周向敏 吕茵 王梓恒 巩想军 吴皖龙

摘要：为了减轻水域人员伤亡，本文提出了一种将红外技术和机器视觉结合在一起，达到精确识别被溺水者的目的，然后利用GPS定位技术实现航行器的自主巡航，可以最短时间实施救援的方法。航行器体积小巧，灵活性高，可以解决日常溺水和洪水救援等问题。

关键词：救援;溺水;洪涝灾害;自动化;机器人

1、研究背景

目前水域伤亡的事件屡见报端，出现日常的溺水时，路人、民间救援队为主要救援力量;出现洪水、暴雨时，消防队一般会利用冲锋舟橡皮艇进行水上营救，并利用绳索、救生圈进行岸上救援。可以看出，现在水上救援存在着低效、高代价的问题。而对于救援这个问题，时间尤为重要。针对这一痛点，本产品采用机器视觉、精准弹射技术实现自动化机器救援，既能提高救援效率，实现及时救援，将救援的风险降到最低。

2、整体结构及工作原理

3、主要系统的设计和运行模式

3.1弹射系统：

图2为弹射的整体结构，该装置主要分为弹簧卡扣、冲击棒的支撑架及冲击棒发射轨道、气囊容纳盒、气囊、弹簧。

运行时5检测到目标时，电机4-9开始转动经过齿轮传动带动大凸轮4-3转动，小凸轮 4-1在大凸轮的作用下沿冲击棒4-8的轴线方向运动，由于弹簧卡扣4-4的约束，弹簧4-7压缩，当冲击棒4-8运动到气囊容纳盒4-5的最左侧时，弹簧4-7压缩到最短，此时由于重力作用气囊4-6会从气囊容纳盒4-5掉进发射轨道4-4，而此时大凸轮4-3刚好转动一圈，小凸轮4-1回到最初位置，弹簧4-7释放，冲击棒4-8快速沿其轴线方向运动，撞击气囊4-6，气囊4-6发射出去，完成一次发射，冲击棒4-8复位。

3.2自主巡航系统：

自主巡航系统主要使用GPS定位技术，具有规划路径、自主导航的功能。航行器在易发生溺水事故的地方进行自主巡航，同时红外热像仪和OpenCV摄像头智能监测湖面状态，对水中的视频图像进行辐射记录及分析。

3.3警示系统：

警示系统在ONEUP救生气囊弹出瞬间，触发APP向救援人员发送信息，提供精确定位。

3.4无线传输系统：采用红外夜视摄像头，航行器将采集到的影像无线传输给搜救人员，并提前对一些危险水域进行图像探测。

4、工作模式

4.1日常溺水时

航行器在水面进行自主巡航，通过机器学习、图像回传技术来监测水面情况，一旦识别出湖面有溺水者，弹射系统调整弹射角度，准确将救生气囊弹射给溺水者，同时触发警示系統。

4.2洪水搜救时

大型搜救船可以携带多个航行器，到达救援现场后由救援人员将各个航行器投放到各个方位，通过图像回传、双向语音等功能高效地搜救被困人员，尽可能地减少人员的伤亡。

5、结束语

目前，水上救援市场存在很大空缺，集搜寻和直接救援为一体的高效化及时化产品肯定是大势所趋。智能水上救援航行器的自主巡航、精确识别、精确弹射、声光报警等功能，可以有效避免落水事件发生，保障水边人们的安全，在民生方面具有重大的意义。

参考文献：

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