CN110517452A - 一种自动报警泳帽***及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动报警泳帽***，包括：泳帽本体和报警检测***，报警检测***包括控制器、无线模块、电源模块、压力传感模块和报警模块，控制器分别与无线模块、电源模块、压力传感模块和报警模块相连接；报警模块设置在泳帽本体顶部，控制器、无线模块、电源模块和压力传感模块均设置在泳帽本体的内部；还包括：设置有脉搏检测模块和定位模块的穿戴设备；本发明基于游泳人群佩戴的泳帽，并与相配套的设施形成一套泳帽自身警报加手环定位并连接中控台显示具***置的***，高效地解决传统救生员无法面对突发事件这个问题，使得面对突发事件来临时让游泳遇到溺水或者其他危险的人能够在急救黄金时间内及时得到救援。

Description

一种自动报警泳帽***及控制方法

技术领域

本发明涉及自动报警技术领域，尤其涉及一种自动报警泳帽***及控制方法。

背景技术

随着生活水平的提高，全民运动得到了支持与响应，游泳是一项简单易学且对身体伤害较小的运动让越来越多人喜爱，但即便是这样，游泳同时潜在危险性：熟悉水性的也会因为一些意外，例如：一些疾病引起的突然晕眩或者失去意识、局部抽筋、意外磕碰，导致溺水事故的发生，而不熟悉水性的人更是面临着稍微深一点的水域就会有危险。游泳场所传统救生员人力救助模式很难在面对突发溺水事故做出及时反应。如何在突发溺水事故的来临时能够及时做出应急措施是现在所关心的问题。

发明内容

本发明提供了一种自动报警泳帽***及控制方法，针对以上需求，设计出自动警报泳帽，这项基于游泳人群佩戴的泳帽，并与相配套的设施形成一套完整的面对突发状况泳帽自身警报加手环定位并连接中控台显示具***置的及时救助***；更高效的解决传统救生员无法面对突发事件这个问题，使得面对突发事件来临时更加及时、便捷、安全的让游泳遇到溺水或者其他危险的人能够在急救黄金时间内及时得到救援，让每个游泳的人生命得到保障，也使游泳场所的救助工作更加的安全可靠，适合于游泳馆、水上乐园、以及等水上活动。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种自动报警泳帽***，包括：泳帽本体和报警检测***，所述报警检测***包括控制器、无线模块、电源模块、压力传感模块和报警模块，所述控制器分别与所述无线模块、所述电源模块、所述压力传感模块和所述报警模块相连接；所述报警模块设置在所述泳帽本体顶部，所述控制器、所述无线模块、所述电源模块和所述压力传感模块均设置在所述泳帽本体的内部；

还包括：设置有脉搏检测模块和定位模块的穿戴设备，所述脉搏检测模块与所述控制器无线连接，所述定位模块与所述控制器无线连接。

作为优选方案，所述报警模块包括计时器、震动器和信号闪烁灯，所述控制器分别与所述计时器、所述震动器和所述信号闪烁灯相连接。

作为优选方案，所述自动报警泳帽***还包括：中控台，所述中控台包括显示屏、通信模块和中控台控制器，所述中控台控制器分别与所述显示屏、所述通信模块相连接；所述通信模块通过无线网络与所述无线模块相连接。

作为优选方案，所述自动报警泳帽***还包括：报警外放器，所述报警外放器与所述控制器连接。

作为优选方案，所述穿戴设备为手环。

作为优选方案，所述控制器为AT89C51单片机。

作为优选方案，所述无线模块为具有无线定位功能的MRF89XAM9A的UEXT模块。

本发明实施例还提供了一种自动报警泳帽控制方法，包括：

获取由压力传感模块采集的压力值、脉搏检测模块采集的脉搏值、定位模块采集的定位信息；

当所述压力值超过预设的正常压力值，或当所述脉搏值超过预设的正常脉搏值时，触发计时器执行计时动作；

当计时器计时累计时间达到预设的时间值时，控制震动器发出震动和控制信号闪烁灯发出闪烁光；同时，控制报警外放器发出音频警报信号，并将所述定位信息和报警指令发送到中控台，以使中控台的显示屏显示相关信息。

作为优选方案，所述闪烁光包括多种颜色光。

作为优选方案，所述预设的时间值为30秒。

相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

本发明一种自动报警泳帽***，基于游泳人群佩戴的泳帽，并与相配套的设施形成一套完整的面对突发状况泳帽自身警报加手环定位并连接中控台显示具***置的及时救助***；更高效的解决传统救生员无法面对突发事件这个问题，使得面对突发事件来临时更加及时、便捷、安全的让游泳遇到溺水或者其他危险的人能够在急救黄金时间内及时得到救援，让每个游泳的人生命得到保障，也使游泳场所的救助工作更加的安全可靠，适合于游泳馆、水上乐园、以及等水上活动。

附图说明

图1：为本发明自动报警泳帽***的结构示意图；

图2：为本发明自动报警泳帽控制方法的步骤流程图；

图3：为本发明自动报警泳帽***中设置有报警器的泳帽结构示意图；

图4：为本发明自动报警泳帽***中的中控台结构示意图；

图5：为本发明实施例中的数据采集模块软件流程图；

图6：为本发明实施例中的数据显示模块软件流程图；

图7：为本发明实施例中的手环软件整体设计流程图；

图8：为本发明实施例中的泳帽软件整体设计流程图。

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作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。

请参照图1，本发明优选实施例提供了一种自动报警泳帽***，包括：泳帽本体和报警检测***，所述报警检测***包括控制器、无线模块、电源模块、压力传感模块和报警模块，所述控制器分别与所述无线模块、所述电源模块、所述压力传感模块和所述报警模块相连接；所述报警模块设置在所述泳帽本体顶部，所述控制器、所述无线模块、所述电源模块和所述压力传感模块均设置在所述泳帽本体的内部；

还包括：设置有脉搏检测模块和定位模块的穿戴设备，所述脉搏检测模块与所述控制器无线连接，所述定位模块与所述控制器无线连接。

在本实施例中，所述报警模块包括计时器、震动器和信号闪烁灯，所述控制器分别与所述计时器、所述震动器和所述信号闪烁灯相连接。

在本实施例中，所述自动报警泳帽***还包括：中控台，所述中控台包括显示屏、通信模块和中控台控制器，所述中控台控制器分别与所述显示屏、所述通信模块相连接；所述通信模块通过无线网络与所述无线模块相连接。

在本实施例中，所述自动报警泳帽***还包括：报警外放器，所述报警外放器与所述控制器连接。

在本实施例中，所述穿戴设备为手环。

在本实施例中，所述控制器为AT89C51单片机。

在本实施例中，所述无线模块为具有无线定位功能的MRF89XAM9A的UEXT模块。

请参照图2，本发明实施例还提供了一种自动报警泳帽控制方法，包括：

S1，获取由压力传感模块采集的压力值、脉搏检测模块采集的脉搏值、定位模块采集的定位信息；

S2，当所述压力值超过预设的正常压力值，或当所述脉搏值超过预设的正常脉搏值时，触发计时器执行计时动作；

S3，当计时器计时累计时间达到预设的时间值时，控制震动器发出震动和控制信号闪烁灯发出闪烁光；同时，控制报警外放器发出音频警报信号，并将所述定位信息和报警指令发送到中控台，以使中控台的显示屏显示相关信息。在本实施例中，所述闪烁光包括多种颜色光。在本实施例中，所述预设的时间值为30秒。

下面结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

用户进入游泳场所前台领取手环，按手环编号到相应柜子取出已消毒过的泳帽进行佩戴可将随身物品放置入柜内，佩戴好泳帽和手环后下水，(如若在游泳过程中发生溺水或是发生其他危险时泳帽警报灯闪烁以及手环具体定位连接中控台显示位置发出警报，便捷协助救生人员对溺水遇危险的人员进行精准、快捷的救助)安全起水上岸后利用手环开启柜子取出随身物品并归还泳帽到柜子消毒，到前台归还手环安全离开该游泳场所。

总体技术设计方案：

手环：进入游泳场所领取手环，手环可以开启柜子取出泳帽，并连接中控台进行精准定位、测量正在游泳的人脉搏。

柜子：自动警报泳帽放置柜子内，柜子内可进行消毒功能，对泳帽消毒，当使用手环取出泳帽也可以把随身物品放置进柜子进行消毒。

自动警报泳帽：自动警报泳帽是在硅胶泳帽绝缘的前提下内含芯片与中控台连接形成一个警报***，通过水的压强使信号灯进行闪烁，当泳帽芯片所在位置持续在水里超过30秒，位于顶部的信号灯开始闪烁并使感应器发出震动，并迅速在中控台当屏幕上显示所在区域使遇到危险的人群得到及时的救助。

中控台：整个泳池利用智能监控同时造就与泳池比例缩小相同的泳池模板块简称中控台，泳池四角周围设置用于接收信号的接收器，利用四周的接收器使信号覆盖所要检测的游泳区域(四周的信号接收器形成一个覆盖式区域网络与中控台相连接，定位更精准)，并使游泳的区域分成3×3＝9小格块区域，信号网络覆盖游泳所在的区域，每个小格区域有人溺水，模板开启该区域警报灯闪烁并引发警报音响外放警报声，使救援人员更加准确、更加快捷进行救援。

警报外放器：泳池周边放有警报外放器，用于警报声外放；后期会制作APP与手机连接更便捷。

本发明按功能需求将产品进行模块化分类设计，自动报警泳帽***分为上位机接收端、无线定位、数据采集终端三大模块。

整体***是基于5AT89C51单片机完成的。AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制***提供了一种灵活性高且价廉的方案。

1.上位机：上位机接收端主要由中控台组成。上位机接收端采取VB6.0的MSComm控件和ADO控件实现串口通讯。VB6.0的MSComm通讯控件提供了串行接口收发数据的简易方法。ADO则是一种面向对象的编程接口，用于代码实现VB6.0与ACCESS数据库的连接。

2.无线定位：采用MRF89XAM9A的UEXT无线收发模块。该模块采用了集成电路固化式、工作频率为915MHz高频***，能够满足电子标签及阅读器成本均较高、标签内保存的数据量较大、阅读距离可达，适应物体高速运动性能好、外形小巧。

3.数据采集终端：手环和泳帽的***主控模块都采用51系列的AT89C51单片机完成；电源模块都采用了基于CN3065超迷你太阳能So l ar Li po充电器制作的太阳能充电模块；同时也采用了具有无线定位功能的MRF89XAM9A的UEXT模块。传感器模块根据手环和泳帽实现的功能不同而设置了不同传感器模块：手环中的脉搏测量模块主要采用了ST188红外检测模块，实现脉搏信号的采集并将信号反馈给单片机；泳帽的压力测量模块用到基于HX711模块的压力传感器，当感受到压力变化时，***触发计时器

4.泳帽的报警模块通过计时器、震动模式、LED闪烁三部分共同构成，当压力感受器传入变化信号时，触发计时器。在变化信号持续超过30s时，***自动判为危险状态，触发震动模式和LED闪烁模式实现报警功能。

本***软件设计分为上位机软件和下位机软件设计。

1.上位机软件设计

上位机软件设计采用了采取VB6.0的MSComm控件和ADO控件实现串口通讯。

(1)界面设计

界面设计主要功能：显示使用者的安全状态、显示使用者的定位数据。

(2)数据采集模块软件设计

结合MSComm属性编写串口通讯代码，采集模块软件流程图如图5所示。在***加载时，串口数据初始化就开始了。然后在主界面中，开始进行数据接受、数据保存等操作。

(3)数据显示模块软件设计

数据显示模块主要展现三部分：安全游泳部分，值得关注部分，需要救援部分。在软件设计中，主要是利用下位机传导的信号进行定位判断显示；如图6所示。

2.下位机软件设计

下位机软件设计基于51单片机通过C语言编程实现。

2.1手环软件整体设计

***接通电源后启动进行各项初始化工作。***初始化完成后，压力传感器检测人手是否有有人佩戴手环，如压力传感器没有检测到，***监测模块不工作。压力传递器监测到压力后，获取脉搏模块信息情况，分两种情况：获取信号正常和获取信号异常，如图7所示。

(1)获取信号正常：信号数据正常时，脉搏监测值处于正常范围，保持与上位机信息连通，实时监控脉搏。

(2)获取信号异常：信号数据异常时，脉搏监测值处于异常范围，此时下位机与上位机同时进入报警模式。

2.2泳帽软件整体设计

***接通电源后启动进行各项初始化工作。***初始化完成后，压力传感器检测人手是否有有人佩戴泳帽，如压力传感器没有检测到，***监测模块不工作。压力传递器监测到压力后，获取脉搏模块信息情况，分两种情况：获取信号正常和获取信号异常，如图8所示。

(1)获取信号正常：信号数据正常时，泳帽测量压力数值范围属于在空气中或泳帽测量压力数值范围属于在水中且在规定时间内泳帽能正常露出水面，保持与上位机信息连通，每联通一次即为计时清零。

(2)获取信号异常：信号数据异常时，泳帽测量压力数值范围属于在水中且在规定时间内泳帽不能正常露出水面，从上位机与下位机不能正常连通开始计时，当计时达到30s，触发报警模式，此时下位机与上位机同时进入报警模式。

***硬件设计部分：***硬件部分设计主要为下位机四大功能模块设计：无线通信模块设计，电源模块设计，传感器模块设计，与报警模块设计。

手环和泳帽的***主控模块都采用51系列的AT89C51单片机完成。手环与中控台连接，能够测量脉搏、更精确的定位。

电源模块都采用了基于CN3065超迷你太阳能So l ar Lipo充电器制作的太阳能充电模块；能够完成太阳能锂电池充电。

无线通信模块采用了具有无线定位功能的MRF89XAM9A的UEXT模块。此模块不但面积小，频率覆盖面能达到整个游泳池大小。

传感器模块根据手环和泳帽实现的功能不同而设置了不同传感器模块：(1)手环中的脉搏测量模块主要采用了ST188红外检测模块，实现脉搏信号的采集并将信号反馈给单片机；(2)泳帽的压力测量模块用到基于HX711模块的压力传感器，当感受到压力变化时，***触发计时器。

泳帽的报警模块通过计时器、震动模式、LED闪烁三部分共同构成，当压力感受器传入变化信号时，触发计时器。在变化信号持续超过30s时，***自动判为危险状态，触发震动模式和LED闪烁模式实现报警功能。

利用互联网技术对游泳区域四个角落配备信号站对游泳区域形成覆盖式，并连接中控台实现3×3＝9小区域监控，实现救援更准确更快捷。

中控台显示板块：在中控台的屏幕清楚的显示各个游泳对象的状况，与手环的精准定位使屏幕显示位置更时效。

本发明有益效果：通过互联网+智能技术手段达到每个人都可以放心游泳，安心游泳。1、自动警报泳帽采用硅胶绝缘；2、信号灯采用蓝\红两色(xxx)；警报声为火警警报音；3、利用智能监控同时造就与泳池(游泳场所)比例缩小相同的泳池模板，模板将泳池分为3×3＝9小格块区域，更智能的监控所在水域的情况；4、利用互联网技术连接的感应器监控整个泳池；5、配备手环测量脉搏警报、建立APP与安全游泳更便捷。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动报警泳帽***，其特征在于，包括：泳帽本体和报警检测***，所述报警检测***包括控制器、无线模块、电源模块、压力传感模块和报警模块，所述控制器分别与所述无线模块、所述电源模块、所述压力传感模块和所述报警模块相连接；所述报警模块设置在所述泳帽本体顶部，所述控制器、所述无线模块、所述电源模块和所述压力传感模块均设置在所述泳帽本体的内部；

还包括：设置有脉搏检测模块和定位模块的穿戴设备，所述脉搏检测模块与所述控制器无线连接，所述定位模块与所述控制器无线连接。

2.如权利要求1所述的自动报警泳帽***，其特征在于，所述报警模块包括计时器、震动器和信号闪烁灯，所述控制器分别与所述计时器、所述震动器和所述信号闪烁灯相连接。

3.如权利要求2所述的自动报警泳帽***，其特征在于，还包括：中控台，所述中控台包括显示屏、通信模块和中控台控制器，所述中控台控制器分别与所述显示屏、所述通信模块相连接；所述通信模块通过无线网络与所述无线模块相连接。

4.如权利要求3所述的自动报警泳帽***，其特征在于，还包括：报警外放器，所述报警外放器与所述控制器连接。

5.如权利要求1所述的自动报警泳帽***，其特征在于，所述穿戴设备为手环。

6.如权利要求1所述的自动报警泳帽***，其特征在于，所述控制器为AT89C51单片机。

7.如权利要求1所述的自动报警泳帽***，其特征在于，所述无线模块为具有无线定位功能的MRF89XAM9A的UEXT模块。

8.一种基于权利要求4所述的自动报警泳帽***的控制方法，其特征在于，包括：

获取由压力传感模块采集的压力值、脉搏检测模块采集的脉搏值、定位模块采集的定位信息；

当所述压力值超过预设的正常压力值，或当所述脉搏值超过预设的正常脉搏值时，触发计时器执行计时动作；

当计时器计时累计时间达到预设的时间值时，控制震动器发出震动和控制信号闪烁灯发出闪烁光；同时，控制报警外放器发出音频警报信号，并将所述定位信息和报警指令发送到中控台，以使中控台的显示屏显示相关信息。

9.如权利要求8所述的自动报警泳帽控制方法，其特征在于，所述闪烁光包括多种颜色光。

10.如权利要求8所述的自动报警泳帽控制方法，其特征在于，所述预设的时间值为30秒。