溺水报警系统的设计与开发
发布时间：2021-02-06 18:46
随着社会的不断进步和人们生活水平的逐步提高,国民的健康意识逐渐觉醒,对形体美的追求日益增高,越来越多的人养成了良好的运动习惯。在人们需求的刺激下,各种商业性的运动经营机构日渐增多,游泳馆即为其中之一。与此同时,泳池溺水事故呈现出高发态势。尽管很多游泳馆都聘请了专业的救生员,但考虑到泳池中人员众多,一旦发生溺水事件,救生员往往难以在第一时间察觉并作出反应。所以,研究怎样才能及时的发现到溺水者,显示溺水位置并告知救生员采取营救行为,能够为人们的生命安全提供有力的保障,有着重大的现实价值。为此,本文研究了一套能够自动发现泳池溺水事故的报警和定位系统,它由两部分组成:运动手环和监测报警设备。运动手环包括心率监测模块、浸水时长模块、报警模块,监测报警设备包括定位模块和上位机处理软件。当游泳者发生溺水不能救助时,系统通过对相关数据的判断触发上位机和手环同步报警处理,采用信息化手段监测游泳人群,以声、光方式提示溺水危险,配合定位系统的定位,提示救生员疑似溺水者的位置信息,提高人员搜救效率,也减轻救生员的观察工作强度。溺水报警系统方案,考虑了泳池复杂的环境,整合了人体溺水反应的生理特点、嵌入式技术、无...
【文章来源】：湖南科技大学湖南省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
iSwimband穿戴式水下传感装置
-5-图1.2泳帽式溺水报警系统Fig1.2Swimmingcaptypedrowningalarmsystem国内的设计团队也发明出了一款可以装置在泳帽上的传感器，如图1.2所示。传感器定时向控制端发送信号，当装置在水中时，信号会迅速减弱导致传送中断，这时控制端无法接收信号，那么它将计算最后一次记录到该信号的时间与当前时间的差值，当超过所设定的时间时，控制端就会发出警报，提示救助人员注意或开展救助工作。设计简单方便有效，但救生系统没有定位的功能，救助人员进行搜救的过程中会出现耽误时间的情况[15]。以上采用传感器监测设计，都可在符合溺水条件的情况下发出警报，但没有考虑确定溺水者当前位置的功能，在游泳场馆等人数密集场所应用效果受限。（二）视频监测系统视频监测系统的原理是在泳池内和附近部署监控设备，采集现场的图像并进行分析和推理，从而自动判定游泳者所处的状态，若判断结果为溺水状态，系统会发出警报，通知工作人员进行抢救。在泳池工作的视频监测系统早期被用来对水下运动项目进行评判[16]。在视频数据分析技术日益精进的当前，监测系统的能够对视频图像予以分析和处理，比较简单的溺水判定依据是溺水者会在不正常的泳池深度保持一定时间的静止状态，但采用这一依据显然是不太可行的，其一，忽视了游泳者的运动技术，产生误判；二是没有考虑泳池的实际情况，如果视频里出现了多个游泳者，怎样快速并且准确的发现溺水者又是一个新的难题。有很多实验小组和研究机构都在视频监测系统方面进行了深入的研究。国外曾经提出过溺水时溺水者会出现相应的动作特征，基于视频监测系统，将溺水行为标志作为特征进行连续观察[17]，如果判断出符合溺水特征就进行报警处理，该系统构造了事件推理模块，集成了基于溺水运动特性的多个推?
-7-图1.3BlueFox系统示意图Fig1.3SchematicdiagramoftheBlueFoxsystem除上述三种溺水监测系统外，还有一种溺水自救设备。例如Kingii[22]，一种由美国公司设计的可穿戴式气动救生装置，见图1.4。它比市面上任何一种溺水救援设备都小，总重量仅为138g，它的核心构成部分是CO2气体收集器以及圆形的安全气囊，通过橡胶手环佩戴在手腕部位。当在水中出现危机情况时板下手柄，装置会在短时间内释放大量气体，气囊的体积迅速膨胀，由此产生124公斤的浮力，将溺水者拉倒水面上，这时溺水者可以用气囊上佩戴的口哨呼叫救助人员。使用之后，气囊可以放回收纳袋中重复利用，但是气罐却需要从新置办。虽然Kingii在自救速度上优势很大，但是在成本较高，而且此设备只能用在溺水者尚有意识并且能板动手柄的情况下，当溺水者失去意识或不能板动手柄时，该装置就不能起到任何作用。图1.4Kingii溺水自救设备Figure1.4KingiiWaterSelf-rescueEquipment1.3本文研究的主要内容随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们的娱乐活动也逐渐丰富起来，对游泳池的安全管理设备方面有了更高的要求，结合目前的现状总结研究得出，低成本、有定
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于可穿戴传感器的下肢动作研究[J]. 孟田华,阴娜,卢玉和,李文宇,任建光,李榜全. 山西大同大学学报(自然科学版). 2019(01)
[2]基于Arduino开发平台的自习室门禁系统设计[J]. 袁贵锋,胡雄强,朱亚兵,任康,薛飞勇,赵冯涛. 软件工程. 2018(06)
[3]手腕上的“救生衣”——Kingii[J]. 莟露. 科学大众(小学版). 2016(11)
[4]基于LabVIEW的虚拟脉搏测试仪设计[J]. 崔秀华,彭立方,石翰成,田钰菁. 实验技术与管理. 2015(10)
[5]基于Arduino平台的智能硬件设计研究[J]. 付久强. 包装工程. 2015(10)
[6]基于ARM-Linux无线视频监控系统的设计[J]. 杜伟龙,曹江涛. 测控技术. 2015(03)
[7]溺水致心跳呼吸骤停1例报告[J]. 韦元飞. 蛇志. 2015(01)
[8]基于贪婪思想的二阶段无线传感器网络定位算法[J]. 孟颍辉,陈剑,闻英友,赵宏. 电子学报. 2014(02)
[9]基于Zigbee室内定位系统的指纹库优化算法[J]. 刘小康,郭杭. 计算机工程. 2014(02)
[10]基于RSSI的极大似然与加权质心混合定位算法[J]. 韩江洪,祝满拳,马学森,刘会平. 电子测量与仪器学报. 2013(10)
硕士论文
[1]游泳池溺水报警及定位系统的设计与实现[D]. 强夕竹.哈尔滨工程大学 2017
[2]基于脉搏与压力测试的审讯装置的设计与实现[D]. 江超.北京工业大学 2016
[3]基于Arduino平台和Protothreads系统的产品原型开发方法研究[D]. 简嘉欣.华南理工大学 2016
[4]游泳池溺水预警系统的软硬件设计[D]. 邓烈威.哈尔滨工程大学 2015
[5]基于ZigBee技术室内定位系统的研究与实现[D]. 周佩光.杭州电子科技大学 2015
[6]基于CSS技术的飞行器立体实时定位的研究及实现[D]. 宋华莹.中国科学院大学(工程管理与信息技术学院) 2013
[7]基于RS-485总线的抄表系统设计[D]. 聂可富.南京航空航天大学 2012
[8]基于DSP的无线阀门泄漏检测装置的研究[D]. 王超.华东理工大学 2011
[9]基于时反处理法的水下目标主动探测研究[D]. 刘敏.华南理工大学 2010
[10]基于Modbus协议的RS485无线布线系统的设计与实现[D]. 李达.吉林大学 2009
本文编号：3020919
【文章来源】：湖南科技大学湖南省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
iSwimband穿戴式水下传感装置
-5-图1.2泳帽式溺水报警系统Fig1.2Swimmingcaptypedrowningalarmsystem国内的设计团队也发明出了一款可以装置在泳帽上的传感器，如图1.2所示。传感器定时向控制端发送信号，当装置在水中时，信号会迅速减弱导致传送中断，这时控制端无法接收信号，那么它将计算最后一次记录到该信号的时间与当前时间的差值，当超过所设定的时间时，控制端就会发出警报，提示救助人员注意或开展救助工作。设计简单方便有效，但救生系统没有定位的功能，救助人员进行搜救的过程中会出现耽误时间的情况[15]。以上采用传感器监测设计，都可在符合溺水条件的情况下发出警报，但没有考虑确定溺水者当前位置的功能，在游泳场馆等人数密集场所应用效果受限。（二）视频监测系统视频监测系统的原理是在泳池内和附近部署监控设备，采集现场的图像并进行分析和推理，从而自动判定游泳者所处的状态，若判断结果为溺水状态，系统会发出警报，通知工作人员进行抢救。在泳池工作的视频监测系统早期被用来对水下运动项目进行评判[16]。在视频数据分析技术日益精进的当前，监测系统的能够对视频图像予以分析和处理，比较简单的溺水判定依据是溺水者会在不正常的泳池深度保持一定时间的静止状态，但采用这一依据显然是不太可行的，其一，忽视了游泳者的运动技术，产生误判；二是没有考虑泳池的实际情况，如果视频里出现了多个游泳者，怎样快速并且准确的发现溺水者又是一个新的难题。有很多实验小组和研究机构都在视频监测系统方面进行了深入的研究。国外曾经提出过溺水时溺水者会出现相应的动作特征，基于视频监测系统，将溺水行为标志作为特征进行连续观察[17]，如果判断出符合溺水特征就进行报警处理，该系统构造了事件推理模块，集成了基于溺水运动特性的多个推?
-7-图1.3BlueFox系统示意图Fig1.3SchematicdiagramoftheBlueFoxsystem除上述三种溺水监测系统外，还有一种溺水自救设备。例如Kingii[22]，一种由美国公司设计的可穿戴式气动救生装置，见图1.4。它比市面上任何一种溺水救援设备都小，总重量仅为138g，它的核心构成部分是CO2气体收集器以及圆形的安全气囊，通过橡胶手环佩戴在手腕部位。当在水中出现危机情况时板下手柄，装置会在短时间内释放大量气体，气囊的体积迅速膨胀，由此产生124公斤的浮力，将溺水者拉倒水面上，这时溺水者可以用气囊上佩戴的口哨呼叫救助人员。使用之后，气囊可以放回收纳袋中重复利用，但是气罐却需要从新置办。虽然Kingii在自救速度上优势很大，但是在成本较高，而且此设备只能用在溺水者尚有意识并且能板动手柄的情况下，当溺水者失去意识或不能板动手柄时，该装置就不能起到任何作用。图1.4Kingii溺水自救设备Figure1.4KingiiWaterSelf-rescueEquipment1.3本文研究的主要内容随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们的娱乐活动也逐渐丰富起来，对游泳池的安全管理设备方面有了更高的要求，结合目前的现状总结研究得出，低成本、有定
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于可穿戴传感器的下肢动作研究[J]. 孟田华,阴娜,卢玉和,李文宇,任建光,李榜全. 山西大同大学学报(自然科学版). 2019(01)
[2]基于Arduino开发平台的自习室门禁系统设计[J]. 袁贵锋,胡雄强,朱亚兵,任康,薛飞勇,赵冯涛. 软件工程. 2018(06)
[3]手腕上的“救生衣”——Kingii[J]. 莟露. 科学大众(小学版). 2016(11)
[4]基于LabVIEW的虚拟脉搏测试仪设计[J]. 崔秀华,彭立方,石翰成,田钰菁. 实验技术与管理. 2015(10)
[5]基于Arduino平台的智能硬件设计研究[J]. 付久强. 包装工程. 2015(10)
[6]基于ARM-Linux无线视频监控系统的设计[J]. 杜伟龙,曹江涛. 测控技术. 2015(03)
[7]溺水致心跳呼吸骤停1例报告[J]. 韦元飞. 蛇志. 2015(01)
[8]基于贪婪思想的二阶段无线传感器网络定位算法[J]. 孟颍辉,陈剑,闻英友,赵宏. 电子学报. 2014(02)
[9]基于Zigbee室内定位系统的指纹库优化算法[J]. 刘小康,郭杭. 计算机工程. 2014(02)
[10]基于RSSI的极大似然与加权质心混合定位算法[J]. 韩江洪,祝满拳,马学森,刘会平. 电子测量与仪器学报. 2013(10)
硕士论文
[1]游泳池溺水报警及定位系统的设计与实现[D]. 强夕竹.哈尔滨工程大学 2017
[2]基于脉搏与压力测试的审讯装置的设计与实现[D]. 江超.北京工业大学 2016
[3]基于Arduino平台和Protothreads系统的产品原型开发方法研究[D]. 简嘉欣.华南理工大学 2016
[4]游泳池溺水预警系统的软硬件设计[D]. 邓烈威.哈尔滨工程大学 2015
[5]基于ZigBee技术室内定位系统的研究与实现[D]. 周佩光.杭州电子科技大学 2015
[6]基于CSS技术的飞行器立体实时定位的研究及实现[D]. 宋华莹.中国科学院大学(工程管理与信息技术学院) 2013
[7]基于RS-485总线的抄表系统设计[D]. 聂可富.南京航空航天大学 2012
[8]基于DSP的无线阀门泄漏检测装置的研究[D]. 王超.华东理工大学 2011
[9]基于时反处理法的水下目标主动探测研究[D]. 刘敏.华南理工大学 2010
[10]基于Modbus协议的RS485无线布线系统的设计与实现[D]. 李达.吉林大学 2009
本文编号：3020919
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