[发明专利]智能水下救生系统及溺水检测、救援方法

说明书

本发明涉及智能水下救生系统，包括水下机器人、无人机、服务器和智能手环。水下机器人包括主体、人体支撑座、救生带和救生鱼，主体上设有用于提供水中上升下降动力的第一涡轮机，主体的尾部设有用于提供水中前进、后退以及转向动力的第二涡轮机。智能手环包括第二微处理器以及分别与其连接的心率传感器、水压传感器、第三GPS模块、第四无线通讯模块、第四地磁传感器。本发明提供了水下救援的水下机器人，利用救生带缠绕溺水人员将人头部向上抬出水面，相比人工救援，救援效率高，实用性好；本发明实现了水下机器人、无人机、智能手环和服务器的集成，服务器利用图像和智能手环提供的生理数据等进行实时溺水检测，尽早发现溺水现象，及时进行救援。

技术领域

本发明属于水上救生领域，具体涉及一种智能水下救生系统及溺水检测、救援方法。

背景技术

水上救援对时效性、稳定性要求非常高，涉及到计算机、自动控制、传感器等广泛学科领域中的许多前沿技术。

从水上救援的国内外研究现状来看，无人机及水下机器人机动救援的研究成果相对较少，大部分仍处于初级研究和试验阶段，综合技术水平和服务水平偏低。针对人员密集和人员稀疏的不同水域游泳场景，现有技术的水上救援策略只实现了如何检测与定位方法，其中如何实现快速机动救援，快速提供救援服务并没有很好的实现，存在知晓有人溺水而无法及时提供救援服务的现象；同时，缺乏开放水域和室内游泳场馆兼容救援的技术的应用，以及救援的实用性。智能手环和救援无人机技术的不融合，导致了目前国内外水上救生系统始终不完善，在实际应用上还存在很大的空缺，救援方案综合技术水平和服务水平偏低。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种智能水下救生系统以及溺水人员救援方法，设计提供对溺水人员实施水下自主救援的水下机器人，将水下机器人、无人机、智能手环和服务器集成，水下机器人、智能手环利用地磁定位技术与GPS定位技术互补进行室内外准确定位；服务器一方面根据水下机器人或水下摄像头实时拍摄采集的图像，利用神经网络模型识别图像中的人体的姿态，根据人体姿态判断是否有溺水现象，另一方面根据智能手环实时采集的水中人员的心率、水下深度以及X、Y、Z轴加速度，通过机器学习算法实时判断是否出现人员溺水现象，通过两种方式实时检测溺水现象，尽早发现溺水人员，避免救援不及时导致人员伤亡。

本发明的技术方案是智能水下救生系统，包括水下机器人，水下机器人包括主体、人体支撑座、救生带和救生鱼，救生带的前端与救生鱼连接；主体内设有控制器以及与控制器连接的第一无线通讯模块、第一GPS模块，主体的头部设有摄像头，摄像头经数据线与控制器连接；主体上设有用于提供水中上升下降动力的第一涡轮机，主体的尾部设有用于提供水中前进、后退以及转向动力的第二涡轮机，第一涡轮机、第二涡轮机的控制端分别与控制器连接；救生带的末端与主体的侧部连接固定。

救生鱼包括仿鱼体、仿生鳍和设置在仿鱼体尾部的螺旋桨推进器，螺旋桨推进器后端设有用于连接并拖曳救生带的牵引部；仿鱼体内设有第一微处理器以及分别与第一微处理器电性连接的第二无线通讯模块和第二地磁传感器，螺旋桨推进器的驱动电机的控制端与第一微处理器的控制信号输出端连接。

进一步地，仿生鳍的纵轴与舵机的输出轴连接，舵机的控制端与第一微处理器的控制信号输出端连接。在舵机的驱动下，通过调节仿生鳍与螺旋桨推进器的中心线的角度以控制救生鱼的行进方向。

优选地，水下机器人还包括第一地磁传感器，第一地磁传感器经数据线与控制器连接。

优选地，所述系统还包括无人机，无人机的悬臂下方设有用于与水下机器人连接的连接杆，连接杆与水下机器人的连接端设有电动液压钳，电动液压钳与水下机器人顶部的连接孔位配合，电动液压钳的控制端与无人机的控制单元连接；无人机还包括第二GPS模块、第二无线通讯模块，第二GPS模块、第二无线通讯模块分别与无人机的控制单元连接。

优选地，所述系统还包括智能手环，智能手环包括单片机以及分别与其连接的心率传感器、水压传感器、第三GPS模块、第三无线通讯模块、第二地磁传感器。