CN117944849B - 一种水面漂浮定点自沉的救援系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于海上救援技术领域，特别涉及一种水面漂浮定点自沉的救援系统。该系统包括漂浮筒单元，多个漂浮筒之间通过绳索固定，漂浮筒的内部盛放有急救物资；配重，位于水面以下，配重与漂浮筒连接，用于控制漂浮筒的稳定性和下沉；锚链，位于水面以下，用于固定漂浮筒的位置，锚链的一端与配重连接，锚链的另一端设置有锚钩；控制系统，设置在漂浮筒上，用于控制漂浮筒的漂浮和下沉，采集漂浮筒所在的位置信息和漂浮筒附近的水面信息，并将采集好的信息发送给信息中心；信息中心，用于远程接收控制系统发送的信息，并与控制系统进行加密通讯。该系统通过布设漂浮筒，能够对海上落水者进行紧急快速地救援，提高救援效率。

Description

一种水面漂浮定点自沉的救援系统

技术领域

本发明属于海上救援技术领域，特别涉及一种水面漂浮定点自沉的救援系统。

背景技术

随着经济全球化的发展，海上贸易更加繁荣，船舶作为海上交通工具发挥着巨大的作用，而船舶在海上航行也面临着极大的海上风险。船员在进行海上作业时，难免会遇到恶劣条件，经常容易发生船舶倾覆等事故，危及船员生命安全。目前为止，海上落水人员的搜救一直是一项世界性难题，当在对多名落水人员进行救援时，救援队无法快速获取落水人员的信息，救援效率低，若落水人员存在受伤情况，此时不及时供应药品和食物等救援物品，很可能对落实人员造成进一步的伤害，从而降低生还概率。而且，现有的漂浮装置无法自动发送救援信号并通知救援队进行救援，尤其是在茫茫的大海中，不利于落水人员被救援队发现，导致救援效率低下，这种情况导致后果的发生是不可想象的。

发明内容

本发明提出一种水面漂浮定点自沉的救援系统，该系统能够在海面上扩大救援范围，方便落水人员就近寻找救援，解决了目前海上救援无法自动获取落水者信息，救援效率低的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种水面漂浮定点自沉的救援系统，包括以下几个部分：

漂浮筒单元，包括多个漂浮筒，多个所述漂浮筒之间通过绳索固定，所述漂浮筒的内部盛放有急救物资；

配重，位于水面以下，所述配重通过绳索与所述漂浮筒连接，用于控制所述漂浮筒的稳定性和下沉；

锚链，位于水面以下，用于固定所述漂浮筒的位置，所述锚链的一端与所述配重连接，所述锚链的另一端设置有锚钩；

控制系统，设置在所述漂浮筒上，用于控制漂浮筒的漂浮和下沉，采集漂浮筒所在的位置信息和漂浮筒附近的水面信息，并将采集好的信息发送给信息中心；

信息中心，用于远程接收所述控制系统发送的信息，并与所述控制系统进行加密通讯。

通过上述技术方案，通过在海上的不同位置布设多个漂浮筒单元，配重和锚链的配合，使得漂浮筒能够进行稳定地漂浮和下沉固定，控制系统能控制漂浮筒的漂浮和下沉，从而自动控制漂浮筒达到目标规划点的时间和距离，控制系统通过采集漂浮筒的位置信息和漂浮筒附近的水面信息，能够自动监测出落水人员的信息，并及时向信息中心进行反馈，以便信息中心及时安排救援人员开展救援行动，提高救援效率，在救援人员未到达时，落水人员可以通过急救物资进行应急备用。

可选的，所述漂浮筒包括若干个独立的气囊，所述气囊安装有放气阀，所述放气阀设置为电磁阀控制，所述放气阀的开关由所述控制系统控制。

通过上述技术方案，控制系统通过控制放气阀，能够自动控制气囊的放气，从而调节漂浮筒的浮力，控制漂浮筒的自沉。

可选的，所述气囊安装有自爆装置，所述自爆装置的外壳内密封有炸药、电雷管，所述电雷管的启动由所述控制系统控制。

通过上述技术方案，控制系统能够通过自爆装置的开启，对漂浮筒进行自爆处理，避免漂浮筒被非法使用，提高漂浮筒的安全性，自爆装置还能够通过自主调节漂浮筒的浮力，控制漂浮筒的自沉。

可选的，所述急救物资包括急救食物、药品、防晒用品、救生衣和信号弹。

通过上述技术方案，通过及时为落水者提供急救物资，进行应急处理，能够方便落水者及时发送求救信息，并安全等待救援队的到来。

可选的，所述漂浮筒的侧面安装有云台旋转摄像机和雷达，所述云台旋转摄像机和所述雷达用于对所述漂浮筒进行360°的拍摄和扫描，采集落水者的信息以及相邻漂浮筒之间的距离，并将采集后的信息发送给所述控制系统。

通过上述技术方案，云台旋转摄像机和雷达的设置，方便信息中心及时获得漂浮筒附近的落水人员的信息，以便及时开展救援行动，提高救援效率和落水人员的生还率。

可选的，所述控制系统含有卫星定位系统，所述卫星定位系统，用于获取漂浮筒的位置信息，并将位置信息发送给信息中心。

通过上述技术方案，卫星定位系统能够及时反馈漂浮筒的位置信息，方便信息中心及时获取漂浮筒的位置信息，进行后续的自沉操作，从而将漂浮筒固定在指定的目标规划点，卫星定位系统还能够及时定位落水人员的位置，以便精准获取救援行动的目标点，提高救援的效率和准确性。

可选的，所述控制系统含有敌我识别单元，所述敌我识别单元设置有身份验证功能，用于验证使用者的身份，所述敌我识别单元与所述信息中心进行加密通讯。

通过上述技术方案，敌我识别单元通过验证使用者的身份，能够提高漂浮筒以及内部急救物质使用的安全性，使得漂浮筒能够为真正需要的落水者使用，避免被他人破坏。

可选的，所述信息中心包括加密通信单元、GIS和深度学习模型，所述信息中心建立GIS地图，所述信息中心通过所述控制系统发送的漂浮筒的位置信息，记录漂流轨迹，分析漂流速度，并得到漂流筒与释放位置之间的距离，根据由近到远的原则依次开启漂浮筒的自沉程序，使得所有的漂浮筒到达各自的目标规划点。

通过上述技术方案，信息中心能够通过控制系统发送的信息，对漂流筒的漂流轨迹和漂流速度进行记录分析，从而通知控制系统进行自沉操作，使得漂浮筒能够按照计划准确达到并固定在目标规划点处。

可选的，漂浮筒到达目标规划点需要计算漂浮筒到达目标规划点的时间和漂浮筒自沉的距离；

（1）漂浮筒到达目标规划点的时间；

L,预备自沉的目标规划点位置与漂浮筒的距离；

v,漂浮筒的漂流速度；

（2）漂浮筒自沉的距离：

，自沉时间；

v,漂浮筒的漂流速度。

通过上述技术方案，以上两个公式能够准确判断出漂浮筒开始自沉的时间和距离，从而保证漂浮筒能够准确到达目标规划点。

可选的，当L<时，信息中心通过控制系统启动漂浮筒的自沉程序。

通过上述技术方案，控制系统通过两个距离的判断，能够及时启动漂浮筒的自沉程度，从而使得漂浮筒能够在合理的位置进行自沉定位，方便合理布局漂浮筒的位置。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

本发明通过控制系统和信息中心，能够将多个漂浮筒单元准确布设在目标规划点，扩大救援范围，方便为海上的落水人员提供急救物资，使得落水者能够安全地等到救援队的到来，控制系统和信息中心的配合能够及时发现漂浮筒附近的落水者，并准确获取落水者的位置，一边快速对落水人员进行救援，提高救援的效率，以及落水人员的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例中漂浮筒、配重以及锚链之间连接的结构示意图；

图2是实施例中自沉点距离判断的结构示意图；

图3是实施例中漂浮筒中电机与缠绕筒、绳索之间安装的结构示意图。

附图标记：1、漂浮筒；2、绳索；3、配重；4、锚链；5、锚钩；6、电机；7、缠绕筒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例公开了一种水面漂浮定点自沉的救援系统。

实施例：根据图1至图3所示，一种水面漂浮定点自沉的救援系统，包括漂浮筒单元、绳索2、配重3、锚链4、控制系统和信息中心。

漂浮筒单元，漂浮筒单元包括多个漂浮筒1，多个漂浮筒1之间通过绳索2固定，可以增加漂浮筒1的浮力，可以通过并联布置增加漂浮筒1的浮力。根据洋流的水流方向和监测落水者信息，选择合适的位置布设漂浮筒1，从而降低布设漂浮筒1的成本。

漂浮筒1的内部盛放有急救物资，急救物资包括急救食物、药品、防晒用品、救生衣、信号弹等，用于供给求救人员进行使用。漂浮筒1具有防水和防潮的特性，从而保护急救物资的完整性。漂浮筒1使用特定材料制成，具有良好的浮力，并且表面采用海洋迷彩涂装，以减少在海洋中的可见性，避免被敌方航测发现。

漂浮筒1包括若干个独立的气囊，气囊安装有放气阀，放气阀设置为电磁阀控制，放气阀通过控制气囊内部的空气含量，间接控制漂浮筒1的浮力大小，放气阀由控制系统控制开关。气囊还安装有自爆装置，自爆装置的外壳内密封有炸药、电雷管，电雷管与控制系统电连接，控制系统通过控制自爆装置的引爆，实现对漂浮筒1浮力的调节。

漂浮筒1的侧面设置有云台旋转摄像机和雷达，云台旋转摄像机能够360°拍摄漂浮筒1周围的水面图像，从而获取相邻漂浮筒1之间的距离（避免绳索2缠绕）以及落水者的信息。雷达能够360°扫描漂浮筒1周围的水面，获取漂浮筒1和落水人员的位置信息，云台旋转摄像机和雷达将采集后的信息传送给控制系统，控制系统将采集信息加密发送给信息中心，以便信息中心准确获取漂浮筒1和落水人员的位置信息。

漂浮筒1设置有蜂鸣器、闪光灯，蜂鸣器和闪光灯均由控制系统控制，进行报警处理。

绳索2，用于将漂浮筒单元中的多个漂浮筒1固定在一起，增加漂浮筒单元整体的浮力，绳索2应该具备足够的强度和耐久性，从而承受海洋环境的影响。绳索2还用于连接漂浮筒1和配重3，配重3根据需要可以使用多个，多个配重3之间也需要通过绳索2进行固定。

漂浮筒1的轴向上安装有电机6和缠绕筒7，电机6的电机6轴与缠绕筒7同轴连接，缠绕筒7上缠绕有绳索2。绳索2的一端固定在漂浮筒1的轴上，绳索2的另一端从侧面穿出漂流筒。电机6由控制系统控制启动，控制系统通过控制电机6的正反转，调节漂浮筒1与配重3之间的绳索2长度，从而调整漂浮筒1和配重3之间的高度。

配重3，配重3位于水面以下，配重3通过绳索2与漂浮筒1连接，用于控制漂浮筒1的稳定性和下沉，配重3根据实际情况进行设计和调整，确保整个漂浮筒1在洋流中的稳定性。配重3的一端通过绳索2与漂浮筒1连接，配重3的另一端通过绳索2与锚链4连接，配重3和锚链4配合将漂浮筒1的位置进行固定。漂浮筒1的浮力大于绳索2、配重3和锚链4的重量，从而确保漂浮筒1能够随着洋流进行漂流。

锚链4，锚链4位于水面以下，锚链4的一端与配重3连接，锚链4的另一端设置有锚钩5，锚钩5用于固定漂浮筒1的位置，锚链4具备足够的强度和耐腐蚀性，从而抵抗海洋环境的侵蚀。

控制系统，设置在所述漂浮筒1上，用于控制漂浮筒1的漂浮和下沉，采集漂浮筒1所在的位置信息和漂浮筒1附近的水面信息，并将采集好的信息发送给信息中心。控制系统包括卫星定位系统和敌我识别单元，卫星定位系统采用全球定位系统（GPS）或全球导航卫星系统（GNSS）。敌我识别单元设置有身份验证功能，用于验证使用者的身份，敌我识别单元通过接收或发送无线电信号与信息中心进行加密通信。

敌我识别单元通过无线电音频装置与落水者对话，从而帮助落水者进行救援队救援前的自我救助。落水者也可以通过急救物资中的信号弹向救援船、救援飞机等发射信号，同时发出带有位置信息的求救信息。信息中心可以通过语音和敌方人员进行喊话劝其投降，在投降后可以允许其使用漂浮筒1中的急救物资，如果拒不投降，则通过控制系统引爆漂浮筒1里的自爆装置，伤敌或发送敌人信息至信息中心。

信息中心，用于远程接收所述控制系统发送的信息，并与所述控制系统进行加密通讯。信息中心包括加密通信单元、地理信息系统（GIS）和深度学习模型。信息中心建立GIS地图，信息中心通过控制系统发送的漂浮筒1的位置信息，记录每个漂浮筒1的漂流轨迹，分析漂流速度，并得到漂流筒与释放位置之间的距离，根据由近到远的原则依次开启漂浮筒1的自沉程序，使得所有的漂浮筒1到达各自的目标规划点。

根据信息采集布点规划的需要，从漂浮至最远处的漂浮筒1开始，信息中心通知控制系统控制漂浮筒1的自沉，漂流在最前方的漂浮筒1与规划最远布设点的距离最近，根据由近及远的规则开启自沉操作，控制系统通过控制放气阀的开启，对气囊进行放气，从而将漂浮筒1进行自沉操作。由近及远地开启漂浮筒1的自沉，能够防止流经的漂浮筒1的锚钩5划破已经自沉的漂浮筒1，还能防止绳索2之间的缠绕。

漂浮筒1到达目标规划点需要计算漂浮筒1到达目标规划点的时间和漂浮筒1自沉的距离。根据漂浮筒1释放的位置与可能漂流到的最远目标规划点位置，以及与已经漂流到需要启动自沉的距离和漂浮速度，预测漂浮筒1到达规划点的时间；

L,预备自沉的目标规划点位置与漂浮筒1的距离。

v,漂浮筒1的漂流速度。

根据自沉时间与漂流速度确定启动自沉的距离：

控制系统将漂浮单元的漂浮位置信息发送至信息中心，信息中心在GIS中标注其位置，记录其漂流轨迹，记录并分析其漂流的速度，在距离L<时，信息中心通知控制系统启动该漂浮筒1的自沉程序。

漂浮筒1的规划布设点不宜太密集，防止相邻的漂浮筒1之间的绳索2发生交织现象。

工作原理：

配重3的重量根据实际的每个漂浮筒1的浮力需求进行调整，从而确保所有漂浮筒1在洋流中的稳定性。若漂浮筒1需要自沉时，控制系统启动放气阀，对部分气囊进行放气操作，此时，配重3和锚链4进行下沉，需要漂浮筒1露出水面时的浮力要大于等于配重3和锚链4的重量，利用锚链4和配重3的重量平衡漂浮筒1的浮力，依靠锚钩5的附着力对漂浮筒1进行定位，避免配重3和锚钩5被漂浮筒1拖拽离开锚地，通过控制系统控制漂浮筒1的自沉，能够使得漂浮筒1漂流到特定位置后进行位置固定，而不会随着洋流进行漂流。若漂浮筒1需要潜于水面以下时，需要控制漂浮筒1的浮力要小于锚链4和配重3的重量，而且漂浮筒1潜于水面以下时，会受到水的挤压，因此浮力会变小，依靠锚链4和配重3的重量，以及锚钩5的附着力将漂浮筒1悬浮在水中。

绳索2的长度储备以目标规划点的最大水深为基准，释放过程中，靠近锚链4和配重3的漂浮筒1依次进行放气或自爆，如果漂浮筒1继续漂移，则说明锚钩5没有触底，需要继续释放绳索2。如果漂流速度变慢，说明锚钩5已经触底并固定。如果需要漂浮筒1露出水面，则绳索2的长度要大于水深。如果需要漂浮筒1潜于水面下，则绳索2的长度要小于水深，依靠锚链4与配重3的重量，以及锚钩5的附着力把漂浮筒1悬浮在水中。

绳索2可以采用定长，根据目标规划点的水深预设符合漂浮筒1位置的绳索2长度。可以在漂浮筒1内部设置缠绕筒7，在锚链4与配重3的漂浮筒1放气后下沉时利用重力牵引释放绳索2。如果需要改变绳索2的长度，控制系统通过控制电机6的正反转带动缠绕筒7施放或收缠绳索2，从而控制漂浮筒1与锚地的距离。在信息中心接到落水人员发送的求救信号，或者是接收到云台旋转摄像机拍摄的落水人员的信息，并根据控制中心发送的落水人员和漂浮筒1的位置，分析与其最近的漂浮筒1的位置、距离及是否能游泳或漂浮达到。如果近距离可以漂浮到达，远距离漂浮或游泳较为困难，则释放最近的上游漂浮筒1的绳索2，让漂浮筒1快速漂流至人员处。

控制系统将漂浮筒1的位置发送给信息中心，信息中心判断漂浮筒1的位置，若漂浮筒1返回的位置处于一个包络线内，则说明锚钩5触底。漂浮筒1在水面受风、洋流、涌浪、水面高度等影响，定位位置以锚钩5为中心在包络面内漂移。

漂流筒在漂流过程中，可以利用云台旋转摄像机和雷达监测漂流筒在漂流沿途的情况，利用多个漂流筒之间的相互位置，判断漂浮筒1的间隔及位置信息。在漂浮筒1自沉后，云台旋转摄像机和雷达监测漂浮筒1设计范围内的信息。在有人员落水后，利用信息中心的GIS，寻找就近的漂浮筒1。信息中心对云台旋转摄像机和雷达返回的信息进行处理，以期发现需要分析的船舶、漂浮物等目标的特征图像训练深度学习模型，分别处理分析每个漂浮筒单元发回的信息。信息中心可以通过深度学习模型自动判断处理落水人员的救援工作。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水面漂浮定点自沉的救援系统，其特征在于，包括以下几个部分：

漂浮筒单元，包括多个漂浮筒，多个所述漂浮筒之间通过绳索固定，所述漂浮筒的内部盛放有急救物资；

配重，位于水面以下，所述配重通过绳索与所述漂浮筒连接，用于控制所述漂浮筒的稳定性和下沉；

锚链，位于水面以下，用于固定所述漂浮筒的位置，所述锚链的一端与所述配重连接，所述锚链的另一端设置有锚钩；

控制系统，设置在所述漂浮筒上，用于控制漂浮筒的漂浮和下沉，采集漂浮筒所在的位置信息和漂浮筒附近的水面信息，并将采集好的信息发送给信息中心；

信息中心，用于远程接收所述控制系统发送的信息，并与所述控制系统进行加密通讯；

所述漂浮筒的侧面安装有云台旋转摄像机和雷达，所述云台旋转摄像机和所述雷达用于对所述漂浮筒进行360°的拍摄和扫描，采集落水者的信息以及相邻漂浮筒之间的距离，并将采集后的信息发送给所述控制系统；

所述漂浮筒包括若干个独立的气囊，所述气囊安装有放气阀，所述放气阀设置为电磁阀控制，所述放气阀的开关由所述控制系统控制；

所述控制系统含有卫星定位系统，所述卫星定位系统，用于获取漂浮筒的位置信息，并将位置信息发送给信息中心；

所述信息中心包括加密通信单元、GIS和深度学习模型，所述信息中心建立GIS地图，所述信息中心通过所述控制系统发送的漂浮筒的位置信息，记录漂流轨迹，分析漂流速度，并得到漂流筒与释放位置之间的距离，根据由近到远的原则依次开启漂浮筒的自沉程序，使得所有的漂浮筒到达各自的目标规划点。

2.根据权利要求1所述的一种水面漂浮定点自沉的救援系统，其特征在于，所述气囊安装有自爆装置，所述自爆装置的外壳内密封有炸药、电雷管，所述电雷管的启动由所述控制系统控制。

3.根据权利要求1所述的一种水面漂浮定点自沉的救援系统，其特征在于，所述急救物资包括急救食物、药品、防晒用品、救生衣和信号弹。

4.根据权利要求1所述的一种水面漂浮定点自沉的救援系统，其特征在于，所述控制系统含有敌我识别单元，所述敌我识别单元设置有身份验证功能，用于验证使用者的身份，所述敌我识别单元与所述信息中心进行加密通讯。

5.根据权利要求1所述的一种水面漂浮定点自沉的救援系统，其特征在于，漂浮筒到达目标规划点需要计算漂浮筒到达目标规划点的时间和漂浮筒自沉的距离；

（1）漂浮筒到达目标规划点的时间；

；

L,预备自沉的目标规划点位置与漂浮筒的距离；

v,漂浮筒的漂流速度；

（2）漂浮筒自沉的距离；

；

，自沉时间；

v,漂浮筒的漂流速度。

6.根据权利要求5所述的一种水面漂浮定点自沉的救援系统，其特征在于，当L<时，信息中心通过控制系统启动漂浮筒的自沉程序。