一种溺水定位报警系统和溺水定位报警方法与流程

本发明涉及游泳安全管理领域，特别是涉及一种溺水定位报警系统和溺水定位报警方法。

背景技术：

游泳是人在水环境中进行的一项特殊运动，位居“高危性体育项目”排行之首，其开展和推广过程本身具有非常大的危险性，若稍有不慎，便有可能出现溺水等事故，游泳场馆在为人们提供游泳健身场所的同时，也存在发生溺水、受伤、传染病等影响人们安全和健康的危险因素，因此游泳场馆的安全保障措施显得极为重要。

在公共游泳场馆，尤其是大型的泳池环境中亟需一种游泳人员溺水自动报警装置，该装置应在人员游泳时全程跟随，当游泳者因意外溺水时，需自动准确识别溺水状况，并测算在当前泳池的具体位置，发送报警信号给现场工作人员。

目前市场中已有的智能泳帽，大多采用湿敏传感器，检测是否溺水，然后通过蓝牙装置进行报警信息传输，最后监护者在手机端获取信号，再做出救援响应。现有技术方案存在以下技术缺陷问题：

一、无法与游泳场馆现场设施或工作人员发生联系，营救效果不佳：目前市场中设计的智能泳帽大多只针对个人用户提供服务，但尚未有成熟的针对大型公共游泳场馆内的溺水自动精准报警与快速救助的智能泳帽解决方案，可以与场馆现场的设施或救援人员互动起来，提高救援行动的效率及成功率；

二、容易误判发出假报警信号：采用湿敏传感器来检测并判断人员溺水情况，具有不可靠性，因为人员在水中的状态是动态的，湿敏传感器有可能因某些特殊原因产生类似溺水状态，从而被误判报警；

三、无法精确获取溺水人员位置，营救不具针对性：由于人游泳一直待在水中，是移动状态，而蓝牙方式传输的溺水信号仅仅是报警信息，而没有人员具体溺水位置，若人已沉入水中，便很难找寻，增加救援难度，盲目而无效果；

四、报警信号易被阻断，错过救援最佳时间：蓝牙通信方式在深水位置的发射信号会变得很弱，且无线电信号在水中的传输很容易受到阻碍，无法保证溺水报警信息均能够及时可靠地传输，通知到监护者。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种溺水定位报警系统和溺水定位报警方法，可以自动智能精准定位溺水位置，提高报警准确率，降低误报率。其具体方案如下：

一种溺水定位报警系统，包括：安装在泳帽或泳镜上的检测电极、超声波信号发生器和具有脉冲触发模块的检测芯片；还包括：超声波信号接收器和具有无线通讯模块的处理芯片；

所述检测芯片，用于对所述检测电极的电压信号通过所述脉冲触发模块发出的检测脉冲进行实时重复检测，根据所述电压信号判断游泳者是否发生溺水状况；若判断出游泳者发生溺水状况，则由所述超声波信号发生器向所述超声波信号接收器发出报警信号；

所述处理芯片，用于将所述超声波信号接收器接收到的所述报警信号处理后确定人员的溺水位置，通过无线通讯模块发送所述溺水位置。

优选地，在本发明实施例提供的上述溺水定位报警系统中，所述检测芯片，具体用于当所述电压信号为正弦波信号时，开始计数，若连续检测到所述正弦波信号的次数大于设定次数时，则判断游泳者发生溺水状况，若否，则判断游泳者未发生溺水状况。

优选地，在本发明实施例提供的上述溺水定位报警系统中，还包括：云端服务器和移动终端；

所述处理芯片，具体用于将所述溺水位置通过所述无线通讯模块发送至所述云端服务器，由所述云端服务器进行处理后得到报警信息参数并发送至所述移动终端，由所述移动终端展开报警提醒。

优选地，在本发明实施例提供的上述溺水定位报警系统中，所述移动终端包括：获取模块，识别模块和显示模块；

所述获取模块，用于获取所述泳帽的监控权限；

所述识别模块，用于识别所述云端服务器发送的报警信息参数；

所述显示模块，用于在识别到所述报警信息参数后，控制显示页面显示图形化报警信息，以告知游泳者的溺水位置。

优选地，在本发明实施例提供的上述溺水定位报警系统中，所述移动终端还包括：监控模块；

所述监控模块，用于同步监控第三方用户的报警信息参数。

优选地，在本发明实施例提供的上述溺水定位报警系统中，所述检测芯片集成在所述超声波信号发生器中；和/或，

所述处理芯片集成在所述超声波信号接收器中。

优选地，在本发明实施例提供的上述溺水定位报警系统中，所述检测电极包括正性电极和负性电极，分别位于所述泳帽或泳镜的两侧；

所述超声波信号接收器为四个，分别位于所述泳池的四角位置；

所述超声波信号发生器位于所述泳帽或泳镜对应于游泳者额头前方的位置。

本发明实施例还提供了一种溺水定位报警方法，包括：

检测芯片对检测电极的电压信号通过脉冲触发模块发出的检测脉冲进行实时重复检测，根据所述电压信号判断游泳者是否发生溺水状况；

若判断出游泳者发生溺水状况，由超声波信号发生器向超声波信号接收器发出报警信号；

所述超声波信号接收器将所述报警信号发送至处理芯片；

所述处理芯片将所述报警信号处理后确定游泳者的溺水位置，通过无线通讯模块发送所述溺水位置。

优选地，在本发明实施例提供的上述溺水定位报警方法中，检测芯片根据所述电压信号判断游泳者是否发生溺水状况，具体包括：

当所述电压信号为正弦波信号时，检测芯片开始计数，若连续检测到所述正弦波信号的次数大于设定次数时，则判断游泳者发生溺水状况，若否，则判断游泳者未发生溺水状况。

优选地，在本发明实施例提供的上述溺水定位报警方法中，处理芯片通过无线通讯模块发送所述溺水位置，具体包括：

处理芯片将所述溺水位置通过无线通讯模块发送至云端服务器，由所述云端服务器进行处理后得到报警信息参数并发送至所述移动终端，由所述移动终端展开报警提醒。

本发明所提供的一种溺水定位报警系统和溺水定位报警方法，包括：安装在泳帽或泳镜上的检测电极、超声波信号发生器和具有脉冲触发模块的检测芯片；还包括：超声波信号接收器和具有无线通讯模块的处理芯片；检测芯片，用于对检测电极的电压信号通过脉冲触发模块发出的检测脉冲进行实时重复检测，根据电压信号判断游泳者是否发生溺水状况；若判断出游泳者发生溺水状况，则由超声波信号发生器向超声波信号接收器发出报警信号；处理芯片，用于将超声波信号接收器接收到的报警信号处理后确定游泳者的溺水位置，通过无线通讯模块发送溺水位置。本发明利用实时检测泳帽上检测电极的电压信号状态，并利用实时重复检测的方式判断溺水状况是否发生，借助超声波水下传感定位，并结合物联网无线通信技术，可以自动智能精准定位溺水位置，提高报警准确率，降低误报率，且可以快速及时通知现场救援人员采取施救行动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的溺水定位报警系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的溺水定位报警系统的报警过程示意图；

图3为本发明实施例提供的溺水定位报警方法流程图之一；

图4为本发明实施例提供的溺水定位报警方法流程图之二；

图5为本发明实施例提供的溺水定位报警方法流程图之三。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种溺水定位报警系统，如图1和图2所示，包括：安装在泳帽1或泳镜上的检测电极2、超声波信号发生器3和具有脉冲触发模块的检测芯片4；还包括：安装在泳池5或其他地方中的超声波信号接收器6和具有无线通讯模块7的处理芯片8；

检测芯片4，用于对检测电极2的电压信号通过脉冲触发模块发出的检测脉冲进行实时重复检测，根据电压信号判断游泳者是否发生溺水状况；若判断出游泳者发生溺水状况，则由超声波信号发生器3向超声波信号接收器6发出报警信号；

处理芯片8，用于将超声波信号接收器6接收到的报警信号处理后确定游泳者的溺水位置，通过无线通讯模块7发送溺水位置。

需要说明的是，检测芯片可以包括主控单片机(mcu)及辅助电路，处理芯片可以包括主控单片机(mcu)及辅助电路。

在本发明实施例提供的上述溺水定位报警系统中，检测芯片用于对检测电极的电压信号通过脉冲触发模块发出的检测脉冲进行实时重复检测，根据电压信号判断游泳者是否发生溺水状况；若判断出游泳者发生溺水状况，则由超声波信号发生器向超声波信号接收器发出报警信号；处理芯片用于将超声波信号接收器接收到的报警信号处理后确定游泳者的溺水位置，通过无线通讯模块发送溺水位置。这样利用实时检测泳帽上检测电极的电压信号状态，并利用实时重复检测的方式判断溺水状况是否发生，借助超声波水下传感定位，并结合物联网无线通信技术，可以自动智能精准定位溺水位置，提高报警准确率，降低误报率，且可以快速及时通知现场救援人员采取施救行动。另外，本发明将泳帽和泳池看成一个监管整体，二者之间有互动，使得泳池溺水营救更加场景化，提高了实际应用效果及意义。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述溺水定位报警系统中，具体地，检测电极可以包括正性电极和负性电极，分别位于泳帽的两侧；如图1所示，泳帽1的左侧可以安装正性电极，泳帽1的右侧可以安装负性电极；当正性电极和负性电极入水时，电极两端将产生不同强度的电压信号；

另外，当泳池的横截面形状为四边形时，超声波信号接收器可以设置为四个，分别位于泳池的四角位置；如图1所示，超声波信号接收器6为四个，分别为泳池的西北角方位、西南角方位、东南角方位、东北角方位；这四个超声波信号接收器均可接收到泳帽上超声波信号发生器发来的报警信号，并进行处理后发送给泳池中的处理芯片；

为了装备简单化，超声波信号发生器可以位于泳帽对应于游泳者额头前方的位置；如图1所示，超声波信号发生器位于泳帽1的前方。

具体地，泳帽中的检测芯片(如主控mcu)定时地发出检测脉冲给泳帽两侧的正、负电极两端，根据实际情况，该脉冲信号通常为1秒钟发一次，该检测脉冲可调整占空比，以降低泳帽电池电源的电压损耗，实现智能泳帽的低功耗特性；

需要说明的是，当检测电极裸露在空气介质中时，检测电极的两端无电压信号；而如图2所示，当检测电极沉入泳池中时，检测电极两端将产生与检测脉冲高电平相对应的正弦波信号，该正弦波信号最大幅值大于或等于设定阈值。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述溺水定位报警系统中，检测芯片，具体用于当电压信号为正弦波信号时，开始计数，若连续检测到正弦波信号的次数大于设定次数时，则判断游泳者发生溺水状况，若否，则判断游泳者未发生溺水状况。

需要说明的是，设定次数可以设置为5次，当连续检测到正弦波信号次数大于5次时，则确定游泳者已溺水，此时泳帽的检测芯片将触发泳帽正前方的超声波信号发生器发出报警信号，给泳池四角安装的超声波信号接收器。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述溺水定位报警系统中，如图1和图2所示，该系统还可以包括：云端服务器9和移动终端10；

处理芯片8，具体用于将溺水位置通过无线通讯模块7发送至云端服务器9，由云端服务器9进行处理后得到报警信息参数并发送至移动终端10，由移动终端10展开报警提醒。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述溺水定位报警系统中，移动终端10可以包括：获取模块，识别模块和显示模块；

获取模块，用于获取泳帽的监控权限；

识别模块，用于识别云端服务器发送的报警信息参数；

显示模块，用于在识别到报警信息参数后，控制显示页面显示图形化报警信息，以告知游泳者的溺水位置。

上述各种模块可以在移动终端的报警应用程序(app)中实现，可直接在移动终端安装该报警app软件，采用扫码即可安装并具有获取泳帽的监控权限，获取该报警app的监控权限中设计有两种角色：管理员和一般用户，即移动终端的持有者为管理员和一般用户，其中，泳池工作人员为管理员，可监管所有的泳帽报警信息；一般用户即游泳者的监护者或亲人等；泳池工作人员可通过扫管理员二维码方式绑定，以获取每个泳帽的监控权限；游泳者可以通过扫描一般用户二维码方式，绑定后，获取一般用户权限，操作简单，符合在泳池现场扫一扫即可使用的要求，同时每个泳帽均与所有救生人员的移动终端app相连，让救生人员可第一时间获取溺水位置，并且能够让位置相近的救生人员快速下水开展施救，加快了泳池中游泳者溺水的救援速度。

进一步地，移动终端还包括：监控模块；该监控模块用于同步监控第三方用户的报警信息参数。也就是说，移动终端中的报警app软件可授权场外第三方用户同步监测报警信号，提高了救援的成功率。另外，该泳帽被一般用户绑定使用完成后，可以由游泳馆统一管理，可进行复位清零操作，即解绑之前的所有设备，并待下次一般用户的绑定。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述溺水定位报警系统中，为了使系统的装置简单化，检测芯片集成在超声波信号发生器中；和/或，处理芯片集成在超声波信号接收器中。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种溺水定位报警方法，由于该方法解决问题的原理与前述一种溺水定位报警系统相似，因此该方法的实施可以参见溺水定位报警系统的实施，重复之处不再赘述。

在具体实施时，本发明实施例提供的溺水定位报警方法，如图3所示，具体包括以下步骤：

s301、检测芯片对检测电极的电压信号通过脉冲触发模块发出的检测脉冲进行实时重复检测，根据电压信号判断游泳者是否发生溺水状况；

s302、若判断出游泳者发生溺水状况，由超声波信号发生器向超声波信号接收器发出报警信号；

s303、超声波信号接收器将报警信号发送至处理芯片；

s304、处理芯片将报警信号处理后确定游泳者的溺水位置，通过无线通讯模块发送溺水位置。

在本发明实施例提供的溺水定位报警方法中，通过电极脉冲信号并重复检测，来判断游泳者是否真正溺水，相比已有的电容式或湿敏传感器检测方法，通过电极脉冲信号来检测溺水状态，可以多角度判断，提高报警准确率；并且，由于脉冲信号可以调整占空比，因此可以根据用户不同的状态发送不同占空比的脉冲信号，以达到降低泳帽自带电池功率损耗的目的，实现低功耗特性；另外，相比已有的蓝牙传输方式，超声波信号发生器和超声波信号接收器配合使用，传输报警信号，更适合水下环境的信号传输，降低信号在水中传输时被中断的概率，可以提高泳帽溺水报警的可靠性；将泳池看成一个信号场地，泳帽只是信号场中一个游走的点，点在场中的位置可以根据超声波定位技术得到精确计算，从而使救生人员的施救行动更具有针对性，提高救援成功率。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述溺水定位报警方法中，如图4所示，在执行步骤s301检测芯片根据电压信号判断游泳者是否发生溺水状况，具体可以包括：

s401、当电压信号为正弦波信号时，检测芯片开始计数，若连续检测到正弦波信号的次数大于设定次数时，则判断游泳者发生溺水状况，若否，则判断游泳者未发生溺水状况。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述溺水定位报警方法中，如图5所示，在执行步骤s304处理芯片通过无线通讯模块发送溺水位置，具体可以包括：

s501、处理芯片将溺水位置通过无线通讯模块发送至云端服务器，由云端服务器进行处理后得到报警信息参数并发送至移动终端，由移动终端展开报警提醒。

本发明实施例提供的一种溺水定位报警系统和溺水定位报警方法，包括：安装在泳帽或泳镜上的检测电极、超声波信号发生器和具有脉冲触发模块的检测芯片，以及超声波信号接收器和具有无线通讯模块的处理芯片；检测芯片，用于对检测电极的电压信号通过脉冲触发模块发出的检测脉冲进行实时重复检测，根据电压信号判断游泳者是否发生溺水状况；若判断出游泳者发生溺水状况，则由超声波信号发生器向超声波信号接收器发出报警信号；处理芯片，用于将超声波信号接收器接收到的报警信号处理后确定游泳者的溺水位置，通过无线通讯模块发送溺水位置。本发明利用实时检测泳帽上检测电极的电压信号状态，并利用实时重复检测的方式判断溺水状况是否发生，借助超声波水下传感定位，并结合物联网无线通信技术，可以自动智能精准定位溺水位置，提高报警准确率，降低误报率，且可以快速及时通知现场救援人员采取施救行动。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的溺水定位报警系统和溺水定位报警方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。