一种海上作业人员落水监测系统的制作方法

本实用新型涉及海上作业场技术领域，特别涉及一种海上作业人员落水监测系统。

背景技术：

大海资源丰富，人们在海上得到的东西越来越多，在海上进行的开发也越来越多，这就同时增加了海上作业，例如海上石油勘探、海上风电场等。目前，海上风力发电比陆地风力发电具有很多优势，但海上风力发电厂的建设更困难，对工作人员的安全和救援也面临巨大考验。

现阶段，海上作业场例如海上风电场环境相对较为恶劣，工作人员经常需要到离岸10-80公里的海上平台工作，但由于人员定位的重要性还没有引起广大业主的重视，截至目前为止，国内外海上风电场已经出现多起人员落水事故，给运维人员造成了生命威胁，同时对所属单位造成财产损失和恶劣影响。

同时，生命体征是判断人机体是否正常的指证，对于处于环境相对恶劣的海上风电场人员来说，实时监测他们的生命体征并保障其生命安全就显得极为重要。目前许多人体安全状态监测装置便携性较差，功能单一，仅仅可以实现人体生命体征信息的采集和监控，无法满足海上作业场例如海上风电场等特殊环境下人员的安全状态监测、预警、生命保障和管理。

此外，大部分设备使用单一的定位系统即北斗卫星系统或GPS全球定位系统来获取相应人员的位置信息，但由于不同的定位系统其侧重点不同，往往具有一定的局限性。

有鉴于此，特提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种海上作业人员落水监测系统。

为解决上述技术问题，本实用新型的第一目的是提供一种海上作业人员落水监测系统，采用的技术方案的基本构思是：

一种海上作业人员落水监测系统，包括

落水监测模块，监测海上作业人员的相关信息；

定位模块，监测海上作业人员的定位信息；

3G/4G模块，传递信息到后端系统；

控制模块，所述落水监测模块、定位模块和3G/4G模块均与控制模块电连接，判定落水监测模块监测到的相关信息是否正常，和/或根据落水监测模块监测到的相关信息与以往保存在控制模块内的相关信息进行分析对比，判定是否正常，不正常则通过3G/4G模块发送落水报警信息，并将落水监测模块和定位模块监测到的相关信息传递到后端系统。

进一步的，所述落水监测模块包括监测海上作业人员生命体征信息的生命体征监测单元和/或监测遇险信息的遇险监测单元，所述控制模块根据遇险监测单元监测到的遇险信息是否正常判定是否发生报警信息。

进一步的，所述生命体征监测单元集成在控制模块上。

进一步的，所述生命体征监测单元监测的生命体征信息包括体温信息、心率信息和血压信息的至少一种，所述遇险监测单元监测的遇险信息包括水压信息和姿态信息。

进一步的，所述生命体征监测单元包括用于监测体温的温度传感器、和/或用于监测心率的心率传感器、和/或用于监测血压的血压传感器，所述遇险监测单元包括用于监测水压的水压传感器和用于监测姿态的姿态传感器。

进一步的，所述3G/4G模块通过3G和/或4G的通信方式与其他设备进行连接和数据传输。

进一步的，所述定位模块包括北斗卫星定位单元和GPS卫星定位单元，利用高精度GPS和北斗卫星差分定位技术，采用基于伪距定位的最小二乘原理获得测量目标值。

进一步的，所述落水监测系统还包括可穿戴设备，所述落水监测模块、3G/4G模块、控制模块设置在可穿戴设备上，所述定位模块部分设置在可穿戴设备上。

进一步的，所述可穿戴设备包括智能手表和救生衣；

进一步的，所述可穿戴设备包括智能手环、手机和救生衣。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果。

1、本实用新型为了保证工作人员的生命安全，时刻了解每一个工作人员的实时位置，并时时监控工作人员的生命体征信息和姿态信息，可根据上述信息自动判断工作人员是否落水并将落水警报信息传递给后端信息，报警及时，定位准确，保证落水人员能够及时得到救援。

2、定位模块采用高精度GPS和北斗卫星差分定位技术，消除卫星钟差，接收机钟差、大气电离层和对流层折射误差的影响，获得更高精度的测量目标值。

3、对于无主动操作一键呼救能力的用户可实现自动呼救，适用范围广。

4、设置在可穿戴设备上，携带方便，监测准确，精度高，还提高了安全性。

5、根据不同的监测信息判定，使判定更加准确有效，与以往存储信息相比，大大提高了判定的准确性，同时避免了误报警。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本实用新型的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1是本实用新型落水监测系统硬件连接示意图；

图2是实施例四所述本实用新型落水监测系统流程图。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的介绍。

如图1所示，一种海上作业人员落水监测系统，包括

落水监测模块，监测海上作业人员的相关信息；

定位模块，监测海上作业人员的定位信息；

3G/4G模块，传递落水监测模块和定位模块监测到的信息到后端；

控制模块，所述控制模块分别与落水监测模块、定位模块和3G/4G模块电气连接，判定落水监测模块监测到的相关信息是否正常，和/或根据落水监测模块监测到的相关信息与以往保存在控制模块的相关信息进行分析对比，判定是否正常，不正常则通过3G/4G模块发送落水报警信息，并将落水监测模块和定位模块监测到的相关信息传递到后端。

在上述方案中，一种海上作业人员落水监测系统适用于监测各种海上作业场的作业人员，例如海上石油勘探平台作业人员，海上风电场作业人员等其他海上作业场的作业人员。所述落水监测模块和定位模块均为实时监测模块，所述控制模块控制落水监测模块和定位模块实时监测海上作业人员的生命体征和遇险相关信息及定位信息，并保存这些信息，判断这些信息是否正常，或者将实时监测到的信息与以往保存在控制模块内的信息进行分析对比，判断这些信息是否正常，正常则继续监测并通过3G/4G模块将这些信息传递给后端系统，不正常则继续监测并通过3G/4G模块发送报警信息到后端系统，并同时将实时监测的信息发送到后端系统。所述落水监测模块监测海上作业人员的生命体征信息和遇险状态信息，所述生命体征信息包括体温信息、心率信息和血压信息，遇险状态信息包括水压信息和姿态信息。所述落水监测系统还包括用于为落水监测系统供电的电源模块，用于显示当前状态的状态指示模块。所述状态指示模块包括视觉指示模块和/或听觉指示模块，所述视觉指示模块发出求救信号，包括LED指示灯，通过指示灯颜色分别指示当前的状态，例如，正常状态显示绿色灯光，不正常状态显示红光或者显示闪烁的红光。所述视觉指示模块还可包括夜视显示或者远光显示。所述听觉指示模块包括扩音装置，所述扩音装置可在人员落水时发出求救信号。所述落水监测系统还包括一键呼救模块，所述一键呼救模块包括落水人员主动呼救模式和根据报警信息或监测信息的自动呼救模式。所述落水监测系统还包括视频/音频模块，所述视频/音频模块可实现对海上作业人员的视频/音频监控或与风电场人员进行视频/音频交流，以便及时发现现场的详细情况。

进一步的，所述落水监测模块包括监测海上作业人员生命体征信息的生命体征监测单元和/或监测遇险信息的遇险监测单元，所述控制模块根据遇险监测单元监测到的遇险信息是否正常判定是否发生报警信息。

进一步的，所述生命体征监测单元集成在控制模块上。

进一步的，所述生命体征监测单元监测的生命体征信息包括体温信息、心率信息和血压信息的至少一种，所述遇险监测单元监测的遇险信息包括水压信息和姿态信息。

在上述方案中，所述生命体征监测单元监测海上作业人员的生命体征相关的信息，所述遇险监测单元监测海上作业人员的遇险信息。所述生命体征相关的信息包括体温信息、心率信息和血压信息的至少一种，还可以包括脉搏信息和呼吸信息。所述遇险监测单元监测的遇险信息包括水压信息和姿态信息。因为水压信息是落水后才能测得的数据或者水压信息的变化可直观表示落水人员的落水深度进而反应危险情况，姿态信息根据人员当前姿态可以判断人员所处的平衡状态，若失去平衡且保持失去平衡的状态或者姿态变化大或者失去平衡的姿态时间长等现象都可以反映人员的遇险情况。又因为单纯的根据水压信息判断人员落水又包括了人员主动下水作业或者正常水下操作或者接触水操作时的误报警，单纯的根据姿态信息也存在误报警的情况，所以两者信息的结合大大减少了误报警的可能性，同时并不耽误报警时间，可做到及时准确的报警。所以所述控制模块根据遇险监测单元监测到的遇险信息是否正常判定是否发送报警信息。因为当人员落水时，身体会出现应激反应，即血压升高、心跳加快等，当血压和/或心跳和/体温超过一定阈值时，可判断人员落水，或者，当血压和/或心跳和/或体温与平时正常状态出现偏差或者偏差持续时间长或者偏差在逐渐增大时，所以生命体征信息监测也可以作为判断人员落水的一个标准。所述生命体征监测单元集成在控制模块上，或者与控制模块电连接；所述遇险监测单元与控制模块电连接，或者集成在控制模块上。

进一步的，所述生命体征监测单元包括用于监测体温的温度传感器、和/或用于监测心率的心率传感器、和/或用于监测血压的血压传感器，所述遇险监测单元包括用于监测水压的水压传感器和用于监测姿态的姿态传感器。

在上述方案中，所述姿态传感器可以为惯性测量单元。

进一步的，所述3G/4G模块通过3G和/或4G的通信方式与其他设备进行连接和数据传输。

在上述方案中，所述控制模块通过3G/4G模块将报警信息以及落水监测模块和定位模块监测的相关信息发送给后端系统。

进一步的，所述定位模块包括北斗卫星定位单元和GPS卫星定位单元，利用高精度GPS和北斗卫星差分定位技术，采用基于伪距定位的最小二乘原理获得测量目标值。

在上述方案中，所述定位模块应用高精度GPS和北斗卫星差分定位技术，实现对海上作业人员位置的动态监测。也就是通过高精度测量天线，在已知坐标的点上安置一台接收机(基准站)，利用已知坐标和卫星星历计算出观测值的校正值，并通过无线电设备(数据链)将校正值发送给运动中的接收机(高流动站)，流动站应用接收到的校正值对自己的精度天线，通过差分定位与姿态测量技术监测观测值进行更正，以消除卫星钟差，接收机钟差、大气电离层和对流层折射误差的影响，从而获得更高精度的测量目标值。

进一步的，所述落水监测系统还包括可穿戴设备，所述落水监测模块、3G/4G模块、控制模块设置在可穿戴设备上，所述定位模块部分设置在可穿戴设备上。

进一步的，所述可穿戴设备包括智能手表和救生衣；

进一步的，所述可穿戴设备包括智能手环、手机和救生衣。

在上述方案中，所述可穿戴设备包括智能手表和救生衣，所述控制模块、3G/4G模块、落水监测模块的生命体征监测单元和定位模块的一部分设置在智能手表上，所述智能手表设置为防水手表，所述落水监测模块的遇险监测模块设置在救生衣上。或者，所述可穿戴设备包括智能手环、手机和救生衣，所述控制模块、落水监测模块的生命体征监测单元和定位模块的一部分设置在智能手环上，所述3G/4G模块设置在手机上，所述落水监测模块的遇险监测模块设置在救生衣上。

进一步的，所述落水监测系统还包括一键呼救模块，所述一键呼救模块设置在可穿戴设备上，一键呼救模块包括一键呼救按钮。所述一键呼救模块与控制模块电连接。所述一键呼救模块还包括提示单元，提示单元向风电场人员/施救人员发出呼救提示或者提示风电场人员/施救人员当前的健康状态。风电场人员根据提示单元的提示按动一键呼救按钮执行一键呼救操作，或者风电场人员未对提示进行应答则自动执行一键呼救操作。

实施例一

如图1所示，本实施例中，一种海上作业人员落水监测系统，包括落水监测模块，监测海上作业人员的相关信息；

定位模块，监测海上作业人员的定位信息；

3G/4G模块，传递信息到后端系统；

控制模块，所述落水监测模块、定位模块和3G/4G模块均与控制模块电连接，判定落水监测模块监测到的相关信息是否正常，和/或根据落水监测模块监测到的相关信息与以往保存在控制模块内的相关信息进行分析对比，判定是否正常，不正常则通过3G/4G模块发送落水报警信息，并将落水监测模块和定位模块监测到的相关信息传递到后端系统。

所述落水监测模块包括监测海上作业人员生命体征信息的生命体征监测单元和/或监测遇险信息的遇险监测单元，所述控制模块根据遇险监测单元监测到的遇险信息是否正常判定是否发生报警信息。

所述生命体征监测单元监测的生命体征信息包括体温信息、心率信息和血压信息的至少一种，所述遇险监测单元监测的遇险信息包括水压信息和姿态信息。

所述生命体征监测单元包括用于监测体温的温度传感器、用于监测心率的心率传感器、用于监测血压的血压传感器，所述遇险监测单元包括用于监测水压的水压传感器和用于监测姿态的姿态传感器。所述姿态传感器为惯性测量单元。

所述3G/4G模块通过3G和/或4G的通信方式与其他设备进行连接和数据传输。

所述定位模块包括北斗卫星定位单元和GPS卫星定位单元，利用高精度GPS和北斗卫星差分定位技术，采用基于伪距定位的最小二乘原理获得测量目标值。

所述落水监测系统还包括可穿戴设备，所述落水监测模块、3G/4G模块、控制模块设置在可穿戴设备上，所述定位模块部分设置在可穿戴设备上。

所述可穿戴设备包括智能手表和救生衣。

所述控制模块硬件上以ARM Cortex-M3构架的微控制器STM32F103RBT6为主控芯片。所述定位模块包括双星定位芯片，所述双星定位芯片通过连接器与主控芯片电连接。所述遇险监测单元的水压传感器和惯性测量单元也通过连接器与主控芯片电连接。

所述控制模块、3G/4G模块、落水监测模块的生命体征监测单元和定位模块的一部分设置在智能手表上，所述智能手表设置为防水手表，所述落水监测模块的遇险监测单元设置在救生衣上。所述生命体征检测单元的温度传感器、心率传感器、血压传感器通过连接器与主控芯片电连接。

实施例二

本实施例中，一种海上作业人员落水监测系统，包括落水监测模块，监测海上作业人员的相关信息；

定位模块，监测海上作业人员的定位信息；

3G/4G模块，传递信息到后端系统；

控制模块，所述落水监测模块、定位模块和3G/4G模块均与控制模块电连接，判定落水监测模块监测到的相关信息是否正常，和/或根据落水监测模块监测到的相关信息与以往保存在控制模块内的相关信息进行分析对比，判定是否正常，不正常则通过3G/4G模块发送落水报警信息，并将落水监测模块和定位模块监测到的相关信息传递到后端系统。

与实施例一相比，不同的是所述可穿戴设备包括智能手环、手机和救生衣。

所述控制模块、落水监测模块的生命体征监测单元和定位模块的一部分设置在智能手环上，所述3G/4G模块设置在手机上，所述落水监测模块的遇险监测模块设置在救生衣上。

实施例三

本实施例为实施例一和实施例二的进一步说明，与它们不同的是，所述生命体征监测单元集成在控制模块上。所述主控芯片上还集成有生命体征检测单元的温度传感器、心率传感器、血压传感器。

实施例四

如图2所示，本实施例为所述落水监测系统的工作过程的其中一个实施例，包括如下步骤：

S1、开机、初始化、开始监测；

S2、判断监测信息是否正常，

S21、正常则表示无报警信息，继续监测，

S22、不正常则表示有报警信息，控制模块控制电源供电启动定位模块，系统进入低功耗状态，判断是否到达发送时间，是则进入下一步，不是则重复判断，直到判断结果为是；

S3、检查系统定位状态，判断系统定位是否有效，

S31、系统定位有效，则启动3G/4G模块发送该有效定位信息，

S32、系统定位无效，则启动3G/4G模块发送已存储的定位信息；

S4、信息发射完毕，返回S22系统进入低功耗状态。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。