水深测量方法及装置与流程

本发明涉及智能穿戴技术领域，尤指一种水深测量方法及装置。

背景技术：

可穿戴设备为可直接穿在身上或整合在衣服/配件上的便携式设备，在智能手机的创新空间逐步收窄和市场增量接近饱和的情况下，智能可穿戴设备作为智能终端产业下一个热点已被市场广泛认同。各个厂商提供具有不同应用和服务功能的可穿戴产品层出不穷，其中，监护类可穿戴产品占据了比较大的比例，如，用于监护儿童位置的智能手表，用于监控运动状态的手环等。在品类繁多的穿戴产品里，基于儿童和老年监护的产品是占比很大的一部分，如用于儿童的具有位置监护、运动监护功能的产品，用于老人的具有健康监护功能的产品等。

当前，已经出现了能够对水深进行监控预警的可穿戴式设备，当水深超过预设的深度时，发出预警，提醒风险，避免出现溺水等风险，且一般都是通过单一的水压传感器或者通过发射超声波的方式实现水深的测量。在采用水压传感器测量水深的技术方案中，测得的结果是可穿戴式设备当前所在位置距离水面的高度，且使用纯净水的密度作为当前水的密度进行计算，结果显然会有偏差。在采用发射超声波测量水深的技术方案中，测得的结果是可穿戴式设备当前所在位置距离水底的深度。由于穿戴者在水中运动状态的不恒定，该深度的参考价值并不大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种水深测量方法及装置，通过压力传感器检测高低液面的压差的方式计算水的密度，使得得到的距离水面的第一距离更加准确，从而提升水深的测量的准确度。

本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种水深测量方法，应用于可穿戴设备，包括：

检测当前所处的环境，若判断当前处于水环境中，则根据置于可穿戴设备中的压力传感器检测的高低液面的压差得到水的密度；

根据水的密度得到可穿戴设备距离水面的第一距离；

使用超声波传感器测量可穿戴设备距离水底的第二距离；

根据所述第一距离和第二距离得到可穿戴设备当前所处位置的水深，完成水深的测量。

优选的，根据置于可穿戴设备中的压力传感器检测的高低液面的压差得到水的密度，进一步包括：

采集压力传感器检测到的压力值，所述可穿戴设备中设有位于不同位置的两个用于检测水密度的压力传感器；

根据两个压力传感器检测到的压力值计算得到压差；

根据计算得到的压差及压力传感器中水压的作用面积得到压强差；

根据所述压强差及两个压力传感器在可穿戴设备中的高度差得到水的密度；

或，根据置于可穿戴设备中的压力传感器检测的高低液面的压差得到水的密度，进一步包括：

采集压力传感器检测到的压差，所述压力传感器为双法兰压力传感器；

根据所述压差及压力传感器中水压的作用面积得到压强差；

根据所述压强差及压力传感器中测量两端的高度差得到水的密度。

优选的，根据水的密度得到可穿戴设备距离水面的第一距离，进一步包括：

采集预先设定的用于测量第一距离的压力传感器检测的压力值；

根据所述压力值及该压力传感器中水压的作用面积得到该压力传感器所在位置的压强；

将所述压力传感器所在位置的压强减去大气压强得到差值；

根据所述差值及水的密度得到可穿戴设备距离水面的第一距离。

优选的，根据所述第一距离和第二距离得到可穿戴设备当前所处位置的水深，完成水深的测量之后，还包括：

将测量的水深与预设水深阈值进行比较，若测量的水深达到水深阈值，根据该水深达到的预警级别发出相应的预警信息，提醒穿戴者；所述预设水深阈值根据穿戴者的身高设置。

优选的，根据该水深达到的预警级别发出相应的预警信息，进一步包括：

将相应的预警声音信息通过骨传导的方式告知穿戴者和/或通过震动的方式将预警信息告知穿戴者。

本发明还提供一种水深测量装置，应用于可穿戴设备，包括：

环境检测模块，用于检测当前所处的环境；

压力传感器，置于可穿戴设备中，当环境监测模块判断当前处于水环境中，所述压力传感器检测高低液面的压差；

超声波传感器，置于可穿戴设备中，用于朝向水底发射超声波信号；

计算模块，用于根据压力传感器检测的高低液面的压差得到水的密度，根据计算模块计算得到的水的密度得到可穿戴设备距离水面的第一距离，根据置于可穿戴设备中的超声波传感器发射的超声波测量可穿戴设备距离水底的第二距离，及根据所述第一距离和第二距离得到可穿戴设备当前所处位置的水深，完成水深的测量。

优选的，在计算模块中，进一步包括：

第一压力值采集单元，用于采集压力传感器检测到的压力值，所述可穿戴设备中设有位于不同位置的两个用于检测水密度的压力传感器；

压差计算单元，用于根据所述第一压力值采集单元采集到的两个压力传感器检测到的压力值计算得到压差；

第一压强差计算单元，用于根据所述压差计算单元计算得到的压差及压力传感器中水压的作用面积计算得到压强差；

第一水密度计算单元，用于根据所述第一压强差计算单元计算得到的所述压强差及两个压力传感器在可穿戴设备中的高度差计算得到水的密度；

或，在计算模块中，进一步包括：

压差采集单元，用于采集压力传感器检测到的压差，所述压力传感器为双法兰压力传感器；

第二压强差计算单元，用于根据所述压差采集单元采集到的压差及压力传感器中水压的作用面积计算得到压强差；

第二水密度计算单元，用于根据所述第二压强差计算单元计算得到的压强差及压力传感器中测量两端的高度差计算得到水的密度。

优选的，所述计算模块中，进一步包括：

第二压力值采集单元，用于采集预先设定的用于测量第一距离的压力传感器检测的压力值；

压强计算单元，用于根据所述第二压力值采集单元采集的压力值及该压力传感器中水压的作用面积得到该压力传感器所在位置的压强；

第三压强差计算单元，将所述压强计算单元计算得到的压力传感器所在位置的压强减去大气压强得到差值；

第一距离计算单元，用于根据第三压强差计算单元计算得到的差值及水的密度计算得到可穿戴设备距离水面的第一距离。

优选的，所述水深测量装置中还包括：

比较模块，用于将计算模块计算得到的水深与预设水深阈值进行比较；

预警模块，当比较模块判断水深达到水深阈值，根据该水深达到的预警级别发出相应的预警信息，提醒穿戴者；所述预设水深阈值根据穿戴者的身高设置。

优选的，在所述预警模块中，将相应的预警声音信息通过骨传导的方式告知穿戴者和/或通过震动的方式将预警信息告知穿戴者。

通过本发明提供的水深测量方法及装置，能够带来以下至少一种有益效果：

1、本发明中首先通过压力传感器检测高低液面的压差的方式计算水的密度，之后通过压力传感器测得的可穿戴设备距离水面的第一距离，其根据水的真实密度进行第一距离的计算，相比于现有技术中使用纯净水的密度作为当前水的密度进行计算来说，该方法计算得到第一距离显然更加准确。

2、本发明中除了测量可穿戴设备距离水面的第一距离之外，同时通过超声波传感器测量可穿戴设备距离水底的第二距离，进而根据第一距离和第二距离得到水的深度值，并根据该水深进行预警，相比于现有技术中仅通过第一距离或第二距离进行预警来说，该方法显然更有参考价值，保证穿戴者在水环境中的安全。

3、本发明中通过震动的方式进行预警，和/或通过将预警声音信息通过骨传导的方式进行预警，让穿戴者及时知道当前的水深及危害，进一步提升了穿戴者在水中的安全性能。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施例，对一种水深测量方法及装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明中水深测量方法的第一个实施例的流程图；

图2是本发明中水深测量方法的第二个实施例的流程图；

图3是本发明中水深测量方法的第三个实施例的流程图；

图4是本发明中水深测量方法的第四个实施例的流程图；

图5是本发明中水深测量方法的第七个实施例的流程图；

图6是本发明中水深测量装置的第十个实施例的结构示意图；

图7是本发明中水深测量装置的第十一个实施例的结构示意图；

图8是本发明中水深测量装置的第十二个实施例的结构示意图；

图9是本发明中水深测量装置的第十三个实施例的结构示意图；

图10是本发明中水深测量装置的第十六个实施例的结构示意图。

附图标号说明：

100-水深测量装置，110-环境检测模块，120-压力传感器，

130-超声波传感器，140-计算模块，141-第一压力值采集单元，

142-压差计算单元，143-第一压强差计算单元，144-第一水密度计算单元，

145-压差采集单元，146-第二压强差计算单元，147-第二水密度计算单元，

148-第二压力值采集单元，149-压强计算单元，151-第三压强差计算单元，

152-第一距离计算单元，150-比较模块，160-预警模块。

具体实施例

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施例。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施例。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

本发明的第一实施例，如图1所示，一种水深测量方法，包括：

s100检测当前所处的环境，若判断当前处于水环境中，则根据置于可穿戴设备中的压力传感器检测的高低液面的压差得到水的密度；

s200根据水的密度得到可穿戴设备距离水面的第一距离；

s300使用超声波传感器测量可穿戴设备距离水底的第二距离；

s400根据第一距离和第二距离得到可穿戴设备当前所处位置的水深，完成水深的测量。

在本实施例中，该水深测量方法应用于可穿戴设备，该可穿戴设备可以为以手腕为支撑的智能手表、智能手环等产品，也可以为为头部为支撑的智能泳镜等产品。另外，在该可穿戴设备中配置有用于环境检测的环境检测传感器、用于检测液面压力的压力传感器及用于朝向水底发射超声波信号的超声波传感器之外，同时配置有用于控制可穿戴设备实现水深检测的中央处理器，接收环境检测传感器、压力传感器及超声波传感器检测到的数据并进行处理。

当穿戴者正确佩戴且正常启动了可穿戴设备，可穿戴设备开始检测当前所处的环境，这里的环境具体为是否处于水环境，通过预先配置在可穿戴设备中的环境检测传感器实现。在实际应用中，该环境检测传感器可以为水检测电极(预先将检测电极分别设置于可穿戴设备壳体两个侧面的接触点上)，在环境检测的过程中，若检测出可穿戴设备壳体上两个侧面的电极导通，则判定可穿戴设备当前处于水环境中，进入后续的水深测量步骤，控制可穿戴设备开启水压感应功能；否则判定当前不处于水环境中，不进入后续步骤。这里的水环境为游泳池、河流、大海等能够游泳或存在大量液态水的环境。

检测出可穿戴设备当前处于水环境中之后，根据置于可穿戴设备中的用于检测水密度的压力传感器检测的高低液面的压差得到水的密度，之后进一步通过同样置于可穿戴设备中用于测量距离水面距离的压力传感器测得第一距离h1。测量得到第一距离h1之后，进一步通过超声波传感器测量可穿戴设备距离水底的第二距离h2。

在测量第二距离h2的过程中，控制超声波传感器向重力方向上(朝向水底)发射超声波信号并开始计时t1(经由超声波传感器中的超声波发射器发射超声波信号)，当超声波传感器收到经由水底反射回来的超声波信号时停止计时t2(经由超声波传感器中的超声波接收器接收反射回来的超声波信号)。以此通过超声波信号在水中的传播速度v及超声波信号在水中传输的时间的一半，计算出可穿戴设备在竖直方向上距离水底的第二距离h2，即h2＝v*(t2-t1)/2。测量得到第二距离h2之后，即确定了可穿戴设备的当前所处位置的水深hc，hc＝h1+h2，完成了水深的检测，并将该值及其对应的检测时间进行存储，便于后续查看。

在本实施例中，可以将压力传感器和超声波传感器分别设置于可穿戴设备的表面，且穿戴者佩戴该可穿戴设备进入水环境时，压力传感器朝上(朝向水面的方向)，超声波传感器朝下(朝向水底的方向)。对于水深检测的频率，可以根据实际情况进行设定，如每秒检测一次，每5秒检测一次，甚至每10秒检测一次，这里不做具体限定，穿戴者在穿戴该可穿戴设备时可进行设定。

本发明第二实施例，是上述第一实施例的优化实施例，如图2所示，包括：

s110检测当前所处的环境，若判断当前处于水环境中，采集压力传感器检测到的压力值，可穿戴设备中设有位于不同位置的两个用于检测水密度的压力传感器；

s120根据两个压力传感器检测到的压力值计算得到压差；

s130根据计算得到的压差及压力传感器中水压的作用面积得到压强差；

s140根据压强差及两个压力传感器在可穿戴设备中的高度差得到水的密度；

s200根据水的密度得到可穿戴设备距离水面的第一距离；

s300使用超声波传感器测量可穿戴设备距离水底的第二距离；

s400根据第一距离和第二距离得到可穿戴设备当前所处位置的水深，完成水深的测量。

在本实施例中，当穿戴者正确佩戴且正常启动了可穿戴设备，可穿戴设备开始检测当前所处的环境，这里的环境具体为是否处于水环境，通过预先配置在可穿戴设备中的环境检测传感器实现。在实际应用中，该环境检测传感器可以为水检测电极(预先将检测电极分别设置于可穿戴设备壳体两个侧面的接触点上)，在环境检测的过程中，若检测出可穿戴设备壳体上两个侧面的电极导通，则判定可穿戴设备当前处于水环境中，进入后续的水深测量步骤。

具体，接收设置于可穿戴设置中不同位置的两个压力传感器感应的压力值f1和f2，并计算两个压力传感器检测到的压力值的差，得到压差δf＝|f1-f2|；之后，根据该压差和压力传感器中水压的作用面积s，得到两个压力传感器之间的压强差δp＝δf/s；最后根据该压强差及两个压力传感器在可穿戴设备中的高度差δh计算得到水的密度ρ＝δp/(g*δh)，其中，g为重力加速度。这里，在穿戴者正确佩戴可穿戴设备并使用时，两个压力传感器在该可穿戴设备中具备高度差δh，即两个压力传感器不能设置在同一水平面上。

在上述第一距离的计算过程中，基于的是两个压力传感器的水压作用面积相同，均为s；在其他实例中，当两个压力传感器的水压作用面积不同，且分别为s1和s2时，则在接收到两个压力传感器感应的压力值f1和f2之后，随即分别计算出两个压力传感器的压强值，p1＝f1/s1，p2＝f2/s2；之后再计算得到压强差δp＝|p1-p2|；最后根据该压强差及两个压力传感器在可穿戴设备中的高度差δh计算得到水的密度ρ＝δp/(g*δh)，其中，g为重力加速度。

得到水的密度之后，进一步通过同样置于可穿戴设备中用于测量距离水面距离的压力传感器测得第一距离h1，随后通过超声波传感器测量可穿戴设备距离水底的第二距离h2。在这一过程中，控制超声波传感器向重力方向上(朝向水底)发射超声波信号并开始计时t1(经由超声波传感器中的超声波发射器发射超声波信号)，当超声波传感器收到经由水底反射回来的超声波信号时停止计时t2(经由超声波传感器中的超声波接收器接收反射回来的超声波信号)。以此通过超声波信号在水中的传播速度v及超声波信号在水中传输的时间的一半，计算出可穿戴设备在竖直方向上距离水底的第二距离h2，即h2＝v*(t2-t1)/2。测量得到第二距离h2之后，即确定了可穿戴设备的当前所处位置的水深hc，hc＝h1+h2，完成了水深的检测。

本发明第三实施例，是上述第一实施例的优化实施例，如图3所示，包括：

s150检测当前所处的环境，若判断当前处于水环境中，采集压力传感器检测到的压差，压力传感器为双法兰压力传感器；

s160根据压差及压力传感器中水压的作用面积得到压强差；

s170根据压强差及压力传感器中测量两端的高度差得到水的密度；

s200根据水的密度得到可穿戴设备距离水面的第一距离；

s300使用超声波传感器测量可穿戴设备距离水底的第二距离；

s400根据第一距离和第二距离得到可穿戴设备当前所处位置的水深，完成水深的测量。

在本实施例中，当穿戴者正确佩戴且正常启动了可穿戴设备，可穿戴设备开始检测当前所处的环境，这里的环境具体为是否处于水环境，通过预先配置在可穿戴设备中的环境检测传感器实现。在实际应用中，该环境检测传感器可以为水检测电极(预先将检测电极分别设置于可穿戴设备壳体两个侧面的接触点上)，在环境检测的过程中，若检测出可穿戴设备壳体上两个侧面的电极导通，则判定可穿戴设备当前处于水环境中，进入后续的水深测量步骤。

具体，接收设置于可穿戴设置中双法兰压力传感器(测量压力传感器两端压力之差的变送器，有2个压力接口，分别为正压端和负压端，且一般情况下，正压端的压力应大于负压端的压力)感应的压差δf；之后，根据该压差和双法兰压力传感器中水压的作用面积s，得到压强差δp＝δf/s；最后根据该压强差及压力传感器中测量两端(上述正压端和负压端)的高度差δh计算得到水的密度ρ＝δp/(g*δh)，其中，g为重力加速度。

得到水的密度之后，进一步通过同样置于可穿戴设备中用于测量距离水面距离的压力传感器测得第一距离h1，随后通过超声波传感器测量可穿戴设备距离水底的第二距离h2。在这一过程中，控制超声波传感器向重力方向上(朝向水底)发射超声波信号并开始计时t1(经由超声波传感器中的超声波发射器发射超声波信号)，当超声波传感器收到经由水底反射回来的超声波信号时停止计时t2(经由超声波传感器中的超声波接收器接收反射回来的超声波信号)。以此通过超声波信号在水中的传播速度v及超声波信号在水中传输的时间的一半，计算出可穿戴设备在竖直方向上距离水底的第二距离h2，即h2＝v*(t2-t1)/2。测量得到第二距离h2之后，即确定了可穿戴设备的当前所处位置的水深hc，hc＝h1+h2，完成了水深的检测。

本发明第四实施例，是上述第一实施例的优化实施例，如图4所示，包括：

s100检测当前所处的环境，若判断当前处于水环境中，则根据置于可穿戴设备中的压力传感器检测的高低液面的压差得到水的密度；

s210采集预先设定的用于测量第一距离的压力传感器检测的压力值；

s220根据压力值及该压力传感器中水压的作用面积得到该压力传感器所在位置的压强；

s230将压力传感器所在位置的压强减去大气压强得到差值；

s240根据差值及水的密度得到可穿戴设备距离水面的第一距离；

s300使用超声波传感器测量可穿戴设备距离水底的第二距离；

s400根据第一距离和第二距离得到可穿戴设备当前所处位置的水深，完成水深的测量。

在本实施例中，当穿戴者正确佩戴且正常启动了可穿戴设备，可穿戴设备开始检测当前所处的环境，这里的环境具体为是否处于水环境，通过预先配置在可穿戴设备中的环境检测传感器实现。在实际应用中，该环境检测传感器可以为水检测电极(预先将检测电极分别设置于可穿戴设备壳体两个侧面的接触点上)，在环境检测的过程中，若检测出可穿戴设备壳体上两个侧面的电极导通，则判定可穿戴设备当前处于水环境中，进入后续的水深测量步骤。

根据置于可穿戴设备中的用于检测水密度的压力传感器检测的高低液面的压差得到水的密度之后，接收预先设定的用于测量第一距离的压力传感器检测的压力值f3，并根据该压力值f3及该压力传感器中水压的作用面积s'得到该压力传感器所在位置的压强p3＝f3/s'。由于压力传感器所在位置的压强为大气压强p0和所处位置深度的水压之和，是以，之后将压力传感器所在位置的压强减去大气压强得到差值δp'＝p3-p0，并将该差值以此除重力加速和和水的密度得到可穿戴设备距离水面的第一距离h1＝δp'/(ρ*g)。

测量得到第一距离h1之后，进一步通过超声波传感器测量可穿戴设备距离水底的第二距离h2。具体，控制超声波传感器向重力方向上(朝向水底)发射超声波信号并开始计时t1(经由超声波传感器中的超声波发射器发射超声波信号)，当超声波传感器收到经由水底反射回来的超声波信号时停止计时t2(经由超声波传感器中的超声波接收器接收反射回来的超声波信号)。以此通过超声波信号在水中的传播速度v及超声波信号在水中传输的时间的一半，计算出可穿戴设备在竖直方向上距离水底的第二距离h2，即h2＝v*(t2-t1)/2。测量得到第二距离h2之后，即确定了可穿戴设备的当前所处位置的水深hc，hc＝h1+h2，完成了水深的检测。

结合本实施例和第二实施例得到第五种实施例(在该实施例中，用于测量第一距离的压力传感器可以为两个用于检测水密度的压力传感器中的一个，也可以不是两个用于检测水密度的压力传感器中的一个，根据实际情况进行设定)，结合本实施和第三实施例得到第六种实施例，不做赘述。

本发明第七实施例，是上述第一实施例的优化实施例，如图5所示，包括：

s100检测当前所处的环境，若判断当前处于水环境中，则根据置于可穿戴设备中的压力传感器检测的高低液面的压差得到水的密度；

s200根据水的密度得到可穿戴设备距离水面的第一距离；

s300使用超声波传感器测量可穿戴设备距离水底的第二距离；

s400根据第一距离和第二距离得到可穿戴设备当前所处位置的水深，完成水深的测量；

s500将测量的水深与预设水深阈值进行比较，若测量的水深达到水深阈值，根据该水深达到的预警级别发出相应的预警信息，提醒穿戴者；预设水深阈值根据穿戴者的身高设置。

在本实施例中，当穿戴者正确佩戴且正常启动了可穿戴设备，检测出可穿戴设备当前处于水环境中之后，根据置于可穿戴设备中的用于检测水密度的压力传感器检测的高低液面的压差得到水的密度，之后进一步通过同样置于可穿戴设备中用于测量距离水面距离的压力传感器测得第一距离h1。测量得到第一距离h1之后，进一步通过超声波传感器测量可穿戴设备距离水底的第二距离h2，以此计算得到水的深度。

测得水的深度之后，将该水深与预设水深阈值进行比较，当水深达到水深阈值时，则发出相应的预警信息。由于每个人的身高有差异，尤其是成人和儿童身高差异较大，是以根据穿戴者的身高设置水深阈值才能真正实现预警的目的。在设置水深阈值的时候，可以根据水深达到身高的百分比设定不同的预警级别，如，当水深达到身高的30％，设定为一级预警，指示穿戴者已经湿水；当水深达到身高的50％，设定为二级预警，指示穿戴者开始进入深水区域；水深达到身高的70％，设定为三级预警，指示穿戴者已经进入深水位置；水深达到身高的100％甚至超高身高，设定为四级预警，指示佩戴者可能已经出现溺水的情况。也可以参照身高，根据水深设定不同的预警级别，如，当佩戴者身高180cm(厘米)，当水深达到50cm，设定为一级预警，指示穿戴者已经湿水；当水深达到90cm，设定为二级预警，指示穿戴者开始进入深水区域；当水深达到130cm，设定为三级预警，指示穿戴者已经进入深水位置；当水深达到180cm甚至超过180cm，，指示佩戴者可能已经出现溺水的情况。

对于各预警级别对应的预警信息，根据不同的预警级别进行设定，如，当预警信息为通过靠近佩戴者皮肤的位置输出震动信号，则根据不同的预警级别设定不同的震动频率对穿戴者进行提示，预警级别越高，震动频率越高，以此，穿戴者能够及时感知到当前的涉水情况。

在本实施例中，除了通过震动的方式传递预警信号，还可以通过骨传导的方式将预警语音信息传递给穿戴者，预先根据不同的预警等级设定不同的预警语音信息，如，对于一级预警，设定预警语音信息“您已湿水”；对于二级预警，设定预警语音信息“您即将进入深水区域”；对于三级预警，设定预警语音信息“您已进入深水区域”；对于四级预警，设定预警语音信息“您可能出现溺水”。骨传导时声波传导到内耳的一种方式，其借助于一定的介质(头部的颞骨)进行声音的传播，最终以声波的方式直接将声音传导至听觉神经，不再需要通过空气先传到耳膜，再到达听觉神经。为了实现预警语音信息的骨传导，可穿戴设备中设置蓝牙模块，穿戴者佩戴与之通信连接的蓝牙耳机即可实现目的。在这一过程中，无需通过耳道传递声音，也就不用担心外界嘈杂的声音会影响穿戴者对预警语音信息的接收；同时，穿戴者还同时能够听到周围的环境声音，不会处于“耳盲”状态，有效避免了一些危险情况的发生，提高了穿戴者安全性的同时，能够更准确的接收预警语音信息。

在本实例中，可穿戴设备具有溺水监控功能，当接收到穿戴者在可穿戴设备中输入的针对溺水监控功能的开启指令或者在接收到预先与可穿戴设备建立无线连接的至少一个终端设备(监控设备)中的任意一个终端设备发送的针对溺水监控功能的开启指令时，可穿戴设备根据接收到的开启指令开启其溺水监控功能。

当当前水深大于水深预设深度阈值时，可穿戴设备进一步判断可穿戴设备的穿戴者所处的水环境存在潜在的危险，并向预先设置的至少一个预警平台(监控平台，如110报警平台、120急救平台等)发送对应的预警信号，触发预警平台向监控人员发出声音预警，当监控人员确定可穿戴设备的穿戴者为安全状态时，监控人员可手动控制预警平台停止发出声音预警；还可以向预先与可穿戴设备建立无线连接的终端设备(如移动电话、pc端)等发送预警信号，终端设备接收到预警信号后以声光报警的方式提醒监控人员。对于预警信息的发送形式，可以以短信方式、即时通信消息的方式或呼叫请求的方式实现，其中，当以呼叫请求的方式发送预警信号时，在成功建立通话连接后，可穿戴设备自动播放求救语音作为求救通话语音。可穿戴设备中还可以包括定位模块，当需要向预警平台/终端设备发送预警信息时，同时将当前的位置信息发送出去，便于救援。

结合本实施例和第二实施例得到第八种实施例，结合本实施和第三实施例得到第九种实施例，不做赘述。

对上述第一实施例到第九实施例进行改进，可穿戴设备除了检测水深之外，还可以检测入水的时间，具体，当检测到可穿戴设备处于水环境中，压力传感器开始检测压力值，计时器记录该时间作为基准时间点，并以该基准时间点为基础累加计时直到压力传感器检测不到水压力时，停止计时，得到入水时长并进行存储。在这之前，还可以根据检测到的入水时长设置预警信息，避免穿戴者在水中时间过长或因在水中时间过长损坏可穿戴设备。在设置预警信息时，还可以结合水深和入水时长一起根据实际情况进行设定。此外，还可以根据预设频率检测水温，结合入水时间设置预警信息，避免穿戴者在水温较低的环境中时间过长影响身体或因在水温较低的环境中时间过长损坏可穿戴设备。可穿戴设备中还可以包括定位模块，当需要向预警平台/终端设备发送预警信息时，同时将当前的位置信息发送出去，便于救援。

本发明第十实施例，如图6所示，一种水深测量装置100，包括：

环境检测模块110，用于检测当前所处的环境；

压力传感器120，置于可穿戴设备中，当环境监测模块判断当前处于水环境中，压力传感器120检测高低液面的压差；

超声波传感器130，置于可穿戴设备中，用于朝向水底发射超声波信号；

计算模块140，用于根据压力传感器120检测的高低液面的压差得到水的密度，根据计算模块计算得到的水的密度得到可穿戴设备距离水面的第一距离，根据置于可穿戴设备中的超声波传感器130发射的超声波测量可穿戴设备距离水底的第二距离，及根据第一距离和第二距离得到可穿戴设备当前所处位置的水深，完成水深的测量。

在本实施例中，该水深测量装置100应用于可穿戴设备，该可穿戴设备可以为以手腕为支撑的智能手表、智能手环等产品，也可以为为头部为支撑的智能泳镜等产品。另外，在该可穿戴设备中配置有用于环境检测的环境检测模块110、用于检测液面压力的压力传感器120及用于朝向水底发射超声波信号的超声波传感器130之外，同时配置有用于控制可穿戴设备实现水深检测的中央处理器，接收环境检测模块110、压力传感器120及超声波传感器130检测到的数据并进行处理。

当穿戴者正确佩戴且正常启动了可穿戴设备，环境检测模块110开始检测当前所处的环境，这里的环境具体为是否处于水环境，通过预先配置在可穿戴设备中的环境检测模块110实现。在实际应用中，该环境检测模块110可以为水检测电极(预先将检测电极分别设置于可穿戴设备壳体两个侧面的接触点上)，在环境检测的过程中，若检测出可穿戴设备壳体上两个侧面的电极导通，则判定可穿戴设备当前处于水环境中，进入后续的水深测量步骤，控制可穿戴设备开启水压感应功能；否则判定当前不处于水环境中，不进入后续步骤。这里的水环境为游泳池、河流、大海等能够游泳或存在大量液态水的环境。

检测出可穿戴设备当前处于水环境中之后，计算模块140根据置于可穿戴设备中的用于检测水密度的压力传感器检测的高低液面的压差得到水的密度，之后进一步通过同样置于可穿戴设备中用于测量距离水面距离的压力传感器计算得到第一距离h1。测量得到第一距离h1之后，进一步通过超声波传感器130计算可穿戴设备距离水底的第二距离h2。

在测量第二距离h2的过程中，控制超声波传感器130向重力方向上(朝向水底)发射超声波信号并开始计时t1(经由超声波传感器130中的超声波发射器发射超声波信号)，当超声波传感器130收到经由水底反射回来的超声波信号时停止计时t2(经由超声波传感器130中的超声波接收器接收反射回来的超声波信号)。以此计算模块140通过超声波信号在水中的传播速度v及超声波信号在水中传输的时间的一半，计算出可穿戴设备在竖直方向上距离水底的第二距离h2，即h2＝v*(t2-t1)/2。计算得到第二距离h2之后，即确定了可穿戴设备的当前所处位置的水深hc，hc＝h1+h2，完成了水深的检测，并将该值及其对应的检测时间进行存储，便于后续查看。

在本实施例中，可以将压力传感器120和超声波传感器130分别设置于可穿戴设备的表面，且穿戴者佩戴该可穿戴设备进入水环境时，压力传感器120朝上(朝向水面的方向)，超声波传感器130朝下(朝向水底的方向)。对于水深检测的频率，可以根据实际情况进行设定，如每秒检测一次，每5秒检测一次，甚至每10秒检测一次，这里不做具体限定，穿戴者在穿戴该可穿戴设备时可进行设定。

本发明第十一实施例，是上述第十实施例的优化实施例，如图7所示，包括：

环境检测模块110，用于检测当前所处的环境；

压力传感器120，置于可穿戴设备中，当环境监测模块判断当前处于水环境中，压力传感器120检测高低液面的压差；

超声波传感器130，置于可穿戴设备中，用于朝向水底发射超声波信号；

计算模块140，用于根据压力传感器120检测的高低液面的压差得到水的密度，根据计算模块140计算得到的水的密度得到可穿戴设备距离水面的第一距离，根据置于可穿戴设备中的超声波传感器130发射的超声波测量可穿戴设备距离水底的第二距离，及根据第一距离和第二距离得到可穿戴设备当前所处位置的水深，完成水深的测量。

在计算模块140中进一步包括：

第一压力值采集单元141，用于采集压力传感器检测到的压力值，可穿戴设备中设有位于不同位置的两个用于检测水密度的压力传感器；

压差计算单元142，用于根据第一压力值采集单元141采集到的两个压力传感器检测到的压力值计算得到压差；

第一压强差计算单元143，用于根据压差计算单元142计算得到的压差及压力传感器中水压的作用面积计算得到压强差；

第一水密度计算单元144，用于根据第一压强差计算单元143计算得到的压强差及两个压力传感器在可穿戴设备中的高度差计算得到水的密度；

在本实施例中，当穿戴者正确佩戴且正常启动了可穿戴设备，可穿戴设备开始检测当前所处的环境，这里的环境具体为是否处于水环境，通过预先配置在可穿戴设备中的环境检测模块110实现。在实际应用中，该环境检测模块110可以为水检测电极(预先将检测电极分别设置于可穿戴设备壳体两个侧面的接触点上)，在环境检测的过程中，若检测出可穿戴设备壳体上两个侧面的电极导通，则判定可穿戴设备当前处于水环境中，进入后续的水深测量步骤。

具体，第一压力值采集单元141采集到设置于可穿戴设置中不同位置的两个压力传感器感应的压力值f1和f2之后，压差计算单元142计算两个压力传感器检测到的压力值的差，得到压差δf＝|f1-f2|；之后，第一压强计算单元149根据该压差和压力传感器中水压的作用面积s，计算得到两个压力传感器之间的压强差δp＝δf/s；最后第一水密度计算单元144根据该压强差及两个压力传感器在可穿戴设备中的高度差δh计算得到水的密度ρ＝δp/(g*δh)，其中，g为重力加速度。这里，在穿戴者正确佩戴可穿戴设备并使用时，两个压力传感器在该可穿戴设备中具备高度差δh，即两个压力传感器不能设置在同一水平面上。

在上述第一距离的计算过程中，基于的是两个压力传感器的水压作用面积相同，均为s；在其他实例中，当两个压力传感器的水压作用面积不同，且分别为s1和s2时，则在第一压力值采集单元141采集到两个压力传感器感应的压力值f1和f2之后，压差计算单元142随即分别计算出两个压力传感器的压强值，p1＝f1/s1，p2＝f2/s2；之后第一压强计算单元149再计算得到压强差δp＝|p1-p2|；最后第一水密度计算单元144根据该压强差及两个压力传感器在可穿戴设备中的高度差δh计算得到水的密度ρ＝δp/(g*δh)，其中，g为重力加速度。

得到水的密度之后，计算模块140进一步通过同样置于可穿戴设备中用于测量距离水面距离的压力传感器测得第一距离h1，随后通过超声波传感器130测量可穿戴设备距离水底的第二距离h2。在这一过程中，控制超声波传感器130向重力方向上(朝向水底)发射超声波信号并开始计时t1(经由超声波传感器130中的超声波发射器发射超声波信号)，当超声波传感器130收到经由水底反射回来的超声波信号时停止计时t2(经由超声波传感器130中的超声波接收器接收反射回来的超声波信号)。以此计算模块140通过超声波信号在水中的传播速度v及超声波信号在水中传输的时间的一半，计算出可穿戴设备在竖直方向上距离水底的第二距离h2，即h2＝v*(t2-t1)/2。计算得到第二距离h2之后，即确定了可穿戴设备的当前所处位置的水深hc，hc＝h1+h2，完成了水深的检测，并将该值及其对应的检测时间进行存储，便于后续查看。

本发明第十二实施例，是上述第十实施例的优化实施例，如图8所示，包括：

环境检测模块110，用于检测当前所处的环境；

压力传感器120，置于可穿戴设备中，当环境监测模块判断当前处于水环境中，压力传感器120检测高低液面的压差；

超声波传感器130，置于可穿戴设备中，用于朝向水底发射超声波信号；

计算模块140，用于根据压力传感器120检测的高低液面的压差得到水的密度，根据密度计算模块140计算得到的水的密度得到可穿戴设备距离水面的第一距离，根据置于可穿戴设备中的超声波传感器130发射的超声波测量可穿戴设备距离水底的第二距离，及根据第一距离和第二距离得到可穿戴设备当前所处位置的水深，完成水深的测量。

在计算模块140中，进一步包括：

压差采集单元145，用于采集压力传感器检测到的压差，压力传感器为双法兰压力传感器；

第二压强差计算单元146，用于根据压差采集单元145采集到的压差及压力传感器中水压的作用面积计算得到压强差；

第二水密度计算单元147，用于根据第二压强差计算单元146计算得到的压强差及压力传感器中测量两端的高度差计算得到水的密度。

在本实施例中，当穿戴者正确佩戴且正常启动了可穿戴设备，可穿戴设备开始检测当前所处的环境，这里的环境具体为是否处于水环境，通过预先配置在可穿戴设备中的环境检测模块110实现。在实际应用中，该环境检测模块110可以为水检测电极(预先将检测电极分别设置于可穿戴设备壳体两个侧面的接触点上)，在环境检测的过程中，若检测出可穿戴设备壳体上两个侧面的电极导通，则判定可穿戴设备当前处于水环境中，进入后续的水深测量步骤。

具体，压差采集单元145采集设置于可穿戴设置中双法兰压力传感器(测量压力传感器两端压力之差的变送器，有2个压力接口，分别为正压端和负压端，且一般情况下，正压端的压力应大于负压端的压力)感应的压差δf；之后，第二压强差计算单元146根据该压差和双法兰压力传感器中水压的作用面积s，得到压强差δp＝δf/s；最后第二水密度计算单元147根据该压强差及压力传感器中测量两端(上述正压端和负压端)的高度差δh计算得到水的密度ρ＝δp/(g*δh)，其中，g为重力加速度。

得到水的密度之后，计算模块140进一步通过同样置于可穿戴设备中用于测量距离水面距离的压力传感器测得第一距离h1，随后通过超声波传感器130测量可穿戴设备距离水底的第二距离h2。在这一过程中，控制超声波传感器130向重力方向上(朝向水底)发射超声波信号并开始计时t1(经由超声波传感器130中的超声波发射器发射超声波信号)，当超声波传感器130收到经由水底反射回来的超声波信号时停止计时t2(经由超声波传感器130中的超声波接收器接收反射回来的超声波信号)。以此计算模块140通过超声波信号在水中的传播速度v及超声波信号在水中传输的时间的一半，计算出可穿戴设备在竖直方向上距离水底的第二距离h2，即h2＝v*(t2-t1)/2。计算得到第二距离h2之后，即确定了可穿戴设备的当前所处位置的水深hc，hc＝h1+h2，完成了水深的检测，并将该值及其对应的检测时间进行存储，便于后续查看。

本发明第十三实施例，是上述第十实施例的优化实施例，如图9所示，包括：

环境检测模块110，用于检测当前所处的环境；

压力传感器120，置于可穿戴设备中，当环境监测模块判断当前处于水环境中，压力传感器120检测高低液面的压差；

超声波传感器130，置于可穿戴设备中，用于朝向水底发射超声波信号；

计算模块140，用于根据压力传感器120检测的高低液面的压差得到水的密度，根据密度计算模块140计算得到的水的密度得到可穿戴设备距离水面的第一距离，根据置于可穿戴设备中的超声波传感器130发射的超声波测量可穿戴设备距离水底的第二距离，及根据第一距离和第二距离得到可穿戴设备当前所处位置的水深，完成水深的测量。

计算模块140中，进一步包括：

第二压力值采集单元148，用于采集预先设定的用于测量第一距离的压力传感器检测的压力值；

压强计算单元149，用于根据第二压力值采集单元148采集的压力值及该压力传感器中水压的作用面积得到该压力传感器所在位置的压强；

第三压强差计算单元151，将压强计算单元149计算得到的压力传感器所在位置的压强减去大气压强得到差值；

第一距离计算单元152，用于根据第三压强差计算单元151计算得到的差值及水的密度计算得到可穿戴设备距离水面的第一距离。

在本实施例中，当穿戴者正确佩戴且正常启动了可穿戴设备，可穿戴设备开始检测当前所处的环境，这里的环境具体为是否处于水环境，通过预先配置在可穿戴设备中的环境检测模块110实现。在实际应用中，该环境检测模块110可以为水检测电极(预先将检测电极分别设置于可穿戴设备壳体两个侧面的接触点上)，在环境检测的过程中，若检测出可穿戴设备壳体上两个侧面的电极导通，则判定可穿戴设备当前处于水环境中，进入后续的水深测量步骤。

根据置于可穿戴设备中的用于检测水密度的压力传感器检测的高低液面的压差计算得到水的密度之后，第二压力值采集单元148接收预先设定的用于测量第一距离的压力传感器检测的压力值f3，压强计算单元149根据该压力值f3及该压力传感器中水压的作用面积s'得到该压力传感器所在位置的压强p3＝f3/s'。由于压力传感器所在位置的压强为大气压强p0和所处位置深度的水压之和，是以，之后第三压强差计算单元151将压力传感器所在位置的压强减去大气压强得到差值δp'＝p3-p0，第一距离计算单元152将该差值以此除重力加速和和水的密度得到可穿戴设备距离水面的第一距离h1＝δp'/(ρ*g)。

测量得到第一距离h1之后，计算模块140进一步通过超声波传感器130测量可穿戴设备距离水底的第二距离h2。具体，控制超声波传感器130向重力方向上(朝向水底)发射超声波信号并开始计时t1(经由超声波传感器130中的超声波发射器发射超声波信号)，当超声波传感器130收到经由水底反射回来的超声波信号时停止计时t2(经由超声波传感器130中的超声波接收器接收反射回来的超声波信号)。以此通过超声波信号在水中的传播速度v及超声波信号在水中传输的时间的一半，计算出可穿戴设备在竖直方向上距离水底的第二距离h2，即h2＝v*(t2-t1)/2。测量得到第二距离h2之后，即确定了可穿戴设备的当前所处位置的水深hc，hc＝h1+h2，完成了水深的检测。

结合本实施例和第十一实施例得到第十四种实施例(在该实施例中，用于测量第一距离的压力传感器可以为两个用于检测水密度的压力传感器中的一个，也可以不是两个用于检测水密度的压力传感器中的一个，根据实际情况进行设定)，结合本实施和第十五实施例得到第六种实施例，不做赘述。

本发明第十六实施例，是上述第十实施例的优化实施例，如图10所示，包括：

环境检测模块110，用于检测当前所处的环境；

压力传感器120，置于可穿戴设备中，当环境监测模块判断当前处于水环境中，压力传感器120检测高低液面的压差；

超声波传感器130，置于可穿戴设备中，用于朝向水底发射超声波信号；

计算模块140，用于根据压力传感器120检测的高低液面的压差得到水的密度，根据密度计算模块140计算得到的水的密度得到可穿戴设备距离水面的第一距离，根据置于可穿戴设备中的超声波传感器130发射的超声波测量可穿戴设备距离水底的第二距离，及根据第一距离和第二距离得到可穿戴设备当前所处位置的水深，完成水深的测量；

比较模块150，用于将计算模块140计算得到的水深与预设水深阈值进行比较；

预警模块160，当比较模块150判断水深达到水深阈值，根据该水深达到的预警级别发出相应的预警信息，提醒穿戴者；预设水深阈值根据穿戴者的身高设置。

在本实施例中，当穿戴者正确佩戴且正常启动了可穿戴设备，环境检测模块110检测出可穿戴设备当前处于水环境中之后，计算模块140根据置于可穿戴设备中的用于检测水密度的压力传感器检测的高低液面的压差得到水的密度，之后进一步通过同样置于可穿戴设备中用于测量距离水面距离的压力传感器测得第一距离h1。计算得到第一距离h1之后，进一步通过超声波传感器130测量可穿戴设备距离水底的第二距离h2，以此计算得到水的深度。

计算得到水的深度之后，比较模块150将该水深与预设水深阈值进行比较，当水深达到水深阈值时，预警模块160发出相应的预警信息。由于每个人的身高有差异，尤其是成人和儿童身高差异较大，是以根据穿戴者的身高设置水深阈值才能真正实现预警的目的。在设置水深阈值的时候(通过可穿戴设备中的配置模块进行设置)，可以根据水深达到身高的百分比设定不同的预警级别，如，当水深达到身高的30％，设定为一级预警，指示穿戴者已经湿水；当水深达到身高的50％，设定为二级预警，指示穿戴者开始进入深水区域；水深达到身高的70％，设定为三级预警，指示穿戴者已经进入深水位置；水深达到身高的100％甚至超高身高，设定为四级预警，指示佩戴者可能已经出现溺水的情况。也可以参照身高，根据水深设定不同的预警级别，如，当佩戴者身高180cm(厘米)，当水深达到50cm，设定为一级预警，指示穿戴者已经湿水；当水深达到90cm，设定为二级预警，指示穿戴者开始进入深水区域；当水深达到130cm，设定为三级预警，指示穿戴者已经进入深水位置；当水深达到180cm甚至超过180cm，，指示佩戴者可能已经出现溺水的情况。

对于各预警级别对应的预警信息，根据不同的预警级别进行设定，如，当预警信息为通过靠近佩戴者皮肤的位置输出震动信号(预警模块160为震动模块)，则根据不同的预警级别设定不同的震动频率对穿戴者进行提示，预警级别越高，震动频率越高，以此，穿戴者能够及时感知到当前的涉水情况。

在本实施例中，除了通过震动的方式传递预警信号，还可以通过骨传导的方式将预警语音信息传递给穿戴者，预先根据不同的预警等级设定不同的预警语音信息，如，对于一级预警，设定预警语音信息“您已湿水”；对于二级预警，设定预警语音信息“您即将进入深水区域”；对于三级预警，设定预警语音信息“您已进入深水区域”；对于四级预警，设定预警语音信息“您可能出现溺水”。骨传导时声波传导到内耳的一种方式，其借助于一定的介质(头部的颞骨)进行声音的传播，最终以声波的方式直接将声音传导至听觉神经，不再需要通过空气先传到耳膜，再到达听觉神经。为了实现预警语音信息的骨传导，可穿戴设备中设置蓝牙模块，穿戴者佩戴与之通信连接的蓝牙耳机即可实现目的。在这一过程中，无需通过耳道传递声音，也就不用担心外界嘈杂的声音会影响穿戴者对预警语音信息的接收；同时，穿戴者还同时能够听到周围的环境声音，不会处于“耳盲”状态，有效避免了一些危险情况的发生，提高了穿戴者安全性的同时，能够更准确的接收预警语音信息。

在本实例中，可穿戴设备包括通信模块，具有溺水监控功能，当接收到穿戴者在可穿戴设备中输入的针对溺水监控功能的开启指令或者在接收到预先与可穿戴设备建立无线连接的至少一个终端设备(监控设备)中的任意一个终端设备发送的针对溺水监控功能的开启指令时，可穿戴设备根据接收到的开启指令开启其溺水监控功能。

当当前水深大于水深预设深度阈值时，判断模块进一步判断可穿戴设备的穿戴者所处的水环境存在潜在的危险，通过通信模块向预先设置的至少一个预警平台(监控平台，如110报警平台、120急救平台等)发送对应的预警信号，触发预警平台向监控人员发出声音预警，当监控人员确定可穿戴设备的穿戴者为安全状态时，监控人员可手动控制预警平台停止发出声音预警；还可以向预先与可穿戴设备建立无线连接的终端设备(如移动电话、pc端)等发送预警信号，终端设备接收到预警信号后以声光报警的方式提醒监控人员。对于预警信息的发送形式，可以以短信方式、即时通信消息的方式或呼叫请求的方式实现，其中，当以呼叫请求的方式发送预警信号时，在成功建立通话连接后，可穿戴设备自动播放求救语音作为求救通话语音。可穿戴设备中还可以包括定位模块，当需要向预警平台/终端设备发送预警信息时，同时将当前的位置信息发送出去，便于救援。

结合本实施例和第十一实施例得到第十七种实施例，结合本实施和第十二实施例得到第十八种实施例，不做赘述。

对上述第十实施例到第十八实施例进行改进，可穿戴设备除了检测水深之外，还可以检测入水的时间，具体，当检测到可穿戴设备处于水环境中，压力传感器开始检测压力值，计时器记录该时间作为基准时间点，并以该基准时间点为基础累加计时直到压力传感器检测不到水压力时，停止计时，得到入水时长并进行存储。在这之前，还可以根据检测到的入水时长设置预警信息，避免穿戴者在水中时间过长或因在水中时间过长损坏可穿戴设备。在设置预警信息时，还可以结合水深和入水时长一起根据实际情况进行设定。此外，还可以根据预设频率通过水温检测传感器检测水温，结合入水时间设置预警信息，避免穿戴者在水温较低的环境中时间过长影响身体或因在水温较低的环境中时间过长损坏可穿戴设备。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。