一种智慧海洋救生供电定位系统及方法与流程

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1.本发明属于救援设备技术领域，涉及一种包含电池定位模块和求救发送模块的定位及求救系统，特别涉及一种海洋救援用的智慧海洋救生供电定位系统及方法。


背景技术：

2.在信息技术发达的今天，信息的传输速度越来越快，人们获取信息的时间越来越短；在自然灾害的面前，人类的作用是渺小的，但是当自然灾害出现时，人类的团结体现出了强大的量，自然灾害中以海洋为主的台风或地震威力巨大，破坏力极强，很容易导致船只倾反，由于穿上配备了救援设备，例如救生衣及救援船等，能够减少一定的人员上伤亡，但是现有的救生衣一方面功能较为简单，仅能起到提供浮力的作用，另一方面供电、加热及定位需要人工开启，操作比较繁琐，导致其功能不能完全被使用。在现有技术中，中国专利救生衣cn200710000529.3，易于在穿用状态下通过调节前身和后身间的间隔距离来进行其尺寸调整。该救生衣具备：前带体，其连接在前身上且向后身延伸；以及后带体，其连接在后身上且向前身延伸，并且其前端部设有供前带体插入并将前带体向前方翻折的调节件，通过拉拽翻折过的前带体来调节前身和后身间的间隔距离，其中，调节件配置在前身的内侧。
3.中国专利一种水上救生衣cn201910570022.4，包括救生衣本体，救生衣本体上设有能转动的护颈圈，且护颈圈上至少设有两条固定带；救生衣本体的两个门襟处均设有用于固定带穿过的导向块，两个固定带远离护颈圈的一端可拆卸连接。主要解决了目前救生衣使用时对人体颈部造成损伤的问题。
4.中国专利水域救援用救生衣cn201710248729.4，包含有固体浮力救生衣，所述充气式救生衣上连接有一充气触发装置；所述充气触发装置上安装有一主动呼救装置，所述主动呼救装置包含有一安装于充气触发装置上的壳体，所述主动呼救装置包含有安装于壳体内的线路板，所述线路板上安装有蓄电池、微处理器、gps模块和gsm模块，有一水浸传感器穿接在壳体上，且水浸传感器通过导线连接至微处理器，所述微处理器通过印刷于线路板上的铜箔线与gps模块和gsm模块相连接，所述蓄电池为微处理器、gps模块和gsm模块供电。适合长时间穿戴且穿戴舒适性较佳。
5.但是上述救生衣存在一方面功能较为简单，仅能起到提供浮力的作用，另一方面供电、加热及定位操作比较繁琐，导致其功能不能完全被使用。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，解决上述功能简单及操作复杂的技术问题，寻求设计一种功能较丰富且能自动实现定位及加热的救生衣，特别是海洋救援中的海洋救生供电定位系统及方法。
7.为了实现上述目的，本发明提供一种智慧海洋救生供电定位系统，在救生衣上设置浮力感应模块、电池定位模块和求救发送模块，浮力感应模块和求救发送模块分别与电池点位模块电信号连接；
8.浮力感应模块，用于感应浮力随液位变化的电信号，电信号采用浮力传感器实现采集和转换；
9.电池定位模块，用于为救生衣的各个模块提供稳定的电源，在浮力感应模块的控制下实现自动供电、定位和加热功能；
10.求救发送模块，用于发送电池定位模块的定位位置及求救信号；
11.通过浮力感应模块实现了电源的自动开启，不需要人工操作，同时节约了电能；电池定位模块不仅能够实现定位功能，而且能够实现救生衣的加热，避免被救人员的体温过低导致的伤亡，这是现有的救生衣做不到的；求救发送定位位置及求救信号，实现了双重定位应急的功能，实用且有效，缩短了救援时间，提升了救援效率。
12.所述浮力感应模块包括立柱子模块、浮力子模块和通电子模块，立柱子模块为竖直立柱结构，用于限定浮力子模块的运行范围；浮力子模块环绕于立柱子模块上，能沿立柱上下浮动，在立柱子模块的限定下，感应浮力的变化，能上升到立柱子模块的顶端与通电子模块接触；通电子模块固定于立柱子模块的顶端，通过与浮力子模块接触，向电池定位模块发出启动信号。
13.本发明涉及的电池定位模块包括供电子模块，用于开启电池定位模块的开关，为救生衣各个模块提供电源；定位子模块，用于确定救生衣所在位置坐标，位置坐标内置的北斗定位器，位置坐标包含经度和纬度；加热子模块，用于检测被救人员的体温，根据体温所对应的控制参数提供对应加热温度；实现了供电、加热和定位的功能，较好地解决了现有的救生衣功能简单的问题，并且实现了供电、加热和定位的自动控制，增加了救生衣控制的智能化能力，能够最大限度保证被救人员的生存率。
14.本发明涉及的智慧海洋救生供电定位方法，包括以下步骤：
15.步骤(1)，当救生衣掉落在水中时，通过浮力感应模块感应浮力随液位变化的电信号，向电池定位模块发出通电的指令；
16.步骤(2)，电池定位模块接收到指令，开启电源，为救生衣的各个模块提供稳定的电源，并自动开启供电、定位和加热功能，产生定位位置的信号并发送给求救发送模块；
17.步骤(3)，求救发送模块向救援平台发送定位位置及求救信号。
18.本发明与现有技术相比，通过浮力感应模块实现了电源的自动开启，不需要人工操作，同时节约了电能；电池定位模块不仅能够实现定位功能，而且能够实现救生衣的加热，避免被救人员的体温过低导致的伤亡，这是现有的救生衣做不到的；求救发送定位位置及求救信号，实现了双重定位应急的功能，实用且有效，缩短了救援时间，提升了救援效率。
附图说明：
19.图1为本发明涉及的海洋救生供电定位系统整体结构原理示意框图。
20.图2为本发明涉及的浮力感应模块的结构原理示意框图。
21.图3为本发明涉及的电池定位模块的结构原理示意框图。
22.图4为本发明涉及的海洋救生供电定位方法流程示意图。
具体实施方式：
23.下面通过具体实施例并结合附图对本发明的技术方案做进一步说明。
24.实施例1：
25.如图1所示，本实施例提供一种海洋救生供电定位系统，其主体结构为在救生衣上设置浮力感应模块、电池定位模块和求救发送模块，浮力感应模块和求救发送模块分别与电池点位模块电信号连接；所述浮力感应模块，用于感应浮力随液位变化的电信号，电信号通过浮力传感器实现采集和转换；所述电池定位模块，用于为救生衣的各个模块提供稳定的电源，在浮力感应模块的控制下实现自动供电、定位和加热功能；所述求救发送模块，用于发送电池定位模块的定位位置及求救信号。
26.本实施例涉及的浮力感应模块的结构包括：立柱子模块1、浮力子模块3和通电子模块2，立柱子模块1为竖直立柱结构，用于限定浮力子模块的运行范围；浮力子模块环绕于立柱子模块上，能沿立柱上下浮动，在立柱子模块的限定下，感应浮力的变化，能上升到立柱子模块的顶端与通电子模块接触；通电子模块固定于立柱子模块的顶端，通过与浮力子模块接触，向电池定位模块发出启动信号。
27.所述浮力感应模块的工作原理为：所述浮力子模块在立柱子模块的限定下，感应浮力的变化，浮力上升到立柱子模块的顶端与通电子模块接触；上述方案采用浮力子模块实现电池定位模块的自动开启，在不适用救生衣时，电源处于关闭状态，节省了电能，有效起到救生供给的能源浪费造成救援能源供给不足，有益于救援供给节能；在落水后浮力子模块在浮力的作用下，接触通电子模块，实现电池定位模块的电源自动开启，实现了救生衣自动开启功能的能力，减轻了被救人员操作的操作。
28.本实施例涉及的电池定位模块包括供电子模块、定位子模块和加热子模块，定位子模块和加热子模块均与供电子模块电连接；所述供电子模块是用于开启电池定位模块的开关，为救生衣各个模块提供电电源；定位子模块，用于确定救生衣所在位置坐标，定位子模块内置北斗定位器，位置坐标包含经度和纬度；加热子模块用于检测被救人员的体温，根据体温所对应的控制参数，控制参数提供对应加热温度。
29.所述电池定位模块的工作原理为：供电子模块开启电池定位模块的开关，为救生衣各个模块提供电电源；定位子模块确定救生衣所在位置坐标，位置坐标内置北斗定位器，位置坐标包含经度和纬度；加热子模块检测被救人员的体温，根据体温所对应的控制参数，控制参数提供对应加热温度。
30.本实施例所述求救发送模块用于实时发送动态的定位位置及求救信号作为目标求助信号。
31.本实施例涉及的救援平台包括信号识别子模块和轨迹预判子模块，信号识别子模块用于北斗卫星接收到目标求助信号，并将目标求助信号进行识别，得到识别后的目标求助信号；轨迹预判子模块用于将识别后的目标求助信号根据定位位置形成一段时间内的预判轨迹。
32.上述方案的目标求助信号根据被救人员的位置变化发送动态的定位位置信号，北斗卫星先对目标求助信号进行识别确定是否属于合法或合理的信号，避免了错误或不合理的救援，避免浪费救援资源，轨迹预判子模块根据动态的目标救助信号形成被救人员的轨迹变化，并对其一段时间的轨迹作出预判，缩短救援的时间，提高救援的质量。
33.本实施例涉及的救援平台根据定位位置形成一段时间内的预判轨迹的运动学表达式为：
[0034][0035][0036][0037][0038]
其中，表示预判的救生衣的经度，表示预判的救生衣的纬度，表示预判的救生衣的移动偏角，θ表示救生衣的当前的移动偏角，v
x
表示当前救生衣的在经度x方向的移动速度，vy表示当前救生衣的在经度y方向的移动速度，ω表示当前救生衣相对运动参考点的角速度，v1表示当前洋流的速度，v2表示当前的风速，α1表示救生衣与垂直面的方向角，α2表示人体与垂直面的方向角；
[0039]
本实施例的救援平台根据定位位置形成一段时间内的预判轨迹，通过运动学方程实现，实现了被救人员的动态轨迹的判断，实现了对被救人员的位置跟踪，有助于缩短救援时间，一定程度上保证了救援的效率。
[0040]
本实施例通过浮力感应模块实现了电源的自动开启，不需要人工操作，同时节约了电能；电池定位模块不仅能够实现定位功能，而且能够实现救生衣的加热，避免被救人员的体温过低导致的伤亡，这是现有的救生衣做不到的；求救发送定位位置及求救信号，实现了双重定位应急的功能，实用且有效，缩短了救援时间，提升了救援效率。
[0041]
实施例2：
[0042]
本实施例提供一种智慧海洋救生供电定位方法，包括以下步骤：
[0043]
s1、当救生衣掉落在水中时，通过浮力感应模块感应浮力随液位变化的电信号，向电池定位模块发出通电的指令；
[0044]
s2、电池定位模块接收到指令，开启电源，为救生衣的各个模块提供稳定的电源，并自动开启供电、定位和加热功能，产生定位位置的信号并发送给求救发送模块；
[0045]
s3、求救发送模块向救援平台发送定位位置及求救信号。
[0046]
本实施例所述方法首先感应浮力随液位变化的电信号，在救生衣掉落在水中时，感应到浮力变化的电信号，发出通电的指令；其次接收到指令，开启电源，为救生衣的各个模块提供稳定的电源，并自动供电、定位和加热功能，产生定位位置的信号，最后发送电定位位置及求救信号；上述方案通过浮力感应模块实现了电源的自动开启，不需要人工操作，同时节约了电能；电池定位模块不仅能够实现定位功能，而且能够实现救生衣的加热，避免被救人员的体温过低导致的伤亡，这是现有的救生衣做不到的；求救发送定位位置及求救信号，实现了双重定位应急的功能，实用且有效，缩短了救援时间，提升了救援效率。
[0047]
实施例3：
[0048]
下面结合测试对实施例1的救生供电定位系统的使用效果进行说明：
[0049]
1、测试目的：通过测试了解浮力感应模块、电池定位模块及求救发送模块的工作
状况；供电、定位和加热功能是否正常，救援平台是否根据定位位置形成一段时间内的预判轨迹；
[0050]
2、测试方法：选择某一海域，由模拟人员穿戴救生衣进行，记录供电、定位和加热功能的工作时间，并记录救援人员到达的时间及预判轨迹的生成时间；
[0051]
3、测试结果：
[0052]
表1 各个设备的工作状况
[0053]
设备名称工作状况反应时间浮力感应模块正常2s电池定位模块正常2.5s求救发送模块正常3s
[0054]
表2 供电、定位和加热功能
[0055]
功能名称工作状况反应时间供电正常2.5s定位正常2.7s加热正常2.7s
[0056]
表3 救援人员到达的时间及预判轨迹的生成时间
[0057] 时间救援人员到达的时间30min预判轨迹的生成时间5min
[0058]
通过测试及表1和表2，可以看出电池定位模块及求救发送模块的工作状况正常；供电、定位和加热功能均正常，救援平台能够根据定位位置形成一段时间内的预判轨迹，且各设备反应迅速，记录救援人员到达的时间较快，预判轨迹的生成时间及时，能够良好的缩短救
[0059]
援时间。

技术特征：
1.一种智慧海洋救生供电定位系统，其特征在于，在救生衣上设置浮力感应模块、电池定位模块和求救发送模块，浮力感应模块和求救发送模块分别与电池点位模块电信号连接；浮力感应模块，用于感应浮力随液位变化的电信号，电信号采用浮力传感器实现采集和转换；电池定位模块，用于为救生衣的各个模块提供稳定的电源，在浮力感应模块的控制下实现自动供电、定位和加热功能；求救发送模块，用于发送电池定位模块的定位位置及求救信号。2.根据权利要求1所述的智慧海洋救生供电定位系统，其特征在于，所述浮力感应模块包括立柱子模块、浮力子模块和通电子模块，立柱子模块为竖直立柱结构，用于限定浮力子模块的运行范围；浮力子模块环绕于立柱子模块上，能沿立柱上下浮动，在立柱子模块的限定下，感应浮力的变化，能上升到立柱子模块的顶端与通电子模块接触；通电子模块固定于立柱子模块的顶端，通过与浮力子模块接触，向电池定位模块发出启动信号。3.根据权利要求1所述的智慧海洋救生供电定位系统，其特征在于，电池定位模块包括供电子模块，用于开启电池定位模块的开关，为救生衣各个模块提供电源；定位子模块，用于确定救生衣所在位置坐标，位置坐标内置的北斗定位器，位置坐标包含经度和纬度；加热子模块，用于检测被救人员的体温，根据体温所对应的控制参数提供对应加热温度；实现了供电、加热和定位的功能，较好地解决了现有的救生衣功能简单的问题，并且实现了供电、加热和定位的自动控制，增加了救生衣控制的智能化能力，能够最大限度保证被救人员的生存率。4.一种智慧海洋救生供电定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)，当救生衣掉落在水中时，通过浮力感应模块感应浮力随液位变化的电信号，向电池定位模块发出通电的指令；步骤(2)，电池定位模块接收到指令，开启电源，为救生衣的各个模块提供稳定的电源，并自动开启供电、定位和加热功能，产生定位位置的信号并发送给求救发送模块；步骤(3)，求救发送模块向救援平台发送定位位置及求救信号。

技术总结
本发明属于救援设备技术领域，涉及一种智慧海洋救生供电定位系统及方法，在救生衣上设置浮力感应模块、电池定位模块和求救发送模块，浮力感应模块和求救发送模块分别与电池点位模块电信号连接；浮力感应模块，用于感应浮力随液位变化的电信号，电信号采用浮力传感器实现采集和转换；通过浮力感应模块实现了电源的自动开启，不需要人工操作，同时节约了电能；电池定位模块不仅能够实现定位功能，而且能够实现救生衣的加热，避免被救人员的体温过低导致的伤亡；求救发送定位位置及求救信号，实现了双重定位应急的功能，实用且有效，缩短了救援时间，提升了救援效率。提升了救援效率。提升了救援效率。


技术研发人员：肖斐 吴春艳
受保护的技术使用者：青岛华高墨烯科技股份有限公司
技术研发日：2022.12.27
技术公布日：2023/4/18