白佳凱

摘 要：一直以來游泳這項適合各個年齡階層的全身型體育運動受到了大眾的廣泛歡迎。在各大城市中對公眾開放的游泳場館也越來越多。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、呼吸不自由，輕則容易嗆水和失去平衡，嚴(yán)重時往往導(dǎo)致溺水死亡事故。有些會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，文章對游泳池定位救生系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)分析，希望能夠為人們的生命安全提供保障。

關(guān)鍵詞：游泳；游泳池定位救生系統(tǒng)；分析

1 游泳池定位救生項目背景及意義

目前，國內(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。每個游泳池都靠2～4個救生員時刻緊盯著水面來預(yù)防和救援溺水人員。這樣的管理方式的缺點是，無法進(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，很難有效保證場館內(nèi)的公共安全。

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

當(dāng)發(fā)生溺水事故時，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，時間越長會導(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)，并且能在接下來的二十秒內(nèi)被及時救起，那么溺水導(dǎo)致死亡發(fā)生的概率就會很低。但實際情況卻不容樂觀，在2001年夏天，美國的一個社會組織JeffEllis&Associates對90個美國游泳池和水上公園的救生員做了500多次的測試，結(jié)果表明：救生員發(fā)現(xiàn)溺水者所需的平均時間為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%的人超過了1分鐘。這份調(diào)查表明，盡管專業(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。

因此國家有關(guān)部門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，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)生能及時的報警通知救生員并能告知其溺水者位置，為救援贏得時間。而現(xiàn)有的水下定位系統(tǒng)一直受限于造價高昂、設(shè)備復(fù)雜以及水下機(jī)功耗高而沒有在游泳池得到普及應(yīng)用。

2 游泳池定位項目定位原理

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

我們在水下布置了4個用于接收信號的接收裝置，溺水者身上自身攜帶信號發(fā)射裝置。在一旦發(fā)生意外事故時溺水者向外發(fā)射聲音信號，而位于游泳池4個角落里的接收裝置可以檢測到發(fā)射信號，并且計算出發(fā)射信號到達(dá)接收裝置時間。根據(jù)聲音在水中傳播速度計算出溺水者到達(dá)4個接收裝置的距離，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，將結(jié)果發(fā)送到水上定位顯示器，救生員能夠通過顯示界面觀測清晰的觀測出溺水者在水中位置。

3 水下救生定位信號發(fā)射裝置

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

由于人溺水會經(jīng)過兩個狀態(tài)，一是意識清醒狀態(tài)，二是意識模糊到失去意識狀態(tài)。在意識清醒時溺水者可以通過開關(guān)手動觸發(fā)信號，但是如果游泳者在意識清醒時沒能有效手動觸發(fā)信號就進(jìn)入了昏迷狀態(tài)怎么辦？這里我們采用壓力傳感器來實時監(jiān)測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)一定時間以上就自動觸發(fā)信號，提示報警。

水下發(fā)射裝置的作用就是發(fā)射信號，那么如何控制信號的發(fā)射和停止就是軟件設(shè)計的主要目的。具體是通過壓力傳感器測得發(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，通過對深度的分析并結(jié)合外部的信號開關(guān)狀態(tài)決定信號的發(fā)射和停止。其信號觸發(fā)邏輯參看表1：

首先對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，自動報警功能被禁止；手動報警功能被屏蔽，即使按下信號開關(guān)也不能發(fā)射信號。（2）當(dāng)發(fā)射裝置處于水下1m以上時，自動報警功能被禁止；手動報警功能開啟，按下信號開關(guān)，紅色指示燈閃爍，信號發(fā)射。（3）當(dāng)發(fā)射裝置處于水面1m以下時，自動報警和手動報警功能均開啟，此時若檢測到發(fā)射裝置在水面1m以下持續(xù)5s以上或者信號開關(guān)被按下就會自動觸發(fā)信號，紅色指示燈閃爍。（4）信號發(fā)射時間會持續(xù)半個小時，如果中途要停止發(fā)射信號只有兩種途徑：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，一旦發(fā)生意外事故，溺水者可以手動觸動開關(guān)發(fā)射信號，而在溺水者處于水下1m以下時，發(fā)射裝置將自動向外發(fā)射信號，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個接收裝置的接收信號的到達(dá)時間進(jìn)行檢測，并計算出到達(dá)時刻差，將時這些數(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。（見圖4）

5 結(jié)束語

近年來，人們在休閑娛樂方面對游泳非常的熱衷，但是，也經(jīng)常會出現(xiàn)一些危險，為了對人們的生命安全進(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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