，存在定位不稳定不可靠的问题，容易误导救生员到达错误位置而丧失最佳救援时间。而且，该方法采用三点无线探测识别技术，其技术尚不成熟且成本居高不下，而最重要的是需在岸边明处加装至少三个以上读卡器装置（信号角度、强度、时间差等三维立体算法），除了影响美观以外，因水面和水下环境及条件不确定且比较杂乱时，标签信号由读卡器判读的位置有较大的误差和失误；

5、对事件区域的游泳池水底状态无法通过岸边监控系统监看并获知实时状态影像信息；

综上所述，针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提出了一种设置有定向无线信号触发器的游泳池，应用于基于RFID技术的防溺水安全保障系统中，能够对事件区域的游泳池水底状态通过岸边监控摄像头监看并获知实时状态影像信息。

实用新型内容

为了解决上述主要问题，本实用新型提出一种设置有定向无线信号触发器的游泳池。

本实用新型提供的一种设置有定向无线信号触发器的游泳池，具有唯一收发器ID、LED事件指示灯和微型针孔摄像头，所述收发器ID包含地址编码；所述地址编码通过逻辑计算确定游泳者处于游泳池的固定坐标位置，同时，当定向无线信号触发器被激活时，安装其内部的微型针孔摄像头对其局域现场区域进行实时影像监拍。

定向无线信号触发器包括MCU（CPU）中央处理芯片、驱动电源控制电路、继电器输入控制电路、电瓶信号输入输出电路、LED七彩发光二极管、发光二极管控制电路、发光二极管光束透镜、2.4G无线微波收发电路、无线微波天线、有线/无线网络通讯数据传输接口、针孔摄像头组件；所述定向无线信号触发器还具有CPU逻辑控制电路，用于直观开启和关闭LED事件指示灯的不同灯光事件颜色提醒以及微型针孔摄像头的开启和关闭；LED七彩发光二极管用于显示多种颜色和频闪效果以及利用微型针孔摄像头对其目标局部现场进行实施影像拍摄。

所述定向无线信号触发器为数个，所述定向无线信号触发器设置在游泳池底部；所述定向无线信号触发器与游泳池底部相互之间的设置方式为：将线管和线槽在粘贴游泳池底部瓷砖时，提前将其埋入地下，待瓷砖粘贴完毕后，每个嵌入地下的防水线管盒上方的瓷砖将漏空，以便对其相关电子设备二次的内嵌安装；当定向无线信号触发器设备装入地下管盒内后，用带有玻璃透镜的上盖加以扣紧锁死。

所有定向无线信号触发器采取区域网格均匀等距布置，将数个定向无线信号触发器以串联的总线方式进行数据线连接，每个定向无线信号触发器具有4个外延伸定向天线接口，每个天线接口有独立ID地址副码。采取区域网格均匀等距布置的定向无线信号触发器，局部范围以2M*2M或3M*3M为一个正方形为有效识别区块，每个识别区块共有4个定向无线信号触发器作为一个识别单元，每个定向无线信号触发器具有唯一ID识别码，每个识别码作为网格中的唯一有效坐标位置。

本实用新型应用于基于RFID技术的防溺水安全保障系统，本实用新型组成的安全保障系统技术含量高，集成度高，自动化程度高以及减少安全管理员的数量有效降低场馆人员成本的特点。本系统在复杂环境下信息采集准确且定位精准，系统中的每个单元模块都具有独立自主的智能判断与控制特性，通过简便、人性化的科技管理手段，真正意义上实现在以当今物联网为核心主题的现代化科技游泳馆的典型建设与应用。

本实用新型组成的RFID技术的防溺水安全保障系统的最大创新价值是安全、稳定、可靠、精准、灵敏。本实用新型采用RFID无线射频技术结合网格式物理定位理念，以一种安全可靠成熟的产品技术解决方案在减少运营成本的同时更避免和减少人员伤亡事故，因此，本实用新型具有很高的实用性和市场推广价值。

本实用新型提供的一种设置有定向无线信号触发器的游泳池具有如下有益效果：

1、解决因外在环境影响而发生的判定位置漂移现象，克服了环境与人的影响，在任何时候都可实现准确定位，误差不超过2平方米范围；

2、解决SOS声光报警器误报而引起的现场恐慌问题，有效缓解和降低救生员的疲劳感和紧张度。用真实、有效和准确的人性化监管与自动无声提醒模式创建游泳馆舒适的应用体验；

3、在系统与PC服务端脱机和断网的情况下，整套监护系统能够独立自主的完成所有智能判定和动作执行，摆脱系统因PC服务端的各种因素制约系统功能的发挥和实现。特别在响应速度和响应时间方面达到最理想状态；

4、当SOS事件发生时或即将发生时，安装在水下和水上的LED光束指引装置将起到多重事件判定分级提醒并快速精确位置自动引导。不同的事件信号通过LED灯的动作组合模式、频闪模式、频闪颜色并结合其他如语音自动提醒和开启声光报警、触发器开启摄像头对池底现场情况进行实施影像监控等，驱使现场救生员和周围人群在一个比较安静和谐的环境下引起注意并采取正确的措施和方法加以及时发现和施救；

5、定向无线信号收发器采取地埋嵌入式安装，不破坏游泳馆整体视觉环境为前提，从而实现系统功能实现目标；

6、由于本系统的设计的独创性，对于现有游泳馆不做游泳池底部改造预加装本系统时，只需将定向无线信号收发器与可灵活拼装的定制型塑木地板有机结合，在游泳池地面铺设拼装含有定向无线信号收发器的塑木地板即可，不破坏现场环境。每个塑木地板连接处有快速导线和防水插头，以方便快速组网；

7、通过可穿戴式RFID电子标签与加装在岸边固定式全向无线信号收发器为手法并相互结合互动，本实用新型将对游泳馆水上和岸边陆地上的所有人员进行全程实时监管，为整个场馆的实时人数统计、分时分流、到钟自动提醒、场外等待人员等待时间自动告知等方面，提供准确及时的智能分析与推送，实现并达到智慧游泳馆的核心要求；

8、考虑到一卡通功能的延伸，可穿戴的RFID电子标签本身内嵌有NFC电子标签无线射频IC芯片，可结合电子消费以及近距离感应开启更衣室锁柜一同使用；

9、能够对事件区域的游泳池水底状态通过岸边监控摄像头监看并获知实时状态影像信息。

附图说明

图1为基于本实用新型组成的RFID技术的防溺水安全保障系统的方案结构示意图；

图2显示了图1中的本实用新型提供的一种设置有定向无线信号触发器的游泳池的实施方式的结构图；

图3显示了图2中的定向无线信号触发器的网格布置示意图；

图4显示了拼接后的游泳池底的示意图；

图5显示了完整的拼接后的游泳池底的示意图；

图6-8显示了本实用新型的安全保障系统的工作状态的示意图；

具体实施方式

本实用新型提出一种设置有定向无线信号触发器的游泳池，安装在游泳池底部的数个定向无线信号触发器2能够接收RFID电子标签1产生的事件ID，每个定向无线信号触发器2具有唯一收发器ID，所述收发器ID包含地址编码，LED事件指示灯，微型针孔摄像头。

地址编码通过逻辑计算确定游泳者处于游泳池的固定坐标位置，同时，当定向无线信号触发器2被激活时，安装其内部的微型针孔摄像头对其局域现场区域进行实时影像监拍。

定向无线信号触发器2包括MCU（CPU）中央处理芯片、驱动电源控制电路、继电器输入控制电路、电瓶信号输入输出电路、LED七彩发光二极管、发光二极管控制电路、发光二极管光束透镜、2.4G无线微波收发电路、无线微波天线、有线/无线网络通讯数据传输接口、针孔摄像头组件。LED七彩发光二极管可以根据接收来自RFID电子标签产生的不同事件ID代码显示多种颜色和频闪效果以及利用针孔摄像头对其目标局部现场进行实施影像拍摄。所述无线信号收发器2还具有CPU逻辑控制电路，用于根据接收到来自RFID电子标签1的不同事件代码而直观开启和关闭不同LED灯光事件颜色提醒以及针孔摄像头的开启和关闭。

下面详细介绍如何在游泳池底布设定向无线信号触发器2。定向无线信号触发器2可根据游泳池现场环境和条件来决定采取如下方式进行池底铺设安装。

具体的铺设方法的特点是定位网络组网的相关定向无线信号触发器2是在游泳池土木基建时提前将线管防水线管盒埋入至泳池地面，从外观上看整体一致性和协调性更强更美观。其方法是将线管和线槽在粘贴游泳池底部瓷砖时，提前将其埋入地下，待底部瓷砖粘贴完毕后，每个嵌入地下的防水线管盒上方的瓷砖将漏空，以便对其相关电子设备二次的内嵌安装。当定向无线信号触发器设备装入地下管盒内后，将带有玻璃透镜的上盖加以扣紧锁死，以此类推最终完成定位网络组装的所有定向无线信号触发器2的安装。该方法可应用于新建游泳馆或旧馆改造，通过提前将管、线、盒的埋入于地面，以达到融合整齐划一。

总的来说，定向无线信号触发器2自身具备增益信号强度设置与调整，以满足局部区域的有效识别与范围探测需要。每个探测器具有每秒钟同时探测识别和接收100个以上电子标签特性，每个定向探测器有唯一的收发器ID（包含地址编码、LED、针孔摄像机），通过采取区域网格均匀等距布置原理，将多个水下定向探测器以串联的总线方式进行数据线连接，而每个定向无线信号触发器2具有4个外延伸定向天线接口，每个天线接口有独立ID地址副码，可根据现场布置环境和精度要求灵活选择进行并局部探测组网。对于网格中的每个定向无线信号触发器2通过唯一设备ID和当前网格位置的坐标绑定，以达到对自由运动中的可穿戴式RFID电子标签进行精确定位、自动识别、事件信息采集、事件驱动LED高亮提醒、针孔摄像机影像拍摄和其他联动的核心功能。

另外，采取区域网格均匀等距布置的定向无线信号触发器2，局部范围以2M*2M或3M*3M为一个正方形为有效识别区块，每个识别区块共有4个定向无线信号触发器2作为一个识别单元，每个定向无线信号触发器2具有唯一ID识别码，每个识别码作为网格中的唯一有效坐标位置。

本实用新型提供的基于RFID技术的游泳池定向无线信号触发器用于组成基于RFID技术的防溺水安全保障系统，下面详细介绍该系统的实施方案。

为了应对该系统在特定环境和不同要求的情况下实现最终目标效果，我们将通过实施方式进行描述，其中，在附图中，相似的标记表示相似的部件。

该安全保障系统包括RFID电子标签1，所述RFID电子标签1具有唯一的电子标签ID物理编码。所述RFID电子标签1还具有CPU逻辑控制电路，用于进行关于时间与压力的变化值进行逻辑分析判断，确定事件类型，分配事件ID，而后将相关核心数据传输至泳池底部的定向无线信号触发器端。

RFID电子标签1（例如内置压力传力器）根据测量的水压和结合入水时间长来确定（由CPU逻辑控制电路确定）事件类型（事件ID）。例如，当RFID电子标签1测量的水压低于第一阈值且持续时间低于第一时间时，确定为正常事件；当水压高于第一阈值且时持续间低于第一时间时，也确定为正常事件；当水压高于第一阈值且持续时间高于第一时间时，确定为提醒事件；当水压高于第一阈值且持续时间高于第二时间时，确定为报警事件；当水压高于第二阈值时，也确定为报警事件。

内嵌的水压压力传感器的工作原理是电位差，即工作方式是电桥阻抗差转换成压力值，并通过IIC数位信号输出至CPU逻辑控制电路，持续的压力值和持续的对应时间关系，在持续过程中的不同阶段由CPU控制电路进行实时的事件ID产生，以达到最终的SOS报警和提醒作用。

游泳池内埋多个触发器，游泳者佩戴RFID电子标签1时，多个触发器都会收到RFID电子标签1的信号。当游泳者穿戴RFID电子标签1进入泳池，即会被安装在泳池底部的其中一个识别单元所识别到，但系统通常不予处理正常的安全事件。当游泳者头部进入水下时，RFID电子标签1传感器将开始工作，届时游泳者距离池底定向无线信号触发器2的距离也是最近最灵敏的。当游泳者进入一个以4个定向无线信号触发器2所组成的一个识别单元时，RFID电子标签1总会与其中一个或识别区块内的几个距离最近且信号最强（信号强弱与接收次数和频率有关），届时距离RFID电子标签1最近的其中一个或一个区块内的几个定向无线信号触发器2的信号接收灵敏度最强，将判定最终的精确位置，并根据事件ID类型开启一个定位区块内的一个或几个定向无线信号触发器LED指示灯以及针孔摄像头的开启。若游泳者的头部露出水面时，传感器的压力和时间都将归零，待二次入水时再次启动并以此循环工作。

RFID电子标签1可以装配在泳帽或泳镜上（定制品），或采用松紧绑带内嵌RFID电子标签的形式套戴在头部的形式。当游泳者在泳池中游过一区域时，被该区域池底部的定向无线信号触发器2探测识别，对于进入和经过的每一个RFID电子标签，都将被该区域的识别器所探测识别，以实现精准定位、动态跟踪、身份识别以及SOS事件信息采集。

更具体而言，当RFID电子标签1进入任何一个池底部的定向无线信号触发器2的有效探测识别范围时，RFID电子标签1的电子标签ID将被该定向无线信号触发器2识别和记录。当RFID电子标签1内嵌的压力传力器感测水压，而水压数据将结合入水时间长短通过CPU逻辑控制电路产生不同事件ID类型，CPU逻辑控制电路进行关于时间、压力的变化进行逻辑分析判断，根据判断的结果产生不同类型事件，给予不同类型事件赋予事件ID编码，并将事件编码发送到池底部的定向无线信号触发器2。同时，对于不同类型事件，池底部的定向无线信号2的LED灯会发出对应颜色的光。例如，对于正常事件，LED灯可以不亮或显示为绿色，而针孔摄像头不开启；对于提醒事件（例如游入深水区，或者潜水了假设5秒），LED灯可以显示假设为黄色，而针孔摄像头仍然不开启；对于报警事件（例如潜水了假设10秒，监测到的水压力和下潜时间超过峰值时），LED灯可以显示为红色，而且可以闪烁，而针孔摄像头将立即启并对事件现场进行实时影像拍摄。

参考图1，该安全保障系统还包括智能终端中央控制器4，智能终端中央控制器4用于接收池底部的定向无线信号触发器2的数据，例如RFID电子标签1的电子标签ID和事件编码以及针孔摄像头影像等。智能终端中央控制器4和池底定向无线信号触发器2之间通过有线方式连接，有线方式例如通过RS485总线以及视频电缆连接。

智能终端中央控制器4实时接收来自水下定向无线信号触发器2的信息，并根据不同信息内容自身判断执行何种联动动作指令，以达到快速驱动联动与之连接设备的状态开启和关闭。优选地，智能终端中央控制器4进行实时监测与集成管理、指令下达、数据上传至网络PC服务器等，后在通过网络PC服务器进行客户端数据的推送，如人机界面客户端中央控制、电子定位地图显示、显示终端各类信息推送、日常经营管理、报表统计与汇总等核心主要功能。

在优选实施方式中，该保障系统还可以包括无线语音/信号发射器5和无线语音/信号接收器6。无线语音/信号发射器5通过与PC网络服务器或PC管理客户端连接，而无线语音信号接收器将实时通过无线信号同步接收来自语音发射器的语音信号，并将其语音信号通过自身连接的扩音器进行同步语音广播和SOS语音报警。

在优选实施方式中，该保障系统还可以包括：用于显示信息的立式或挂式液晶显示终端13，用于签发RFID电子标签的发卡器12，用于管理发卡器12的网络管理PC客户端11[以及移动便携式手持机（X）]，上述装置通过内部局域网与智能终端中央控制器4连接。

在优选实施方式中，该保障系统还可以包括网络服务器10，其通过路由器14与智能终端中央控制器4连接，使得可以远程获取系统状态信息。

下面参照图6-8来描述该安全保障系统的工作方式。

在图6中，在游泳池底铺设了A1-A9共9个定向无线信号触发器（收发器的ID也可设置分别为A1-A9）。游泳者佩戴头戴式RFID电子标签，RFID电子标签与池底定向无线信号发射器之间的无线通信频率为2.4G无线微波。当游泳者头部入水后，RFID电子标签实时监测游泳者头部在水面一下的水压物理参数变化值，判断后确定相应的事件类型，将该类型的事件ID发送出去，游泳者游经池底定向无线信号触发器A1-A9时，最近的无线信号触发器将接收信号并通过桥架线管30内的RS485总线传输至全向无线信号收发器中继3，再无线传输（无线通信频率为433M并具有无线视频信号传输协议）至智能终端中央控制器（图中未示出）。当事件ID属于正常事件时，系统和与系统联动的其他报警装置将处于休眠静止状态。

在图7中，当RFID电子标签正游过无线信号发射器A3，且判断当前事件为报警事件（SOS信号）时，池底定向无线信号发射器A3的LED灯亮，同时针孔摄像头开启并对区域现场进行实时拍摄。同时，根据事件ID，智能终端中央控制器联动声光报警器31语音或SOS报警“A3水域有险情”。高处救生员通过前述LED池内提示灯和参考实时影像信息、以及无线语音SOS广播报警，立即关注溺水者，并及时采取对应的营救措施。

在图8中，游泳池分为浅水区域和深水区域。当一小朋友游泳者游到定向无线信号发射器A5位置时，即浅水区域和深水区域的临界处，并被该区域的定向无线信号触发器侦测到并判断为提醒事件，无线信号发射器A5发出假设黄光（常规警示信号），提醒游泳者当事人和高处救生员关注。优选地，可以通过图1中的池底定向无线信号触发器的LED警示灯对其提醒，但不启动其他联动装置包括不启动针孔摄像头。当该小朋友游泳者已经越界并游到无线信号发射器A7位置时，即小朋友不允许的深水区域，那么定向无线信号触发器侦测到并判断为更高级别提醒事件，无线信号发射器A7发出红光（紧急提醒信号）和自动开启针孔摄像头。同时，根据事件ID，智能终端中央控制器联动开启声光报警器31声音语音广播提示“张三小朋友请速回到浅水区域”。优选地，可以通过图1中的无线语音/信号接收器6语音提醒游泳者当事人的同时提醒岸边的救生员关注并采取对应措施。

总而言之，在本实施方式中，将一种基于RFID技术的游泳池底“触发器”为网格坐标位置点，并采取网格式等比例多点分布安装方式，以达到游泳池底部局部或全部覆盖。通过对电子标签的信号发射增益强度以及触发器的信号接收信号强度进行设置调整，使每个电子标签以及无线信号触发器都能保证最佳的局部有效范围。对于进入和经过的每一个可穿戴式RFID电子标签，都将由池底无线信号触发器进行具体信息识别和采集，并将采集的信息发送给智能控制器，再由智能控制器将相关信息传送至服务器管理PC端，以实现精准定位、动态跟踪、身份识别以及SOS事件信息采集的核心作用。RFID电子标签是穿戴在游泳者身体上的唯一电子传感设备，RFID电子标签内嵌微传感器感知到压力物理数值变化时，会通过自身的CPU逻辑控制电路进行关于时间与压差的变化进行逻辑分析判断，所判断的结果会产生不同类型事件信号编码并结合池底无线信号触发器的位置ID码一同将事件信号同时发射至智能控制器端。当水底无线信号触发器收到任何可穿戴电子RFID电子标签物理ID以及不同事件编码时，首先池底无线信号收发器会根据事件编码进行七彩灯管闪亮以起到警示和提醒作用并根据事件等级开启针孔摄像头对目标区域进行实时影像拍摄。同时，池底无线信号触发器会将此信息实时发送至中央控制器端，最终由中央控制进行位置、身份、事件类型的解析和锁定，并自动执行系统预先设置好的一切智能开关动作。本实用新型重点在于通过借助于RFID物联网的核心技术与理念，重点强化对水下目标位置、实时影像、SOS事件的精度锁定和自动判断，并通过池底无线信号触发器的LED和针孔摄像头与陆地上的智能控制器进行联动，系统可根据SOS事件类型做不同效果的自动位置引导和分级提醒，以此改变因声光误报带来的不和谐焦躁情绪，同时改变因目标位置的不精确导致误判救援。除此之外，因本系统为全智能化系统安全监管，因此将4名救生员有效减少为1名安全员即可达到更高更智能化的安全监管水平，确保游泳者的安全同时有效降低了游泳馆人员开销与成本。

Claims (1)

1.一种设置有定向无线信号触发器的游泳池，其特征在于：所述定向无线信号触发器具有唯一收发器ID、LED事件指示灯和用于对其局域现场区域进行实时影像监拍的微型针孔摄像头，所述收发器ID包含用于确定游泳者处于游泳池的固定坐标位置地址编码，所述定向无线信号触发器为数个，所述定向无线信号触发器设置在游泳池底部，所有定向无线信号触发器采取区域网格均匀等距布置，将数个定向无线信号触发器以串联的总线方式进行数据线连接，每个定向无线信号触发器具有4个外延伸定向天线接口，每个天线接口有独立ID地址副码，采取区域网格均匀等距布置的定向无线信号触发器，局部范围以2M*2M或3M*3M为一个正方形为有效识别区块，每个识别区块共有4个定向无线信号触发器作为一个识别单元，每个定向无线信号触发器具有唯一ID识别码。