CN206797668U - 一种海上智能救生服 - Google Patents

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谭志荣
岑铭敏
张羽
陈浩文
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Abstract

本实用新型公开了一种海上智能救生服,包括用于海上事故险情中人员浮起的救生服,所述救生服上设有供电模块、自适应温度调节系统、自适应人体检测系统、自适应被动搜救系统;所述供电模块包括光伏电池、储电模块以及电路模块,所述光伏电池通过电路模块与储电模块连通;所述自适应温度调节系统包括温度控制器、传热模块和温度传感模块,所述传热模块和温度传感模块分别与温度控制器连通;所述自适应人体检测系统包括单片机、压力传感器、LCD显示模块和气泵驱动模块,所述压力传感器与单片机连通,所述单片机与LCD显示模块和气泵驱动模块连通;所述自适应被动搜救系统包括与北斗定位系统连通的北斗系统终端。

Description

一种海上智能救生服
技术领域
本实用新型涉及海上救生设备,具体地指一种海上智能救生服。
背景技术
目前,公知的救生衣分为两种,普通救生衣和浸水保温服。
普通救生衣(a life jacket)又称救生背心,是一种救护生命的服装,设计类似背心,采用尼龙面料或氯丁橡胶、浮力材料或可充气的材料、以及反光材料等制作而成,普通救生衣能给遇难人员提供一定的浮力。
浸水保温服是海上救生服,是由尼龙面料或氯丁橡胶制成,普通救生衣能给遇难人员提供一定的浮力并且能做到6小时保温。
以上两种救生衣,在救生方面,只能为落水人员提供浮力,浸水保温服只能为落水人员提供短时间的保温能力,对于海上救援来说,6小时的保温能力和浮力是远远不够的,且这两种救生衣不能有效的增加遇难人员的搜救成功率。
实用新型内容
本实用新型的目的就是要提供一种海上智能救生服,其结构简单,方便使用,不仅可以克服低温海水、搜救困难、落水人员的心理恐惧等问题,还能提供海上事故险情中人员自救与外界救助方案。
为实现上述目的,本实用新型所设计的一种海上智能救生服,包括用于海上事故险情中人员浮起的救生服,所述救生服上设有供电模块、自适应温度调节系统、自适应人体检测系统、自适应被动搜救系统;所述供电模块包括光伏电池、储电模块以及电路模块,所述光伏电池通过电路模块与储电模块连通;所述自适应温度调节系统包括温度控制器、传热模块和温度传感模块,所述传热模块和温度传感模块分别与温度控制器连通;所述自适应人体检测系统包括单片机、压力传感器、LCD显示模块和气泵驱动模块,所述压力传感器与单片机连通,所述单片机与LCD显示模块和气泵驱动模块连通;所述自适应被动搜救系统包括与北斗定位系统连通的北斗系统终端。
进一步地,所述储电模块包括充电电池和切换开关,所述充电电池通过切换开关分别与光伏电池或外接电路连通。
进一步地,所述电路模块包括具有整流、滤波、稳压、限流功能的功能电路,所述充电电池通过功能电路分别与光伏电池或外接电路连通。
更进一步地,所述自适应人体检测系统还包括恒流源、差分放大器、血压脉冲触发和液晶驱动器,所述恒流源提供自适应人体检测系统电力,所述差分放大器、血压脉冲触发和液晶驱动器均与单片机连通。
进一步地,所述北斗系统终端包括显示器、信号接收天线、混频放大器和发射装置,所述信号接收天线与显示器连通,所述信号接收天线分别与显示器和混频放大器连通。
作为优选项,所述充电电池设置在救生服的颈部及背部。
作为优选项,所述光伏电池设置在救生服的头部、胸口和臂部。
作为优选项,所述传热模块设置在救生服的足部、手部、膝部、背部、胸口。
作为优选项,所述压力传感器和LCD显示模块设置在救生服的手腕处。
作为优选项,所述救生服上还设有反光带,所述反光带设置在救生服的臂部、腿部和背部。
本实用新型的优点在于:
通过自适应人体监测系统避免遇难人员由于长时间待在恶略条件下而产生的恐惧心理,增强遇难人员的求生欲望;通过自适应温度调节系统充分减缓人员体温下降速度,并提供至少72小时的保温时间,防止遇难人员因失温过快而死亡;通过自适应被动搜救将遇难人员的位置信息等及时发送给搜救人员,作为最有力的被动救援手段,将会极大增强遇难人员的求生欲望,是遇难人员的生命保障。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图;
图2为光伏电池的结构示意图;
图3为储电模块的结构示意图;
图4为自适应温度调节系统工作流程图;
图5为充电电池的安装示意图;
图6为温度传感器的结构示意图;
图7为单片机的芯片引脚图;
图8为自适应人体检测系统的电路图;
图9为LCD显示模块的结构示意图;
图10为气泵的结构示意图;
图11为ADC信道的算法设计图;
图中:救生服1、充电电池2、光伏电池3、传热模块4、反光带5。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述:
如图1所示的一种海上智能救生服,包括用于海上事故险情中人员浮起的救生服1,所述救生服1上设有供电模块、自适应温度调节系统、自适应人体检测系统、自适应被动搜救系统;所述供电模块包括光伏电池3、储电模块以及电路模块,所述光伏电池3通过电路模块与储电模块连通;所述储电模块包括充电电池2和切换开关,所述充电电池2通过切换开关分别与光伏电池3或外接电路连通。所述电路模块包括具有整流、滤波、稳压、限流功能的功能电路,所述充电电池2通过功能电路分别与光伏电池3或外接电路连通。所述自适应温度调节系统包括温度控制器、传热模块4和温度传感模块,所述传热模块4和温度传感模块分别与温度控制器连通;所述自适应人体检测系统包括单片机、压力传感器、LCD显示模块和气泵驱动模块,所述压力传感器与单片机连通,所述单片机与LCD显示模块和气泵驱动模块连通;所述自适应人体检测系统还包括恒流源、差分放大器、血压脉冲触发和液晶驱动器,所述恒流源提供自适应人体检测系统电力,所述差分放大器、血压脉冲触发和液晶驱动器均与单片机连通。所述自适应被动搜救系统包括与北斗定位系统连通的北斗系统终端。所述北斗系统终端包括显示器、信号接收天线、混频放大器和发射装置,所述信号接收天线与显示器连通,所述信号接收天线分别与显示器和混频放大器连通。
本实施例中,所述充电电池2设置在救生服1的颈部及背部。所述光伏电池3设置在救生服1的头部、胸口和臂部。所述传热模块4设置在救生服1的足部、手部、膝部、背部、胸口。所述压力传感器和LCD显示模块设置在救生服1的手腕处。所述救生服1上还设有反光带5,所述反光带5设置在救生服1的臂部、腿部和背部。
实际使用时:
一、供电模块
供电模块分为光伏电池3,储电模块以及电路模块,光伏电池3是以硅为基底的硅太阳能电池,如图2,救生服1以多晶硅作为光伏电池3;如图3,储电模块置有开关,可分别将来自外电路和光伏电池3电能进行存储。由外电路供电时,可接日常用电网络,经过处理电路整流,滤波,稳压后,存储电能,由光伏电池3供电时,经过功能电路处理后,将稳定的直流电充入储电模块,其充电电池2参数为容量20000mAh,输入:5V输出:5V,输入:2A输出:1A,2.1A,尺寸:145*72*14.5mm;电路模块分为五部分,开关,整流电路,滤波电路,稳压电路,限流电路,用单刀双置开关使来自光伏电池3的电能与来自用电网络电能分别独立接入电路。采取单相桥式整流电路,将来自光伏电池3方向变化的电压转换为脉动直流电。使用电容滤波电路,将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。稳压电路,采取L7805芯片将电压稳定在5V输出。
二、自适应温度调节系统
自适应温度调节系统是通过温度传感器自动采集穿戴者的腋下体温,同时与控制碳纤维发热片的智能开关连接。当监测到穿戴者体温低于36℃,碳纤维发热片自动通电进行局部散热,以免冻伤;当体温达到37.3℃时,自动断电,防止体温过高使穿戴者脱水,同时也可以节约电量。如图4,为自适应温度调节系统工作流程图。适应温度调节系统主要由控制系统、传热模块4和温度传感模块组成。控制系统采用TC公司生产的STC89C5RC是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,该控制器具有高度的稳定性和通用性,是具有8K在系统可编程Flash存储器;如图5,传热模块4应用红外发热产热原理,具有成面状均匀发热,热效率高,节能安全的特点。辐射红外线发热,不产生明火。5伏电压,相当于干电池,安全可靠等优势;温度传感模块采用格罗夫-红外温度传感器,如图6,格罗夫-红外温度传感器是一种非接触式温度测量模型。它由116个串联的热电阻元素组成一个浮动的微膜,该传感器的黑色表面能很好地吸收入射热红外辐射,这可能会引发电压输出响应。该传感器根据目标温度输出模拟电压(0~1.1V)。
三、自适应人体检测系统
自适应人体检测系统由压力传感器(FGN-605PGSR),恒流源(LM324×1),差分放大(LM324×3),0.8Hz二阶高通滤波(LM324×1),200倍放大(LM324×2),38Hz二阶低通滤波(LM324×1),血压脉冲触发(LM311×1),液晶驱动器(HD44780A)和单片机(PIC16F877)组成。.
自适应人体检测系统分两个部分,软件部分和硬件部分,硬件部分由STC89C51为控制中枢的单片机和其外部电路组成,单片机使用STC89C5RC,STC89C5RC是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有高度的稳定性和通用性,是具有8K在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核,但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,其主要性能参数如下:
1.增强型8051单片机,6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择,指令代码完全兼容传统8051.;
2.工作电压:5.5V~3.3V(5V单片机)/3.8V~2.0V(3V单片机);
3.工作频率范围:0~40MHz,相当于普通8051的0~80MHz,实际工作频率可达48MHz。
如图7,为STC89C52芯片引脚图。
硬件部分还包括FGN一605PGsR压力传感器、LCD显示模块和气泵驱动模块,FGN一605PGsR是专门用于血压计的气压传感器,其尺寸为10.3mm×7mm×9.5mm,可测压力范围一34.47~+34.47kPa符合所要量测的压力范围。FGN一605PGSR原理是在恒流源供电的文氏电桥上的电阻随气压变化而输出双端差分电压信号。LM324是常用的4运放14脚双列直插集成电路,LM311是常用的4比较器14脚双列直插集成电路,如图8,为其电路图。
如图9,LCD显示模块使用HD44780A,HD44780A是日立推出的点阵字符液晶显示控制器和驱动器,可显示16字×1行或16字×2行或20字×4行之文字模式,每个字为5*7点矩阵字型。
详细参数如下:
外形尺寸:98.0x60.0x13.5mm视窗尺寸:76.0x26.0mm工作电压:5背光颜色:黄绿LED底背光显示效果:黄绿底黑字工作温度:-20-+70℃储存温度:-30-+80℃。
如图10,气泵适用于直流6V线路中,可迅速为空气囊充气,根据气压传感器进而测出人体血压。使用温\湿度范围10~40℃,30%RH~80%RH。详细参数如下:
1压力时间充气压力从0~300mmHg所需时间≤10S
2电流范围充气过程中电流≤500mA
3漏气范围在300mmHg压力下,漏气速度≤5mmHg/min
4噪音从充气0~200mmHg范围,距离30CM,噪音≤65dB
5死区压力≥400mmHg
6低电压充气至200mmHg-300mmHg,电压≥4VDC
自适应人体检测系统由单片机PWM输出匀速放气。心跳脉冲通过CCPl触发ADC信道1采样血压交流分量测出每个脉冲的峰峰值,同时计算出这个脉冲时问段内ADc信道。测到的血压直流分量的平均值。把峰峰值和直流平均值作为一对数据记录起来,每个心跳脉冲会对应一对数据。
如图11,为ADC信道算法设计图。ADC信道测到的血压直流分量是否小于1V表示气压低于50mmHg,是单次测量结束的标志。然后开始统计记录下来的若干组峰峰值和直流平均值,找出峰峰值最大的值Amax,在往前找峰峰值最接近0.5Amax的一对数据其中血压直流分量即为收缩压,往后找峰峰值最接近0.8Amax的一对数据其中血压直流分量即为舒张压。判断测出收缩压和舒张压的值落在合理的数据范围内,如:收缩压应在80~190mmHg范围内和舒张压50~120mmHg范围内。将计算出落在合理数据范围内的收缩压和舒张压结果输出至液晶驱动器显示。
四、自适应被动搜救系统
自适应被动搜救系统是基于北斗系统建立,此系统分为三个部分,空间卫星部分、地面中心控制系统、用户终端系统,北斗系统定位原理为北斗导航系统是采用3球交会测量原理进行定位,以2颗卫星为球心,2球心至用户的距离为半径可作2个球面;另一个球面是以地心为球心,以用户所在点至地心的距离为半径的球面;3个球面会在地球的南半球与北半球的球面上各有一点相交,其中一个就是用户位置,本实用新型主要利用北斗系统中的用户终端系统,用户终端系统由混频和放大器、信号接收天线、发射装置和显示器等组成。
本实用新型具体实施方式分四部分,供电模块、自适应温度调节系统、自适应人体检测系统、自适应被动搜救系统,最后再将此四部分智能化结合于救生服1上。
当发生船舶沉没等事故时,穿着救生服1的人员,在穿着完毕后,打开救生服1电源总开关,救生服1四部分即供电模块、自适应温度调节系统、自适应人体检测系统、自适应被动搜救系统同时开始工作,位于救生服1头顶的硅太阳能电池持续为可蓄电电池供电,保证可蓄电电池能坚持72小时不间断的电流;自适应温度调节系统通过温度传感器自动采集救生服1内部温度从而达到间接测量穿戴者体温,同时与控制碳纤维发热片的智能开关连接。当监测到穿戴者体温低于36℃,碳纤维发热片自动通电进行局部散热,以免冻伤;当体温达到37.3℃时,自动断电,防止体温过高使穿戴者脱水;自适应人体检测系统通过压力传感器等原件对穿戴者脉搏、血压、心率的时事情况进行测量,并显示于LCD屏幕上,从而让穿戴者能够时事了解自身身体状况;自适应被动搜寻系统开关启动后,通过北斗系统用户终端部分的发射装置将定位响应信号发送至北斗卫星,再由北斗卫星将信号发送给地面控制中心,最后由地面控制中心计算出落水者的地面坐标信息,此地面坐标信息可发送给岸基以及附近的船舶,从而能够尽快使外界力量参与到搜救中。
最后,应当指出,以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然,本实用新型不限于上述实施例,还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均应认为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种海上智能救生服,包括用于海上事故险情中人员浮起的救生服(1),其特征在于:所述救生服(1)上设有供电模块、自适应温度调节系统、自适应人体检测系统、自适应被动搜救系统;
所述供电模块包括光伏电池(3)、储电模块以及电路模块,所述光伏电池(3)通过电路模块与储电模块连通;
所述自适应温度调节系统包括温度控制器、传热模块(4)和温度传感模块,所述传热模块(4)和温度传感模块分别与温度控制器连通;
所述自适应人体检测系统包括单片机、压力传感器、LCD显示模块和气泵驱动模块,所述压力传感器与单片机连通,所述单片机与LCD显示模块和气泵驱动模块连通;
所述自适应被动搜救系统包括与北斗定位系统连通的北斗系统终端。
2.根据权利要求1所述的一种海上智能救生服,其特征在于:所述储电模块包括充电电池(2)和切换开关,所述充电电池(2)通过切换开关分别与光伏电池(3)或外接电路连通。
3.根据权利要求2所述的一种海上智能救生服,其特征在于:所述电路模块包括具有整流、滤波、稳压、限流功能的功能电路,所述充电电池(2)通过功能电路分别与光伏电池(3)或外接电路连通。
4.根据权利要求3所述的一种海上智能救生服,其特征在于:所述自适应人体检测系统还包括恒流源、差分放大器、血压脉冲触发和液晶驱动器,所述恒流源提供自适应人体检测系统电力,所述差分放大器、血压脉冲触发和液晶驱动器均与单片机连通。
5.根据权利要求4所述的一种海上智能救生服,其特征在于:所述北斗系统终端包括显示器、信号接收天线、混频放大器和发射装置,所述信号接收天线与显示器连通,所述信号接收天线分别与显示器和混频放大器连通。
6.根据权利要求2~5中任意一项所述的一种海上智能救生服,其特征在于:所述充电电池(2)设置在救生服(1)的颈部及背部。
7.根据权利要求6所述的一种海上智能救生服,其特征在于:所述光伏电池(3)设置在救生服(1)的头部、胸口和臂部。
8.根据权利要求7所述的一种海上智能救生服,其特征在于:所述传热模块(4)设置在救生服(1)的足部、手部、膝部、背部、胸口。
9.根据权利要求8所述的一种海上智能救生服,其特征在于:所述压力传感器和LCD显示模块设置在救生服(1)的手腕处。
10.根据权利要求9所述的一种海上智能救生服,其特征在于:所述救生服(1)上还设有反光带(5),所述反光带(5)设置在救生服(1)的臂部、腿部和背部。
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