危险水域落水警报与救援装置

张鹏 陈娱

摘要：中国平均每年有将近四万多名儿童死于溺水，我们装置的作用就是减少这些血淋淋的数据。本装置集落水探测、落水警报、语音提示呼救、救援、GPS定位、无线GPS及图像传输、自发电及电力储存、信息收集功能于一体，采用悬浮灯塔式设计使之能在水面上固定。

关键词：危险水域落水者警报救援

1 工作原理

（1）落水检测：此装置前后安有两个红外传感器，检测范围360°全覆盖，直径检测距离达10米，通过红外传感器检测人的出现。后方同时安置有声音传感器，声音传感器通过电位器将声音阀值调至55分贝（人正常说话的声音是50分贝左右），当声音高过此阀值，D0引脚输出低电平。两种传感器共同作用作为落水检测的真实度保障。

（2）语音提示呼救播报：语音提示包括危险水域禁止进入和危险水域有人落水两种提示音，通过扩音器在野外水域高音传输，提醒周围人事故的发生以进行及时的救援。前者由置于装置前方的红外传感器控制，对于在江河湖泊等禁止游泳戏水水域将会对靠近该区域人员进行警报提示，将有效防止落水溺水事故发生。后者由置于装置后方的红外传感器及声音传感器共同控制。语音提示系统会将有人落水的信息进行放大并以语音形式传递，使之能对落水者进行快速救援，为落水者的生命安全提供保障。置于装置后的传感器同时控制落语音提示呼救播报开关、小型救援系统开关、传向安防室的无线经纬度及无线图像传输的开关。

（3）无线经纬度信息传输：GPS+GPRS的定位监控系统，使用最新的SIM900B无线模块低功耗实现数据传输。GPS经纬度数据通过GPRS无线传输到指定的服务器上，并通过Google地图进行精确定位。GPRS开关启动时，此装置会同时向指定的手机号发送经纬度信息，请求救援。

（4）无线图像采集及传输：摄像头无线GPRS图像采集及传输系统主要采用STM32+GPRS+OV2640+SD+EEPROM技术。此装置使用的CMOS摄像模块，将优质VGA的CMOS影像传感器与高度集成的影像处理器、嵌入式电源和高质量的透镜组结合在一起，输出事故发生当时的图像资料，从而安防系统调取图像资料进行最及时有效地救援。

（5）落水者的自救：自救为该装置通过红外传感与声音传感技术发现落水或溺水者，并通过超声波与红外交感定位技术对落水者进行方位与距离计算，将信息进行整合处理后发送至小型救援装置，并将救援装置（救生圈）送至落水者处使之自救。

（6）太阳能电池供电及电能的储存：

采用SYPO-120W多晶硅太阳能电池板与DC-DC升稳压模块加上NPP-85AH太阳能系统专用蓄电池与太阳能控制器CM30多组套件相配合保证整套装置用电需求。晴天时电池蓄电，晚上或阳光不足时放电。

作品效果图如下：

2 市场前景

作品拯救生命的社会意义、制造时低廉的成本，以及作品本身的全智能化自动化等脱颖而出的优点不仅使作品有巨大的实用价值，而且还有着较为深远的研发前景。“15岁男生水上乐园溺亡家属质疑游乐场救援不力、深圳蛇口海滨浴场30天内发生3起儿童溺亡事件、汝州安沟水库姜公庙附近发生溺水事件三个小孩溺亡”诸如此类的溺亡事件每天都在发生，中国每天平均有80名儿童死于溺水事件。本装置的需求之大，应用之广可见一斑。在城市内公园湿地水域危险地段、河流危险水域、湖泊游泳溺水事故频发地段、水上乐园、海边浴场、水库等各种危险水域都能运用该装置，来保证生命的安全。

下面本文从政府政策、市场因素两方面来分析本作品的市场前景：

（1）政府重视：“2016年3月28日是第21个全国中小学生安全教育日。溺水一直是导致中小学生非正常死亡的第一杀手，教育部基础一司特发布防溺水《致全国中小学生家长的一封信》，希望家长和小朋友们都能提高安全意识！”、“陕西省教育厅发布的为强化学校防溺水教育工作，推动落实家长（监护人）安全责任，教育部委托中国教育学会在中国安全教育网举办“2016年全国中小学生（幼儿）预防溺水专题教育”活动。为做好我省中小学幼儿园预防溺水专题教育工作”等等此类文件和新闻可见国家教育部门对学生“预防溺水专项活动”的重视，也间接反映了溺水身亡事故频发，已经成为学生非正常死亡的头号杀手，这种事态的严重性。

（2）市场容量：由于溺水事故频发的地点都需要我们救援装置的设立，市场容量遍布全国各地公有私有水域。

（3）市场需求：根据教育部办公厅发布文件的教育部办公厅关于预防学生溺水事故切实做好学生安全工作的通知教督厅[2015]1号，可以看出国家对学生安全的重视，另一方面也看出了，这些安全教育并没有从根本上解决问题，一旦学生溺水该怎么最大可能的拯救他们的生命，我们的危险水域落水警报与救援装置填补了救援史上的空白。不管是国家投资公益建设，還是私人企业需求，我们的装置是市场上从来没出现过的，在城市内公园湿地水域危险地段、河流危险水域、湖泊游泳溺水事故频发地段 、水上乐园、海边浴场、水库等各种危险水域对此装置的需求都是巨大的。所以市场需求十分可观。

（4）市场潜力：虽然我们的装置各方面功能已经相对完善，一旦使用就能发挥它的实用价值，但必须承认的是各个方面都还有改进完善继续研发的空间，它后续的市场随着装置本身功能的进一步强大和装置结构的进一步精巧设计而潜力无穷。

（5）市场走向：由国家消防部门对溺水事故频发的重点区域对此装置的设立开始，随着产品的推广会逐渐走向私有企业甚至千家万户。成为遍布危险水域家喻户晓的救生装置。

（6）市场竞争关系：目前市场上还没有同类产品出现，所以目前存在的竞争关系为“无”。

3 总结

本文提出了一种危险水域报警与救援装置：设立于危险水域，检测到有人进入该区域，装置将自动发出警报（前方处于深水区请勿进入），防止发生事故。检测到有人落水，该装置通过红外传感与声音传感技术发现落水或溺水者，并通过距离传感器对落水者进行方位与距离计算，将信息进行整合处理后发送至小型救援装置，并将救援装置送至落水者处使之自救；期间，装置发出警报（前方深水区有人落水了）高音提示周围人有人落水。同时，落水警报启动后此装置会将落水者的经纬度及图像信息自动发送到安防室，尽最大的可能给溺水者提供及时的营救。

同时，对该作品的市场前景进行分析，论证了其具有广泛的市场前景。

参考文献：

[1]徐浩锋，孟瑞琳，朱旭豪，农村儿童溺水危险水域评级指标体系研究[J].中华疾病控制杂志，2017，21（10）：1018-1021.

[2]蔡红梅.嵌入式船舶人员落水搜救控制系统的设计与研究[J]. 舰船科学技术，2015，37（11）：155-159.

[3]唐飞，詹志，张凯凯，等.一种汽车落水预警救生系统与方法：，CN106427862A[P].2017.