CN209729002U - 一种可穿戴式的溺水报警器和溺水报警*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可穿戴式的溺水报警器和溺水报警***，溺水报警器包括：无线通信模块、超声波发射器、无线电波发射器和主控芯片。无线通信模块、超声波发射器和无线电波发射器分别与主控芯片电连接。无线通信模块接收外部设备发射的无线安全信号。主控芯片监控无线通信模块的信号接收情况，并在判断无线通信模块持续预定时间未监测到无线安全信号时，控制超声波发射器发出超声波信号和控制无线电波发射器发出无线电波信号。超声波发射器和无线电波发射器分别受主控芯片的控制，发射第一预定频率的超声波信号和第二预定频率的无线电波信号。通过无线安全信号作为溺水判断条件以及不同介质的报警信号进行报警，提高报警可靠性和容错能力。

Description

一种可穿戴式的溺水报警器和溺水报警***

技术领域

本实用新型涉及救生应用技术领域，尤其是涉及一种溺水报警器和溺水报警***。

背景技术

统计资料表明，溺水淹亡已成为3-14岁儿童非正常死亡的头号杀手，令人感到痛心的是，即使是在城市的标准游泳池中，也常常发生溺水淹亡的事故。目前，国内对游泳人员的溺水监测大都是依靠救护人员，通过肉眼观察来确定，还没有科学设备和手段，提供给救护人员及时而有效的溺水信息。如果溺水者没有被及时发现或者救护，则可能会发生溺水死亡的事故，因此溺水问题已成为一个非常重要的安全问题。现有的溺水报警装置无法确定溺水者位置，浪费了宝贵的救援时间，而且单一的报警模式导致报警的可靠性降低。

实用新型内容

本实用新型目的在于克服现有技术的不足，提供一种溺水报警器和溺水报警报警***。通过无线信号应用作为溺水判断条件，具有开放的多维度判断能力，且能够实现不同介质的报警信号进行报警，提高报警可靠性和容错能力。

为实现上述目的，第一方面，本实用新型提供了一种溺水报警器，包括：

无线通信模块、超声波发射器、无线电波发射器以及主控芯片；所述无线通信模块、所述超声波发射器以及所述无线电波发射器分别与所述主控芯片电连接；

所述无线通信模块，用于接收外部设备发射的无线安全信号；

所述主控芯片，用于监控所述无线通信模块的信号接收情况，并在判断所述无线通信模块持续预定时间未监测到所述无线安全信号时，控制所述超声波发射器发出超声波信号，以及控制所述无线电波发射器发射出无线电波信号；

所述超声波发射器，受所述主控芯片的控制，发射具有第一预定频率的超声波信号；

所述无线电波发射器，受所述主控芯片的控制，发射具有第二预定频率的无线电波信号。

优选地，还包括警报装置，所述警报装置与所述主控芯片电连接，所述警报装置与所述主控芯片通过PIO连接；

所述警报装置，受所述主控芯片的控制，启动可听可见的声光警报。

优选地，还包括压力传感器；所述压力传感器与所述主控芯片电连接；所述压力传感器用于检测水压并将该水压信息传送给所述主控芯片。

优选地，还包括开关电路以及电源，所述电源与所述主控芯片电连接；所述超声波发射器、所述无线电波发射器以及所述警报装置均通过所述开关电路与所述主控芯片连接。

优选地，所述开关电路为继电器。

本实用新型另申请一种溺水报警***，包括多个适于设置在泳池水面上的区域报警器、安全监控设备以及如第一方面所述的可穿戴式的溺水报警器；所述区域报警器、安全监控设备与所述溺水报警器相互通信连接；

所述安全监控设备，包括适于配置在泳池上方的无线收发器，所述无线收发器用于发射预定频率的无线信号；

所述溺水报警器，用于监测由所述无线收发器发射的预定频率的无线信号，并在持续预定时间未监测到所述无线信号时，向外发射报警信号；

所述区域报警器，用于接收所述溺水报警器发送的报警信号，根据所述报警信号进行报警以及生成报警信息，并将所述报警信息发送至所述安全监控设备。

本实用新型采用上述技术方案，具有如下有益效果：

本实用新型利用无线信号在水中的穿透距离有限，因此当用户处于水中的深度较深时，无线通信模块无法检测到无线信号作为判断用户溺水的条件，并通过多不同介质不同传输距离进行多角度报警(包括无线电波信号和超声波信号)，具有开放的多维度判断能力和提高报警可靠性和容错能力。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例提供的一种可穿戴式的溺水报警器的结构示意图。

图2为本实用新型第二实施例提供的一种溺水报警***的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的第一实施例：

请参阅图1，本实用新型第一实施例提供了一种可穿戴式的溺水报警器，包括：

无线通信模块21、超声波发射器23、无线电波发射器22以及主控芯片20；所述无线通信模块21、所述超声波发射器23以及所述无线电波发射器22分别与所述主控芯片20电连接；

所述无线通信模块21，用于监测外部设备发射的无线安全信号。

所述主控芯片20，用于监控所述无线通信模块21的信号接收情况，并在判断所述无线通信模块21持续预定时间未监测到所述无线安全信号时，控制所述超声波发射器23发出超声波信号，以及控制所述无线电波发射器22发出无线电波信号。

所述超声波发射器23，受所述主控芯片20的控制，发射具有第一预定频率的超声波信号.

所述无线电波发射器22，受所述主控芯片20的控制，发射具有第二预定频率的无线电波信号。

在本实施例中，所述主控芯片20为STM8S103K3T6C，当然，需要说明的是，所述主控芯片20也可以为其他型号主控芯片，其具体可根据实际需要设置，在此，本实用新型不做具体限制。

在本实施例中，所述无线通信模块21与所述主控芯片20之间采用UART连接；所述超声波发射器22与所述主控芯片20之间采用PIO连接；所述无线电波发射器23与所述主控芯片20之间采用PIO连接。

在本实施例中，优选地，所述无线通信模块21可为LC12S，无线频率为2.4GHz。当然，需要说明的是，所述无线通信模块21也可以为其他型号的无线通信模块21，其具体可根据实际需要设置，但需满足能够与所述无线收发器11相匹配。当然，需要说明的是，ZigBee模块、蓝牙模块、WIFI模块以及移动通信模块等无线通信模块21也均在本实用新型的保护范围之内，在此不再赘述。

在本实施例中，所述超声波发射器23优选为YH-82，超声波频率为40KHz，当然，需要说明的是，所述超声波发射器23也可以为其他型号的超声波发射器23，其具体可根据实际需要设置，在此，本实用新型不做具体限制。

在本实施例中，所述无线电波发射器22优选为H34C-315，无线频率为315MHz，当然，需要说明的是，所述无线电波发射器22可以为其他型号的无线电波发射器22，其具体可根据实际需要设置，在此，本实用新型不做具体限制。

在本实施例中，需要说明的是，所述溺水报警器2可以安装在泳帽、泳镜、泳衣上，或单独作为可穿戴设备佩戴在游泳者身上，其具体固定方式与固定位置本实用新型不做具体限定。

具体工作过程中，在正常情况下，所述无线通信模块21能够接收到外部设备发射的无线安全信号，在这种情况下，说明用户是安全的。但是，当所述无线通信模块21在持续预定时间未能接收到无线安全信号时(由于无线电磁波在水中传播的衰耗比在空气中传播的衰耗大，无线电磁波的频率越高，衰减越快。因此当用户处于水中的深度较深时，无线信号在水中的穿透距离有限，导致无线通信模块21无法检测到由外部设备发射的无线安全信号)，则说明用户可能发生了溺水，则此时所述溺水报警器2需要发出报警信号。其中，基于当人溺水时，大量的水、泥沙、杂物经过口、鼻灌入落水者的肺部，会引起呼吸道阻塞、缺氧和昏迷直至死亡。这一过程发展十分迅速，往往只需2-4分钟就会停止呼吸导致死亡，所以对溺水者的抢救，必须争分夺秒。在本实施例中，所述信号持续消失时间为优选为15秒。当然，可以理解的是，在本实用新型的其他实施例中，也可以根据实际的情况设定信号持续消失时间，例如10秒、17秒、20秒等，甚至更长时间，本实用新型在此不做具体的限制。

在本实施例中，当所述主控芯片20在判断所述无线通信模块21持续预定时间未监测接收到所述无线安全信号时，判断自身处于水下时间超时，将当前的工作模式从安全状态切换为危险状态，进入危险状态时，所述主控芯片20控制所述超声波发射器23发出超声波信号，以及控制所述无线电波发射器22发射出无线电波信号，其中，此无线电信号携带溺水报警器2的地址码。

本实用新型利用无线信号在水中的穿透距离有限，因此当用户处于水中的深度较深时，无线通信模块21无法检测到无线信号作为判断用户溺水的条件，并通过多不同介质不同传输距离进行多角度报警(包括无线电波信号和超声波信号)，具有开放的多维度判断能力和提高报警可靠性和容错能力。

在第一实施例的基础上，本实用新型的一优选实施例中，还包括警报装置24，所述警报装置24与所述主控芯片20连接；所述警报装置24与所述主控芯片20之间采用PIO连接。所述警报装置24，受所述主控芯片20的控制，启动可听可见的声光警报，作为第一级警报，如此，可以引起附近的其他游泳者的警觉，以及时发现该溺水者，并第一时间施与援手或者通知相关救生人员进行搭救。

在第一实施例的基础上，本实用新型的一优选实施例中，还包括压力传感器25；所述压力传感器25与所述主控芯片20连接；所述压力传感器25用于检测水压并将该水压信息传送给所述主控芯片20。具体地，所述主控芯片20具体用于，在判断所述无线通信模块21持续预定时间未监测到所述无线安全信号时且所述水压信息大于预定压力值时，将当前的工作模式从安全状态切换为危险状态，进入危险状态时，所述主控芯片20控制所述超声波发射器23发出超声波信号，以及控制所述无线电波发射器22发射出无线电波信号。

在第一实施例的基础上，本实用新型的一优选实施例中，还包括开关电路(图未示出)以及电源(图未示出)，所述电源与所述主控芯片20电连接；所述超声波发射器23、所述无线电波发射器22以及所述警报装置24均通过所述开关电路与所述主控芯片20连接。

优选地，所述开关电路为继电器。

本实用新型第二实施例：

请参阅图2，本实用新型第二实施例提供了一种溺水报警***，包括：

可穿戴式的溺水报警器2、多个适于设置在泳池水面上的区域报警器3以及安全监控设备1；所述区域报警器3、安全监控设备1以及所述溺水报警器2相互通信连接。

所述溺水报警器2，用于在水面监测由所述安全监控设备1的无线收发器11发射的第一预定频率的无线安全信号，并在持续预定时间未监测到所述无线安全信号时，通过多种传播介质向水面发射报警信号，以驱动信号覆盖范围内的若干个所述区域报警器，形成一对多的扩散报警效果。

所述区域报警器3，用于接收所述溺水报警器2在水下发送的报警信号，以及生成报警信息，并将所述报警信息发送至所述安全监控设备1，同时根据所述报警信号发出区域声光警报；其中，泳池中若干个所述区域报警器3能收到来自预定范围内的所述溺水报警器2发送的报警信号，以形成并发警报。

所述安全监控设备1，其具有部署于泳池上空的无线收发器，所述无线收发器不间断地发射具有第一预定频率的无线安全信号，作为安全识别信号供所述溺水报警器2接收；所述无线收发器同时用于接收来自所述区域报警器3发射的报警信息，并根据所述报警信息，发出警报。

在本实施例中，考虑到无线信号在水中的衰减速度快，因此本实施例中优先采用具有频率高于2.4GHz的无线收发器作为通信基站，例如，所述无线收发器为LC12S。当然，可以理解的是，在本实用新型的其他实施例中，所述无线收发器也可以根据实际的需要对应配置，例如，还可以采用无线WiFi AP路由器、ZigBee基站、蓝牙基站、LoRa基站等，其具体型号可根据实际需要进行配置，本实用新型不做具体限制。

在本实施例中，为了避免单种传播介质不稳定或者故障而产生的无法正常报警的问题，本实施例的溺水报警器2采用了多种传播介质向水面发射报警信号，以增加报警的可靠性。例如，所述多种传播介质包括超声波介质、无线电波介质、可见光介质、可听声音介质。

本实用新型通过无线安全信号持续消失时间超过预定时间作为溺水判定条件，具备开放的多维度判断能力，能及时对溺水人员进行施救等事宜。同时具有多层次的独立报警机制包括溺水报警器2、区域报警器3以及安全监控设备1都可以自主报警，保证快速有效的报警。另外，本申请能耐高温、高湿环境，每个区域报警器3都是独立运行，在泳池水平面上互不干扰，稳定可靠，任何一个区域报警器出现故障都不影响整体报警。

在本实施例中，所述溺水报警***还适于设置于海滨浴场、浅海(5-6米)潜水场所、温泉水池、小型游泳池以及家里的浴缸等，在此本实用新型不做具体限制。

本实用新型通过无线信号持续消失时间超过预定时间作为溺水判定条件，具备开放的多维度判断能力，能及时对溺水人员进行施救等事宜。同时具有多层次的独立报警机制包括溺水报警器2、区域报警器3以及安全监控设备1都可以自主报警，保证快速有效的报警。另外，本申请能耐高温、高湿环境，每个区域报警器3都是独立运行，在泳池水平面上互不干扰，稳定可靠，任何一个区域报警器3出现故障都不影响整体报警。

为便于对本实用新型的理解，以下详细描述本实施例的溺水报警***的工作原理：

超声波与无线电磁波的物理特性如下：

1、无线电磁波在水中传播的衰耗比在空气中传播的衰耗大；无线电磁波的频率越高，衰减越快；

2、无线电磁波在水中的传播速度约为2.25x10^8米/秒；声波在水中传播速度比空气中传播的速度快，声波在水中的传播速度约为1500米/秒。

根据上述特性1：以泳池水面为分界面，基于无线电磁波由空中入射水面信号强度陡降的特性，可以预设水下信号强度值作为警戒线。无线收发器11作为安全识别信号源，应选用较高的频率，入水衰耗快，故无线收发器11的安全识别信号源应选用高于2.4GHz的频率。依据特性2：两点间无线电波与声波传送到达的时间差，可以用于测量距离。

首先在泳池上方设置“安全监控设备的无线收发器”，处于不断发出“安全识别码”的广播信号。游泳者随身佩戴的溺水报警器，其中溺水传感器应能及时发现异常溺水状态发生。采用接收无线收发器的广播信号做为溺水状态的监测条件，当收到信号强度低于警戒线时，收不到安全识别信号，并持续一定的时长，判定出现异常，处于溺水状态，即时启动报警流程。

溺水报警器启动报警流程：分别发出超声波报警信号与无线电报警信号，实现双介质同时报警。超声波有效传播半径要大于无线电波有效传播半径，小半径的无线电传播范围直接表达为溺水发生点的警报区域，大半径的超声波范围就是警示公告区域；由于水中溺水报警器发生的声波速度与电磁波速度的差异超过10的5次方，两点间的电磁波到达时间相对于声波到达时间几乎可以忽略不计。

水面部署区域警报器，内置相应的超声波接收器及无线电波接收器，可以接收溺水报警器发生的超声波及无线电波警报信号，不同的介质信号驱动不同的警报形式：不同警笛声音、闪烁不同颜色的警灯，提醒救生员立刻施救。

由于每个区域警报器的部署区域不同，水下无线信号的小半径决定少数区域警报器能同时收到超声波信号与无线电波信号，所以无线电波信号驱动警报形式优先表达。每个接收到报警信号的区域警报器都通过无线收发器，向“安全监控设备”发送报警数据帧：溺水报警器的地址码、区域警报器地址码、无线信号接收时间、超声波信号接收时间。

每个泳池设置“安全监控设备”，其外设不少于一个无线收发器，每个收到报警信号的区域警报器均主动向中心发送的溺水事件数据记录，安全监控设备收到每条事件记录，即可在安全监控设备的中心屏幕上绘出溺水事件：溺水者姓名、溺水位置的表达图形，同时发出警铃，提醒泳池管理人员。

溺水点定位方法：可以将两点之间的双介质报警信号的接收时间的差值△T，作为声波达到区域警报器的时间，也就意味溺水点至区域警报器3两点间距离确定：r＝△T*1500，从单个区域报警器求得与可能的溺水位置关系，就是以区域警报器为圆心，以r为半径的圆轨迹函数；若干个接收到无线信号的区域警报器各自求得不同的r，在游泳池的平面图上构成若干个不同半径的圆的关系，取得若干个圆的交集区就求得相对准确的溺水点坐标。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，本领域普通技术人员在本实用新型的启示下都可以得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上做任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可穿戴式的溺水报警器，其特征在于，包括：

无线通信模块、超声波发射器、无线电波发射器以及主控芯片；所述无线通信模块、所述超声波发射器以及所述无线电波发射器分别与所述主控芯片电连接；

所述无线通信模块，用于接收外部设备发射的无线安全信号；

所述主控芯片，用于监控所述无线通信模块的信号接收情况，并在判断所述无线通信模块持续预定时间未监测到所述无线安全信号时，控制所述超声波发射器发出超声波信号，以及控制所述无线电波发射器发射出无线电波信号；

所述超声波发射器，受所述主控芯片的控制，发射具有第一预定频率的超声波信号；

所述无线电波发射器，受所述主控芯片的控制，发射具有第二预定频率的无线电波信号。

2.根据权利要求1所述的可穿戴式的溺水报警器，其特征在于，还包括警报装置，所述警报装置与所述主控芯片电连接；

所述警报装置，受所述主控芯片的控制，启动可听可见的声光警报。

3.根据权利要求1所述的可穿戴式的溺水报警器，其特征在于，还包括压力传感器；所述压力传感器与所述主控芯片电连接；所述压力传感器用于检测水压并将该水压信息传送给所述主控芯片。

4.根据权利要求2所述的可穿戴式的溺水报警器，其特征在于，还包括开关电路以及电源，所述电源与所述主控芯片电连接；所述超声波发射器、所述无线电波发射器以及所述警报装置均通过所述开关电路与所述主控芯片连接。

5.根据权利要求4所述的可穿戴式的溺水报警器，其特征在于，所述开关电路为继电器。

6.一种溺水报警***，其特征在于，包括多个适于设置在泳池水面上的区域报警器、安全监控设备以及如权利要求1至5任意一项所述的可穿戴式的溺水报警器；所述区域报警器、安全监控设备与所述可穿戴式的溺水报警器相互通信连接；

所述安全监控设备，包括适于配置在泳池上方的无线收发器，所述无线收发器用于发射预定频率的无线信号；

所述溺水报警器，用于监测由所述无线收发器发射的预定频率的无线信号，并在持续预定时间未监测到所述无线信号时，向外发射报警信号；

所述区域报警器，用于接收所述溺水报警器发送的报警信号，根据所述报警信号进行报警以及生成报警信息，并将所述报警信息发送至所述安全监控设备。