基于zigbee通信模塊的泳池防溺水智能泳帽的研究

鄒旭 廖鐘豪 王廷軍 范佳旸 曾順 張遠飛

摘 要：針對游泳館溺水事件發生而救援不及時造成人員死亡的情況，設計研究了一種結構簡單、使用方便的可自動報警防溺水智能泳帽裝置，該裝置將zigbee通信模塊、zigbee通電控制器、水壓檢測裝置、LED發光模塊進行結合，最大程度上解決了游泳溺水即時報警的問題，保證了游泳者的人身安全，也讓游泳館的救助管理變得更加規范、高效。

關鍵詞：防溺水；zigbee；水壓檢測；智能泳帽

隨著生活水平的提高，越來越多的人們加入游泳鍛煉，同時，游泳的安全問題也得到關注。目前，市面上的泳帽功能單一。為了減少溺水事故發生，同時降低安全成本，設計了一種基于壓力傳感器監測溺水和zigbee無線通信即時報警的防溺水智能泳帽，游泳時能對水壓和游泳者所處的位置進行檢測并及時提醒游泳者在安全的水位處。

1 智能泳帽與檢測系統設計

1.1 智能泳帽的結構與外觀設計

智能泳帽主要由zigbee通信模塊、電源裝置、壓力傳感器、LED燈幾大模塊組成。如圖1所示：

1.2 工作原理

在環形壓力傳感器包圍的泳帽中，當溺水條件形成，壓力傳感器產生信號并且轉換成電子信號；然后信號運輸到集成電路中進行濾波，放大，整流等處理之后，得到穩定的信號；于此同時進一步傳輸到zigbee信號發生器上和LED燈，使LED燈發光，并且將溺水者信息傳輸出去，實現判斷溺水及報警的功能。

1.3 溺水自動報警的實現

利用水壓判定，超過規定時間判定為溺水，并通過zigbee實時通信模塊反饋是否有人溺水，發送信號給求救人員以及游泳池大屏幕上顯示，直觀地說明事故位置。也可手動拍打感應處（有意識），使裝置得電導通達到求救的目的。提高了泳池溺水者的存活率。

溺水指從掙扎的狀態進入到無力掙扎的狀態。時間十分簡短，考慮每個人的水性和身體素質不盡相同，本裝置將溺水判定分為兩種可調：①水性好（水壓超過4900pa持續3min）；②水性一般（水壓超過4900pa持續90s）到達相應持續時間則判定為溺水。當水壓檢測裝置檢測到超過4900pa且時間超過90s則會打開進水開關，導通zigbee通信裝置以及紅色發光燈。LED燈環形包裹在泳帽周圍，顏色采用藍色、綠色、白色以及3種顏色混搭。導通后則亮燈，能夠起到很好的視覺定位效果。

2 結語

智能泳帽通過壓力傳感器、計時器讀取數據，檢測到超過4900pa且時間超過90s（20s）則會導通電路，并由zigbee通信裝置發送信號以及LED燈發光；通過zigbee通信裝置實現自動發送警報信號以及位置信號；LED燈可以在泳池環境下起到很好的視覺定位效果，及時發現溺水者及時救援。智能泳帽制作成本較低，結構設計簡單、不影響正常使用。

參考文獻：

[1]崔文華.ZigBee協議棧的研究與實現.華東師范大學碩士論文，2007.01.

[2]張少軍.無線傳感器網絡技術及應用，2010.