專利名稱：探測物體落入游泳池中的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種探測物體落水的設(shè)備，尤其涉及一種探測小孩或動物落入游泳池內(nèi)的設(shè)備。
背景技術(shù)：
每年有很多小孩當落入沒有監(jiān)測的游泳池內(nèi)時溺水導致死亡。
現(xiàn)有的裝置，例如人體防護柵欄不好看而且還需要使用者在每次去過游泳池或每次使用過游泳池之后不要忘記關(guān)閉或鎖上使用者背后的門。有效的保護游泳池同時保持其外表的理想解決方案是一種能夠探測物體落水的設(shè)備。
不幸的是，辨別由落水而產(chǎn)生的水波與由干擾因素產(chǎn)生的水波非常困難，干擾因素例如在設(shè)備外殼上的風、由風產(chǎn)生的波、機器人清潔工的操作、過濾的啟動(the start of filtration)、雨等。
而且，當存在干擾因素時不可能象在一些設(shè)備中那樣減小探測設(shè)備的敏感度；小孩以30度的傾斜角滑落溺水能否在刮6級狂風的地面上被檢測到？本發(fā)明的設(shè)備能夠解決這些問題，而不易于由上面所涉及的干擾因素引起意外觸發(fā)的同時一直保持最大靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容
為了此目的，本發(fā)明提出了一種探測物體落于游泳池內(nèi)的設(shè)備，該設(shè)備包括一探針，該探針浸沒在游泳池的水中并且用于轉(zhuǎn)發(fā)加壓室內(nèi)的水波壓力變化，其特征在于，該設(shè)備包括兩個分別設(shè)置在加壓室內(nèi)和主外殼內(nèi)的相同的壓力傳感器，主外殼包括電子卡，電子卡能夠?qū)蓚€傳感器的信號相減以消除振動和由外殼上的風引起的噪聲。
根據(jù)一個實施例，如果探測到落水，電子卡能夠控制外殼內(nèi)的報警器。
根據(jù)一個實施例，如果探測到落水，電子卡能夠控制無線發(fā)射機。
根據(jù)一個實施例，壓力傳感器為壓電式傳感器。
根據(jù)一個特征，電子卡包括中心頻率為1赫茲具有窄帶寬的帶通濾波器，濾波器能夠拒絕由游泳池的過濾(filtration of the swimmingpool)、物體例如球落水、機器人對游泳池的清潔、雨以及由風引起的絕大部分的波產(chǎn)生的信號。
根據(jù)一個特征，電子卡包括微控制器，微控制器能夠減小由定時器處理的信號的頻率窗口，定時器計算分隔從游泳池產(chǎn)生的兩個信號的間隔，如果周期不在預設(shè)的間隔內(nèi)時微控制器拒絕信號。
根據(jù)一個特征，電子卡包括一個微控制器，微控制器能夠計算有效信息的條數(shù)。
根據(jù)一個實施例，探測落水的連續(xù)的且無缺失的有效信息的條數(shù)為2到5。


通過示例性的和非限定性的例子以及參照附圖給出的下面的描述，本發(fā)明的特征和優(yōu)點將會更清楚圖1是本發(fā)明的探測落水的設(shè)備的圖；圖2是本發(fā)明的設(shè)備的電子卡的圖；圖1概括地給出了本發(fā)明的設(shè)備的實施例。
具體實施例方式
探測設(shè)備包括外殼(7)、探針，外殼(7)保護位于水上的電子卡(4)，探針由浸沒在游泳池(1)的水中的塑料管構(gòu)成，用于轉(zhuǎn)發(fā)在水上外殼(8)的第一部分內(nèi)的水波壓力變化，水上外殼(8)用作加壓室。
壓力的變化可以通過壓電式傳感器(2)轉(zhuǎn)換成電壓。
位于外殼的主要隔間內(nèi)的另一個類似的傳感器(3)通過電子卡(4)上的減法運算(by subtraction on the electronic card)能夠消除振動和由外殼(7)上的風引起的噪聲。
不同地安裝兩個相同傳感器原理上可以克服由外殼上的風引起的問題，因為該對傳感器中的每個探測相同的振動，簡單的減法運算(simplesubstraction)使得僅僅探測加壓室(8)內(nèi)的壓力差。
對于設(shè)備的工作頻率，兩個傳感器(2)和(3)的位置和方向都不重要，傳感器(2)可以橫過分離加壓室(8)和主要隔間的部分安裝。
后面將要描述的電子卡(4)控制集成在外殼(7)內(nèi)的報警器。此外，電子卡可選擇地控制無線發(fā)射機(5)，無線發(fā)射機(5)用于控制遠程報警器。
圖2示出了電子卡(4)和其包括的各種元件。
兩個傳感器(2)和(3)連接到兩個阻抗匹配變換器(9)上，阻抗匹配變換器(9)使得在傳感器處獲得很高輸入阻抗，而且，阻抗匹配變換器(9)的非常低的輸出阻抗使其可以驅(qū)動還可稱為差分放大器(10)的減法器。
減法器可以辨別一起進入的(which enter together)外殼上的干擾和由水波產(chǎn)生的加壓室內(nèi)的壓力差。
減法器(10)的輸出驅(qū)動帶通濾波器(11)，帶通濾波器(11)中心頻率為1赫茲且具有非常窄的帶寬。
這樣使得該設(shè)備可以僅僅探測表示掉到游泳池內(nèi)的接近1赫茲的信號，拒絕表示過濾(filtration)、球落水、機器人對游泳池的清潔、雨的信號，和消除由風引起的一些波，至少最大程度地減小由風在游泳池內(nèi)引起的噪聲并且因此避免要分析的信號飽和。
游泳池內(nèi)的風產(chǎn)生近乎“白”噪聲，近乎“白”噪聲覆蓋寬的頻率范圍并且相對于落水信號具有很高的幅度。
而且，具有非常窄帶寬的帶通濾波器(11)具有很高的品質(zhì)因數(shù)“Q”，這樣通常使得可以獲得赫茲頻率帶寬內(nèi)的正弦信號輸出。
即使由于風對游泳池的攪動而信號失真，也可以格式化(format)要被分析的信號，落水的信號總是清楚的。
濾波器(11)的輸出進入到可調(diào)增益放大器(12)，可調(diào)是為了能夠最好地適應被保護的游泳池，如下列參數(shù)的函數(shù)尺寸、深度、探針浸沒的深度、電子元件和傳感器的分布。
為了能夠容易地被微控制器(13)識別(interpret)，放大器用于獲得1到2伏特之間的充分大的信號。
為了在落水的情況下獲得可靠的觸發(fā)和在存在干擾因素的情況下沒有觸發(fā)，微控制器(13)內(nèi)執(zhí)行兩個處理。
第一處理進一步減小由濾波器(11)減小的頻率窗口。
為了實現(xiàn)這些定時器計算分開兩個信號的時間間隔，如果該間隔時間太長或不足夠長，軟件拒絕信息并且認為其可能由游泳池上的風所引起。
第二處理當風進入頻率捕捉帶(由于其產(chǎn)生白噪聲)時，計算獲得的有效信息的條數(shù)。
實際上，在風和落水的信號之間仍然存在不同落水的信號是一個周期波，該周期波在時間上重復，對于風，其為混沌噪聲，其覆蓋整個頻帶，其無論在頻率上還是在幅度上都不是恒定的。
計算有效信息的連續(xù)條數(shù)的事實使得能夠可靠地識別落水信號和風。
有效的信息必須是連續(xù)的并且是無缺失的，有效信息的條數(shù)可以從2到5變化。
從經(jīng)驗來說，三條連續(xù)的有效信息是在反應的速度和對由游泳池上的風引起的波的好的免疫性之間的很好的平衡(compromise)。
例如，計算三條有效信息僅僅延遲觸發(fā)報警大約三秒鐘的時間，如果落水地點和報警探測器之間的距離為7米(大約7秒的時間，即水波到達探針的時間)然后需要三秒鐘的處理時間，至少在11秒鐘內(nèi)觸發(fā)報警是完全可以接收的。
因此，能夠避免由于6級風的意外觸發(fā)，而仍然具有探測高65cm重6.5kg的6個月大的小孩以30％的傾斜度落水的最大的靈敏度。
微控制器(13)控制集成到外殼內(nèi)用于警示父母的報警器(6)。
還可以選擇地控制無線發(fā)射機(5)控制遠程報警器。
可以對上述描述做調(diào)整而不會超出本發(fā)明的范圍。因此，放大器(12)可以設(shè)置在減法器(10)和濾波器(11)之間，實現(xiàn)相同的功能。
而且，微控制器(13)可以由一對續(xù)接了振蕩計數(shù)器的固定閾值比較器替換。
權(quán)利要求
1.用于探測物體落入游泳池中的設(shè)備包括探針(1)，該探針(1)浸沒在游泳池的水中并且用于轉(zhuǎn)發(fā)加壓室(8)內(nèi)的水波壓力變化，其特征在于，所述設(shè)備包括兩個分別設(shè)置在加壓室(8)內(nèi)和主外殼(7)內(nèi)的相同的壓力傳感器(2，8)，所述主外殼(7)包括電子卡(4)，所述電子卡(4)能夠?qū)蓚€傳感器的信號相減以消除振動和由外殼(7)上的風引起的噪聲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測設(shè)備，其特征在于，如果探測到落水，電子卡(4)能夠控制外殼(7)內(nèi)的報警器(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的探測設(shè)備，其特征在于，如果探測到落水，電子卡(4)能夠控制無線發(fā)射器(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任意一項所述的探測設(shè)備，其特征在于，壓力傳感器(2，8)為壓電式傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任意一項所述的探測設(shè)備，其特征在于，電子卡(4)包括中心頻率為1赫茲具有窄帶寬的帶通濾波器(11)，所述濾波器(11)能夠拒絕由游泳池的過濾(filtration of the swimmingpool)、例如球的物體的落水、機器人對游泳池的清潔、雨以及由風引起的絕大部分的波所產(chǎn)生的信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任意一項所述的探測設(shè)備，其特征在于，電子卡(4)包括微控制器(13)，所述微控制器(13)能夠減小由定時器處理的信號的頻率窗口，所述定時器計算分隔從游泳池產(chǎn)生的信號的間隔，如果周期不在預設(shè)的間隔內(nèi)時所述微控制器拒絕信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任意一項所述的探測設(shè)備，其特征在于，電子卡(4)包括能夠計算有效信息條數(shù)的微控制器(13)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的探測設(shè)備，其特征在于，用以探測落水的連續(xù)的并且無缺失的有效信息的條數(shù)為2到5。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在落入游泳池的情況下能夠觸發(fā)報警的設(shè)備，并且能夠防止由干擾因素，例如風引起的錯誤報警。所述設(shè)備包括探針(1)、壓電式傳感器(2)、另一同樣的傳感器(3)和電子卡(4)，探針(1)浸沒在液體中，用于轉(zhuǎn)發(fā)加壓室(8)內(nèi)的水波壓力變化，壓電式傳感器(2)位于所述加壓室內(nèi)并且把壓力的變化轉(zhuǎn)換成電壓，另一個同樣的傳感器(3)位于外殼(7)內(nèi)，并且使得電子卡(4)能夠?qū)山M信息相減以消除振動和由外殼上的風引起的噪聲，電子卡用于控制報警器警告父母。本發(fā)明的設(shè)備可選擇地操作(pilot)用于控制驅(qū)逐報警器(deported siren)的無線發(fā)射機。
文檔編號G08B21/08GK1938733SQ200580010758
公開日2007年3月28日 申請日期2005年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月7日
發(fā)明者米歇爾·迪朗 申請人:M.G.國際公司