一种基于两栖无人航行器的青少年溺水预防和救助平台及其方法技术

本发明专利技术公开了一种基于两栖无人航行器的青少年溺水预防和救助平台及其方法。该系统主要由两大部分组成，分别是指挥中心信息平台，包括基于电子地图的路径规划系统，基于电子地图的坐标定位系统，现场监控系统，一键信息共享功能系统，通话模块系统，以及航行器运行状态反馈系统；救助和预防平台包括两栖航行器的四旋翼动力系统，船用涡喷推进器，双光红外热成像传感器，导航定位系统，4G远程通讯系统，语音系统，能源系统，船载电脑和航行器控制器的控制系统，以及辅助救助系统。本发明专利技术将溺水预防和救助相统一，能提前发现涉险目标和实施提前干预，并对涉水遇险和溺水目标开展第一时间救助，减少溺水死亡事故率。

A platform and method of drowning prevention and rescue for teenagers based on amphibious unmanned aerial vehicle

【技术实现步骤摘要】
一种基于两栖无人航行器的青少年溺水预防和救助平台及其方法
本专利技术涉及溺水的预防和搜救
，具体涉及一种基于两栖无人航行器的青少年溺水预防和救助平台及其方法。
技术介绍
全球儿童安全组织与中国疾病预防控制中心发布《中国青少年儿童伤害现状回顾报告2010-2015》指出：中国青少年死因首位是溺水，占比约一半。由于城市和乡村地区存在大量的河流和滨水公园，单纯依靠派人巡视盯守比较困难，装备和足够人手，日常巡查制度难以落实，无法及时发现和阻止青少年进入危险水域，加上应急设施和配套技术落后，即使发现险情也难以施救，导致无法快速将遇险人员带离水体和开展生命急救。现有各类救援设备和系统大多为针对溺水预防和救助的某一点上进行开发，传统溺水预防多以篱笆、护栏、告示等进行物理隔离和警告，阻止青少年进入水中，实际应用效果一般，还有一些泳池底部铺设传感器或佩带智能手表，这两种方式使用成本较高，且青少年的活动具有不可预测性。水中救援的方式多以水面航行器为主，不具备空中航行能力，这种方式智能化程度不高，需要人为操作，搜索效率不高，通常只用于人员遇险后，不能起到提前预防和实时救助的功能，难以满足国家建立“全方位覆盖、全天候运行、反应迅速、救助有效”水上救助体系的需求。因此研制出一种上述的预防与救援设备是刻不容缓的。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种基于两栖无人航行器的青少年溺水预防和救助平台及其方法，配合包括用于巡视搜索和参与辅助救援的两栖无人航行器，以及信息化管理平台，满足政府预防青少年溺水管理部门组织开展快速日常自主巡视和第一时间参与救助的需求，提前发现涉险目标和实施提前干预，预防溺水事故发生，对于涉水遇险和溺水目标开展第一时间救助，减少溺水死亡事故率。其技术方案包括：指挥中心信息平台、救助和预防平台和两栖航行器，所述指挥中心信息平台用于记录和保存每次巡视过程中出现的特殊状况信息，便于后期进行大数据分析和判断，为以后开展防溺水工作提供信息支持，对数据进行智能信息的处理并对电量不足和发现涉险和遇险青少年分别警报显示；救助和预防平台目前由两栖航行器构成主体完成高频次日常的巡视，通过指挥中心信息平台判断信息后反馈进行对于涉险人员的提前干预和对遇险人员进行救援，实时向指挥中心信息平台传输图像语音及自身参数。优选的，所述指挥中心信息平台包括基于电子地图的路径规划系统、基于电子地图的坐标定位系统、现场监控系统、一键信息共享系统、通话模块系统和航行器运行状态反馈系统，基于电子地图的路径规划系统用来规划两栖航行器的路径；基于电子地图的坐标定位系统通过对图像进行目标检测算法在电子地图上标定坐标点；现场监控系统实时传输可见光和红外图像，显示巡视现场的视频监控画面并实时显示在指挥中心信息平台；一键信息共享系统能够迅速通知警务和医务部门；通话模块系统能够使后台工作人员与现场人员交互；航行器运行状态反馈系统向指挥中心信息平台提供两栖航行器的各项信息。优选的，基于电子地图的路径规划系统的路径规划采用百度地图API设定路径的起始节点的标记及连线，为两栖航行器规划巡视路径。优选的，所述基于电子地图的坐标定位系统坐标定位通过发现水面遇险人员后，对目标实时锁定跟踪，并通过坐标系的转换计算得出落水人员的地理坐标信息回传至后方显控系统。优选的，所述两栖航行器状态反馈，通过4G网络即时回传，使指挥中心信息平台实时监测航行器的状态信息并对电量不足进行警报提示。优选的，所述两栖航行器包括四旋翼动力系统、船用涡喷推进器、双光红外热成像传感器、导航定位系统、4G远程通讯系统、拾音器和喇叭构成语音系统、锂电池和太阳能构成的能源系统、船载电脑和航行器控制器构成的控制系统和辅助救助系统，两栖航行器入水后由安装在船尾的船用涡喷推进器完成入水后的航行；双光红外热成像传感器完成对目标的识别和进行监控；导航定位系统通过采用高精度的接收机，配合地面基站可以对两栖航行器进行精确定位；4G远程通讯系统，能够准确收发数据，和指挥中心信息平台交互；拾音器和喇叭构成语音系统实现对涉险人员进行驱离；锂电池和太阳能构成的能源系统由锂电池和太阳能双电源供电，确保顺利完成救助；船载电脑和航行器控制器构成的控制系统实现将工业电脑和主控芯片结合，对所有数据进行分析处理和对航行器进行控制。优选的，所述双光红外热成像传感器为一个红外热成像双光模组，所述船载电脑和航行器控制器构成的控制系统作为两栖航行器的数据分析终端，将压缩后的图像、语音及采集的信息输出给指挥中心信息平台。优选的，所述辅助救助系统上救援设备能够在两栖航行器入水时自动释放和膨胀，提前为救援做好准备。本专利技术提供一种基于两栖无人航行器的青少年溺水预防和救助方法，包括以下步骤：a、开始巡视前，依据巡视水域特点和需要重点巡视段，设置巡视路径获取航点信息，并由4G远程通讯系统通过4G网络输入航行器的船载电脑和航行器控制器构成的控制系统；b、开始巡航后,船载电脑和航行器控制器构成的控制系统结合导航定位系统，两栖航行器沿着规划路径进行自主导航巡视；c、巡视过程中，开启双光红外热成像传感器对巡视水域和附近区域进行涉险青少年、遇险和溺水人员进行检测和搜索；d、结束救援后，通过航行器运行状态反馈系统判断航行器是否正常，若正常，则继续巡视直至结束或者电量达到返航要求，若倾覆或者损坏，则等待回收。进一步，当检测到涉险或溺水人员目标后，若为涉险人员，则下降高度，通过语音系统进行警告驱离；若为溺水人员，所述两栖航行器立刻入水救援。指挥中心信息平台通过4G无线通信网络，指挥中心信息平台可以有效链接事故现场和其它部门的协作，以及参与巡视路径的规划、对于发现目标的坐标位置显、实时的画面监控、语音通话、一键信息共享、航行器状态信息的显示，用于记录和保存每次巡视过程中出现的特殊状况信息，便于后期进行大数据分析和判断，为以后开展防溺水工作提供信息支持，同时对于救助和预防平台进行控制以及对其传回数据进行智能信息的处理并显示。救助和预防平台，通过对两栖航行器的高频次日常的巡视和对于指挥中心信息平台判断信息后反馈进行反馈，对于涉险人员的提前干预和对遇险人员立刻救援，实时向指挥中心平台传输图像语音及自身参数，展示救援的动态，便于指挥中心快速分析并发出相应指令，应对一些突发状况产生。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：(1)路径规划，利用电子地图提前规划好路径，并能够及时更改路径。(2)“一机两用”，融合了无人船和四旋翼无人机的优点，通过旋翼和涡喷系统实现空中飞行和水中航行。(3)能够提前发现涉险青少年并进行干预和即时对遇险青少年进行救助。(4)结合自身GPS位置信息利用惯导、超声波获取的信息，以及规划的航行路径，实现自主避障和导航。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术整体流程图；其中，1-指挥中心信息平台，2-救助和预防平台，3-两栖航行器，4-基于电子地图的路径规划系统，5-基于电子地图的坐标定位系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于两栖无人航行器的青少年溺水预防和救助平台,包括指挥中心信息平台(1)、救助和预防平台(2)和两栖航行器(3)，其特征在于，/n所述指挥中心信息平台(1)用于记录和保存每次巡视过程中出现的特殊状况信息，便于后期进行大数据分析和判断，为以后开展防溺水工作提供信息支持，对数据进行智能信息的处理并对电量不足和发现涉险和遇险青少年分别警报显示；/n救助和预防平台(2)目前由两栖航行器(3)构成主体完成高频次日常的巡视，通过指挥中心信息平台(1)判断信息后反馈进行对于涉险人员的提前干预和对遇险人员进行救援，实时向指挥中心信息平台(1)传输图像语音及自身参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于两栖无人航行器的青少年溺水预防和救助平台,包括指挥中心信息平台(1)、救助和预防平台(2)和两栖航行器(3)，其特征在于，
所述指挥中心信息平台(1)用于记录和保存每次巡视过程中出现的特殊状况信息，便于后期进行大数据分析和判断，为以后开展防溺水工作提供信息支持，对数据进行智能信息的处理并对电量不足和发现涉险和遇险青少年分别警报显示；
救助和预防平台(2)目前由两栖航行器(3)构成主体完成高频次日常的巡视，通过指挥中心信息平台(1)判断信息后反馈进行对于涉险人员的提前干预和对遇险人员进行救援，实时向指挥中心信息平台(1)传输图像语音及自身参数。


2.如权利要求1所述的一种基于两栖无人航行器的青少年溺水预防和救助平台，其特征在于，所述指挥中心信息平台(1)包括基于电子地图的路径规划系统(4)、基于电子地图的坐标定位系统(5)、现场监控系统(6)、一键信息共享系统(7)、通话模块系统(8)和航行器运行状态反馈系统(9)，基于电子地图的路径规划系统(4)用来规划两栖航行器(3)的路径；基于电子地图的坐标定位系统(5)通过对图像进行目标检测算法在电子地图上标定坐标点；现场监控系统(6)实时传输可见光和红外图像，显示巡视现场的视频监控画面并实时显示在指挥中心信息平台(1)；一键信息共享系统(7)能够迅速通知警务和医务部门；通话模块系统(8)能够使后台工作人员与现场人员交互；航行器运行状态反馈系统(9)向指挥中心信息平台(1)提供两栖航行器(3)的各项信息。


3.如权利要求2所述的一种基于两栖无人航行器的青少年溺水预防和救助平台，其特征在于，基于电子地图的路径规划系统(4)的路径规划采用百度地图API设定路径的起始节点的标记及连线，为两栖航行器(3)规划巡视路径。


4.如权利要求3所述的一种基于两栖无人航行器的青少年溺水预防和救助平台，其特征在于，所述基于电子地图的坐标定位系统(5)坐标定位通过发现水面遇险人员后，对目标实时锁定跟踪，并通过坐标系的转换计算得出落水人员的地理坐标信息回传至后方显控系统。


5.如权利要求4所述的一种基于两栖无人航行器的青少年溺水预防和救助平台，其特征在于，所述两栖航行器(3)状态反馈，通过4G网络即时回传，使指挥中心信息平台(1)实时监测航行器的状态信息并对电量不足进行警报提示。


6.如权利要求5所述的一种基于两栖无人航行器的青少年溺水预防和救助平台，其特征在于，所述救助和预防平台(2)包括四旋翼动力系统(10)、船用涡喷推进器(11...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓飞，叶浩，叶辉，朱志宇，宋大鹏，王俊，朱鹏，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32