防溺水智能手表

摘要

本发明提供了一种防溺水智能手表，包括防水壳体以及安装在防水壳体内的电池、主控模块、毫米波雷达传感器和通信模块，所述主控模块分别与电池、毫米波雷达传感器和通信模块电性连接。所述电池用于智能手表供电；所述主控模块用于接收毫米波雷达传感器的水域信号，进行水域与安全性分析，并发出应对指令；所述毫米波雷达传感器用于检测周边的水域情况，生成水域信号传输给主控模块；所述通信模块包括SIM卡槽、话筒、听筒和天线，所述SIM卡槽内安装能够实现无线通信的SIM卡，根据应对指令，通过SIM卡和天线呼叫并发送警示信息给与SIM卡绑定的终端。佩戴本发明的防溺水智能手表可以增强对被监护人溺水的预警与防护。

权利要求

1.一种防溺水智能手表，其特征在于，包括防水壳体以及安装在防水壳体内的电池、主控模块、毫米波雷达传感器和通信模块，所述主控模块分别与电池、毫米波雷达传感器和通信模块电性连接；

所述电池用于智能手表供电；

所述主控模块用于接收毫米波雷达传感器的水域信号，进行水域与安全性分析，并发出应对指令；所述水域与安全性分析采用OBB包围盒法进行，过程如下：以防溺水智能手表的定位点为原点建立坐标系，坐标系建立后保持坐标系方向不变，原点以防溺水智能手表的实时定位点，通过毫米波雷达传感器扫描得到水面轮廓数据，根据水面轮廓与原点的相对位置，将水面轮廓导入坐标系，以水面轮廓数据生成一个包围水面轮廓的方形包围盒，方形包围盒与原点的相对位置随原点的移动实时进行坐标变换；

计算原点与方形包围盒的最小向量值；以最小向量值作为水域最近点距离数据，以最小向量值对应方形包围盒内的点作为水域最近点；

所述毫米波雷达传感器用于检测周边的水域情况，生成水域信号传输给主控模块；所述水域信号包括水域的水面轮廓数据和水域最近点距离数据；

所述通信模块包括SIM卡槽、话筒、听筒和天线，所述SIM卡槽内安装能够实现无线通信的SIM卡，根据应对指令，通过SIM卡和天线呼叫并发送警示信息给与SIM卡绑定的终端；

所述主控模块还连接加速度传感器，所述加速度传感器实时采集防溺水智能手表佩戴人运动的加速度向量，若判断加速度向量方向延伸与方形包围盒存在交点时，计算最近交点与佩戴人距离；

当 时，采用以下公式预估溺水风险的发生时间：当 时，采用以下公式预估溺水风险的发生时间：上式中，表示预估的溺水风险发生时间； 表示最近交点与佩戴人距离； 表示设定的儿童极限速度； 表示防溺水智能手表佩戴人运动的加速度；  表示当前时间；

所述通信模块通过SIM卡和天线将预估的溺水风险发生时间发送给与SIM卡绑定的终端。

2.根据权利要求1所述的防溺水智能手表，其特征在于，所述毫米波雷达传感器至少为五个，所述防水壳体的正面和四个侧面至少各设置一个毫米波雷达传感器。

3.根据权利要求1所述的防溺水智能手表，其特征在于，所述防溺水智能手表包括两根表带，即第一表带和第二表带，所述第一表带的一端和第二表带的一端分别与防水壳体的两个相对侧面连接，所述第一表带的另一端设有卡扣，所述第二表带的另一端间隔设有多个与卡扣配合的连接孔。

4.根据权利要求3所述的防溺水智能手表，其特征在于，所述第一表带的一端和第二表带的一端都设置通孔，所述防水壳体的两个相对侧面都设置卡槽，所述卡槽设有销柱，所述销柱穿过通孔。

5.根据权利要求3所述的防溺水智能手表，其特征在于，所述第一表带和/或第二表带背离佩戴人手腕的外表面设置毫米波雷达传感器。

6.根据权利要求1所述的防溺水智能手表，其特征在于，所述主控模块连接有计时模块，所述计时模块用于计量佩戴人在水域边沿停留时长，若停留时长超过预设时长，则所述主控模块发出应对指令。

7.根据权利要求6所述的防溺水智能手表，其特征在于，所述绑定的终端持有人根据警示信息，做出风险等级判定与输入，若终端持有人输入最高风险等级，所述主控模块则通过通信模块按顺序呼叫119、120和110进行求救。

8.根据权利要求1所述的防溺水智能手表，其特征在于，所述主控模块连接有液体传感器和加速度陀螺仪，所述主控模块接收到液体传感器和加速度陀螺仪判断佩戴人入水时，首先呼叫并发送警示信息给与SIM卡绑定的终端，绑定的终端持有人根据警示信息，做出风险等级判定与输入，若呼叫无应答或者绑定的终端持有人输入最高风险等级，所述主控模块则通过通信模块按顺序呼叫119、120和110进行求救。

9.根据权利要求1所述的防溺水智能手表，其特征在于， 采用虚数方式定义原点到方形包围盒内各点的向量为  ，采用公式计算原点与方形包围盒的最小向量值：上式中， 表示原点与方形包围盒的最小向量值； 表示取最小值； 表示方形包围盒内任意点 的横坐标值； 表示方形包围盒内任意点 的纵坐标值。

说明书

防溺水智能手表

技术领域

[0001] 本发明涉及智能手表技术领域，特别涉及一种防溺水智能手表。

背景技术

[0002] 儿童在户外玩耍时，场地周边可能存在水域或者深坑，特别是水域，大多数的儿童喜爱玩水，一遇到有水的区域就想去触碰和玩耍，例如在炎热的夏天，水域旁边往往更为清
凉，很多人更愿意带小孩在有水的公园等地方玩，儿童玩水也增添了无穷的乐趣；有时家长
还可能带孩子去河流或者海边等地度假。这往往同时也伴随着溺水的风险增加，我国每年
有很多儿童因溺水身亡，有关儿童溺亡的新闻不时被报道，一个儿童的溺亡就会影响到不
止一个家庭，因此防止儿童溺水成为了近年来公众关注的焦点。

[0003] 儿童若意外落水很容易造成溺水，如何防止儿童意外落水是很多家长头疼的问题。

发明内容

[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种防溺水智能手表，包括防水壳体以及安装在防水壳体内的电池、主控模块、毫米波雷达传感器和通信模块，所述主控模块分别与
电池、毫米波雷达传感器和通信模块电性连接。

[0005] 所述电池用于智能手表供电；

[0006] 所述主控模块用于接收毫米波雷达传感器的水域信号，进行水域与安全性分析，并发出应对指令；

[0007] 所述毫米波雷达传感器用于检测周边的水域情况，生成水域信号传输给主控模块；

[0008] 所述通信模块包括SIM卡槽、话筒、听筒和天线，所述SIM卡槽内安装能够实现无线通信的SIM卡，根据应对指令，通过SIM卡和天线呼叫并发送警示信息给与SIM卡绑定的终
端。

[0009] 可选的，所述毫米波雷达传感器至少为五个，所述防水壳体的正面和四个侧面至少各设置一个毫米波雷达传感器。

[0010] 可选的，所述防溺水智能手表包括两根表带，即第一表带和第二表带，所述第一表带的一端和第二表带的一端分别与防水壳体的两个相对侧面连接，所述第一表带的另一端
设有卡扣，所述第二表带的另一端间隔设有多个与卡扣配合的连接孔。

[0011] 可选的，所述第一表带的一端和第二表带的一端都设置通孔，所述防水壳体的两个相对侧面都设置卡槽，所述卡槽设有销柱，所述销柱穿过通孔。

[0012] 可选的，所述第一表带和/或第二表带背离佩戴人手腕的外表面设置毫米波雷达传感器。

[0013] 可选的，所述水域信号包括水域的水面轮廓数据和水域最近点距离数据；所述主控模块连接有计时模块，所述计时模块用于计量佩戴人在水域边沿停留时长，若停留时长
超过预设时长，则所述主控模块发出应对指令。

[0014] 可选的，所述绑定的终端持有人根据警示信息，做出风险等级判定与输入，若终端持有人输入最高风险等级，所述主控模块则通过通信模块按顺序呼叫119、120和110进行求
救。

[0015] 可选的，所述主控模块连接有液体传感器和加速度陀螺仪，所述主控模块接收到液体传感器和加速度陀螺仪判断佩戴人入水时，首先呼叫并发送警示信息给与SIM卡绑定
的终端，绑定的终端持有人根据警示信息，做出风险等级判定与输入，若呼叫无应答或者绑
定的终端持有人输入最高风险等级，所述主控模块则通过通信模块按顺序呼叫119、120和
110进行求救。

[0016] 可选的，所述水域与安全性分析采用OBB包围盒法进行，过程如下：

[0017] 以防溺水智能手表的定位点为原点建立坐标系，坐标系建立后保持坐标系方向不变，原点以防溺水智能手表的实时定位点，通过毫米波雷达传感器扫描得到水面轮廓数据，
根据水面轮廓与原点的相对位置，将水面轮廓导入坐标系，以水面轮廓数据生成一个包围
水面轮廓的方形包围盒，方形包围盒与原点的相对位置随原点的移动实时进行坐标变换；

[0018] 采用虚数方式定义原点到方形包围盒内各点的向量为 ，采用公式计算原点与方形包围盒的最小向量值：

[0019]

[0020] 上式中， 表示原点与方形包围盒的最小向量值； 表示取最小值； 表示方形包围盒内任意点 的横坐标值； 表示方形包围盒内任意点 的纵坐标值；

[0021] 以最小向量值作为水域最近点距离数据，以最小向量值对应方形包围盒内的点作为水域最近点。

[0022] 可选的，所述主控模块还连接加速度传感器，所述加速度传感器实时采集防溺水智能手表佩戴人运动的加速度向量，若判断加速度向量方向延伸与方形包围盒存在交点
时，计算最近交点与佩戴人距离；

[0023] 当 时，采用以下公式预估溺水风险的发生时间：

[0024]

[0025] 当 时，采用以下公式预估溺水风险的发生时间：

[0026]

[0027] 上式中，表示预估的溺水风险发生时间； 表示最近交点与佩戴人距离；表示设定的儿童极限速度； 表示防溺水智能手表佩戴人运动的加速度； 表示当前时间；

[0028] 所述通信模块通过SIM卡和天线将预估的溺水风险发生时间发送给与SIM卡绑定的终端。

[0029] 本发明的防溺水智能手表通过毫米波雷达传感器用于检测周边的水域情况，生成水域信号传输给主控模块，由主控模块进行水域与安全性分析，并发出应对指令，根据应对
指令，通信模块通过SIM卡和天线将警示信息发送给与SIM卡绑定的终端，或者拨打110报警
和/或120救护电话，以便SIM卡绑定的终端持有人能够及时到现场阻拦防止溺水危险的发
生，在发生溺水时警察或者医护人员能够及时对溺水者实施救护；佩戴本发明的防溺水智
能手表可以增强对被监护人溺水的防护。

[0030] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明
书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

[0031] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

[0032] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

[0033] 图1为本发明实施例中一种防溺水智能手表示意图；

[0034] 图2为本发明的防溺水智能手表的结构实施例平面图。

[0035] 图中：1‑防水壳体，2‑表带，3‑卡扣，5‑连接孔， 6‑销柱，10‑电池，11‑卡槽，20‑主控模块，30毫米波雷达传感器，40‑通信模块，41‑SIM卡槽，42‑话筒，43‑听筒，44‑天线。

具体实施方式

[0036] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

[0037] 如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种防溺水智能手表，包括防水壳体1以及安装在防水壳体1内的电池10、主控模块20、毫米波雷达传感器30和通信模块40，所述主控
模块20分别与电池10、毫米波雷达传感器30和通信模块40电性连接。

[0038] 所述电池10用于智能手表供电；

[0039] 所述主控模块20用于接收毫米波雷达传感器30的水域信号，进行水域与安全性分析，并发出应对指令；

[0040] 所述毫米波雷达传感器30用于检测周边的水域情况，生成水域信号传输给主控模块20；

[0041] 所述通信模块40包括SIM卡槽41、话筒42、听筒43和天线44，所述SIM卡槽41内安装能够实现无线通信的SIM卡，根据应对指令，通过SIM卡和天线44呼叫并发送警示信息给与
SIM卡绑定的终端。

[0042] 上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案中的SIM卡绑定的终端一般指监护人的手机；本发明通过毫米波雷达传感器用于检测周边的水域情况，生成水域信号传输
给主控模块，由主控模块进行水域与安全性分析，并发出应对指令，根据应对指令，通信模
块通过SIM卡和天线呼叫并将警示信息发送给与SIM卡绑定的终端，若只是发警示信息有可
能绑定的终端持有人未注意到，所以采用呼叫与发送警示信息同步方式，以便SIM卡绑定的
终端持有人能够及时到现场阻拦防止溺水危险的发生，佩戴本发明的防溺水智能手表可以
增强对被监护人溺水的防护。

[0043] 在一个实施例中，如图2所示，所述毫米波雷达传感器30至少为五个，所述防水壳体1的正面和四个侧面至少各设置一个毫米波雷达传感器30。

[0044] 上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过设置五个以上的毫米波雷达传感器，且除与佩戴人的手臂紧贴的背面外，在防水壳体的正面和四个侧面的每一个面至
少各设置一个毫米波雷达传感器，从而形成对周边环境的各个方向进行全方位的检测，避
免因为毫米波雷达传感器的检测角度限制而存在不能检测到的地方，同时，也避免因部分
毫米波雷达传感器被遮挡而检测失效。

[0045] 在一个实施例中，如图2所示，所述防溺水智能手表包括两根表带2，即第一表带和第二表带，所述第一表带的一端和第二表带的一端分别与防水壳体1的两个相对侧面连接，
所述第一表带的另一端设有卡扣3，所述第二表带的另一端间隔设有多个与卡扣3配合的连
接孔5；所述第一表带的一端和第二表带的一端都设置通孔，所述防水壳体1的两个相对侧
面都设置卡槽11，所述卡槽11设有销柱6，所述销柱6穿过通孔；所述第一表带和/或第二表
带背离佩戴人手腕的外表面设置毫米波雷达传感器30。

[0046] 上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案在防溺水智能手表的两个相对侧面连接表带，表带用于将防溺水智能手表佩戴在儿童手腕上，第一表带和第二表带采用卡
扣与连接孔配合连接，以方便佩戴人或者放下；另外，还在表带的外表面上设置毫米波雷达
传感器，以便在佩戴人的手臂转动时，仍有毫米波雷达传感器对着佩戴人的身体外侧检测
周边环境的水域情况。

[0047] 在一个实施例中，所述水域信号包括水域的水面轮廓数据和水域最近点距离数据；所述主控模块连接有计时模块，所述计时模块用于计量佩戴人在水域边沿停留时长，若
停留时长超过预设时长，则所述主控模块发出应对指令；所述绑定的终端持有人根据警示
信息，做出风险等级判定与输入，若终端持有人输入最高风险等级，所述主控模块则通过通
信模块按顺序呼叫119、120和110进行求救。

[0048] 上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案针对的是儿童在水域边但未入水的场景，通过设置计时模块，记录佩戴儿童在，水域边沿停留时长，若停留时长超过预设时
长，则所述主控模块发出应对指令，根据应对指令由通信模块呼叫并将警示信息发送给与
SIM卡绑定的终端；绑定的终端持有人根据警示信息，做出风险等级判定，将判定的风险等
级输入并传输给主控模块，主控模块根据风险等级分类执行与分类对应动作，例如输入最
高风险等级时按顺序呼叫119、120和110进行求救以防不测。

[0049] 在一个实施例中，所述主控模块连接有液体传感器和加速度陀螺仪，所述主控模块接收到液体传感器和加速度陀螺仪判断佩戴人入水时，首先呼叫并发送警示信息给与
SIM卡绑定的终端，绑定的终端持有人根据警示信息，做出风险等级判定与输入，若呼叫无
应答或者绑定的终端持有人输入最高风险等级，所述主控模块则通过通信模块按顺序呼叫
119、120和110进行求救。当发生最高风险等级情况，所述警示信息内含警示发出点定位、自
动搜索指令和求救信号，在发送给与SIM卡绑定的终端的同时，还通过通信网络自动搜索与
警示发出点在设定距离范围内的在线终端，并将求救信号传输至设定距离范围内的在线终
端。

[0050] 上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案针对的是儿童已入水的场景，通过设置液体传感器和加速度陀螺仪，若检测到佩戴的儿童入水，主控模块发出应对指令，根
据应对指令由通信模块呼叫并将警示信息发送给与SIM卡绑定的终端；绑定的终端用户可
以远程进行风险等级反馈，主控模块根据风险等级反馈按设置作出相应处置，例如若佩戴
的未成人在监护下前往游泳池游泳，智能手表探测到水面后，系统以语音信箱形式主叫父
母手机，并发送预警链接，父母进入链接后，可设置该场景为“监护人知晓该风险”、“取消该
预警”等预警等级，此时不再进行其他预警动作；若持有绑定终端的监护人认为未成年人处
于没有监护状态下入水，可以反馈为最高风险等级，主控模块则通过通信模块按顺序呼叫
119、120和110进行求救；如果绑定终端不通，则直接按顺序呼叫119、120和110；设定距离范
围指以警示发出点为圆心以设定距离值为半径的圆形范围，例如可以设定100‑1000米内的
某一距离数值，若发生溺水时，通过该方式以便附近接收到的人员可以及时进行救助；本方
案通过对警示信息进行此设置，可以为佩戴人发生溺水时争取附近人员的救护，以提高救
护的及时性，增加生存可能性。

[0051] 在一个实施例中，所述水域与安全性分析采用OBB包围盒法进行，过程如下：

[0052] 以防溺水智能手表的定位点为原点建立坐标系，坐标系建立后保持坐标系方向不变，原点以防溺水智能手表的实时定位点，通过毫米波雷达传感器扫描得到水面轮廓数据，
根据水面轮廓与原点的相对位置，将水面轮廓导入坐标系，以水面轮廓数据生成一个包围
水面轮廓的方形包围盒，方形包围盒与原点的相对位置随原点的移动实时进行坐标变换；

[0053] 采用虚数方式定义原点到方形包围盒内各点的向量为 ，采用公式计算原点与方形包围盒的最小向量值：

[0054]

[0055] 上式中， 表示原点与方形包围盒的最小向量值； 表示取最小值； 表示方形包围盒内任意点 的横坐标值； 表示方形包围盒内任意点 的纵坐标值；

[0056] 以最小向量值作为水域最近点距离数据，以最小向量值对应方形包围盒内的点作为水域最近点。

[0057] 上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过上述OBB包围盒法，虽然通过计算得到的数据并不一定是实际的最近点距离数据，但不会比实际的最近点距离数据大，
只可能比实际的最近点距离数据小，所以不会导致预防和救护的延误，且OBB包围盒法可以
大大减少计算量，节省计算时间，提高预防和救护措施的及时性。

[0058] 在一个实施例中，所述主控模块还连接加速度传感器，所述加速度传感器实时采集防溺水智能手表佩戴人运动的加速度向量，若判断加速度向量方向延伸与方形包围盒存
在交点时，计算最近交点与佩戴人距离；

[0059] 当 时，采用以下公式预估溺水风险的发生时间：

[0060]

[0061] 当 时，采用以下公式预估溺水风险的发生时间：

[0062]

[0063] 上式中，表示预估的溺水风险发生时间； 表示最近交点与佩戴人距离；表示设定的儿童极限速度； 表示防溺水智能手表佩戴人运动的加速度； 表示当前时间；

[0064] 所述通信模块通过SIM卡和天线将预估的溺水风险发生时间发送给与SIM卡绑定的终端。

[0065] 上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案采用上述方法对佩戴人接触水域的时间进行预先估计，将估计时间发送相关方，以便相关方可以提前做出反应，防止佩戴者
在没有监护情况下入水，从而进一步提高了防溺水的可能性，降低了溺水风险。

[0066] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围
之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。