白佳凱

摘 要：一直以來游泳這項(xiàng)適合各個年齡階層的全身型體育運(yùn)動受到了大眾的廣泛歡迎。在各大城市中對公眾開放的游泳場館也越來越多。但是在游泳池中，初學(xué)者往往由于精神緊張導(dǎo)致在水中行動、呼吸不自由，輕則容易嗆水和失去平衡，嚴(yán)重時往往導(dǎo)致溺水死亡事故。有些會游泳的人也可能由于抽筋、受傷、突發(fā)疾病等原因?qū)е履缢?。因此，文章對游泳池定位救生系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)分析，希望能夠?yàn)槿藗兊纳踩峁┍Ｕ稀?/p>

關(guān)鍵詞：游泳；游泳池定位救生系統(tǒng)；分析

1 游泳池定位救生項(xiàng)目背景及意義

目前，國內(nèi)的游泳館的安保大多都在使用傳統(tǒng)的人力監(jiān)管模式。每個游泳池都靠2～4個救生員時刻緊盯著水面來預(yù)防和救援溺水人員。這樣的管理方式的缺點(diǎn)是，無法進(jìn)行細(xì)化的管理、可靠性很差、信息的處理能力比較弱、反應(yīng)的速度也很慢，很難有效保證場館內(nèi)的公共安全。

由于人的生理?xiàng)l件的限制使得救生員很難保持長時間的注意力高度集中，另外游泳池水面對光線的反射還會讓救生員出現(xiàn)眩暈狀態(tài)，而且游泳池經(jīng)常人數(shù)眾多，環(huán)境嘈雜。上述原因都會導(dǎo)致出現(xiàn)溺水情況時溺水者在水面上的求救動作很難及時引起救生員的注意，而一旦溺水者沉入水下就更加難以被察覺。

當(dāng)發(fā)生溺水事故時，每一秒都是直接關(guān)系到生命的。溺水者沉入水中后不能呼吸，時間越長會導(dǎo)致腦損傷甚至死亡的可能性就越大。研究發(fā)現(xiàn)，如果游泳者在溺水致昏迷的前十秒鐘內(nèi)能被救生員發(fā)現(xiàn)，并且能在接下來的二十秒內(nèi)被及時救起，那么溺水導(dǎo)致死亡發(fā)生的概率就會很低。但實(shí)際情況卻不容樂觀，在2001年夏天，美國的一個社會組織JeffEllis&Associates對90個美國游泳池和水上公園的救生員做了500多次的測試，結(jié)果表明：救生員發(fā)現(xiàn)溺水者所需的平均時間為1分14秒，其中僅有9%的救生員在10秒之內(nèi)，43%的人在30秒內(nèi)，55%的人超過了1分鐘。這份調(diào)查表明，盡管專業(yè)的救生人員在認(rèn)真的監(jiān)視著，溺水事故發(fā)生的概率依然居高不下。

因此國家有關(guān)部門急切希望能有一套可靠的適用于游泳池工作環(huán)境的溺水預(yù)警設(shè)備，這時，智能化的游泳池溺水救生定位系統(tǒng)走進(jìn)了我們的視野。該系統(tǒng)可以作為救生員的輔助看管裝置，可以提高救生員的監(jiān)測效率，從而更好的保障游泳者的生命安全。一旦有溺水事件發(fā)生能及時的報(bào)警通知救生員并能告知其溺水者位置，為救援贏得時間。而現(xiàn)有的水下定位系統(tǒng)一直受限于造價高昂、設(shè)備復(fù)雜以及水下機(jī)功耗高而沒有在游泳池得到普及應(yīng)用。

2 游泳池定位項(xiàng)目定位原理

游泳池定位原理是根據(jù)幾何模型定位的。在空間中，已知一個點(diǎn)到兩個固定點(diǎn)間的距離差可以確定出一個雙曲面，而三個雙曲面理論上可以在空間中交匯于一點(diǎn)。該點(diǎn)即為溺水者的空間位置點(diǎn)。

我們在水下布置了4個用于接收信號的接收裝置，溺水者身上自身攜帶信號發(fā)射裝置。在一旦發(fā)生意外事故時溺水者向外發(fā)射聲音信號，而位于游泳池4個角落里的接收裝置可以檢測到發(fā)射信號，并且計(jì)算出發(fā)射信號到達(dá)接收裝置時間。根據(jù)聲音在水中傳播速度計(jì)算出溺水者到達(dá)4個接收裝置的距離，求出距離差，從而求解出溺水者位置。

而在求解出距離差的同時，將結(jié)果發(fā)送到水上定位顯示器，救生員能夠通過顯示界面觀測清晰的觀測出溺水者在水中位置。

3 水下救生定位信號發(fā)射裝置

水下信號發(fā)射器是本定位系統(tǒng)水下部分的核心。其主要功能是定時檢測游泳者的狀態(tài)，保證發(fā)生溺水情況時能手動或自動地發(fā)射聲信號，以求救援。設(shè)計(jì)要求：

由于人溺水會經(jīng)過兩個狀態(tài)，一是意識清醒狀態(tài)，二是意識模糊到失去意識狀態(tài)。在意識清醒時溺水者可以通過開關(guān)手動觸發(fā)信號，但是如果游泳者在意識清醒時沒能有效手動觸發(fā)信號就進(jìn)入了昏迷狀態(tài)怎么辦？這里我們采用壓力傳感器來實(shí)時監(jiān)測游泳者在水中的深度信息，假定聲發(fā)射裝置處于水下一定深度并持續(xù)一定時間以上就自動觸發(fā)信號，提示報(bào)警。

水下發(fā)射裝置的作用就是發(fā)射信號，那么如何控制信號的發(fā)射和停止就是軟件設(shè)計(jì)的主要目的。具體是通過壓力傳感器測得發(fā)射裝置在水中的外部壓力值，進(jìn)而判斷出發(fā)射裝置當(dāng)前所處的深度信息，通過對深度的分析并結(jié)合外部的信號開關(guān)狀態(tài)決定信號的發(fā)射和停止。其信號觸發(fā)邏輯參看表1：

首先對壓力傳感器的工作深度劃分三段：水面以上、水下1m以上、水下1m以下。

（1）當(dāng)發(fā)射裝置處于水面以上時，自動報(bào)警功能被禁止；手動報(bào)警功能被屏蔽，即使按下信號開關(guān)也不能發(fā)射信號。（2）當(dāng)發(fā)射裝置處于水下1m以上時，自動報(bào)警功能被禁止；手動報(bào)警功能開啟，按下信號開關(guān)，紅色指示燈閃爍，信號發(fā)射。（3）當(dāng)發(fā)射裝置處于水面1m以下時，自動報(bào)警和手動報(bào)警功能均開啟，此時若檢測到發(fā)射裝置在水面1m以下持續(xù)5s以上或者信號開關(guān)被按下就會自動觸發(fā)信號，紅色指示燈閃爍。（4）信號發(fā)射時間會持續(xù)半個小時，如果中途要停止發(fā)射信號只有兩種途徑：一種是讓發(fā)射裝置露出水面5s以上，另一種是關(guān)閉發(fā)射裝置電源。這樣，在溺水者處于水中1m以上時，一旦發(fā)生意外事故，溺水者可以手動觸動開關(guān)發(fā)射信號，而在溺水者處于水下1m以下時，發(fā)射裝置將自動向外發(fā)射信號，以提示救生人員。

4 水上定位接收處理裝置

水上定位處理裝置是將4個接收裝置的接收信號的到達(dá)時間進(jìn)行檢測，并計(jì)算出到達(dá)時刻差，將時這些數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示控制模塊，轉(zhuǎn)換為距離并解算出溺水者具體位置。（見圖4）

5 結(jié)束語

近年來，人們在休閑娛樂方面對游泳非常的熱衷，但是，也經(jīng)常會出現(xiàn)一些危險，為了對人們的生命安全進(jìn)行保障，文章進(jìn)行了相關(guān)分析，希望能夠更好的為以后游泳事業(yè)的發(fā)展提供便利。

參考文獻(xiàn)

[1]方千華，梅雪雄.美國大眾游泳安全保障若干問題探究[J].福建師大福清分校學(xué)報(bào)，2005（2）.

[2]方千華，梅雪雄.國外水上救生的發(fā)展與啟示[J].體育科學(xué)研究，2005（1）.

[3]全國體育院校教材委員會審定.游泳運(yùn)動[M].人民體育出版社，2001.

[4]體育科學(xué)研究方法編寫組.體育科學(xué)研究方法[M].高等教育出版社，1999.