[發明專利]一種提示安全信息的室外兒童游泳圈及其安全檢測方法有效
| 申請號： | 201910368014.1 | 申請日： | 2019-05-05 |
| 公開（公告）號： | CN109941407B | 公開（公告）日： | 2023-07-21 |
| 發明（設計）人： | 胡凱;丁益壯;張金希;丁楊 | 申請（專利權）人： | 南京信息工程大學 |
| 主分類號： | B63C9/15 | 分類號： | B63C9/15;B63C9/00;B63C9/20 |
| 代理公司： | 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204 | 代理人： | 柏尚春 |
| 地址： | 211800 江蘇*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 提示 安全 信息 室外 兒童 游泳 及其 檢測 方法 | ||
1.一種提示安全信息的室外兒童游泳圈的安全監測方法，其特征在于，
所述提示安全信息的室外兒童游泳圈包括：游泳圈本體(10)，均勻分布在游泳圈本體(10)外部上表面的壓力傳感器(1)，安裝在游泳圈本體(10)外部的發光報警模塊和防水開關(9)以及位于游泳圈本體(10)內部的氣壓傳感器(2)、電源模塊(4)和控制模塊；所述的游泳圈本體(10)內設有多個氣囊；
控制模塊與壓力傳感器(1)、氣壓傳感器(2)、發光報警模塊和電源模塊(4)連接，所述的控制模塊包括核心電路部分(6)、人機交互部分(7)和天線部分(8)；
所述的核心電路部分(6)包括核心控制模塊、定位裝置和無線傳輸模塊；
所述的人機交互部分(7)包括防水LED顯示屏、控制按鍵、防水音樂播放器和防水USB接口；
所述安全監測方法的具體步驟如下：
步驟一、游泳圈上的N個壓力傳感器(1)分別設置在游泳圈本體(10)外表面上下2層，每層各有N/2個傳感器，將使用時水面上的壓力傳感器(1)組設為A組，水面下的壓力傳感器(1)組設為B組；
設A組的N/2傳感器在tn時刻受到的力為：
設B組的N/2傳感器在tn時刻受到的力為：
步驟二、計算A、B組的N/2傳感器在tn時刻受到力的平均值avgFAtn、avgFBtn為：
步驟三、計算出A、B組的N/2傳感器在tn時刻受到力的方差varF?Atn、varF?Btn為：
步驟四、選出varFAtn、varFBtn中大小值maxvar、minvar：
maxvar＝max(varFAtn，varFBtn)；
minvar＝min(varFAtn，varFBtn)；
其中符號max和min表達的是選出最大值和最小值的過程；
步驟五、計算出方差比Pvar：
步驟六、判斷狀態
設定閾值Tvar；
如果PvarTvar，那么判定為單面漂浮，游泳圈為橫向姿態，并根據maxvar所對應的面，判斷出A和B哪個面在上，另一個面在下；
如果Pvar＝Tvar，那么判定為前進泳姿，游泳圈為縱向姿態，并計算出所有N個傳感器此時最大的力：
步驟七、如果是單面漂浮，游泳圈為橫向姿態時，計算水面下的面的所有傳感器受力之和totalFCtn；
然后，把該值作為此刻游泳圈垂直方向受力值Ftn，用于進一步判斷出使用人員的狀態；
如果是前進泳姿，游泳圈為縱向姿態時，此刻傳感器的數據為水壓的橫向壓力，該橫向壓力與傳感器在水下的深度相關，而傳感器在水下的深度又與游泳圈垂直方向受力值Ftn是線性關系，那么利用步驟六的結果得出Ftn：
Ftn＝Coh*maxFtn+Cob；
其中Coh和Cob是一個常數，它們與游泳圈的材料、半徑相關，需要在確定好游泳圈的材料、半徑后，通過在實驗室不斷測試在不同的Ftn和maxFtn之間的關系，然后用一次線性擬合的方法計算出Coh和Cob；
步驟八、判斷異常
無論是橫向狀態下的totalFCtn和縱向狀態下的Ftn都反映的是不同重量的使用者下，水對游泳圈的浮力，在使用前，在監護人確認安全情況狀態下，設置好正常狀態下的受力，那么在使用時，當判斷好是橫向還是縱向情況下，這種浮力均不應該變化過大；
如果損失過大，那么就說明使用者脫離游泳圈，即可判斷出現危險，需要報警；
如果增加過大，那么就說明有過重的物體壓在游泳圈上，或者游泳圈失去浮力，正在水中下墜，這種危險情況也需要報警；
于是，在使用時，首先由監護人確認安全的情況下，對兒童在正常狀態下的游泳圈，橫向狀態下的totalFCtn和縱向狀態下的Ftn進行設置，得到一個因人而異的標準值，橫向狀態下的totalFCtn_normal和縱向狀態下的Ftn_normal；
然后設置變化上閾值比例τd_up、下閾值比例Td_down、時間閾值T_danger；
使用時，不斷檢測是橫向狀態還是縱向狀態；
如果是橫向狀態，然后繼續判斷當前的totalFCtn和設置的totalFCtn_normal的差，與totalFCtn_normal的比例，如果超過變化上閾值比例Td_up和下閾值比例Td_down，并且時間大于等于時間閾值T_danger，那么就報警；
如果是縱向狀態，然后繼續判斷當前的Ftn和設置的Ftn_normal的差，與Ftn_normal的比例，如果超過變化上閾值比例Td_up和下閾值比例Td_down，并且時間大于等于時間閾值T_danger，那么就報警；
當游泳圈與手機的距離超過安全范圍時，且時間大于等于時間閾值T_danger，也報警，其方法為采用游泳圈的定位裝置信息與監護人的手機定位信息做對比。
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