基于zigbee通信模块的泳池防溺水智能泳帽的研究

邹旭 廖钟豪 王廷军 范佳旸 曾顺 张远飞

摘 要：针对游泳馆溺水事件发生而救援不及时造成人员死亡的情况，设计研究了一种结构简单、使用方便的可自动报警防溺水智能泳帽装置，该装置将zigbee通信模块、zigbee通电控制器、水压检测装置、LED发光模块进行结合，最大程度上解决了游泳溺水即时报警的问题，保证了游泳者的人身安全，也让游泳馆的救助管理变得更加规范、高效。

关键词：防溺水；zigbee；水压检测；智能泳帽

随着生活水平的提高，越来越多的人们加入游泳锻炼，同时，游泳的安全问题也得到关注。目前，市面上的泳帽功能单一。为了减少溺水事故发生，同时降低安全成本，设计了一种基于压力传感器监测溺水和zigbee无线通信即时报警的防溺水智能泳帽，游泳时能对水压和游泳者所处的位置进行检测并及时提醒游泳者在安全的水位处。

1 智能泳帽与检测系统设计

1.1 智能泳帽的结构与外观设计

智能泳帽主要由zigbee通信模块、电源装置、压力传感器、LED灯几大模块组成。如图1所示：

1.2 工作原理

在环形压力传感器包围的泳帽中，当溺水条件形成，压力传感器产生信号并且转换成电子信号；然后信号运输到集成电路中进行滤波，放大，整流等处理之后，得到稳定的信号；于此同时进一步传输到zigbee信号发生器上和LED灯，使LED灯发光，并且将溺水者信息传输出去，实现判断溺水及报警的功能。

1.3 溺水自动报警的实现

利用水压判定，超过规定时间判定为溺水，并通過zigbee实时通信模块反馈是否有人溺水，发送信号给求救人员以及游泳池大屏幕上显示，直观地说明事故位置。也可手动拍打感应处（有意识），使装置得电导通达到求救的目的。提高了泳池溺水者的存活率。

溺水指从挣扎的状态进入到无力挣扎的状态。时间十分简短，考虑每个人的水性和身体素质不尽相同，本装置将溺水判定分为两种可调：①水性好（水压超过4900pa持续3min）；②水性一般（水压超过4900pa持续90s）到达相应持续时间则判定为溺水。当水压检测装置检测到超过4900pa且时间超过90s则会打开进水开关，导通zigbee通信装置以及红色发光灯。LED灯环形包裹在泳帽周围，颜色采用蓝色、绿色、白色以及3种颜色混搭。导通后则亮灯，能够起到很好的视觉定位效果。

2 结语

智能泳帽通过压力传感器、计时器读取数据，检测到超过4900pa且时间超过90s（20s）则会导通电路，并由zigbee通信装置发送信号以及LED灯发光；通过zigbee通信装置实现自动发送警报信号以及位置信号；LED灯可以在泳池环境下起到很好的视觉定位效果，及时发现溺水者及时救援。智能泳帽制作成本较低，结构设计简单、不影响正常使用。

参考文献：

[1]崔文华.ZigBee协议栈的研究与实现.华东师范大学硕士论文，2007.01.

[2]张少军.无线传感器网络技术及应用，2010.