淺析游泳池定位救生系統(tǒng)

白佳凱

摘 要：一直以來(lái)游泳這項(xiàng)適合各個(gè)年齡階層的全身型體育運(yùn)動(dòng)受到了大眾的廣泛歡迎。在各大城市中對(duì)公眾開(kāi)放的游泳場(chǎng)館也越來(lái)越多。但是在游泳池中，初學(xué)者往往由于精神緊張導(dǎo)致在水中行動(dòng)、呼吸不自由，輕則容易嗆水和失去平衡，嚴(yán)重時(shí)往往導(dǎo)致溺水死亡事故。有些會(huì)游泳的人也可能由于抽筋、受傷、突發(fā)疾病等原因?qū)е履缢?。因此，文章?duì)游泳池定位救生系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)分析，希望能夠?yàn)槿藗兊纳踩峁┍Ｕ稀?/p>

關(guān)鍵詞：游泳；游泳池定位救生系統(tǒng)；分析

1 游泳池定位救生項(xiàng)目背景及意義

目前，國(guó)內(nèi)的游泳館的安保大多都在使用傳統(tǒng)的人力監(jiān)管模式。每個(gè)游泳池都靠2～4個(gè)救生員時(shí)刻緊盯著水面來(lái)預(yù)防和救援溺水人員。這樣的管理方式的缺點(diǎn)是，無(wú)法進(jìn)行細(xì)化的管理、可靠性很差、信息的處理能力比較弱、反應(yīng)的速度也很慢，很難有效保證場(chǎng)館內(nèi)的公共安全。

由于人的生理?xiàng)l件的限制使得救生員很難保持長(zhǎng)時(shí)間的注意力高度集中，另外游泳池水面對(duì)光線的反射還會(huì)讓救生員出現(xiàn)眩暈狀態(tài)，而且游泳池經(jīng)常人數(shù)眾多，環(huán)境嘈雜。上述原因都會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)溺水情況時(shí)溺水者在水面上的求救動(dòng)作很難及時(shí)引起救生員的注意，而一旦溺水者沉入水下就更加難以被察覺(jué)。

當(dāng)發(fā)生溺水事故時(shí)，每一秒都是直接關(guān)系到生命的。溺水者沉入水中后不能呼吸，時(shí)間越長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致腦損傷甚至死亡的可能性就越大。研究發(fā)現(xiàn)，如果游泳者在溺水致昏迷的前十秒鐘內(nèi)能被救生員發(fā)現(xiàn)，并且能在接下來(lái)的二十秒內(nèi)被及時(shí)救起，那么溺水導(dǎo)致死亡發(fā)生的概率就會(huì)很低。但實(shí)際情況卻不容樂(lè)觀，在2001年夏天，美國(guó)的一個(gè)社會(huì)組織JeffEllis&Associates對(duì)90個(gè)美國(guó)游泳池和水上公園的救生員做了500多次的測(cè)試，結(jié)果表明：救生員發(fā)現(xiàn)溺水者所需的平均時(shí)間為1分14秒，其中僅有9%的救生員在10秒之內(nèi)，43%的人在30秒內(nèi)，55%的人超過(guò)了1分鐘。這份調(diào)查表明，盡管專(zhuān)業(yè)的救生人員在認(rèn)真的監(jiān)視著，溺水事故發(fā)生的概率依然居高不下。

因此國(guó)家有關(guān)部門(mén)急切希望能有一套可靠的適用于游泳池工作環(huán)境的溺水預(yù)警設(shè)備，這時(shí)，智能化的游泳池溺水救生定位系統(tǒng)走進(jìn)了我們的視野。該系統(tǒng)可以作為救生員的輔助看管裝置，可以提高救生員的監(jiān)測(cè)效率，從而更好的保障游泳者的生命安全。一旦有溺水事件發(fā)生能及時(shí)的報(bào)警通知救生員并能告知其溺水者位置，為救援贏得時(shí)間。而現(xiàn)有的水下定位系統(tǒng)一直受限于造價(jià)高昂、設(shè)備復(fù)雜以及水下機(jī)功耗高而沒(méi)有在游泳池得到普及應(yīng)用。

2 游泳池定位項(xiàng)目定位原理

游泳池定位原理是根據(jù)幾何模型定位的。在空間中，已知一個(gè)點(diǎn)到兩個(gè)固定點(diǎn)間的距離差可以確定出一個(gè)雙曲面，而三個(gè)雙曲面理論上可以在空間中交匯于一點(diǎn)。該點(diǎn)即為溺水者的空間位置點(diǎn)。

我們?cè)谒虏贾昧?個(gè)用于接收信號(hào)的接收裝置，溺水者身上自身攜帶信號(hào)發(fā)射裝置。在一旦發(fā)生意外事故時(shí)溺水者向外發(fā)射聲音信號(hào)，而位于游泳池4個(gè)角落里的接收裝置可以檢測(cè)到發(fā)射信號(hào)，并且計(jì)算出發(fā)射信號(hào)到達(dá)接收裝置時(shí)間。根據(jù)聲音在水中傳播速度計(jì)算出溺水者到達(dá)4個(gè)接收裝置的距離，求出距離差，從而求解出溺水者位置。

而在求解出距離差的同時(shí)，將結(jié)果發(fā)送到水上定位顯示器，救生員能夠通過(guò)顯示界面觀測(cè)清晰的觀測(cè)出溺水者在水中位置。

3 水下救生定位信號(hào)發(fā)射裝置

水下信號(hào)發(fā)射器是本定位系統(tǒng)水下部分的核心。其主要功能是定時(shí)檢測(cè)游泳者的狀態(tài)，保證發(fā)生溺水情況時(shí)能手動(dòng)或自動(dòng)地發(fā)射聲信號(hào)，以求救援。設(shè)計(jì)要求：

由于人溺水會(huì)經(jīng)過(guò)兩個(gè)狀態(tài)，一是意識(shí)清醒狀態(tài)，二是意識(shí)模糊到失去意識(shí)狀態(tài)。在意識(shí)清醒時(shí)溺水者可以通過(guò)開(kāi)關(guān)手動(dòng)觸發(fā)信號(hào)，但是如果游泳者在意識(shí)清醒時(shí)沒(méi)能有效手動(dòng)觸發(fā)信號(hào)就進(jìn)入了昏迷狀態(tài)怎么辦？這里我們采用壓力傳感器來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)游泳者在水中的深度信息，假定聲發(fā)射裝置處于水下一定深度并持續(xù)一定時(shí)間以上就自動(dòng)觸發(fā)信號(hào)，提示報(bào)警。

水下發(fā)射裝置的作用就是發(fā)射信號(hào)，那么如何控制信號(hào)的發(fā)射和停止就是軟件設(shè)計(jì)的主要目的。具體是通過(guò)壓力傳感器測(cè)得發(fā)射裝置在水中的外部壓力值，進(jìn)而判斷出發(fā)射裝置當(dāng)前所處的深度信息，通過(guò)對(duì)深度的分析并結(jié)合外部的信號(hào)開(kāi)關(guān)狀態(tài)決定信號(hào)的發(fā)射和停止。其信號(hào)觸發(fā)邏輯參看表1：

首先對(duì)壓力傳感器的工作深度劃分三段：水面以上、水下1m以上、水下1m以下。

（1）當(dāng)發(fā)射裝置處于水面以上時(shí)，自動(dòng)報(bào)警功能被禁止；手動(dòng)報(bào)警功能被屏蔽，即使按下信號(hào)開(kāi)關(guān)也不能發(fā)射信號(hào)。（2）當(dāng)發(fā)射裝置處于水下1m以上時(shí)，自動(dòng)報(bào)警功能被禁止；手動(dòng)報(bào)警功能開(kāi)啟，按下信號(hào)開(kāi)關(guān)，紅色指示燈閃爍，信號(hào)發(fā)射。（3）當(dāng)發(fā)射裝置處于水面1m以下時(shí)，自動(dòng)報(bào)警和手動(dòng)報(bào)警功能均開(kāi)啟，此時(shí)若檢測(cè)到發(fā)射裝置在水面1m以下持續(xù)5s以上或者信號(hào)開(kāi)關(guān)被按下就會(huì)自動(dòng)觸發(fā)信號(hào)，紅色指示燈閃爍。（4）信號(hào)發(fā)射時(shí)間會(huì)持續(xù)半個(gè)小時(shí)，如果中途要停止發(fā)射信號(hào)只有兩種途徑：一種是讓發(fā)射裝置露出水面5s以上，另一種是關(guān)閉發(fā)射裝置電源。這樣，在溺水者處于水中1m以上時(shí)，一旦發(fā)生意外事故，溺水者可以手動(dòng)觸動(dòng)開(kāi)關(guān)發(fā)射信號(hào)，而在溺水者處于水下1m以下時(shí)，發(fā)射裝置將自動(dòng)向外發(fā)射信號(hào)，以提示救生人員。

4 水上定位接收處理裝置

水上定位處理裝置是將4個(gè)接收裝置的接收信號(hào)的到達(dá)時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)，并計(jì)算出到達(dá)時(shí)刻差，將時(shí)這些數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示控制模塊，轉(zhuǎn)換為距離并解算出溺水者具體位置。（見(jiàn)圖4）

5 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，人們?cè)谛蓍e娛樂(lè)方面對(duì)游泳非常的熱衷，但是，也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些危險(xiǎn)，為了對(duì)人們的生命安全進(jìn)行保障，文章進(jìn)行了相關(guān)分析，希望能夠更好的為以后游泳事業(yè)的發(fā)展提供便利。

參考文獻(xiàn)

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