本发明涉及一种救生设备及潜水设备。
背景技术：
目前，荒漠、丛林、海洋等野外生存环境非常恶劣，各种灾难会不期而至。对野外生存者或工作者来说，及时了解自己所面临的困境，通知别人，求得救援，是非常重要的。遇险求救时，要通过各种方式与别人取得联系。
传统的求救方式有烟花信号、体示信号、旗语信号、声音信号、反光信号，这些求救方式往往受限于实际状况，且所发信号很难被其他人或是搜救人员发现。
尤其，深水作业人员在水上遇险时，人员生命受到威胁而救助船舶不能第一时间到达现场时，可投放充气浮囊作为救生设备，遇险人员可爬上充气浮囊，等待救援船只的进一步救援，为救援工作赢取宝贵时间。但是，当天气状况比较恶劣时，需要对充气浮囊进行可靠定位，有时也需要进行必要的通讯联系。
但，由于洋流、风浪等原因，深水作业人员的救生设备充气浮囊很可能会飘离遇险地点，出现深水作业人员虽成功脱险，但仍无法及时获救的问题。
为此科研人员提出在救生设备中使用北斗通信终端，北斗通信终端应用我国的北斗卫星导航系统可以提供位置、短报文通信及时间等信息，能够实现对其各种载体的定位、导航、监控和科学管理；可使水面深水作业人员与搜救中心进行短报文通信，并将定位信息上报，为救援失事深水作业人员提供快速、准确的信息支持。
其中北斗通信终端用于接收和发送射频信号，射频信号偏离指定方向的程度越大，射频增益的衰减程度越大，北斗通信终端的信号发射能力越弱。
技术实现要素：
本发明解决的问题是降低北斗通信终端的射频增益的衰减程度。
为解决上述问题，本发明提供一种救生设备，其特征在于，包括：外壳，所述外壳具有第一外表面，用户使用救生设备时，所述第一外表面朝向北斗卫星；北斗通信终端，设于所述外壳内，且与所述外壳密封连接，用于和北斗卫星通信并向外界发送位置信息；所述北斗通信终端与所述第一外表面的长度方向的一端连接，且与所述第一外表面的长度方向的一端的延伸方向呈35°-55°的角度设置。
可选的，所述外壳面向所述北斗通信终端的端面包括相互连接的第一端面和第二端面，所述第一端面环绕所述北斗通信终端布置，所述第二端面面向所述北斗通信终端。
可选的，所述第二端面为外凸的弧形端面。
可选的，所述第一端面的厚度为9mm-11mm，所述第二端面的厚度为3mm-5mm。
可选的，所述第一端面材质为金属，所述第二端面材质为ABS。
可选的，所述北斗通信终端包括：天线，用于接收和发送射频信号；射频单元，用于接收并处理所述天线接收的射频信号；基带单元，与所述射频单元交互。
可选的，所述天线为微带天线。
可选的，所述天线为三层贴片微带天线。
可选的，所述三层贴片微带天线中：顶层天线为北斗一代接收频点天线，中间层天线为北斗一代发射频点天线，底层天线为北斗二代接收频点天线。
本发明还提供一种潜水设备，包括上述任一项所述的救生设备，所述救生设备供潜水员佩戴。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明提供一种救生设备，包括：外壳，外壳具有第一外表面，用户使用救生设备时，第一外表面朝向北斗卫星；北斗通信终端，设于外壳内，且与外壳密封连接，用于和北斗卫星通信并向外界发送位置信息；北斗通信终端应用我国的北斗卫星导航系统可以提供位置、短报文通信及时间等信息，能够实现对其各种载体的定位、导航、监控和科学管理；使用本发明的救生设备可使水面深水作业人员与搜救中心进行短报文通信，并将定位信息上报，为救援失事深水作业人员提供快速、准确的信息支持。北斗通信终端与第一外表面的长度方向的一端连接，且与第一外表面的长度方向的一端的延伸方向呈35°-55°的角度设置；在此角度范围内当用户手持救生设备并操作使用时，北斗通信终端几乎垂直面向北斗卫星，射频增益衰减程度为0.1dB，提高了北斗通信终端的射频信号发射能力。
进一步，北斗通信终端封装在外壳内，外壳与外壳密封连接，防止深水作业人员从水下游至水面的过程，北斗通信终端遇水损坏；且外壳面向北斗通信终端的端面包括相互连接的第一端面和第二端面，第二端面为外凸的弧形端面，第一端面环绕所述北斗通信终端布置，在深水作业人员从水下游至水面的过程，可减小出水阻力。
进一步，第一端面的厚度为9mm-11mm，第二端面的厚度为3mm-5mm；相当于第一端面支撑着第二端面，深水作业人员在水下时，例如250m水下时，水压较高的情况下，封装北斗通信终端的外壳不易变形，提高了救生设备的安全可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例救生设备的立体图；
图2是本发明实施例救生设备的主视图；
图3是本发明实施例救生设备的左视图；
图4是本发明实施例救生设备的半剖图；
图5是本发明实施例救生设备的内部结构示意图；
图6是本发明实施例救生设备的仰视图；
图7是现有技术救生设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
由于海上搜寻救助工作的特殊性，许多难题一直困扰着搜寻救助工作的发展和成效提升，具体情况如下：(1)落水人员定位难：在海上，人员落水后，由于其没有随身携带现代定位设备，搜救中心难以准确定位和跟踪落水人员，特别在夜间或大风浪及大雾等恶劣天气下，几乎无法掌握落水人员的具体位置，严重影响着搜救决策和行动的开展。
(2)落水人员搜寻难：落水人员在大海里目标很小，在海上通常的风浪天气下难以发现；同时受到风、浪、流和潮汐的影响，落水人员位置会随时变化，搜救船舶和飞机搜寻落水人员如同大海捞针一般困难，难以及时快速搜寻到落水人员。
(3)落水人员搜救效率低：据国际海事组织统计，海上落水人员多数为冻死或渴死，而非淹死。在水温0℃时，落水人员生存时间约15分钟；10℃约3小时，20℃约40小时，因此对落水人员准确定位并快速有效准确展开救助行动非常重要。但目前，由于对落水人员定位难、搜寻难，未能快速救助出水而失去生命，造成落水人员获救机率相当小，救助成功率持续较低。此外，在落水人员死亡后，也无法搜寻到遇难者遗体，不能给遇难者以安抚。
(4)搜救落水人员成本大：由于落水人员目标小，位置变化很快，搜救落水人员通常需要组织大量船舶、飞机实施立体搜寻，加上恶劣天气等不利因素的影响，搜寻救助行动大多会持续多日，搜救直接成本支出非常大。
近年来，我国的北斗卫星定位系统不断成熟，己经发展成为全球四大卫星定位系统之一。目前开放的北斗系统上行低频1610-1626.5MHz,下行高频段为2483.5-2500MHz。与当前占领市场主导地位的GPS系统而言，北斗系统有自己独特的优点。它同时具备定位与通信双重功能，无需其它通信系统支持，而GPS系统只能定位。
北斗卫星独有的双向通信功能及精确定位系统为我国应急搜救提打下了坚实基础。它具有卫星数量少、投资小、用户设备简单、价廉、运营通信费用低等特点。北斗卫星导航系统在通信定位方面有强大的功能，主要包括：北斗卫星导航系统同时具备定位与通信功能，无需其他通信系统支持；北斗卫星导航系统覆盖中国及周边国家和地区，24小时全天候服务，无通信盲区，基本无时间延迟；北斗卫星导航系统特别适合集团用户大范围监控与管理，以及无依托地区数据采集用户的数据传输应用；北斗卫星导航系统独特的中心节点式定位处理和指挥型用户机设计，可同时解决双向定位的要求。
为此，参考图1-图5，本发明实施例提供一种救生设备10，包括：外壳，外壳呈长方体状，外壳具有第一外表面11，在第一外表面11上设有开关30，用户通过操作开关30使得救生设备10执行相应的动作；在第一外表面11上还设有视窗60，视窗60与北斗通信终端20电连接或通信连接，视窗60用于显示救生设备的运行状态和自身的位置信息，用户使用救生设备时，第一外表面11朝向北斗卫星；还包括北斗通信终端20，设于外壳内，且与外壳密封连接，北斗通信终端20位于外壳的最前端，用户使用时，手持救生设备时，最前端朝向北斗卫星，用于和北斗卫星(图未示出)通信并向外界发送位置信息。
需说明的是，救生设备10的形状不做限制，在其它实施例中也可以是正方体状或圆柱状等。
北斗通信终端应用我国的北斗卫星导航系统可以提供位置、短报文通信及时间等信息，能够实现对其各种载体的定位、导航、监控和科学管理；使用本发明的救生设备可使水面深水作业人员与搜救中心进行短报文通信，并将定位信息上报，为救援失事深水作业人员提供快速、准确的信息支持；是对现行搜救模式的一项革命性创新举措，将全面解决遇险深水作业人员定位难、搜寻难、搜救效率低等长期困扰海(水)上搜救工作的难题。在搜救行动中，搜救中心根据遇险深水作业人员位置及周边搜救力量的分布情况，只需组织一艘船舶或一架飞机对深水作业人员进行直线式搜救，改变原有“船海搜救战术”的拉网式搜救模式，减少不必要的搜救力量组织和搜救资源参与，大大节约搜救直接成本支出。
本实施例中，北斗通信终端20包括：天线，用于接收和发送射频信号；射频单元，用于接收并处理天线接收的来自北斗卫星的射频信号；基带单元，与射频单元交互。其中，射频单元首先将接受到的射频信号经过放大、滤波、变频处理变为基带信号，通过射频接口与基带单元交互；基带单元对基带信号进行调制、变频、滤波、放大后变为射频信号，再经过射频单元传递至天线，通过天线将射频信号发送给北斗卫星。
其中射频信号的发射功率往某一指定方向(北斗卫星)集中辐射的能力称为射频增益，若射频信号偏离指定方向的程度越大，射频增益的衰减程度越大；为降低射频增益的衰减程度，本实施例中，北斗通信终端20与第一外表面11的长度方向的一端连接，且与第一外表面11(图5中虚线A所示)的长度方向的一端的延伸方向呈35°-55°的角度(图5中的α)设置，也即北斗通信终端20朝向外壳上背向第一外表面11的一侧倾斜。本实施例中，救生设备10还具有第二表面12(图5中虚线C所示)，用于安装北斗通信终端20，第二表面12与第一外表面11沿长度方向的一端的延长线具有夹角α，图5中虚线B平行于虚线A。
本实施例中，角度α包括35°和55°，在其它实施例中，角度α为39°-41°，包括39°和41°，例如可以是40°；在此角度范围内，当用户手持救生设备并操作使用时，北斗通信终端20几乎垂直于北斗卫星，使得北斗终端20对准北斗卫星以降低射频增益衰减程度，射频增益衰减程度为0.1dB，提高了北斗通信终端20的射频信号发射能力。
本实施例中，救生设备运用在海上救援中，因此，需考虑救生设备的密封防水性。本实施例中，北斗通信终端20封装在外壳21内；本实施例中，外壳21与北斗通信终端20通过O型密封圈(图未示出)密封连接，实现了北斗通信终端20的密封防水性，在其它实施例中，外壳21与北斗通信终端20可以通过其它密封方式实现密封连接。
参考图5，本实施例中，外壳21面向北斗通信终端20的端面包括相互连接的第一端面21a和第二端面21b，第一端面21a几乎垂直于救生设备本体的第二表面12；其中，第一端面21a环绕北斗通信终端20布置，第二端面21b面向北斗通信终端20并作为信号发射区，且第二端面21b为外凸的弧形端面。
由于深水作业人员佩戴救生设备，当遇险时，会从水下游至水面；在深水作业人员从水下游至水面的过程，会受到来自水的阻力；本实施例中，由于外壳21的第二端面21b为外凸的弧形端面，在深水作业人员从水下游至水面的过程，弧形端面可减小出水阻力；便于深水作业人员快速的游至水面。其中，深水作业人员可以是潜水人员或者海底打捞人员或者其它在水下作业的人员。
且，深水作业人员在水下时，例如250m水下时，会受到来自水的压力，外壳受高压易变形；为防止深水作业人员在水下时外壳21变形，本实施例中，第一端面21a材质为金属，第二端面21b材质为ABS(AcrylonitrileButadieneStyrene，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)；第一端面21a的厚度为9mm-11mm，包括9mm和11mm，第二端面21b的厚度为3mm-5mm，包括3mm和5mm；在其它实施例中，第一端面的厚度为9.5mm-10.5mm，包括9.5mm和10.5mm，第二端面的厚度为3.5mm-4.5mm，包括3.5mm和4.5mm。
本实施例中外壳21采用上述设计，由于第一端面21a是金属材质且与外壳垂直连接，相当于第一端面21a支撑着第二端面21b；例如250m水下时，水压较高的情况下，第二端面21b为弧形端面，外壳21在上升过程，水从第二端面21b的中心区域向四周扩散，减少了水对第二端面21b的作用力；同时，第二端面21受到的力能够分散至起支撑作用的第一端面21a，第一端面21a为金属材质，强度大，使得封装北斗通信终端20的外壳21不易变形，提高了救生设备的安全可靠性。
且第二端面21b的厚度为3.5mm-4.5mm，材质为ABS，显得外壳21轻薄且耐压。
需说明的是，本实施例中，北斗通信终端中的天线为微带天线，且天线为三层贴片微带天线；三层贴片微带天线中：顶层天线为北斗一代接收频点天线，中间层天线为北斗一代发射频点天线，底层天线为北斗二代接收频点天线；即，本实施例中的北斗通信终端能够通过天线实现与北斗一代卫星导航系统的通信及与北斗二代卫星导航系统的通信。
此外，现有技术中，参考图7，若将北斗通信终端200与第一外表面110平行布置，也即将北斗通信终端布置于第一外表面110上，罩盖北斗通信终端200的壳体210也需平行布置，那么，显得整个救生设备体积较大；本实施例中，参考图5，由于北斗通信终端20倾斜布置，罩盖北斗通信终端20的壳体21也倾斜布置，显得整个救生设备提交较小，这对天线的横截面要求降低了，进而有利于设备小型化。其中，本实施例中救生设备能够基于北斗一代卫星导航系统实现导航定位和收发短报文功能；基于北斗二代卫星导航系统实现导航定位功能；北斗一代卫星导航系统和北斗二代卫星导航系统实现了双重定位保证。
本实施例中，当深水作业人员遇险，从水下游至水上时，参考图1、图4和图6，电源开关40利用出水压力自动开启，电池仓50中的电池51为救生设备提供电源；同时，设于第一外表面11上的开关30也利用出水压力自动开启，北斗通信终端20开始工作，不断的向外发送位置信息和求救信号，搜救中心接收到深水作业人员佩戴的救生设备发送的求救信号判断深水作业人员的位置，并开展救援工作。深水作业人员还可以通过视窗60查看救生设备的运行状态和自身的位置信息。
本实施例中，开关30有多个，本实施例中开关30呈柱状；开关30通过如下方式控制北斗通信终端20的开启：开关30按设定顺序按下再弹起后发出开启信号，其中，每一开关被按下间隔设定时间后再弹起；北斗通信终端接收开启信号进行通信，北斗通信终端20处于开启状态；例如，设定时间为50s-60s，包括50s和60s；否则，北斗通信终端20处于关闭状态。
即使，深水作业人员不小心触碰到开关30，导致开关30被短暂的按下再弹起，由于开关30没有按照设定顺序被按下再弹起，且开关30被按下再弹起的间隔时间短；所以，不会因为深水作业人员的误操作导致北斗通信终端20处于开启状态，提高了救生设备的安全可靠性。
这样，当深水作业人员遇险时，从水下游至水上需要一定的时间，深水作业人员在水下时，开关30被第一次按下并保持按下状态，此时，北斗通信终端20不工作，本实施例中，开关上具有第一触点31，内置于救生设备中的PCB板(Printedcircuitboard，印制电路板)70上具有第二触点71，开关被按下时，第一触点31与第二触点71接触，通过设置PCB板70，设定第一触点31与第二触点71接触时救生设备不会工作；当深水作业人员从水下游至水上时，深水作业人员出水的那一刻(此过程大约需要55s)，开关30能够自动地在大气压力差作用下被弹起，且开关与外壳之间设有弹簧(图未示出)，为了使得开关30按照设定的顺序被弹起，弹簧的弹性系数需做相应的设定；这样，在压力差的作用下，由于弹簧的弹性系数不一样，弹簧向开关30施加的弹性力也不一样，开关30按照设定的顺序被弹起；开关被弹起时，第一触点31与第二触点71分离，通过设置PCB板70，设定第一触点31与第二触点71分离时开关发送开启信号，北斗通信终端20接收开启信号开始通信，救生设备处于工作状态。
因此，当深水作业人员出水的那一刻，开关30按照设定的顺序被按下再弹起，且每一开关30被按下间隔设定时间后再弹起，北斗通信终端20处于开启状态，北斗通信终端20开始工作，不断的向外发送位置信息和求救信号，搜救中心接收到深水作业人员佩戴的救生设备发送的求救信号判断深水作业人员的位置，并开展救援工作。
此外，由于深水作业人员还会佩戴手套，操作开关30不方便，那么本实施例的开关30利用压力差实现自动开启，给深水作业人员使用救生设备带来了很大的方便。
本实施例中，外壳具有第一外表面11，在第一外表面11上设有视窗60；深水作业人员还可以通过视窗60查看救生设备的运行状态和自身的位置信息。采用本实施例的救生设备，不会因为深水作业人员的误操作导致北斗通信终端处于开启状态，提高了救生设备的安全可靠性。
需说明的是，本实施例中的设定时间不做限制，可以根据实际需要设定相应的时间，例如70s，75s等；还可以是20s，30s，35s等，根据实际需要做相应的设定。
本实施例中，之所以设置至少两个开关30，且开关30的开启方式做特定的设置，就是为了防止深水作业人员误触碰到开关，例如在陆地上，不小心触碰到开关，引起不必要的麻烦；为了进一步防止深水作业人员不小心触碰到开关30，导致北斗通信终端20不应该被开启，可以设置如下：多个开关中至少一个开关与其余开关不在外壳的同一表面上。本实施例中，多个开关中至少一个开关位于外壳的第一外表面11上，其余开关位于外壳的除了第一外表面11之外的外表面上。
参考图1和图2，本实施例中，开关为5个，其中四个开关在外壳的第一外表面11上；另一个开关40在外壳的除了第一外表面11之外的上，该外表面上的开关40为电源开关，该外表面与第一外表面11垂直。启动作为电源开关的开关40后，电池仓50中的电池51为救生设备提供电源(参考图6)。由于所有的开关没有在外壳的同一外表面上，深水作业人员有可能同时触碰到同一外表面上的开关，但是同时触碰到所有外表面上的开关的几率大大降低，这更加提高了救生设备的安全可靠性。
开关开启的设定顺序为：从第一个开关至最后一个开关依次打开的顺序；或者，从第一个开关至最后一个开关错乱打开的顺序。本实施例中，在外壳的同一外表面上的四个开关呈环形布置；位于外壳的其它外表面上的开关40(也即电源开关)首先被按下再弹起，其余四个开关再按照设定顺序被按下再弹起。
本实施例中，在外壳的第一外表面11上的四个开关包括依次布置的第一开关30a、第二开关30b、第三开关30c及第四开关30d；
四个开关按照如下顺序被按下再弹起：
第一开关30a、第二开关30b、第三开关30c、第四开关30d(依次打开)；或者，第一开关30a、第三开关30c、第二开关30b、第四开关30d(错乱打开)；或者，第一开关30a、第四开关30d、第二开关30b、第三开关30c(错乱打开)；或者，第一开关30a、第二开关30b、第四开关30d、第三开关30c(错乱打开)；或者，第一开关30a、第四开关30d、第三开关30c、第二开关30b(错乱打开)。
需说明的是，本实施例中开关的开启顺序不做限制，还可以是其它设定顺序，本实施例不做赘述；且开关的数量也不做限制。
此外，深水作业人员佩戴本发明实施例的救生设备，当深水作业人员在水上时，也可以直接通过操作开关30向搜救中心发送求救信号，不仅仅限于在水下作业时使用；在水上操作开关30时，开关30的开启方式与上述实施例描述的开关的开启方式相同。
本发明实施例的救生设备不仅仅可以运用在海上救援中，还可以运用到其它领域，例如陆地、航空领域等。
本发明实施例还提供一种潜水设备，包括上述任一项所述的救生设备，所述救生设备供潜水员佩戴。
需说明的是，本发明实施例的救生设备不仅仅是供深水作业人员(如潜水员)使用，其它水上作业人员、陆地作业人员都可以使用本发明实施例的救生设备。本发明实施例的救生设备其本质是实现定位，并能够与搜救中心实现短报文通信，因此，无论是深水作业人员、还是水上作业人员、亦或是陆地作业人员或者其他领域的作业人员，都可以佩戴本发明实施例的救生设备，只要是在遇险时，均可通过本发明实施例的救生设备实现定位，并与搜救中心实现短报文通信，以便救援工作的展开，使得遇险人员及时获救。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。