【正文】 本作品使用三個(gè)NRF模塊，用于智能泳帽和救生員手環(huán)與智能報(bào)警終端之間的通信。于是，開(kāi)發(fā)出一種防溺水的智能安全泳帽是極具可行性的。 可行性分析 在公共場(chǎng)所游泳池，往往由于硬件設(shè)施的欠缺或者救生人員的疏忽，許多兒童發(fā)生了不該發(fā)生的悲劇，有些甚至丟失了寶貴的生命。第二是救援能力，救生衣必須有嫻熟的救援技術(shù)，發(fā)現(xiàn)淹溺者后，救生員必須有能力使其盡快脫離危險(xiǎn)，而不是救而無(wú)效。是否有專職救生人員和救生人員的專業(yè)素質(zhì)直接關(guān)系到公共游泳場(chǎng)所淹溺者的生命，故游泳場(chǎng)所必須加強(qiáng)對(duì)這些人員的培養(yǎng)、管理和使用。此外游泳場(chǎng)所要有充足的救生設(shè)備，包括各種救生漂浮物如救生圈、漂浮板等，這些設(shè)備在淹溺救援中能夠發(fā)揮巨大的作用。其主要內(nèi)容有：（1）加強(qiáng)硬件設(shè)施建設(shè)和完善 硬件設(shè)施主要包括觀察設(shè)備和救生設(shè)備，前者有海灘的瞭塔，游泳池的瞭望臺(tái)（梯）、望遠(yuǎn)鏡等，這些設(shè)施是救生員觀察游泳者情況的重要保證，使救生員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，以便及時(shí)實(shí)施救援。必須認(rèn)真貫徹有關(guān)游泳場(chǎng)所的規(guī)定。僅2007年度。 我國(guó)的溺水身亡事故頻發(fā)，已成為學(xué)生非正常死亡的頭號(hào)殺手，中小學(xué)生平均每天有40多人溺水而亡。淹溺發(fā)生后患者未喪失生命者稱為近乎淹溺。水充滿呼吸道和肺泡引起缺氧窒息；吸收到血液循環(huán)的水引起血液滲透壓改變、電解質(zhì)紊亂和組織損害；最后造成呼吸停止和心臟停搏而死亡。 基于以上對(duì)于“可穿戴式設(shè)備”的理解，我們的作品——多種通訊方式實(shí)現(xiàn)可靠報(bào)警的智能安全泳帽，應(yīng)運(yùn)而生。這種設(shè)備需要有先進(jìn)的電路系統(tǒng)，無(wú)線聯(lián)網(wǎng)并且起碼具有一個(gè)低水平的獨(dú)立處理能力。 可穿戴式設(shè)備應(yīng)當(dāng)具備最重要的兩個(gè)特點(diǎn)：一是可長(zhǎng)期穿戴，二是智能化。 第一章 緒論 “穿戴式智能設(shè)備”是應(yīng)用穿戴式技術(shù)對(duì)日常穿戴進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)出可以穿戴的設(shè)備的總稱，如眼鏡、手套、手表、服飾及鞋等。 自動(dòng)識(shí)別游泳池編號(hào)：游泳池邊部署感應(yīng)器，當(dāng)游泳池中有人溺水，感應(yīng)器識(shí)別到后可迅速反饋到游泳池控制中心所出游泳池編號(hào)，并把所處游泳池編號(hào)連同報(bào)警信息一起發(fā)出，可讓急救人員迅速知道。 高亮LED燈：泳帽自身也會(huì)發(fā)出報(bào)警，高亮LED燈可以讓附近的人及時(shí)發(fā)現(xiàn)溺水者所在位置，及時(shí)提供救援。 救生手環(huán)：當(dāng)發(fā)生危險(xiǎn)情況給予救生員最為直觀的報(bào)警。 采用藍(lán)牙作為智能機(jī)與設(shè)備連接中介：本發(fā)明的智能安全泳帽采取藍(lán)牙模塊作為調(diào)整溺水時(shí)間閾值長(zhǎng)短的傳輸載體，藍(lán)牙傳輸距離可達(dá)20米。 多種可靠報(bào)警方式：利用算法解決通信死鎖問(wèn)題，把報(bào)警方式拓展為先從最近設(shè)備開(kāi)始報(bào)警，逐級(jí)遞增，與最高級(jí)報(bào)警設(shè)備獲取握手之后，繼續(xù)請(qǐng)求與低級(jí)設(shè)備握手。作品創(chuàng)新點(diǎn)： 水位檢測(cè)模塊:設(shè)置在游泳所戴泳帽上的水位傳感器檢測(cè)、創(chuàng)新地改造了現(xiàn)有的水位檢測(cè)模塊，無(wú)需使用A/D轉(zhuǎn)換，利用水位模塊的電阻特性創(chuàng)造性地使用了三極管的開(kāi)關(guān)特性，極大地提高了檢測(cè)的靈敏度；判斷游泳者位于水下的時(shí)間，當(dāng)時(shí)間達(dá)到設(shè)定的閾值，三極管開(kāi)關(guān)電路連續(xù)發(fā)出低電平信號(hào)到中央處理芯片MSP430； 低功耗模式：穿戴式首要條件是能耗低，采用MSP430低功耗編程模式和NRF的超低功耗工作模式。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果，不侵犯任何第三方的知識(shí)產(chǎn)權(quán)或其他權(quán)利，且已經(jīng)獨(dú)自申請(qǐng)發(fā)明專利。關(guān)鍵詞：可穿戴設(shè)備 無(wú)線通訊 游泳安全 人機(jī)交互 Abstract With the continuous development of science and technology, wearable intelligent device has entered people39。故本產(chǎn)品的最初設(shè)想是要面向某一人群，而一般是面向弱勢(shì)群體，再?gòu)漠a(chǎn)品的高實(shí)用性和高推廣性出發(fā)，于是最終形成了面向兒童等不擅長(zhǎng)游泳人群的智能安全泳帽。多種通訊方式實(shí)現(xiàn)可靠報(bào)警的智能安全泳帽A variety of munication methods to achieve reliable alarm intelligent security swimming caps編號(hào)：GD142806摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，穿戴式智能設(shè)備已經(jīng)走進(jìn)了人們的生活。但目前的穿戴式設(shè)備魚(yú)龍混雜，不具有針對(duì)性，沒(méi)有針對(duì)特殊人群進(jìn)行推廣，且大部分價(jià)格昂貴、實(shí)用性不高，造成可穿戴式產(chǎn)品推廣很難。本作品采用TI公司的MSP430G2553作為主控芯片，利用水位模塊藍(lán)牙模塊、NRF模塊以及GSM模塊與手機(jī)界面連接，構(gòu)建一個(gè)可穿戴的智能安全泳帽，應(yīng)用于兒童及不擅長(zhǎng)游泳者的游泳安全檢測(cè)，有比較好的發(fā)展前景。s and evil people mixed up but the wearable devices, not targeted, not for the special groups, and most expensive, practicality is not high, cause the wearable product promotion is original thought of this product is to face a crowd, and generally is geared to the needs of vulnerable groups, and starting from the product of high practicability and popularization, and finally formed for children is not good at swimming the intelligent security caps of the crowd. This work adopts MSP430G2553 as main control chip of TI pany, using the water level module of bluetooth module, the NRF module and GSM module and mobile phone interface connection, build a wearable intelligent security caps, applied to children and are not good at swimming swimming safety inspection, there are good prospects for development.Keywords: wearable equipment wireless swimming safety humanputer interaction目錄摘要 1原創(chuàng)性聲明 4原創(chuàng)性聲明 4作品創(chuàng)新點(diǎn) 4第一章 緒論 5 5 可行性分析 5 5 5 5 6第二章 作品總體設(shè)計(jì) 主要架構(gòu) 7 7 9第三章 方案選擇 12 12 12 12 13 其他電路設(shè)計(jì) 13第四章 各模塊簡(jiǎn)介 15 MSP430G2553 15 15 15 15 NRF模塊 16 16 17 17 GSM模塊 18 GSM模塊的使用 18 Android開(kāi)發(fā) 19 19 20 20 20 20 20第五章 功能特點(diǎn)及產(chǎn)品推廣 22 22 22 第六章 測(cè)試結(jié)果 23 23 23 23 功耗檢測(cè)計(jì)算 23結(jié)束語(yǔ) 25附錄一：元件清單 26附錄二：程序代碼 26附錄三：電路圖 35附錄四：操作說(shuō)明 36附錄五：外觀設(shè)計(jì) 37參考文獻(xiàn) 38原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的參賽作品及作品報(bào)告，是本人和隊(duì)友獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。讓系統(tǒng)在一般情況下處于低功耗模式3的待機(jī)狀態(tài)，這樣可以節(jié)省電量，可持續(xù)工作超長(zhǎng)時(shí)間，發(fā)生溺水事件時(shí)中斷喚醒單片機(jī)，才產(chǎn)生各種動(dòng)作。多重通訊方式實(shí)現(xiàn)可靠報(bào)警的智能安全泳帽是通過(guò)藍(lán)牙通訊接通手機(jī)客戶端、NRF射頻通訊接通救生員智能手環(huán)、GSM網(wǎng)絡(luò)通訊接通急救站的多重通訊方式實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)目煽繄?bào)警。在智能手機(jī)方面對(duì)藍(lán)牙開(kāi)發(fā)不耗費(fèi)信息傳輸費(fèi)用，傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，塊處于低功耗運(yùn)行方式，可以節(jié)省用電量，符合現(xiàn)今穿戴式裝備低功耗的要求。遇到危險(xiǎn)情況，手環(huán)會(huì)強(qiáng)烈震動(dòng)，發(fā)出燈光閃爍，并伴有蜂鳴器報(bào)警。 GSM網(wǎng)絡(luò)：采取全球網(wǎng)絡(luò)通訊中最穩(wěn)定的GSM網(wǎng)絡(luò)，能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的大范圍通訊，可確保求救信息可以穩(wěn)定準(zhǔn)確地發(fā)送到急救中心。 低成本高性能：本作品除去系統(tǒng)端，每套泳帽和手環(huán)價(jià)格僅為25元，成本低，運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣。隨著計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化軟硬件以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，可穿戴式智能設(shè)備的形態(tài)開(kāi)始變得多樣化，逐漸在工業(yè)、醫(yī)療、軍事、教育、娛樂(lè)等諸多領(lǐng)域表現(xiàn)出重要的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用潛力?？纱┐魇皆O(shè)備必須是延續(xù)性地穿戴在人體上，并能夠帶來(lái)增強(qiáng)用戶體驗(yàn)的效果。 穿戴式智能設(shè)備時(shí)代的來(lái)臨意味著人的智能化延伸，通過(guò)這些設(shè)備，人可以更好的感知外部與自身的信息，能夠在計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)甚至其它人的輔助下更為高效率的處理信息，能夠?qū)崿F(xiàn)更為無(wú)縫的交流。 可行性分析 淹溺又稱溺水，是人淹沒(méi)于水或其他液體介質(zhì)中并受到傷害的狀況。淹溺的后果可以分為非病態(tài)、病態(tài)和死亡，其過(guò)程是連續(xù)的。淹溺后窒息合并心臟停搏者稱為溺死，如心臟未停搏則稱近乎溺死。兒童安全數(shù)據(jù)顯示每年近3萬(wàn)兒童死于溺水，暑假正成為兒童意外死亡的高發(fā)期，中國(guó)平均每年有近3萬(wàn)名兒童死于溺水，每年有5萬(wàn)多名兒童、平均每天有近150名0~14歲的兒童因意外死亡而失去生命，其中溺水身亡兒童占60℅之多。公共游泳場(chǎng)所包括公共游泳池、公共游泳海灘等，從概率上講，這些地方的游泳者最多，故發(fā)生淹溺的可能性就相對(duì)較大，故應(yīng)特別提高警惕。按照《全國(guó)游泳場(chǎng)所開(kāi)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和《國(guó)家游泳場(chǎng)所星級(jí)評(píng)比標(biāo)準(zhǔn)》等條例對(duì)公共游泳場(chǎng)所實(shí)施建設(shè)和管理。因此各個(gè)游泳場(chǎng)所必須建立有效的觀測(cè)設(shè)施。（2）加強(qiáng)救生人員的培養(yǎng)、管理和使用首先必須有一只專職救生人員隊(duì)伍，每個(gè)救生員必須有資質(zhì)并受過(guò)專業(yè)培訓(xùn)且考試合格，其能力表現(xiàn)在兩方面：第一是觀察能力，救生員必須能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)游泳者的異常行為，從這些蛛絲馬跡中迅速得出是否發(fā)生淹溺的正確判斷，并在第一時(shí)間施以援手，救援時(shí)間越早，淹溺者的生命就越能得到保障。特別是救生員能必須熟練掌握心肺復(fù)蘇技術(shù)，以便在關(guān)鍵時(shí)刻能夠拯救患者的生命。因此，急需一種設(shè)備，一種可以下水的穿戴式設(shè)備，在溺水兒童，家長(zhǎng)以及救生人員甚至醫(yī)院之間建立起一個(gè)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，以避免悲劇的發(fā)生。第二章 作品總體設(shè)計(jì) 主要架構(gòu)主控芯片： 本作品使用TI公司的MSP430G2553作為主控芯片，具有處理能力強(qiáng)，運(yùn)算速度快，超低功耗等特點(diǎn)，符合可穿戴式設(shè)備的要求。藍(lán)牙模塊 泳帽端的藍(lán)牙模塊用于與家長(zhǎng)手機(jī)進(jìn)行通訊。水位檢測(cè)模塊 用于檢測(cè)溺水情況 整體工作圖多級(jí)報(bào)警方式介紹：（1）當(dāng)發(fā)生溺水狀況時(shí)候，單片機(jī)識(shí)別到溺水信號(hào)，藍(lán)牙模塊會(huì)發(fā)出求救信號(hào)，成功與泳帽配對(duì)的手機(jī)接收到藍(lán)牙信號(hào)之后，手機(jī)app彈出警告圖案并伴隨著震動(dòng)和警報(bào)聲想起，為最低級(jí)別的報(bào)警方式。（3）當(dāng)泳帽上的NRF模塊向救生員手環(huán)發(fā)出信號(hào)后，若救生員手環(huán)成功接收，會(huì)通過(guò)射頻返回一個(gè)反饋信號(hào)，泳帽會(huì)一直與手環(huán)保持通訊，不會(huì)執(zhí)行更高級(jí)別的報(bào)警方案。此時(shí)，泳帽會(huì)再次啟用NRF模塊，利用射頻信號(hào)報(bào)報(bào)警信號(hào)發(fā)給放置于游泳池內(nèi)固定的終端，終端發(fā)出警報(bào)聲，提醒附近工作人員注意，同時(shí)終端會(huì)通過(guò)GSM模塊把求救信息發(fā)到附近急救站。（5）成功發(fā)出報(bào)警信號(hào)，手環(huán)會(huì)再次切換，繼續(xù)向救生員手環(huán)發(fā)出求救信號(hào)，把報(bào)警信號(hào)發(fā)到手環(huán)上。（6）該系統(tǒng)由救生員手環(huán)，家長(zhǎng)手機(jī)客戶端以及緊急報(bào)警終端四大模塊組成，各模塊有各自的功能。設(shè)備使用過(guò)程：兒童戴上智能泳帽下水后，如傳感器完全浸沒(méi)在水中，傳感器的電阻變低，從而通過(guò)三極管開(kāi)關(guān)電路使三極管開(kāi)關(guān)狀態(tài)反轉(zhuǎn)，這次將有一個(gè)低電平輸入到主控芯片，主控芯片便會(huì)開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)超過(guò)家長(zhǎng)手機(jī)端設(shè)置的