专利名称：泳池溺水报警器的制作方法
技术领域：
本发明涉及 一 种泳池溺水报警器，尤其是能够自动识别游泳者安全或溺水 的报警器。
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，即使是在城巿的标准游泳池中，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。国内能够检 索到的专利，基本是以游泳者自救或以规范游泳者游泳姿势为主。
2 0 0 6年7月在国家知识产权局专利检索咨询中心对该泳池溺水报警器的技
术方案进行了新颖性检索，检索结论为"该项目的技术方案符合专利法22条2 款和3款规定的新颖性和创造性。"检索编号为G061372。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种使用方便，工作可靠的 泳池溺水报警器。为适应不同使用者的需要，该报警器的溺水报警时间可以由 用户自行设置。当有游泳者发生溺水的时候，可以发出耀眼的闪烁显示溺水者 位置，同时发出声光报警，提醒救生员及时进行抢救。
本发明解决其技术问题所釆用的技术方案是 一种泳池溺水报警器，它由 溺水探测装置A、手持报警装置B和计算机数据处理装置C三部分组成，溺水 探测装置A佩带在游泳者的头上，手持报警装置B由救生员使用，计算机数据 处理装置C为泳池管理人员使用。其中
溺水探测装置A由以下各部分构成
一个ZigBee模块，它由一个兼容2.4GHzIEEE802.15.4的收发单元和16MHz 32-bit的微处理器组成，其作用是在微处理器的控制下，发射指定的数据包，接 收预置溺水时间信号；
一个光电液位传感器，其作用在于对游泳者的入水状态进行识别，控制微 处理器的计时电路工作；
一个闪烁报警单元，其作用在于在微处理器的指令控制下，驱动高亮度的 闪烁报警，显示溺水位置；
一个预置时间显示单元，其作用在于显示溺水探测装置的工作状态和预置 的溺水报警时间。
在溺水探测装置A:光电液位传感器的输出接至ZigBee模块的输入控制端， 使前者的溺水判断信号作为后者控制计时电路和发射数据包的信号，该数据包 包含着溺水探测装置的地址编码、工作状态和电池电压，通过2.4GHz无线收发 单元以一定的时间间隔进行发射；ZigBee模块的一个输出端口接至闪烁报警单 元的输入端，作为发光二极管驱动电路的启动信号；另一个输出端口接至预置 时间显示单元的输入，使前者输出的信号驱动不同的发光二极管发光，显示预 置的溺水报警时间。
手持报警装置B由以下各部分构成
一个ZigBee模块，它由一个兼容2.4GHz IEEE802.15.4的收发单元和16MHz 32-bit的微处理器组成，其作用在于接收溺水探测装置A发射的包含地址编 码、工作状态和电池电压的数据包，并通过它向溺水探测装置A发射预置的 溺水时间信号；
一个按键输入单元，其作用在于选择控制通道，预置溺水报警时间；
一个液晶显示单元，其作用在于监控显示溺水探测装置的工作状态；
一个声光报警单元，其作用在于当发生溺水的时候，进行声、光报警。
在手持报警装置B:溺水探测装置A定时发出的数据包被ZigBee模块的 2.4GHz无线收发单元接收，作为微处理器的判断和控制信号；按键输入单元的 输出接至ZigBee模块的输入控制端，使前者的预置通道信号和溺水时间信号作 为后者的预置控制信号，ZigBee模块的一个输出端口接至液晶显示单元的输入 端，作为液晶显示驱动电路的启动信号；另一个输出端口接至声光报警单元的 输入端，使前者输出的信号驱动蜂鸣器和发光二极管，发出声光报警。
计算机数据处理装置C由以下各部分构成
一个ZigBee模块，它由一个兼容2.4GHz正EE802.15.4的收发器和16MHz 32-bit的微处理器组成，其作用在于接收溺水探测装置发射的包含地址编码和工 作状态电池电压的数据包，并通过它向溺水探测装置发射预置的溺水时间信号；
一个信号转换单元，其作用在于根据用户对终端数据处理设备的选择(计 算机或者掌上电脑)将ZigBee模块输出的TTL电平信号转换成232串口信号或 者蓝牙信号以及CF接口信号；
一个信息处理终端，它可以是便携式电脑或掌上电脑，其作用在于管理多 个溺水探测装置，记录更全面的溺水报警信息。
计算机数据处理装置C:以釆用计算机作为终端设备为例，溺水探测器定时 发出的数据包被ZigBee模块的2.4GHz无线收发单元接收，通过微处理器进行 解码处理；ZigBee模块的输出端接至信号转换单元的输入端，使前者处理过的 地址编码工作状态和电池电压信号作为后者的输入信号，经电平信号的转换后 输出给计算机终端，通过计算机实现数据处理及声光报警；计算机终端的输出 接至串口信号转换单元的输入端，使前者预置的溺水探测装置A地址编码和定 时时间信号作为转换单元的输入信号，经电平信号的转换后再输出给ZigBee模块，通过ZigBee模块的2.4GHz无线收发单元，将信号发给被监控的多个溺水 探测装置。
本发明的目的是这样实现的
将溺水探测装置A夹在泳镜的橡皮筋上，佩带在每一个游泳者的头部；手 持报警装置B由救生员或家长使用；计算机数据处理装置C为游泳池的管理人 员使用。溺水探测装置A、手持报警装置B均采用锂电池供电；计算机数据处 理装置C则可釆用锂电池或220伏交流供电。溺水探测装置A经常与水接触， 未了保证它的正常工作，其外壳釆用防水设计，电源开关采用非接触磁性开关。 接通电源后，溺水探测装置A、手持报警装置B和计算机数据处理装置C开始 正常工作。
正常情况下，溺水探测装置A每隔3秒发射一个数据包，这个数据包代表 一个指定的溺水探测装置A，它分别被手持报警装置B和计算机数据处理装置 C的ZigBee模块接收，此时，这三个装置的延时程序和计时电路均不工作。
当游泳者头部浸入水之后，溺水探测装置A中的光电液位传感器开始工作，
终止数据包的发射，同时启动了 ZigBee模块中的延时程序和计时电路；手持报 警装置B和计算机数据处理装置C接收不到溺水探测装置A发来的数据包之后， 立即启动各自ZigBee模块中的延时程序和计时电路。当游泳者未达到预置的溺 水报警时间就浮出水面，溺水探测装置A中的光电液位传感器停止工作，数据 包的发射重新恢复，延时程序和计时电路复位，此时仍为正常状态，溺水探测 装置A的ZigBee模块不给闪烁报警单元控制信号，超亮度发光二极管不工作。 手持报警装置B和计算机数据处理装置C的对应的延时程序和计时电路复位， 声光报警单元和信息处理终端不工作。
如果游泳者的头部浸入水后未及时出水，溺水探测装置A的光电液位传感 器保持工作状态，当ZigBee模块的延时程序和计时电路达到预置的溺水报警时 间，ZigBee模块输出控制信号，闪烁报警单元的发光二极管闪烁报警，显示溺
水者的位置。由于接收不到溺水探测装置A发出的信号，手持报警装置B和计 算机数据处理装置c各自的延时程序和计时电路也都达到了预置的溺水报警时
间，手持报警装置B的ZigBee模块输出控制信号，驱动声光报警和液晶显示单 元，发出声光报警，显示有人溺水的信息。同样，计算机数据处理装置C的ZigBee 模块输出信号，通过串口信号转换单元，输出给信息处理终端的便携式电脑或 掌上电脑，报警显示和作进一步的数据分析和处理。
考虑到游泳者年龄、身体素质和游泳技术等方面存在着一定差距，所以， 预置溺水报警时间设为10秒、15秒和20秒三档，在溺水探测装置A的预置时
间显示单元中，分别以红色、黄色和绿色发光二极管闪亮来指示。预置溺水报 警时间由手持报警装置B的按键输入单元和计算机数据处理装置C的信息处理 终端所用便携式电脑或掌上电脑调整控制。
该泳池溺水报警器以溺水探测装置A、手持报警装置B和计算机数据处理 装置C配置时，主要用于大、中型游泳场馆；可家庭小范围个别使用时以溺水 探测装置A、手持报警装置B配置即可，其使用、组合非常方便灵活。
溺水探测装置A的高亮度闪烁定位报警以及手持报警装置B和计算机数据 处理装置C的液晶显示报警和声光报警，为救生员和管理人员判断有无人员溺 水以及溺水的区域，提供了及时有效的信息，从而可以对溺水者进行及时的救 护。
本发明的有益效果是，泳池溺水报警器由溺水探测装置A、手持报警装置B 和计算机数据处理装置C来构成。当游泳者溺水的时候，泳池溺水报警器能够 为救生员、管理者和游泳者提供多种方式的安全报警信息，提示救生员和有关 人员进行及时的救护，保障溺水人员的生命安全。该报警器在结构上釆用了基 于ZigBee的无线网络通信模块和自动避让的双向数据通信方案，克服了现有无
线编码通信中，同频点、同时刻信号传输过程中的"撞车"、"丢包"现象，提 高了报警器的可靠性，降低了误报率。另外，该报警器还具有用户容量大、成 本低、体积小、功耗低等特点。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1是实施例一本发明的整体框图2是实施例 一本发明的溺水探测装置A的电路图3是实施例一本发明的手持报警装置B的电路图4是实施例一本发明的计算机数据处理装置C的电路图5是实施例二本发明的整体框图6是实施例三本发明的整体框图。
具体实施例方式
实施例一，参见图1至图4所示，本发明的一种泳池溺水报警器，它由溺 水探测装置A、手持报警装置B和计算机数据处理装置C三部分组成。
溺水探测装置A由光电液位传感器11、 ZigBee模块12、闪烁报警单元13 和预置时间显示单元组成。光电液位传感器11的输出接至ZigBee模块12的输 入控制端，使前者的溺水判断信号作为后者控制计时电路和发射数据包的信号， 该数据包包含着溺水探测装置A的地址编码、电池电压信息，通过2.4GHz无线 收发单元以一定的时间间隔进行发射；ZigBee模块ll的一个输出端口接至闪烁 报警单元13的输入端，作为发光二极管驱动电路的启动信号；另一个输出端口 接至预置时间显示单元14的输入，使前者输出的信号驱动不同的发光二极管发 光，显示预置的溺水报警时间。
手持报警装置B由按键输入单元21、 ZigBee模块22、液晶显示单元23和
声光报警单元24组成。溺水探测装置A定时发出的数据包被ZigBee模块22的 2.4GHz无线收发单元接收，作为微处理器的判断和控制信号；按键输入单元21 的输出接至ZigBee模块22的输入控制端，使前者的预置通道信号和溺水时间 信号作为后者的预值控制信号，ZigBee模块22的一个输出端口接至液晶显示 单元23的输入端，作为液晶显示驱动电路的启动信号；另一个输出端口接至声 光报警单元24的输入端，使前者输出的信号驱动蜂鸣器和发光二极管，发出声 光报警。
计算机数据处理装置C由ZigBee模块31、串口信号转换单元32和信息处 理终端33组成。溺水探测装置A定时发出的数据包被ZigBee模块31的2.4GHz 无线收发单元接收，作为微处理器的判断和控制信号；ZigBee模块31的输出端 接至串口信号转换单元32的输入端，使前者处理过的报警信号和电池电压信号 作为后者的输入信号，经电平信号的转换后输出给信息处理终端33,实现声光 报警和数据处理；信息处理终端33的输出接至串口信号转换单元32的输入端， 使前者的预置通道信号和时间信号作为串口转换单元32的输入信号，经电平信 号的转换后再输出给ZigBee模块31,通过ZigBee模块的2.4GHz无线收发单元， 将信号发给被监控的多个溺水探测装置A。
使用时，将溺水探测装置A夹在泳镜的橡皮筋上，佩带在每一个游泳者的 头部；手持报警装置B由救生员或家长使用；计算机数据处理装置C为游泳池 的管理人员使用。溺水探测装置A、手持报警装置B均釆用可充电的锂电池供 电；计算机数据处理装置C则可釆用锂电池或220伏交流供电。溺水探测装置 A在水中工作，所以釆用防水设计，电源开关采用非接触磁性开关，接通电源 后，溺水探测装置A、手持报警装置B和计算机数据处理装置C开始正常工作。
正常情况下，溺水探测装置A每隔3秒发射一个数据包，该数据包代表一个指定的溺水探测装置A,它分别被手持报警装置B和计算机数据处理装置C
的ZigBee模块接收，此时，这三个装置的延时程序和计时电路均不工作。
当游泳者头部浸入水之后，溺水探测装置A中的光电液位传感器11开始工 作，终止数据包的发射，同时启动了 ZigBee模块12中的延时程序和计时电路； 手持报警装置B和计算机数据处理装置C接收不到溺水探测装置A发来的数据 包之后，也启动了各自ZigBee模块中的延时程序和计时电路。当游泳者头部未 达到预置的溺水报警时间就浮出水面，溺水探测装置A中的光电液位传感器11 停止工作，数据包的发射重新恢复，延时程序和计时电路复位，此时仍为正常 状态，溺水探测装置A的ZigBee模块12不给闪烁报警单元13控制信号，超亮 度发光二极管Do不工作。手持报警装置B和计算机数据处理装置C的对应的延 时程序和计时电路复位，声光报警单元24和信息处理终端33不工作。
如果游泳者的头部浸入水后未及时出水，溺水探测装置A的光电液位传感 器11保持工作状态，ZigBee模块12的延时程序和计时电路达到预置的溺水报 警时间后，ZigBee模块12输出控制信号，闪烁报警单元13的发光二极管D0闪 烁报警，显示溺水者的位置。由于接收不到溺水探测装置A发出的信号，手持 报警装置B和计算机数据处理装置C各自的延时程序和计时电路也都达到了预 置的溺水报警时间，手持报警装置B的ZigBee模块22输出控制信号，驱动声 光报警单元24和液晶显示单元23,发出声光报警，显示有人溺水的信息，计算 机数据处理装置C的ZigBee模块31输出信号，通过串口信号转换单元32,输 出给信息处理终端33的便携式电脑或掌上电脑，报警显示和作进一步的数据分 析和处理。。
溺水探测装置A的高亮度闪烁定位报警以及手持报警装置B和计算机数据 处理装置C的液晶显示报警和声光报警，为救生员和管理人员判断有无人员溺
水以及溺水的区域，提供了及时有效的信息，从而可以对溺水者进行及时的救 护。
参见图2所示图2为溺水报警装置A的电路；
溺水报警装置A的光电液位传感器11由电阻& 、 Rg 、 R9,光电偶合器 D5 、 D6,触发器U，三极管Q3构成。光电液位传感器11的输出端接至当ZigBee 模块12的输入端DIOll，当浸入水中时，光电液位传感器11有信号输出时， 控制计时电路开始工作，并终止发射数据包。
溺水报警装置A的ZigBee模块12由一个兼容2.4GHz IEEE802.15.4的收 发单元和16MHz32-bit微处理器以及外围元件构成，利用它完成数据包的收发、 存储、计时、判断和控制。
溺水报警装置A的闪烁报警单元13由三极管、 Q2 ，电阻R4 、 Rs和 高亮度发光二极管Do构成。当ZigBee模块12的输出端DI014有信号输出时， 高亮度发光二极管D。闪烁定位报警。
溺水报警装置A的预置时间显示单元14由红色发光二极管Di 、黄色发光 二极管D2 、绿色发光二极管D3和电阻R, 、 R2 、 R3构成。当ZigBee模块12 的输出端DI017有信号输出时，红色发光二极管亮，表示预置报警时间为10秒； 当ZigBee模块12的输出端DI016有信号输出时，黄色发光二极管亮，表示预 置报警时间为15秒；当ZigBee模块12的输出端DI015有信号输出时，绿色发 光二极管亮，表示预置报警时间为20秒。当ZigBee模块12的输出端DI017、 DI016和DI015都有信号输出时，红、黄、绿三个发光二极管同时发亮，表示 溺水探测器电池电压过低，需要给电池充电。
手持报警装置B的按键输入单元21由按钮开关S, 、 S2 、 S3和电阻R,、 R2 、 R3构成，Si为通道选择按钮，S2为数值调整按钮、Ss为调整确认按钮。
当通道选择好以后，通过S2调整溺水探测器A的预置溺水报警时间。
手持报警装置B的ZigBee模块22由 一个兼容2.4GHz IEEE802.15.4的收 发单元和16MHz 32-bit微处理器以及外围元件构成，利用它完成数据文件的收 发、存储、计时、判断和控制。
参见图3所示图3为手持报警装置B的电路；
手持报警装置B的液晶显示单元23由112x64点阵液晶板和外围元件构成， 用于显示是哪一路溺水，并监测溺水探测装置A的电池电压。
手持报警装置B的声光报警单元24由三极管Q！ 、 Q2 ，电阻R4 、 R5,发 光二极管Do和蜂鸣器U3构成。当ZigBee模块22的输出端DI014有信号输出 时，二极管闪烁，蜂鸣器报警。
参见图4所示图4为计算机数据处理装置C的电路；
计算机数据处理装置C的ZigBee模块31由一个兼容2.4GHz IEEE802.15.4 的收发单元和16MHz 32-bit微处理器以及外围元件构成，利用它完成数据文件 的收发、判断和控制。
计算机数据处理装置C的串口信号转换单元32为已有现成产品构成，其作 用在于将ZigBee模块输出的TTL电平转换为计算机串口信号或蓝牙信号。
计算机数据处理装置C的信息处理终端33由便携式电脑或掌上电脑构成， 用于管理多个溺水探测装置，记录更全面的溺水报警信息。
实施例二，参见图5所示，本发明的一种泳池溺水报警器，它由溺水探测 装置A和手持报警装置B两部分构成。与实施例 一的不同之处在于溺水探测装 置A发射的数据包只被手持报警装置B所接收；溺水探测装置A的预置溺水报 警时间只能通过手持报警装置B来设置。该实施例主要适用于家庭，监控l至3 个溺水探测装置A。
实施例三，参见图6所示，本发明的一种泳池溺水报警器，它由溺水探测 装置A和计算机数据处理装置C两部分组成。与实施例一的不同之处在于溺水
探测装置A发射的数据包只被手持报警装置C所接收；溺水探测装置A的预置 溺水报警时间只能通过手持报警装置C来设置。该实施例主要适用于大、中型 游泳场所，监控3个以上的溺水探测装置A。
权利要求
1.一种泳池溺水报警器，它由溺水探测装置A、手持报警装置B和计算机数据处理装置C三部分组成，溺水探测装置A佩带在游泳者的头上，手持报警装置B由救生员使用，计算机数据处理装置C为泳池管理人员使用。溺水探测装置A由光电液位传感器11、ZigBee模块12、闪烁报警单元13和预置时间显示单元组成。光电液位传感器11的输出接至ZigBee模块12的输入控制端，使前者的溺水判断信号作为后者控制计时电路和发射数据包的信号，该数据包包含着溺水探测装置A的地址编码、电池电压信息，通过2.4GHz无线收发单元以一定的时间间隔进行发射；ZigBee模块11的一个输出端口接至闪烁报警单元13的输入端，作为发光二极管驱动电路的启动信号；另一个输出端口接至预置时间显示单元14的输入，使前者输出的信号驱动不同的发光二极管发光，显示预置的溺水报警时间。手持报警装置B由按键输入单元21、ZigBee模块22、液晶显示单元23和声光报警单元24组成。溺水探测装置A定时发出的数据包被ZigBee模块22的2.4GHz无线收发单元接收，作为微处理器的判断和控制信号；按键输入单元21的输出接至ZigBee模块22的输入控制端，使前者的预置通道信号和溺水时间信号作为后者的预值控制信号，ZigBee模块22的一个输出端口接至液晶显示单元23的输入端，作为液晶显示驱动电路的启动信号；另一个输出端口接至声光报警单元24的输入端，使前者输出的信号驱动蜂鸣器和发光二极管，发出声光报警。计算机数据处理装置C由ZigBee模块31、串口信号转换单元32和信息处理终端33组成。溺水探测装置A定时发出的数据包被ZigBee模块31的2.4GHz无线收发单元接收，作为微处理器的判断和控制信号；ZigBee模块31的输出端接至串口信号转换单元32的输入端，使前者处理过的报警信号和电池电压信号作为后者的输入信号，经电平信号的转换后输出给信息处理终端33，实现声光报警和数据处理；信息处理终端33的输出接至串口信号转换单元32的输入端，使前者的预置通道信号和时间信号作为串口转换单元32的输入信号，经电平信号的转换后再输出给ZigBee模块31，通过ZigBee模块的2.4GHz无线收发单元，将信号发给被监控的多个溺水探测装置A。
2. 根据权利要求1所述的泳池溺水报警器，其特征在于泳池溺水报警器 由溺水探测装置A和手持报警装置B两部分构成，此时，溺水探测装置A发射 的数据包只被手持报警装置B所接收；溺水探测装置A的预置溺水报警时间只 能通过手持报警装置B来设置，主要用于家庭，监控1至3个溺水探测装置A。
3. 根据权利要求1所述的泳池溺水报警器，其特征在于泳池溺水报警器 由由溺水探测装置A和计算机数据处理装置C两部分构成，此时，溺水探测装 置A发射的数据包只被手持报警装置C所接收；溺水探测装置A的预置溺水报 警时间只能通过手持报警装置C来设置，主要适用于大、中型游泳场所，监控3 个以上的溺水探测装置A。
全文摘要
本发明是一种泳池溺水报警器。报警器由溺水探测装置A、手持报警装置B计算机数据处理装置三部分组成。溺水探测装置A佩带在游泳者的头上，手持报警装置B由救生员使用，计算机数据处理装置C为泳池管理人员使用。在正常情况下，溺水探测装置A定时发射信号给手持报警装置B和计算机数据处理装置C。当游泳者的头部浸入水中时，溺水探测装置A不发射信号，溺水探测装置A、手持报警装置B和计算机数据处理装置C的计时电路启动，若达到规定的时间，游泳者还未出水，则判断为游泳者溺水。此时，溺水探测装置A发光闪烁，显示溺水者位置，手持报警装置B和计算机数据处理装置C声光报警，提醒周围人群、救生员和泳池的管理人员，对溺水者实施救护。
文档编号G08B21/08GK101197060SQ20071009771
公开日2008年6月11日 申请日期2007年4月28日 优先权日2007年4月28日
发明者捷 晋 申请人:捷 晋