一种自动导航救生圈及使用方法与流程

本申请涉及水上救生设备技术领域，尤其是涉及一种自动导航救生圈及使用方法。

背景技术：

据我《中国青少年儿童伤害现状回顾报告》指出，我国每年大约有5.7万人死于溺水，这是一个值得所有人长期重视的问题。救生圈是水上救生设备的一种，通常由软木、泡沫塑料或其他比重较小的轻型材料制成，外面包上帆布、塑料等。当在水面上发生意外时，救生圈就是人们的救命稻草，若不能及时地拿到救生圈，落水者就会陷入十分危险的境地。

目前在对水上事故的救援行动中，救生圈常见的使用方式通常为近距离进行人工抛投，落水者拿到救生圈后借助救生圈的浮力在水面上漂浮等待救援船只到来。还有一种方式是由救生员携带救生圈下水对落水者进行救助，救生员游至落水者身边后控制落水者，同时使落水者得到救生圈的保护。但是由于水面环境易受风力等因素影响，救生圈难以保证向落水者精准投放，同时落水者落水后面临危险时容易进行挣扎动作，增大了救生圈的投放难度，也增大了救生员施加救援时的危险程度。

针对上述中的相关技术，发明人认为在水上事故发生时无法快速且精确地使落水者获得救生圈的救助，增大了落水者发生危险的可能性。

技术实现要素：

为了使落水者快速得到救生圈的救助，提高落水者获救的可能性，降低落水者发生生命危险的可能性，本申请提供一种自动导航救生圈及使用方法。

本申请提供的一种自动导航救生圈及使用方法，采用如下的技术方案：

一种自动导航救生圈，包括：用于执行救援行动的救生圈主体；装配于所述救生圈主体、用于驱动所述救生圈主体在水面上移动的驱动装置；安装于所述救生圈主体、用于对所述救生圈主体的位置进行定位以及在所述救生圈主体移动时对其进行路径指导的导航装置；安装于所述救生圈主体、用于与岸边施救终端远程通信的通讯装置；以及与所述通讯装置以及导航装置均连接、用于控制驱动装置运作的控制装置；其中，所述通讯装置用于获取岸边施救终端所发送的触发信号和目的地信息；所述控制装置响应于所述触发信号而根据导航装置定位的当前救生圈主体的位置控制驱动装置运行，以使所述驱动装置驱动所述救生圈主体移动到所述目的地信息所对应的目的地。

通过采用上述技术方案，向水中投放的救生圈得以通过通讯装置与岸边施救终端实时保持信息联系和获取控制信息，在岸边施救终端的通过通讯装置控制控制装置，进而控制驱动装置实现救生圈自动救助落水者，大大降低了救生员救援行动时发生危险的可能性，提高了救援行动的安全系数，同时无需调动救援船只以及大量的救援人员，提高了救援行动的执行效率，缩短了救援行动的响应时间，缩短了落水者在水中的时间，进而提高了落水者获救的可能性；配置在救生圈上的导航装置便于岸边施救装置精确定位救生圈的位置，便于对救生圈就行控制，使救生圈迅速回岸，加快落水者的获救时间，提高了救援行动的效率，提高了落水者安全获救的可能性。

优选的，所述主体呈后端开放的u型，所述主体的底面设为自边缘向中间凸起呈圆弧状且沿底面的中心轴线设有导向折角，所述主体内部中空且填充有闭孔型发泡材料，所述主体的上方开设有填料口，所述填料口上螺纹连接有端盖。

通过采用上述技术方案，u型的救生圈造型相对于现有的圆形救生圈具有更强的抗风浪能力，提高了获得救生圈救助的落水者在水中的安全性；救生圈圆弧状的底面减小了救生圈在行驶的过程中受到的水流阻力，加快了救生圈的行驶速度，加快了落水者回岸的速度，提高了落水者安全获救的可能性；主体底面的导向折角促使救生圈行驶过程中行驶方向上的水流分离，进一步减小了水流的阻力，同时对横向的波浪起到一定的对抗作用，增强了救生圈的横稳性；救生圈的主体内填充的闭孔型发泡材料，避免了救生圈中进水或空气泄露导致救生圈失去浮力，保证了即使主体受损救生圈依旧能够保持浮力，提高了救生圈的安全性，降低了发生因救生圈损坏发生危险的可能性；螺纹连接在主体上的端盖便于在日常使用过程中对救生圈中的填充材料进行补充并排出泄露进主体内部的水，提高了救生圈的稳定性，延长了救生圈的使用寿命。

优选的，所述主体的侧壁上开设有安装槽，所述安装槽内设有与主体贴合的加强筋，所述主体前端的两侧边上开设有凹槽，所述凹槽中设有握把，所述握把的两端固定在加强筋上，所述握把上设有防滑垫。

通过采用上述技术方案，安装槽内设置的加强筋增强了救生圈主体的结构强度，提高了救生圈抗压防撞击的能力，提高了救生圈使用过程中的结构的稳定性，提高了救生圈的安全性；凹槽中设置的握把便于落水者将自己固定在救生圈上，降低了落水者未能与救生圈固定导致再度陷入危险的可能性；握把上的防滑垫便于落水者在手掌沾水的情况下对救生圈进行抓持，增强了落水者抓持救生圈的牢固度，提高了安全性。

优选的，所述设备盒设于主体前端的顶部，所述设备盒的盒口处设有盒盖，所述盒盖的一端铰接在主体上，所述盒盖的另一端上开设有若干个螺孔，所述盒盖靠近设备盒的一面设有防水胶垫。

通过采用上述技术方案，将设备盒设置在救生圈主体的前端，使得设备盒处于救生圈最稳定安全的位置，降低了设备盒中的设备受到冲击导致损坏的可能性，提高了救生圈的安全性；活动设置的盒盖便于工作人员对设备盒中的设备进行维修和更换，提高了使用的灵活性，延长了救生圈的使用寿命；通过螺丝进行固定，提高了盒盖固定的稳定性，避免了卡接等结构在承受冲击力后出现固定不稳定的情况；盒盖内壁设置的防水胶垫进一步提高了设备的密封性，提高了设备盒中设备的安全性。

优选的，所述驱动装置包括水流推进器，两个用于控制方向的控制鳍和用于转动控制鳍的转动电机，所述主体后端两侧的端面上均开设有出水口，所述主体后端两侧的底面开设有与出水口连通的进水口，所述进水口上设有格栅，所述格栅的栅条向主体的前端倾斜，所述出水口与进水口间通过驱动通道连通，所述水流推进器安装在驱动通道内，所述水流推进器设置为通过中间继电器与控制装置电连接；两个所述控制鳍通过连杆转动连接在主体前端的底面上且对称设置，所述转动电机安装在主体中部，所述转动电机的输出轴上固定有主动轮，所述连杆伸入主体的一端固定有从动轮，所述主动轮与从动轮通过同步带传动，所述转动电机设置为与控制装置信号连接，所述转动电机、主动轮、从动轮与同步带外设有保护罩。

通过采用上述技术方案，设置在救生圈主体后端的两个驱动通道通过出水口与进水口使高速的水流流通，进而推进救生圈行驶，将水流推进器设置在主体的后端避免了落水者受到高速水流的冲击导致受伤，保护了落水者的安全，同时在救生圈的两侧均设有水流推进器，使得救生圈的推进动力均匀，避免了因只有一个水流推进器导致救生圈行驶方向难以控制；进水口上设有格栅，避免了异物卷入驱动通道导致水流推进器故障，提高了驱动装置的安全性；格栅的栅条向前端倾斜，使得水流得以顺畅地流入进水口，提高了水流推进器的驱动效率，提高了救生圈的行驶速度；对称设置在主体前端的两个控制鳍使得救生圈方向的控制更加稳定，通过与电机相连的同步带对两个控制鳍进行同步控制，避免了两个控制鳍导向的方向不同使救生圈失控的情况出现；保护罩避免了救生圈主体内部的填充材料干扰转动电机的运转，提高了驱动装置的稳定性。

优选的，所述导航装置包括定位器、用于测定行驶方向的地磁传感器和用于路径指导的电子地图，所述控制装置配置为接收定位器与电子地图对照后得出的位置信息，并依据所述电子地图做出回岸路径指导且依据地磁传感器反馈的运动信息做出实时的路径偏移调整。

通过采用上述技术方案，安装在救生圈主体上的定位器精确地对落水者的位置进行定位，使得岸边施救终端得以根据落水者精确位置参照电子地图快速制定回岸路线，使得落水者得以以最快的速度回到岸边，脱离危险，提高了救援行动的执行速度，提高了落水者的获救几率；地磁传感器对救生圈的运动方向和距离进行精确的监控，使得救生圈得以实时地对其路线进行纠正和调整，降低了救生圈由于风浪而偏离航行线路的可能性，保证了救生圈依循最短回岸线路回岸，提高了落水者获救的速度。

优选的，所述通讯装置包括用于获取落水者信息的视频监控器、用于接收与发送与岸边施救终端远程通信信号的天线、用于与岸边施救终端通话的语音输入装置和语音播报装置，所述通讯装置与控制装置连接且配置为接收岸边施救终端的信号并通过控制装置控制驱动装置的工作；所述主体后端的两侧边之间开设有容置槽，所述容置槽中设有与主体连接的弹簧绳，所述弹簧绳远离主体的一端连接有安全带，所述安全带上设有快速搭扣，所述安全带的内壁上设有生命体征监测传感器，所述生命体征监测传感器配置为检测并通过天线实时地向岸边施救终端发送落水者的生命体征信号。

通过采用上述技术方案，视频监控器便于岸边施救终端快速找寻落水者，提高了救生圈救援的效率和精确度，同时也便于岸边施救终端对落水者的状态进行观察和掌握，便于调整更加适应实际情况的救援方案；通讯装置与控制装置相连，便于岸边施救终端对救生圈进行遥控，使得救生圈无需实际接触的落水者控制，实现了远程遥控自动导航回岸，避免了因落水者的身体状态影响救援行动的执行；救生圈上搭载语音输入和播报装置，便于岸边施救终端对落水者进行安抚和救援指导，提高了落水者情绪的稳定性，便于救援行动的开展，同时使得落水者得到及时的指导，提高了落水者安全获救的可能性；容置槽中与弹簧绳连接的安全带使得落水者在救生圈上进一步得到固定，提高了救生圈行驶过程中落水者的安全性，安全带中内置的生命体征监测传感器对落水者的生命体征进行实时地监控，使得岸边施救终端得以掌握落水者的健康状况，便于在岸边提前部署医疗资源，提高了医疗救治的效率，提高了落水者安全脱离危险的可能性。

一种自动导航救生圈的使用方法，包括：

s100、所述岸边施救终端依据落水者的位置向水中投放自动导航救生圈，所述岸边施救终端通过通讯装置向自动导航救生圈传输控制信号，并通过所述控制装置控制自动导航救生圈的驱动装置；

s200、所述视频监控器将自动导航救生圈周围的画面通过天线传输给岸边施救终端，所述岸边施救终端根据监控视频精确定位落水者位置并通过控制装置控制救生圈快速靠近落水者；

s300、落水者得到自动导航救生圈的支持后抓持救生圈上的握把并将自己固定在u型救生圈的凹陷处；

s400、落水者通过所述语音输入装置与语音播报装置与岸边施救终端取得联系，所述岸边施救终端远程指导落水者通过快速搭扣将安全带绑缚在自己的手臂上；此时所述安全带上的生命体征监测传感器监测落水者的生命体征并传输给岸边施救终端，便于所述岸边施救终端监控落水者状态；

s500、所述岸边施救终端根据导航装置中定位器传输的信息得知自动导航救生圈的位置信息并在电子地图上做出回岸路径规划，所述岸边施救终端通过通讯装置控制控制装置进而控制驱动装置使自动导航救生圈回岸，过程中通过地磁传感器和定位器掌握自动导航救生圈的行驶状态并实时进行路径的调整与纠偏，最终自动导航救生圈快速携带落水者回岸获救。

通过采用上述技术方案，救生圈得以快速精确地救助落水者，提高了落水者获救的可能性；无需救生员下水实施救援行动，避免了救生员发生意外的情况；救生圈救助到落水者后岸边施救终端得以密切监控落水者的身体状态，便于提前部署医疗资源救治落水者；导航装置使得救生圈得以以回岸的最快路径行驶回岸，提高了救援行动的效率，提高了落水者获救的可能性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.救生圈上搭载的通讯装置和导航装置使得救生圈得以由岸边施救终端进行远程控制，使得救生圈得以精确快速地对落水者进施加救援行动，缩短了救援行动消耗的时间，提高了落水者安全获救的可能性；

2.通过通讯装置救生圈得以与岸边施救终端保持密切地联系，提高了岸边时间终端对落水者情况的掌握便于提前部署医疗资源，加快落水者获救的速度；同时便于远程对救生圈的行驶状态进行监控和控制,提高了救援行动的效率和稳定性，提高了落水者安全获救的可能性。

3.救生圈侧边设置的加强筋增强了救生圈的结构强度，提高了救生圈的抗压抗风浪能力，底面的圆弧边和导向折角便于救生圈行驶方向上的水流分离，减小了水流对救生圈的阻力，提高了救生圈的行驶速度，缩短了落水者在水中的时间；救生圈上设置的安全带和握把有助于将落水者固定在救生圈上，便于救生圈携带落水者安全回岸，降低了落水者与救生圈分离的可能性。

附图说明

图1是本申请实施例一中的一种自动导航救生圈的整体结构示意图；

图2是本申请实施例一中的一种自动导航救生圈的流程图；

图3是本申请实施例一中的一种自动导航救生圈的底部结构示意图；

图4是本申请实施例一中的一种自动导航救生圈的前端局部剖视图；

图5是本申请实施例一中的一种自动导航救生圈驱动通道的局部剖视图；

图6是本申请实施例一中的一种自动导航救生圈设备盒的局部放大图；

图7是本申请实施例一中的一种自动导航救生圈容置槽内的局部放大图；

图8是本申请实施例二中示出的一种自动导航救生圈使用方法的流程图。

附图标记说明：1、主体；2、导航装置；201、定位器；202、地磁传感器；203、电子地图；3、驱动装置；31、水流推进器；32、控制鳍；321、连杆；322、从动轮；33、转动电机；331、主动轮；332、同步带；34、出水口；35、驱动通道；36、进水口；37、格栅；371、栅条；4、通讯装置；41、视频监控器；42、天线；43、语音输入装置；44、语音播报装置；5、控制装置；51、plc控制器；52、中间继电器；6、设备盒；7、盒盖；8、防水胶垫；9、端盖；10、安装槽；11、加强筋；12、凹槽；13、握把；14、防滑垫；15、导向折角；16、填料口；17、容置槽；18、弹簧绳；19、安全带；20、快速搭扣；21、生命体征监测传感器；22、岸边施救终端；23、保护罩。

具体实施方式

以下结合附图1-8对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种自动导航救生圈。参照图1和图2，一种自动导航救生圈，包括主体1，主体1前端的顶部设有设备盒6，设备盒6中安装有用于与岸边施救终端22远程联系的通讯装置4、用于精确定位和规划路径的导航装置2、用于提供救生圈回岸动力的驱动装置3以及用于接收通讯装置4及导航装置2信号并控制驱动装置3的控制装置5。

参照图1，主体1呈半开放式的u型结构，主体1外侧的侧壁上开设有安装槽10，安装槽10中嵌入有环绕主体1的加强筋11，u型的主体1造型增强了主体1的抗风浪能力，半开放式的后端便于落水者将自己固定在救生圈上，环绕主体1的加强筋11提高了救生圈主体1的结构强度，进而提高了救生圈主体1抗风浪和冲击的能力，保障了受救助人员的安全。主体1前端的两侧壁上开设有凹槽12，凹槽12上设有握把13，握把13的两端均固定连接在加强筋11上，握把13上设有防滑垫14，避免了因落水者手上湿润导致无法抓牢救生圈的情况出现，提高了救生圈的安全性。

参照图1，主体1的内部中空且填充有闭孔型发泡材料，闭孔型发泡材料设置为聚苯乙烯塑料，通过采用闭孔型发泡材料对救生圈进行填充，避免了在救援行动中因救生圈结构受损漏水，导致救生圈失去浮力，提高了救生圈的容错率。主体1前端的顶面上开设有填料口16，填料口16内螺纹连接有端盖9，填料口16便于对救生圈内的填充材料进行补充以及排出泄漏进救生圈的水，提高了救生圈的使用寿命。

参照图1和图2，通讯装置4包括设于主体1外壁上的视频监控器41、用于录入落水者声音的语音输入装置43、用于播放岸边施救终端22的语音信息的语音播报装置44以及用于与岸边施救终端22收发信号的天线42。控制装置5包括plc控制器51以及中间继电器52，plc控制器51设置为接收通讯装置4中天线42收到的控制信号并控制中间继电器52的开启和关闭，具体的，plc控制器51的输出端与中间继电器52的线圈相连，中间继电器52的动铁芯与驱动装置3连接，中间继电器52的线圈通电时，动铁芯在电磁力的作用下吸合使常开的触点闭合，进而使驱动装置3得电，最终控制驱动装置3的运动。

参照图2，导航装置2包括用于感应和记录救生圈移动方向和距离的地磁传感器202、用于定位救生圈的定位器201以及存储有水域信息的电子地图203，定位器201对救生圈进行精确定位并参照电子地图203进行快速回岸路径规划，地磁传感器202感应并反馈救生圈的运动距离和方向，便于及时地调整救生圈的行驶路线。通讯装置4接收到目的地信息后，导航装置2先基于救生圈主体1当前所在位置以及目的地信息生成行动路线，而后才是驱动装置3根据生成的行动路线驱动救生圈主体1移动到目的地。

参照图3，主体1的底面自边缘向中间呈圆弧状凸起，减小了水流对主体1的阻力，提高了救生圈在水中的行驶速度；主体1前端的底面沿其中心轴线方向设有导向折角15，导向折角15提高了救生圈的行驶速度，进而提高了落水者安全获救的几率，同时提高救生圈对抗横向风浪的能力，提高了救生圈的横稳性。

参照图2和图4，驱动装置3包括两个用于控制救生圈行驶方向的控制鳍32，两个控制鳍32通过连杆321转动连接在救生圈主体1前端的底面上，两个控制鳍32对称设置。连杆321伸入救生圈主体1的上端固定有从动轮322，主体1内设有转动电机33，转动电机33的输出轴上固定连接有主动轮331，主动轮331与从动轮322之前提过同步带332传动，转动电机33为伺服电动机且设置为接收控制装置5的信号并根据信号进行转动。转动电机33、主动轮331、从动轮322以及同步带332外设有保护罩23。

参照图2和图5，控制装置还包括用于提供行驶动力的水流推进器31，主体1后端的两侧边的底面开设有进水口36，主体1后端的端面上开设有与进水口36相配合的出水口34，进水口36与出水口34之间通过驱动通道35连通，水流推进器31安装在驱动通道35内且方向设置为自进水口36向出水口34，在救生圈主体1的两端均设置有水流推进器31。进水口36处设有格栅37，格栅37隔绝了水中的异物，保护了驱动装置3。格栅37的栅条371自主体1的后端到前端向下倾斜。

参照图6，设备盒6上铰接有盒盖7，盒盖7靠近设备盒6端口的一面设有防水胶垫8，盒盖7通过螺钉固定在主体1上，提高了设备的安全性。

参照图2和图7，主体1中部的凹陷处开设有容置槽17，容置槽17内连接有设有弹簧绳18，弹簧绳18的一端固定连接在容置槽17中，弹簧绳18的另一端固定连接有安全带19，安全带19上设有快速搭扣20。安全带19的内壁上设有生命体征监测传感器21，生命体征监测传感器21设置为监测人体的四大生命体征即，心率、血压、脉搏以及体温，生命体征监测传感器21设置为与天线42信号连接并实时地向岸边施救终端22传输落水者的生命体征，便于岸边施救终端22实时地掌握落水者的状态，进而提高了落水者获救的可能性。

本申请实施例一种自动导航救生圈的实施原理为：当岸边施救终端22发现有落水者的求救信号后，在距落水者较近的岸边向水中投放自动导航救生圈，岸边施救终端22遥控自动导航救生圈向落水者方向行驶，岸边施救终端22根据通讯装置4传输回来的视频监控器41中的画面对落水者进行精确定位，使救生圈得以快速行驶行驶到落水者身边进行救助，救生圈到达落水者身边后，岸边施救终端22通过语音播报装置44对落水者进行救援指导，指导落水者进入救生圈主体1的后端凹陷处，并将安全带19通过快速搭扣20固定在手臂上，语音播报装置44提醒落水者抓紧救生圈主体1前端的握把13，此时落水者稳定地固定在救生圈上。岸边施救终端22根据安全带19内的生命体征监测传感器21对落水者的生命体征进行监测，并提前部署医疗资源。

确认落水者固定完成后，导航装置2根据定位器201中的信息确定救生圈所处位置并参考电子地图203进行最短回岸路径规划，岸边施救终端22确认路径后发送控制信号对救生圈进行遥控，天线42接收控制信号后将控制信号发送给控制装置5中的plc控制器51，plc控制器51控制驱动装置3运转，带动落水者回岸。此时地磁传感器202不断反馈救生圈的运动距离和方向，并对路径做出及时地调整和纠偏。

最终落水者被自动导航救生圈携带回岸获救，并获得提前部署的医疗资源的救治，安全生还。

参照图8，本申请实施例还公开一种自动导航救生圈的使用方法，包括以下步骤：

s100、岸边施救终端22依据落水者的位置向水中投放自动导航救生圈，岸边施救终端22通过通讯装置4向自动导航救生圈传输控制信号，然后通过控制装置5控制自动导航救生圈的驱动装置3；具体为通过天线42向plc控制器51传输控制信号并使plc控制器51输出信号控制中间继电器52的开启和关闭，从而控制驱动装置3；

s200、视频监控器41将自动导航救生圈周围的画面通过天线42传输给岸边施救终端22，岸边施救终端22根据监控视频精确定位落水者位置并通过控制装置5控制救生圈快速靠近落水者；

s300、落水者得到自动导航救生圈的支持后抓持救生圈上的握把13并将自己固定在u型救生圈的凹陷处；

s400、落水者通过语音输入装置43与语音播报装置44与岸边施救终端22取得联系，岸边施救终端22远程指导落水者通过快速搭扣20将安全带19绑缚在自己的手臂上；此时安全带19上的生命体征监测传感器21监测落水者的生命体征并传输给岸边施救终端22，便于岸边施救终端22监控落水者的生命体征状态；具体生命体征包括体温、脉搏、心跳和血压等。

s500、岸边施救终端22根据导航装置2中定位器201传输的信息得知自动导航救生圈的位置信息并在电子地图203上做出回岸路径规划，岸边施救终端22通过通讯装置4控制控制装置5进而控制驱动装置3使自动导航救生圈回岸，过程中通过地磁传感器202和定位器201掌握自动导航救生圈的行驶状态并实时进行路径的调整与纠偏，最终自动导航救生圈快速携带落水者回岸获救。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

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