一种海上智能救生系统技术方案

本发明专利技术公开了一种海上智能救生系统，其包括用于搜寻待救人员并获取待救人员的位置的无人机和救生装置；无人机包括用于采集环境信息的图像采集模块、用于定位无人机的位置的定位模块I和信号发射模块；救生装置包括救生装置壳体、位于救生装置壳体内部的电源模块、与信号发射模块通讯联系的信号接收模块、用于定位救生装置的位置的定位模块II、惯性导航模块、控制模块及动力模块；救生装置壳体整体呈U形，其头部设有鸭嘴状组件；惯性导航模块包括MEMS陀螺、三轴加速度计和地磁感应器。本发明专利技术的海上智能救生系统，智能程度高；救生装置的流动阻力小，运行速度快；采用惯性导航技术，不受风浪影响，应用前景好。

A Marine Intelligent Lifesaving System

【技术实现步骤摘要】
一种海上智能救生系统
本专利技术属于海上救生设备
，涉及一种海上智能救生系统，特别涉及一种无需人员操作即可自行救援的海上智能救生系统。
技术介绍
随着社会的发展，海洋经济越来越受到了人们的重视，经济发展不断由内陆向海洋延伸，蓝色海洋经济日益成为了新经济形势下发展的重心。海洋经济的发展将在海底牧场、休闲渔业、海洋旅游等方面率先得到体现，随着人们海洋活动的日益增多，这对海洋救生设备提出了更高的要求。目前，在河流或海洋中的水面搜救落水者，依旧主要依靠救援人员携带救生圈靠近后进行人工施救，施救过程难度较大，对救生员的体力消耗也较大，也存在一定的危险性。针对这一问题，业界也开发了水面智能救生设备和智能救生圈等设备，但这些设备均是由操作员通过遥控设备控制靠近落水者，然而在实际操作时，由于操作员的视野受限，难以精确快速的将救生设备送至落水者附近，从而影响救援的进度，危及落水者的人身健康。因此，开发一种救援速度快且无需操作员的海上智能救生系统极具现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术自动化程度不高且救援具有一定的局限性的缺陷，提供一种救援速度快且无需操作员的海上智能救生系统。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种海上智能救生系统，包括用于搜寻待救人员并获取待救人员的位置的无人机和救生装置；所述无人机包括图像采集模块、定位模块I和分别与图像采集模块、定位模块I连接的信号发射模块，所述图像采集模块用于采集环境信息，所述定位模块I用于定位无人机的位置，所述信号发射模块用于将图像采集模块及定位模块I获取的信息传送至救生装置；所述救生装置包括救生装置壳体、位于救生装置壳体内部的电源模块、信号接收模块、定位模块II、惯性导航模块、控制模块及动力模块，控制模块分别与信号接收模块、定位模块II、惯性导航模块及动力模块连接；所述救生装置壳体整体呈U形，U形的开口端为救生装置尾端，该端安装有动力模块，另一端设有鸭嘴状组件；所述电源模块用于为控制模块、信号接收模块、定位模块II、惯性导航模块及动力模块提供电源；所述信号接收模块用于与信号发射模块建立信号联系，获取无人机的位置信息及其采集的图像；所述定位模块II用于定位救生装置的位置；所述控制模块用于根据图像采集模块及定位模块I发送的信息确定待救人员的位置，并根据定位模块II获取的救生装置位置信息规划救生装置的运动路径后，给惯性导航模块和动力模块发送指令；所述惯性导航模块用于引导救生装置到达待救人员所在位置，其包括MEMS(微机电系统)陀螺、三轴加速度计和地磁感应器；所述动力模块用于驱动救生装置到达待救人员所在位置。本专利技术采用新型的U形救生装置，相比于现有技术普遍采用的救生圈式救生装置，本专利技术的救生装置在水上运动的阻力小，在同等动力的条件下，本专利技术的救生装置的运动速度快，能够快速达到指定位置。此外，本专利技术的救生装置头部还安装有鸭嘴状组件，在救生装置在水中快速运动时，救生装置头部的鸭嘴状组件会对水流进行分流，能够进一步降低其流动阻力。同时，本专利技术选用MEMS(微机电系统)陀螺、三轴加速度计和地磁感应器三者配合为救生装置提供惯性导航，相比于现有技术普遍采用的GPS导航，本专利技术的惯性导航不易受海浪影响，其导航精度高，本专利技术选用MEMS陀螺，相较于现有惯性导航技术普遍采用的光纤陀螺，体积小，成本低廉，更适用于本专利技术的海上智能救生系统。本专利技术的海上智能救生系统的作业流程如下：在本专利技术的海上智能救生系统中，无人机与救生装置实时通讯，无人机实时将无人机的位置信息及采集到的图像信息发送至救生装置，救生装置的控制模块对以上信号进行处理确定是否发现待救人员，发现待救人员后，控制模块首先根据图像采集模块及无人机的定位模块I所发送信息确定待救人员的位置，然后结合救生装置的定位模块II获取的救生装置位置信息对救生装置的运动轨迹进行规划，并给惯性导航模块及动力模块发送指令，而后动力模块在惯性导航模块的指引下运转，驱动救生装置到达待救人员所在位置。作为优选的技术方案：如上所述的一种海上智能救生系统，所述救生装置壳体左右对称，其主要由一C形前舱和两条状后舱组装而成。本专利技术的救生装置壳体形状及构造并不仅限于此，本专利技术仅以此为例，救生装置的壳体也可为一整体，本专利技术是为了方便安装才将壳体分为多个部件。如上所述的一种海上智能救生系统，所述鸭嘴状组件主要由弧形板I、弧形板II、弧形板III和弧形板IV围成，所述弧形板IV与前舱的边缘贴合，弧形板I位于弧形板III及弧形板II的上方，弧形板I与水平面的夹角为25°～35°，弧形板III与水平面的夹角为30°～35°；本专利技术通过设置鸭嘴状组件的各板排布，显著降低了救生装置的流动阻力，各板与水平面的夹角可在一定范围内调整，但不宜过大或过小，否则将影响救生装置的流动阻力；前舱的中部设有凸起，凸起两侧设有与水平面夹角为5°～8°的坡面，所述坡面沿前舱至后舱方向逐渐升高，本专利技术凸起两侧坡面的设计将进一步降低救生装置的流动阻力，凸起也可设计成一定坡度，凸起靠近救生装置首端的坡度最好为35°～45°。如上所述的一种海上智能救生系统，所述前舱与后舱机械配合，其轴向和周向采用单面过盈配合，其余面间隙配合，轴向上还设有限位螺钉固定。本专利技术的前舱与后舱的具体连接形式方式并不仅限于此，本领域技术人员可根据实际情况进行选择。如上所述的一种海上智能救生系统，所述定位模块I和定位模块II均为GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)模块、北斗卫星导航系统(BDS)模块或格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)模块。本专利技术的定位模块并不仅限于此，其他能够实现定位的装置均可适用于本专利技术，只要两定位装置是基于同一系统即可。如上所述的一种海上智能救生系统，所述动力模块安装在后舱内，其包括电机、联轴器、喷射泵以及调整喷射泵方向的舵机；所述喷射泵包括泵体、进水挡板、螺旋扇叶、转轴和出水孔体；所述联轴器一端与电机主轴连接，另一端与转轴一端连接，转轴的另一端与螺旋扇叶过盈连接；所述舵机通过拉杆与泵体连接，进而控制出水孔体的方向；所述泵体设有进水孔和出水孔，进水孔安有与进水孔过盈配合的进水挡板，出水孔与出水孔体连接。本专利技术的动力模块的构成及具体安装位置并不仅限于此，本领域技术人员可根据实际需求选择合适的动力模块及其安装位置，只要能够保证驱动救生装置即可。如上所述的一种海上智能救生系统，所述后舱沿救生装置的长度方向分为密封舱和非密封舱，所述密封舱与前舱连接，非密封舱远离前舱的面为开口面；所述电机、舵机、联轴器、泵体及进水挡板位于密封舱内，所述舵机、泵体与密封舱通过螺栓固定；所述螺旋扇叶及出水孔体位于非密封舱内，所述螺旋扇叶为内置叶片，避免裸漏与人体接触，对落水者造成伤害。如上所述的一种海上智能救生系统，所述控制模块布置在前舱内，其包括电子调速器、蜂鸣器、红外感应装置及分别与电子调速器、蜂鸣器、红外感应装置连接的控制电路板，红外感应装置安装在鸭嘴状组件内，所述电子调速器与电机连接，所述控制电路板分别与定位模块II、惯性导航模块、信号接收模块、舵机连接。在救生装置达到指定位置附近后，蜂鸣器将发出蜂鸣以提醒待救援人员救生装置的位置。本专利技术的控制模块的构造、安装位置及与其他部件的连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海上智能救生系统，其特征在于，包括用于搜寻待救人员并获取待救人员的位置的无人机和救生装置；所述无人机包括图像采集模块、定位模块I和分别与图像采集模块、定位模块I连接的信号发射模块，所述图像采集模块用于采集环境信息，所述定位模块I用于定位无人机的位置，所述信号发射模块用于将图像采集模块及定位模块I获取的信息传送至救生装置；所述救生装置包括救生装置壳体、位于救生装置壳体内部的电源模块、信号接收模块、定位模块II、惯性导航模块、控制模块及动力模块，控制模块分别与信号接收模块、定位模块II、惯性导航模块及动力模块连接；所述救生装置壳体整体呈U形，U形的开口端为救生装置尾端，该端安装有动力模块，另一端设有鸭嘴状组件；所述电源模块用于为控制模块、信号接收模块、定位模块II、惯性导航模块及动力模块提供电源；所述信号接收模块用于与信号发射模块建立信号联系，获取无人机的位置信息及其采集的图像；所述定位模块II用于定位救生装置的位置；所述控制模块用于根据图像采集模块及定位模块I发送的信息确定待救人员的位置，并根据定位模块II获取的救生装置位置信息规划救生装置的运动路径后，给惯性导航模块和动力模块发送指令；所述惯性导航模块用于引导救生装置到达待救人员所在位置，其包括MEMS陀螺、三轴加速度计和地磁感应器；所述动力模块用于驱动救生装置到达待救人员所在位置。...

【技术特征摘要】
1.一种海上智能救生系统，其特征在于，包括用于搜寻待救人员并获取待救人员的位置的无人机和救生装置；所述无人机包括图像采集模块、定位模块I和分别与图像采集模块、定位模块I连接的信号发射模块，所述图像采集模块用于采集环境信息，所述定位模块I用于定位无人机的位置，所述信号发射模块用于将图像采集模块及定位模块I获取的信息传送至救生装置；所述救生装置包括救生装置壳体、位于救生装置壳体内部的电源模块、信号接收模块、定位模块II、惯性导航模块、控制模块及动力模块，控制模块分别与信号接收模块、定位模块II、惯性导航模块及动力模块连接；所述救生装置壳体整体呈U形，U形的开口端为救生装置尾端，该端安装有动力模块，另一端设有鸭嘴状组件；所述电源模块用于为控制模块、信号接收模块、定位模块II、惯性导航模块及动力模块提供电源；所述信号接收模块用于与信号发射模块建立信号联系，获取无人机的位置信息及其采集的图像；所述定位模块II用于定位救生装置的位置；所述控制模块用于根据图像采集模块及定位模块I发送的信息确定待救人员的位置，并根据定位模块II获取的救生装置位置信息规划救生装置的运动路径后，给惯性导航模块和动力模块发送指令；所述惯性导航模块用于引导救生装置到达待救人员所在位置，其包括MEMS陀螺、三轴加速度计和地磁感应器；所述动力模块用于驱动救生装置到达待救人员所在位置。2.根据权利要求1所述的一种海上智能救生系统，其特征在于，所述救生装置壳体左右对称，其主要由一C形前舱和两条状后舱组装而成。3.根据权利要求2所述的一种海上智能救生系统，其特征在于，所述鸭嘴状组件主要由弧形板I、弧形板II、弧形板III和弧形板IV围成，所述弧形板IV与前舱的边缘贴合，弧形板I位于弧形板III及弧形板II的上方，弧形板I与水平面的夹角为25°～35°，弧形板III与水平面的夹角为30°～35°；前舱的中部设有凸起，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹乐，杨昊，魏德轩，李敏，张海峰，阚秀，奚峥皓，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31