CN108891560A - 一种能水陆两用超远距离快速自动靶向救生装置和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能水陆两用超远距离快速自动靶向救生装置，包括无人机，无人机还通过牵引绳与救生装置连接，牵引绳上设置有绳锁，绳锁能通过开合使牵引绳断开，救生装置的主浮体内固定有一充气罐，充气罐能释放出气体，短时间内使主浮体、左侧浮体和右侧浮体充气膨胀，救生装置内安装有自动控制芯片、蓄电池以及马达，马达传动连接一螺旋桨，螺旋桨伸至密封空间外，螺旋桨转动时，能推动救生装置在水中前行，主浮体的前端安装有红外检测器和微波检测器。本发明可以水基或陆基投放，投放距离远，可以适应多种投放环境，使用方便，可用于海滨浴场，湖泊、公园、广阔河面，更可用于多礁近海。
Description
技术领域
本发明属于一种水上救生的技术领域，具体涉及一种能够快速自动驶向落水者的救生装置和救援方法。
背景技术
目前国内外在人落水后采用救生艇、救生船，但大多数采用抛投救生圈，因为一般情况下救援方不具备救生艇等大型设备，而抛投距离较远的水陆两用远距离多功能抛投器，也最多仅能抛投200米远，而且抛投落点不准，在落水者收到落水惊吓时，无法取到救生圈，造成溺水者身亡。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种能水陆两用超远距离快速自动靶向救生装置和使用方法。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种能水陆两用超远距离快速自动靶向救生装置，包括无人机，其中：无人机的下方具有可开合的吊装爪，吊装爪能将救生装置吊装在无人机上，无人机还通过牵引绳与救生装置连接，牵引绳上设置有绳锁，绳锁能通过开合使牵引绳断开，救生装置包括相互连接的充气部和推进部，充气部位于推进部上方，充气部包括位于中部的主浮体和分别位于主浮体两侧的左侧浮体和右侧浮体，主浮体内固定有一充气罐，充气罐能释放出气体，短时间内使主浮体、左侧浮体和右侧浮体充气膨胀，推进部包括一密封空间,密封空间内安装有自动控制芯片、蓄电池以及马达，马达传动连接一螺旋桨，螺旋桨伸至密封空间外，螺旋桨转动时，能推动救生装置在水中前行，主浮体的前端安装有红外检测器和微波检测器，红外检测器用于检测主浮体附近温度情况，微波检测器用于检测主浮体附近微波情况，红外检测器和微波检测器均与自动控制芯片连接并能将信息传递至自动控制芯片，自动控制芯片与马达连接，并能控制马达运作，蓄电池分别与自动控制芯片、红外检测器和微波检测器以及马达连接，并为之供电。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的充气罐上设置有电磁阀，电磁阀与自动控制芯片连接，自动控制芯片能控制电磁阀的开闭，充气罐内封装有高压空气或高压惰性气体。
上述的自动控制芯片上安装有信息接收模块，自动控制芯片通过信息接收模块接收无人机的信号，并根据该信号控制电磁阀的开闭。
上述的牵引绳包括无人机段绳体和救生装置段绳体，绳锁包括电磁铁锁块和铁磁体锁块，无人机段绳体一端与无人机连接，另一端与电磁铁锁块连接，救生装置段绳体一端与救生装置连接，另一端与铁磁体锁块固定连接，电磁铁锁块与无人机连接，并由无人机控制开断电。
上述的主浮体与左侧浮体之间以及主浮体与右侧浮体之间均通过气囊连接柱连通，气囊连接柱使主浮体与左侧浮体之间、主浮体与右侧浮体之间具有能容纳一人趴卧的空间。
上述的螺旋桨从推进部的后方伸出，密封空间的壳体向后延伸形成有一保护部，保护部为一不影响水流进出的金属网结构，螺旋桨的桨叶包裹在保护部中。
上述的救生装置的充气部未充气时，能折叠为长方体或近似于长方体的不规则形状。
上述的自动控制芯片为单片机。
上述的充气部的外壳为柔性橡胶制作，推进部的外壳为硬质金属制作。
一种能水陆两用超远距离快速自动靶向救生装置得使用方法：包括以下步骤：
当发现溺水者时，在通过陆基或水基平台发射无人机，无人机下部通过吊装爪和牵引绳同时与救生装置连接，发射人员通过无线遥控装置遥控无人机飞向溺水者；
无人机抵达溺水者附近，无线遥控装置控制无人机松开吊装爪，使救生装置从无人机上落下，同时，自动控制芯片接收到信息，控制充气罐能释放出气体，在救生装置落到水面或落到水面后数秒内完成对主浮体、左侧浮体和右侧浮体的充气；推进部的重量可使救生装置抛落时以充气部在上、推进部在下的方式落水，推进部在水中起稳定作用；
无人机通过牵引绳牵引充气膨胀后的救生装置靠近溺水者；
当溺水者为一人时，溺水者抓住救生装置，并骑在主浮体上，使救生装置保持左右平衡，无人机牵引救生装置返回安全区域；
当溺水者为二人时，其中一个溺水者抓住主浮体与左侧浮体之间的气囊连接柱，另一个溺水者抓住主浮体与右侧浮体之间的气囊连接柱，使救生装置保持左右平衡，无人机牵引救生装置返回安全区域；
当溺水者为三人或三人以上时，无人机控制绳锁松开，牵引绳断开，无人机与救生装置分离，此时无人机快速返回陆基或水基平台，加装第二个救生装置；被抛下的救生装置通过红外检测器和微波检测器检测附近的温度和微波情况，由于人体体温高于水温，以及人体落水后挣扎的微波大于水波，因此，自动控制芯片能根据收到的红外检测信号和微波信号判断出溺水者方位，并控制马达转动螺旋桨，靠近溺水者，使溺水者抓住救生装置，当自动控制芯片检测到附近还有其他溺水者时，以同样的方式靠近该溺水者，使该溺水者抓住救生装置，一个救生装置救助两人后，自动控制芯片控制马达转动螺旋桨，使救生装置驶向安全区域；加装第二个救生装置的无人机再次抵达其他溺水者附近，松开吊装爪，使救生装置从无人机上落下。
本发明的能水陆两用超远距离快速自动靶向救生装置，采用无人机与救生装置组合使用的方案，无人机优选大型航拍仪无人机(例如大疆MG-1S型)进行改装，在无人机下方安装吊装爪和牵引绳，救生装置为底部装有推进螺旋桨的可折叠、自动充气的救生圈，本发明的一大特点，就是可以利用无人机可在陆地、船上操控的优势，实现救生装置水陆两用的功能，无人机能迅速将救生装置抛投到落水者附近，投放距离远超远程抛投救生装置。本发明可用于海滨浴场，湖泊、公园、广阔河面，更可用于多礁近海，一般来说多礁海域触礁后船只无法靠近救援，一般的救生装置根本无法到达溺水者身边，而本发明可迅速投放救生装置挽救生命。本发明还可以用在海军舰艇、运输商船、游轮、渔船等在江河湖海本船人员落水的自救，也可对其他遇难人员的救助。
本发明救生装置的充气部充气后，主浮体为一长流线型鲸鱼状，左右各伸有一圆柱状的侧浮体，流线型主浮体可承载落水者下沉时的浮力，左右两侧浮体辅助落水者同时起平衡左右防止侧翻，主浮体下部密封装有自动控制芯片、蓄电池、马达、快速充气压缩气瓶并有一保护罩中装有螺旋桨，可推进救生装置前行，并避免伤害落水者。由于上述部件重量较重可使救生装置抛落时朝下落水，并在水中起稳定作用，主浮体上装有双监控器，即红外、微波器，由于人体体温高于水温，以及人体落水后挣扎的微波大于水波，即可与无人机的牵引索同时自动靶向快速驶向落水者。救生装置外部贴有可用于太阳能发电薄膜，既可用于对电瓶充电又起反光镜作用，晚上还可将救生圈外的闪光点亮。
当溺水者靠近救生装置后，一人可用左右手抓住左右气囊连接柱，身体趴在主气囊上，双腿夹住尾部或打动助游。如二人溺水也可各自抓住左右气囊连接柱前行。
本发明通过无人机，自动靶向救生装置、牵引索可将一名或两名落水者同时得到快速救助。如果有多名落水者我们将快速将第一个救生装置抛投到落水者处后，发出指令给无人机，将牵引绳脱钩，无人机快速飞回快速装挂第二、第三个救生装置来营救更多落水者。
本发明的充气罐，可采用压缩空气或惰性气体储气罐式，也可采用两种物质混合后产生大量气体的装置。
本发明救生装置采用高强度柔性材料制作，其工作部件在充气后均置于主气囊下部，其上全部空的，在未充气时可将其折叠成一长方形状，体积小巧，便于挂在无人机下部，不影响其飞行速度。
附图说明
图1是本发明的无人机吊装一救生装置的示意图；
图2是无人机牵引充气后的救生装置的俯视图；
图3是充气后的救生装置的俯视图；
图4是充气后的救生装置的剖视图；
图5是充气后的救生装置的侧视图。
其中的附图标记为：无人机1、吊装爪11、牵引绳12、无人机段绳体12a、救生装置段绳体12b、绳锁13、电磁铁锁块13a、铁磁体锁块13b、救生装置2、充气部3、主浮体31、左侧浮体32、右侧浮体33、充气罐34、气囊连接柱35、推进部4、密封空间41、自动控制芯片42、蓄电池43、马达44、螺旋桨45、保护部46、红外检测器和微波检测器5。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
本发明的一种能水陆两用超远距离快速自动靶向救生装置，包括无人机1，其中：无人机1的下方具有可开合的吊装爪11，吊装爪11能将救生装置2吊装在无人机1上，无人机1还通过牵引绳12与救生装置2连接，牵引绳12上设置有绳锁13，绳锁13能通过开合使牵引绳12断开，救生装置2包括相互连接的充气部3和推进部4，充气部3位于推进部4上方，充气部3包括位于中部的主浮体31和分别位于主浮体31两侧的左侧浮体32和右侧浮体33，主浮体31内固定有一充气罐34，充气罐34能释放出气体，短时间内使主浮体31、左侧浮体32和右侧浮体33充气膨胀，推进部4包括一密封空间41,密封空间41内安装有自动控制芯片42、蓄电池43以及马达44，马达44传动连接一螺旋桨45，螺旋桨45伸至密封空间41外，螺旋桨45转动时，能推动救生装置2在水中前行，主浮体31的前端安装有红外检测器和微波检测器5，红外检测器用于检测主浮体31附近温度情况，微波检测器用于检测主浮体31附近微波情况，红外检测器和微波检测器5均与自动控制芯片42连接并能将信息传递至自动控制芯片42，自动控制芯片42与马达44连接，并能控制马达运作，蓄电池43分别与自动控制芯片42、红外检测器和微波检测器5以及马达44连接，并为之供电。
实施例中，充气罐34上设置有电磁阀，电磁阀与自动控制芯片42连接，自动控制芯片42能控制电磁阀的开闭，充气罐34内封装有高压空气或高压惰性气体。
实施例中，自动控制芯片42上安装有信息接收模块，自动控制芯片42通过信息接收模块接收无人机1的信号，并根据该信号控制电磁阀的开闭。
实施例中，牵引绳12包括无人机段绳体12a和救生装置段绳体12b，绳锁13包括电磁铁锁块13a和铁磁体锁块13b，无人机段绳体12a一端与无人机1连接，另一端与电磁铁锁块13a连接，救生装置段绳体12b一端与救生装置2连接，另一端与铁磁体锁块13b固定连接，电磁铁锁块13a与无人机1连接，并由无人机1控制开断电。
实施例中，主浮体31与左侧浮体32之间以及主浮体31与右侧浮体33之间均通过气囊连接柱35连通，气囊连接柱35使主浮体31与左侧浮体32之间、主浮体31与右侧浮体33之间具有能容纳一人趴卧的空间。
实施例中，螺旋桨45从推进部4的后方伸出，密封空间41的壳体向后延伸形成有一保护部46，保护部46为一不影响水流进出的金属网结构，螺旋桨45的桨叶包裹在保护部46中。
实施例中，救生装置2的充气部3未充气时，能折叠为长方体或近似于长方体的不规则形状。
实施例中，自动控制芯片42为单片机。
实施例中，充气部3的外壳为柔性橡胶制作，推进部4的外壳为硬质金属制作。
一种能水陆两用超远距离快速自动靶向救生装置得使用方法：包括以下步骤：
当发现溺水者时，在通过陆基或水基平台发射无人机1，无人机1下部通过吊装爪11和牵引绳12同时与救生装置2连接，发射人员通过无线遥控装置遥控无人机1飞向溺水者；无人机1以每12m/s的速度飞行，通过摄像头与人工操作迅速飞至溺水者上空并悬停，悬停高度10米左右，
无人机1抵达溺水者附近，通过摄像头与人工操作迅速飞至溺水者上空并悬停，悬停高度10米左右，无线遥控装置控制无人机1松开吊装爪11，使救生装置2从无人机1上落下，同时，自动控制芯片42接收到信息，控制充气罐34能释放出气体，救生装置2在5秒内完成对主浮体31、左侧浮体32和右侧浮体33的充气；推进部4的重量可使救生装置2抛落时以充气部3在上、推进部4在下的方式落水，推进部4在水中起稳定作用；
无人机1通过牵引绳12牵引充气膨胀后的救生装置2靠近溺水者；
当溺水者为一人时，溺水者抓住救生装置2，并骑在主浮体31上，使救生装置2保持左右平衡，无人机1牵引救生装置2返回安全区域；
当溺水者为二人时，其中一个溺水者抓住主浮体31与左侧浮体32之间的气囊连接柱35，另一个溺水者抓住主浮体31与右侧浮体33之间的气囊连接柱35，使救生装置2保持左右平衡，无人机1牵引救生装置2返回安全区域；
当溺水者为三人或三人以上时，无人机1控制绳锁13松开，牵引绳12断开，无人机1与救生装置2分离，此时无人机1快速返回陆基或水基平台，加装第二个救生装置2；被抛下的救生装置2通过红外检测器和微波检测器5检测附近的温度和微波情况，由于人体体温高于水温，以及人体落水后挣扎的微波大于水波，因此，自动控制芯片42能根据收到的红外检测信号和微波信号判断出溺水者方位，并控制马达44转动螺旋桨45，靠近溺水者，使溺水者抓住救生装置2，当自动控制芯片42检测到附近还有其他溺水者时，以同样的方式靠近该溺水者，使该溺水者抓住救生装置2，一个救生装置2救助两人后，自动控制芯片42控制马达44转动螺旋桨45，使救生装置2驶向安全区域；加装第二个救生装置2的无人机1再次抵达其他溺水者附近，松开吊装爪11，使救生装置2从无人机1上落下。
本发明又一亮点在于可对极端落难人员的救助，如我国每年冬季有人不小心落入薄冰层水面，而救助人员又无法靠近，因为人们无法知道冰层厚度，救助人员一靠近也同样有落入薄冰层中的风险，这时，本发明的无人机可以迅速投放两个救生装置，一个在破冰中使落水者不下沉，一个在靠近落水者的冰层上，落水者自身能爬上冰层上的救生装置，此时利用无人机拖动救生装置在薄冰层上滑动，使其得救。本发明还可以救助落入沼泽地泥潭者，我国湿地有人去采摘产品，一不小心落入污泥中，越挣扎越陷的深，本发明可以利用其快速救助装置对地面压强小的优势对落入泥潭者进行救援，使得本发明有其他救援方法不可替代的优点，对于救援人员有极大的帮助。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种能水陆两用超远距离快速自动靶向救生装置，包括无人机(1)，其特征是：所述的无人机(1)的下方具有可开合的吊装爪(11)，吊装爪(11)能将救生装置(2)吊装在无人机(1)上，所述的无人机(1)还通过牵引绳(12)与救生装置(2)连接，所述的牵引绳(12)上设置有绳锁(13)，所述的绳锁(13)能通过开合使牵引绳(12)断开，所述的救生装置(2)包括相互连接的充气部(3)和推进部(4)，所述的充气部(3)位于推进部(4)上方，所述的充气部(3)包括位于中部的主浮体(31)和分别位于主浮体(31)两侧的左侧浮体(32)和右侧浮体(33)，所述的主浮体(31)内固定有一充气罐(34)，所述的充气罐(34)能释放出气体，短时间内使主浮体(31)、左侧浮体(32)和右侧浮体(33)充气膨胀，所述的推进部(4)包括一密封空间(41),密封空间(41)内安装有自动控制芯片(42)、蓄电池(43)以及马达(44)，所述的马达(44)传动连接一螺旋桨(45)，所述的螺旋桨(45)伸至密封空间(41)外，螺旋桨(45)转动时，能推动救生装置(2)在水中前行，所述的主浮体(31)的前端安装有红外检测器和微波检测器(5)，所述的红外检测器用于检测主浮体(31)附近温度情况，微波检测器用于检测主浮体(31)附近微波情况，所述的红外检测器和微波检测器(5)均与自动控制芯片(42)连接并能将信息传递至自动控制芯片(42)，所述的自动控制芯片(42)与马达(44)连接，并能控制马达运作，所述的蓄电池(43)分别与自动控制芯片(42)、红外检测器和微波检测器(5)以及马达(44)连接，并为之供电。
2.根据权利要求1所述的一种能水陆两用超远距离快速自动靶向救生装置，其特征是：所述的充气罐(34)上设置有电磁阀，所述的电磁阀与自动控制芯片(42)连接，所述的自动控制芯片(42)能控制电磁阀的开闭，所述的充气罐(34)内封装有高压空气或高压惰性气体。
3.根据权利要求2所述的一种能水陆两用超远距离快速自动靶向救生装置，其特征是：所述的自动控制芯片(42)上安装有信息接收模块，所述的自动控制芯片(42)通过信息接收模块接收无人机(1)的信号，并根据该信号控制电磁阀的开闭。
4.根据权利要求3所述的一种能水陆两用超远距离快速自动靶向救生装置，其特征是：所述的牵引绳(12)包括无人机段绳体(12a)和救生装置段绳体(12b)，所述的绳锁(13)包括电磁铁锁块(13a)和铁磁体锁块(13b)，所述的无人机段绳体(12a)一端与无人机(1)连接，另一端与电磁铁锁块(13a)连接，所述的救生装置段绳体(12b)一端与救生装置(2)连接，另一端与铁磁体锁块(13b)固定连接，所述的电磁铁锁块(13a)与无人机(1)连接，并由无人机(1)控制开断电。
5.根据权利要求4所述的一种能水陆两用超远距离快速自动靶向救生装置，其特征是：所述的主浮体(31)与左侧浮体(32)之间以及主浮体(31)与右侧浮体(33)之间均通过气囊连接柱(35)连通，所述的气囊连接柱(35)使主浮体(31)与左侧浮体(32)之间、主浮体(31)与右侧浮体(33)之间具有能容纳一人趴卧的空间。
6.根据权利要求5所述的一种能水陆两用超远距离快速自动靶向救生装置，其特征是：所述的螺旋桨(45)从推进部(4)的后方伸出，所述的密封空间(41)的壳体向后延伸形成有一保护部(46)，所述的保护部(46)为一不影响水流进出的金属网结构，所述的螺旋桨(45)的桨叶包裹在保护部(46)中。
7.根据权利要求6所述的一种能水陆两用超远距离快速自动靶向救生装置，其特征是：所述的救生装置(2)的充气部(3)未充气时，能折叠为长方体或近似于长方体的不规则形状。
8.根据权利要求7所述的一种能水陆两用超远距离快速自动靶向救生装置，其特征是：所述的自动控制芯片(42)为单片机。
9.根据权利要求8所述的一种能水陆两用超远距离快速自动靶向救生装置，其特征是：所述的充气部(3)的外壳为柔性橡胶制作，所述的推进部(4)的外壳为硬质金属制作。
10.一种如权利要求8所述的能水陆两用超远距离快速自动靶向救生装置得使用方法：其特征是：包括以下步骤：
当发现溺水者时，在通过陆基或水基平台发射无人机(1)，无人机(1)下部通过吊装爪(11)和牵引绳(12)同时与救生装置(2)连接，发射人员通过无线遥控装置遥控无人机(1)飞向溺水者；
无人机(1)抵达溺水者附近，无线遥控装置控制无人机(1)松开吊装爪(11)，使救生装置(2)从无人机(1)上落下，同时，自动控制芯片(42)接收到信息，控制充气罐(34)能释放出气体，在救生装置(2)落到水面或落到水面后数秒内完成对主浮体(31)、左侧浮体(32)和右侧浮体(33)的充气；推进部(4)的重量可使救生装置(2)抛落时以充气部(3)在上、推进部(4)在下的方式落水，推进部(4)在水中起稳定作用；
无人机(1)通过牵引绳(12)牵引充气膨胀后的救生装置(2)靠近溺水者；
当溺水者为一人时，溺水者抓住救生装置(2)，并骑在主浮体(31)上，使救生装置(2)保持左右平衡，无人机(1)牵引救生装置(2)返回安全区域；
当溺水者为二人时，其中一个溺水者抓住主浮体(31)与左侧浮体(32)之间的气囊连接柱(35)，另一个溺水者抓住主浮体(31)与右侧浮体(33)之间的气囊连接柱(35)，使救生装置(2)保持左右平衡，无人机(1)牵引救生装置(2)返回安全区域；
当溺水者为三人或三人以上时，无人机(1)控制绳锁(13)松开，牵引绳(12)断开，无人机(1)与救生装置(2)分离，此时无人机(1)快速返回陆基或水基平台，加装第二个救生装置(2)；被抛下的救生装置(2)通过红外检测器和微波检测器(5)检测附近的温度和微波情况，由于人体体温高于水温，以及人体落水后挣扎的微波大于水波，因此，自动控制芯片(42)能根据收到的红外检测信号和微波信号判断出溺水者方位，并控制马达(44)转动螺旋桨(45)，靠近溺水者，使溺水者抓住救生装置(2)，当自动控制芯片(42)检测到附近还有其他溺水者时，以同样的方式靠近该溺水者，使该溺水者抓住救生装置(2)，一个救生装置(2)救助两人后，自动控制芯片(42)控制马达(44)转动螺旋桨(45)，使救生装置(2)驶向安全区域；加装第二个救生装置(2)的无人机(1)再次抵达其他溺水者附近，松开吊装爪(11)，使救生装置(2)从无人机(1)上落下。
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