1.一种提示安全信息的室外儿童游泳圈的安全监测方法,其特征在于,所述提示安全信息的室外儿童游泳圈包括:游泳圈本体(10),均匀分布在游泳圈本体(10)外部上表面的压力传感器(1),安装在游泳圈本体(10)外部的发光报警模块和防水开关(9)以及位于游泳圈本体(10)内部的气压传感器(2)、电源模块(4)和控制模块;所述的游泳圈本体(10)内设有多个气囊;
控制模块与压力传感器(1)、气压传感器(2)、发光报警模块和电源模块(4)连接,所述的控制模块包括核心电路部分(6)、人机交互部分(7)和天线部分(8);
所述的核心电路部分(6)包括核心控制模块、定位装置和无线传输模块;
所述的人机交互部分(7)包括防水LED显示屏、控制按键、防水音乐播放器和防水USB接口;
所述安全监测方法的具体步骤如下:
步骤一、游泳圈上的N个压力传感器(1)分别设置在游泳圈本体(10)外表面上下2层,每层各有N/2个传感器,将使用时水面上的压力传感器(1)组设为A组,水面下的压力传感器(1)组设为B组;
设A组的N/2传感器在tn时刻受到的力为:设B组的N/2传感器在tn时刻受到的力为:tn tn
步骤二、计算A、B组的N/2传感器在tn时刻受到力的平均值avgFA 、avgFB 为:tn tn
步骤三、计算出A、B组的N/2传感器在tn时刻受到力的方差varF A 、varF B 为:tn tn
步骤四、选出varFA 、varFB 中大小值maxvar、minvar:tn tn
maxvar=max(varFA ,varFB );
tn tn
minvar=min(varFA ,varFB );
其中符号max和min表达的是选出最大值和最小值的过程;
步骤五、计算出方差比Pvar:
步骤六、判断状态
设定阈值Tvar;
如果Pvar>Tvar,那么判定为单面漂浮,游泳圈为横向姿态,并根据maxvar所对应的面,判断出A和B哪个面在上,另一个面在下;
如果Pvar<=Tvar,那么判定为前进泳姿,游泳圈为纵向姿态,并计算出所有N个传感器此时最大的力:步骤七、如果是单面漂浮,游泳圈为横向姿态时,计算水面下的面的所有传感器受力之tn和totalFC ;
tn
然后,把该值作为此刻游泳圈垂直方向受力值F ,用于进一步判断出使用人员的状态;
如果是前进泳姿,游泳圈为纵向姿态时,此刻传感器的数据为水压的横向压力,该横向tn压力与传感器在水下的深度相关,而传感器在水下的深度又与游泳圈垂直方向受力值F 是tn线性关系,那么利用步骤六的结果得出F :tn tn
F =Coh*maxF +Cob;
其中Coh和Cob是一个常数,它们与游泳圈的材料、半径相关,需要在确定好游泳圈的材tn tn料、半径后,通过在实验室不断测试在不同的F 和maxF 之间的关系,然后用一次线性拟合的方法计算出Coh和Cob;
步骤八、判断异常
tn tn
无论是横向状态下的totalFC 和纵向状态下的F 都反映的是不同重量的使用者下,水对游泳圈的浮力,在使用前,在监护人确认安全情况状态下,设置好正常状态下的受力,那么在使用时,当判断好是横向还是纵向情况下,这种浮力均不应该变化过大;
如果损失过大,那么就说明使用者脱离游泳圈,即可判断出现危险,需要报警;
如果增加过大,那么就说明有过重的物体压在游泳圈上,或者游泳圈失去浮力,正在水中下坠,这种危险情况也需要报警;
于是,在使用时,首先由监护人确认安全的情况下,对儿童在正常状态下的游泳圈,横tn tn向状态下的totalFC 和纵向状态下的F 进行设置,得到一个因人而异的标准值,横向状态tn tn下的totalFC _normal和纵向状态下的F _normal;
然后设置变化上阈值比例τd_up、下阈值比例Td_down、时间阈值T_danger;
使用时,不断检测是横向状态还是纵向状态;
tn tn
如果是横向状态,然后继续判断当前的totalFC 和设置的totalFC _normal的差,与tntotalFC _normal的比例,如果超过变化上阈值比例Td_up和下阈值比例Td_down,并且时间大于等于时间阈值T_danger,那么就报警;
tn tn tn
如果是纵向状态,然后继续判断当前的F 和设置的F _normal的差,与F _normal的比例,如果超过变化上阈值比例Td_up和下阈值比例Td_down,并且时间大于等于时间阈值T_danger,那么就报警;
当游泳圈与手机的距离超过安全范围时,且时间大于等于时间阈值T_danger,也报警,其方法为采用游泳圈的定位装置信息与监护人的手机定位信息做对比。
2.根据权利要求1所述的安全监测方法,其特征在于:所述的外部压力传感器(1)通过防水薄膜贴合在游泳圈本体(10)上表面。
3.根据权利要求1所述的安全监测方法,其特征在于:所述的人机交互部分(7)设有用于插入SIM卡的卡槽。
4.根据权利要求1所述的安全监测方法,其特征在于:所述的气压传感器(2)位于气囊内部且每个气囊内部安装1块。
5.根据权利要求1所述的安全监测方法,其特征在于:所述的天线部分(8)被贴合在游泳圈内侧的外壁上。
6.根据权利要求1所述的安全监测方法,其特征在于:所述的核心控制模块和手机双向通讯。
7.根据权利要求6所述的安全监测方法,其特征在于:所述的核心控制模块将信息通过无线传输模块传输到手机上,手机上设定的安全范围信息通过无线传输模块传递给核心控制模块。
8.根据权利要求1所述的安全监测方法,其特征在于:所述的发光报警模块包括防水LED灯(3)和防水蜂鸣器(5)。