技术领域
本发明属于遥控式救援设备领域，具体涉及一种水上救援装备。
背景技术
目前在海上、江河上对溺水者进行救援时，大都是通过人工驾驶船只到救援地点进行搜救，由于抢救溺水者的黄金时间是前4-6分钟,如果在黄金时间内施以救护,挽回其生命的成功率达90%，然而现有的人工搜救方式耗费时间较长，较多时间耗费在出发地点到救援地点的途中。另外，当溺水者沉入水面下方之后，搜救人员需要潜入水中进行搜救，搜救速度完全取决于救援人员的体力。上述各种原因导致溺水人员被救起后生存率较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种结构新颖，能够快速到达救援地点并快速进行施救的水上救援装备。
为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：一种水上救援装备，包括有一个四轴飞行器，固定连接在四轴飞行器下端的且输出轴水平设置的步进电机，与所述电机输出轴固定连接的U型支架，连接在U型支架上的尼龙网，以及分别固定连接在U型支架两端部位置外侧的两个推动方向与U型支架相垂直的后驱动水轮；所述四轴飞行器的下端或者U型支架中间位置安装有摄像头；
所述U型支架至少在靠近两端部的位置转动连接有滚轮；
所述四轴飞行器内安装有控制器，四轴飞行器所具有的四个风扇的驱动电机、两个后驱动水轮的驱动电机、步进电机以及摄像头分别与所述控制器电连接；所述控制器通过无线电与遥控器实现通信；
所述救援装备处于待命状态时，四轴飞行器的四个风扇均处于竖直朝下状态；所述控制器控制步进电机驱动U型支架转动至竖直状态；
在有落水者需要救援时，救援装备通过四轴飞行器从出发地点飞往救援地点；
1）当到达救援地点后，若通过摄像头看到待救援者位于水面上，则通过遥控器令控制器控制两个后驱动水轮工作，同时控制步进电机转动使U型支架逐渐由竖直状态转变为与水平方向之间呈10-30度夹角的状态；所述四轴飞行器保持与水平方向平行；
所述后驱动水轮产生的水平分力驱动救援装备朝向待救援者移动，直到待救援者爬到尼龙网上之后，通过遥控器令控制器增大后驱动水轮和四轴飞行器四个风扇的输出功率，通过后驱动水轮产生的水平分力驱动救援装备及获救者往岸边移动；
2）当到达救援地点后，若通过摄像头看到待救援者已沉入水面之下，则通过遥控器令控制器减小四轴飞行器的输出功率，使救援装备潜入水中寻找待救援者；
2.1）当通过摄像头发现待救援者处于下沉过程中时，则通过遥控器令控制器控制两个后驱动水轮工作，同时控制步进电机转动使U型支架逐渐由竖直状态转变为与水平方向之间呈10-30度夹角的状态；所述四轴飞行器保持与水平方向平行；
所述后驱动水轮产生的水平分力驱动救援装备朝向待救援者移动，直到尼龙网移动到位于待救援者身体下方后，通过遥控器令控制器控制步进电机转动使U型支架转动至水平状态，四轴飞行器保持与水平方向平行；接着控制器增大后驱动水轮和四轴飞行器四个风扇的输出功率，推动被救者向上移动到水面上；
接着通过遥控器令控制器控制步进电机转动使U型支架转动至与水平方向之间呈5-15度夹角的状态，四轴飞行器保持与水平方向平行，同时增大后驱动水轮的输出功率，使后驱动水轮产生的竖直方向的分力保持不变，通过后驱动水轮产生的水平分力驱动救援装备及获救者往岸边移动；
2.2）当通过摄像头发现待救援者已沉入水底时，则待救援装备降落到水底后，通过遥控器令控制器控制步进电机转动使U型支架逐渐由竖直状态转变为与水平方向之间呈10-30度夹角的状态，所述四轴飞行器保持与水平方向呈30-60度的状态，四轴飞行器产生的竖直向下的分力使得U型支架保持倾斜状态，四轴飞行器产生的水平分力推动U型支架沿着水底滑动；
靠近待救援者时，救援装备设有后驱动水轮的一端中间对准待救援者的头部移动，当被救者有三分之一以上的身体位于尼龙网上方之后，通过遥控器令控制器控制两个后驱动水轮工作，使得被救者身体向上浮动一段距离，接着控制后驱动水轮停止工作，救援装备的后端下降，同时继续向被救者脚步方向移动，直到被救者身体全部位于尼龙网上方；
接着通过遥控器令控制器控制步进电机转动使U型支架转动至水平状态，四轴飞行器保持与水平方向平行；接着控制器增大后驱动水轮和四轴飞行器四个风扇的输出功率，推动被救者向上移动到水面上；
接着通过遥控器令控制器控制步进电机转动使U型支架转动至与水平方向之间呈5-15度夹角的状态，四轴飞行器保持与水平方向平行，同时增大后驱动水轮的输出功率，使后驱动水轮产生的竖直方向的分力保持不变，通过后驱动水轮产生的水平分力驱动救援装备及获救者往岸边移动。
作为优选方案：所述U型支架的后端两端部之间固定连接有一个支撑杆，所述尼龙网后端连接在支撑杆上。
作为优选方案：所述U型支架两侧的下端沿长度方向成型有气囊容槽，气囊容槽内安装有充气后伸出至气囊容槽下端的呈条状的气囊，所述气囊容槽内两侧侧壁上沿气囊容槽长度方向交错地成型有用以将未充气的气囊限制在气囊容槽内的卡紧凸起；所述U型支架两侧还安装有用以对气囊进行充气的储气瓶，所述储气瓶出口端连接有电磁阀，电磁阀的出气端与气囊通过管道连接；所述电磁阀通过导线与控制器电连接。
作为优选方案：所述U型支架两侧上端安装有多个纵向设置的气囊挡柱，气囊挡柱通过管道与电磁阀出气端连接。
作为优选方案：所述U型支架靠近前后端的两侧之间转动安装有两个辊筒，所述尼龙网套在两个辊筒之间形成一个传送网带，U型支架上位于一个辊筒的一端安装有用以驱动辊筒及尼龙网转动的电机。
作为优选方案：所述尼龙网靠近U型支架两侧的两端固定连接有截面呈圆柱形的具有弹性的定位圈，所述U型支架两侧的内壁安装有与定位圈配合滑动连接的C形卡环。
作为优选方案：所述U型支架前端中间位置成型有一个容纳所述步进电机的电机容纳部，所述步进电机的转轴伸出至步进电机的两端，所述转轴两端与电机容纳部的两侧固定连接。
本发明还提供一种利用上述救援装备进行水下救援的方法，当通过摄像头发现待救援者已沉入水底时，同时控制两个所述救援装备降落到水底，两个救援装备分别通过遥控器令控制器控制步进电机转动使U型支架逐渐由竖直状态转变为与水平方向之间呈10-30度夹角的状态，所述四轴飞行器保持与水平方向呈30-60度的状态，四轴飞行器产生的竖直向下的分力使得U型支架保持倾斜状态，四轴飞行器产生的水平分力推动U型支架沿着水底滑动；
靠近待救援者时，一个救援装备设有后驱动水轮的一端中间对准待救援者的头部移动，同时控制电机转动带动尼龙网上端部分往四周飞行器方向移动；另一个救援装备设有后驱动水轮的一端中间对准待救援者的脚部移动，同时控制电机转动带动尼龙网上端部分往后驱动水轮方向移动，使被救者完全移动到第一个救援装备上的尼龙网上为止；
接着第一个救援装备通过遥控器令控制器控制步进电机转动使U型支架转动至水平状态，四轴飞行器保持与水平方向平行；接着控制器增大后驱动水轮和四轴飞行器四个风扇的输出功率，推动被救者向上移动到水面上；
接着第一个救援装备通过遥控器令控制器控制步进电机转动使U型支架转动至与水平方向之间呈5-15度夹角的状态，四轴飞行器保持与水平方向平行，同时增大后驱动水轮的输出功率，使后驱动水轮产生的竖直方向的分力保持不变，通过后驱动水轮产生的水平分力驱动救援装备及获救者往岸边移动。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：本发明通过四轴飞行器携带安装有尼龙网的U型支架通过飞行方式快速抵达救援地点，机动性强；尤其当溺水者已经沉入水面下时，该救援装备能潜入水下将溺水者捞起，并及时运送到岸边，利于后到的救援人员进行较为及时的施救。
为了减小救援装备下潜过程及上升过程中的阻力以最大限度缩短救援时间，该救援装备仅通过U型支架作为支撑，使用网状形式的尼龙网作为输送溺水者的主体部分，能够显著减小下潜及上升时的阻力，且软质的尼龙网避免对溺水者造成伤害。上升过程中尼龙网因为自身柔性的特性，会使溺水者大部分身体移动到尼龙网的中间位置，确保溺水者不会从救援装备上滑落。
当溺水者沉入水底（海底或河底）时，救援装备通过滚轮在水底滑行靠近溺水者，通过后驱动水轮配合尼龙网将溺水者抬起一段距离后通过四轴飞行器的推力使尼龙网完全移动到溺水者下方，同样可快速地将溺水者运送到水面上，施救效率远高于人工潜水进行施救。当然为了保证溺水者及时被救治，急救人员在救援装备未到达岸边时，可驾船朝救援地点行驶，以便在溺水者被运送到水面后在最短时间内进行救治，确保生存率。
为了进一步缩短救援时间，所述尼龙网安装在两个辊筒之间并由电机驱动其转动，在溺水者部分身体位于尼龙网上之后，电机驱动尼龙网转动形成一个传动网带的形式，使溺水者被迅速抬到尼龙网上。
由于救援装备为了保证其轻便性，且救援时间差异性也较大，故在U型支架下方还额外设有气囊，在救援装备浮上水面后，或者在上浮过程中，可打开电磁阀使储气瓶中的压缩空气充满气囊，气囊在充气过程中体积膨胀会自动从气囊容槽中滑出。在救援装备电能不足的情况下，打开气囊产生浮力，就不需要四轴飞行器和后驱动水轮产生升力，减少了电能的消耗，且在紧急情况下，避免因为救援装备的电力供应不足导致被救者再次落入水中的情况。
为了进一步确保溺水者不会在上升过程中从救援装备上滑落，故在U型支架上端安装多个气囊挡柱，这样在使用气囊产生浮力加速上升时，气囊挡柱起到栏杆的作用，有效避免溺水者滑落水中。
附图说明
图1是本发明待命及飞行状态时的结构状态示意图。
图2是本发明中U型支架由竖直状态转变为倾斜状态时的结构示意图。
图3是本发明将被救者向上移动至水面上的过程中的结构状态示意图。
图4是本发明气囊充气状态时的结构状态图。
图5是本发明气囊和气囊挡柱充气状态时的结构状态图。
图6是气囊的安装结构示意图。
图7是尼龙网的安装结构示意图。
图8是两个救援装备配合进行救援的结构状态示意图。
1、U型支架；11、尼龙网；12、支撑杆；13、电机容纳部；14、气囊容槽；15、卡紧凸起；16、永磁铁；17、电机；18、辊筒；2、四轴飞行器；21、第一风扇；22、第二风扇；3、步进电机；4、后驱动水轮；5、滚轮；6、储气瓶；61、电磁阀；7、气囊；71、气囊挡柱；8、摄像头。
具体实施方式
实施例1
根据图1至图3所示，本实施例是一种水上救援装备，包括有一个四轴飞行器2，固定连接在四轴飞行器下端的且输出轴水平设置的步进电机3，与所述电机输出轴固定连接的U型支架1，连接在U型支架上的尼龙网11，以及分别固定连接在U型支架两端部位置外侧的两个推动方向与U型支架相垂直的后驱动水轮4；所述四轴飞行器的下端或者U型支架中间位置安装有摄像头8。
所述U型支架至少在靠近两端部的位置转动连接有滚轮5。
所述四轴飞行器内安装有控制器，四轴飞行器所具有的四个风扇的驱动电机、两个后驱动水轮的驱动电机、步进电机以及摄像头分别与所述控制器电连接；所述控制器通过无线电与遥控器实现通信。
需要说明的是，所述四轴飞行器内还安装有为各个电机及控制器供电的蓄电池，并且，各个电机的输出轴与电机壳体之间均通过密封轴承进行密封，使得四轴飞行器和后驱动水轮均能够在水下正常工作。
所述四轴飞行器为现有技术的具有四个风扇的四轴飞行器，与控制器相连的后驱动水轮、步进电机等部件仅是简单的控制其转速或正反转，也是本领域技术人员容易实现的，且其不是本发明的重点内容，文中不再详细叙述。
所述救援装备处于待命状态时，四轴飞行器的四个风扇均处于竖直朝下状态；所述控制器控制步进电机驱动U型支架转动至竖直状态，需要进行救援时直接控制四轴飞行器起飞即可。
在有落水者需要救援时，救援装备通过四轴飞行器从出发地点飞往救援地点。
1）当到达救援地点后，若通过摄像头看到待救援者位于水面上，则通过遥控器令控制器控制两个后驱动水轮工作，同时控制步进电机转动使U型支架逐渐由竖直状态转变为与水平方向之间呈10-30度夹角的状态；所述四轴飞行器保持与水平方向平行；
所述后驱动水轮产生的水平分力驱动救援装备朝向待救援者移动，直到待救援者爬到尼龙网上之后，通过遥控器令控制器增大后驱动水轮和四轴飞行器四个风扇的输出功率，通过后驱动水轮产生的水平分力驱动救援装备及获救者往岸边移动。
2）当到达救援地点后，若通过摄像头看到待救援者已沉入水面之下，则通过遥控器令控制器减小四轴飞行器的输出功率，使救援装备潜入水中寻找待救援者。
2.1）当通过摄像头发现待救援者处于下沉过程中时，则通过遥控器令控制器控制两个后驱动水轮工作，同时控制步进电机转动使U型支架逐渐由竖直状态转变为与水平方向之间呈10-30度夹角的状态；所述四轴飞行器保持与水平方向平行。
所述后驱动水轮产生的水平分力驱动救援装备朝向待救援者移动，直到尼龙网移动到位于待救援者身体下方后，通过遥控器令控制器控制步进电机转动使U型支架转动至水平状态，四轴飞行器保持与水平方向平行；接着控制器增大后驱动水轮和四轴飞行器四个风扇的输出功率，推动被救者向上移动到水面上；
接着通过遥控器令控制器控制步进电机转动使U型支架转动至与水平方向之间呈5-15度夹角的状态，四轴飞行器保持与水平方向平行，同时增大后驱动水轮的输出功率，使后驱动水轮产生的竖直方向的分力保持不变，通过后驱动水轮产生的水平分力驱动救援装备及获救者往岸边移动。
2.2）当通过摄像头发现待救援者已沉入水底时，则待救援装备降落到水底后，通过遥控器令控制器控制步进电机转动使U型支架逐渐由竖直状态转变为与水平方向之间呈10-30度夹角的状态，所述四轴飞行器保持与水平方向呈30-60度的状态，四轴飞行器产生的竖直向下的分力使得U型支架保持倾斜状态，四轴飞行器产生的水平分力推动U型支架沿着海底或河底滑动。当U型支架紧贴海底或河底时，则滚轮与河底或海底相对滚动，避免U型支架陷入泥土中。
靠近待救援者时，救援装备设有后驱动水轮的一端中间对准待救援者的头部移动，当被救者有三分之一以上的身体位于尼龙网上方之后，通过遥控器令控制器控制两个后驱动水轮工作，使得被救者身体向上浮动一段距离，接着控制后驱动水轮停止工作，救援装备的后端下降，同时继续向被救者脚步方向移动，直到被救者身体全部位于尼龙网上方。直接通过尼龙网将溺水者“铲起来”容易对溺水者造成意外伤害，故先通过后驱动水轮将溺水者抬起一段距离。
接着通过遥控器令控制器控制步进电机转动使U型支架转动至水平状态，四轴飞行器保持与水平方向平行；接着控制器增大后驱动水轮和四轴飞行器四个风扇的输出功率，推动被救者向上移动到水面上。
接着通过遥控器令控制器控制步进电机转动使U型支架转动至与水平方向之间呈5-15度夹角的状态，四轴飞行器保持与水平方向平行，同时增大后驱动水轮的输出功率，使后驱动水轮产生的竖直方向的分力保持不变，通过后驱动水轮产生的水平分力驱动救援装备及获救者往岸边移动。
所述U型支架的后端两端部之间固定连接有一个支撑杆12，所述尼龙网后端连接在支撑杆上。支撑管为直径5-15mmd的圆形细杆，可用于固定尼龙网的后端，且直径较小，利于溺水者移动到尼龙网上。
所述U型支架前端中间位置成型有一个容纳所述步进电机的电机容纳部13，所述步进电机的转轴伸出至步进电机的两端，所述转轴两端与电机容纳部的两侧固定连接。
在四轴飞行器及两个后驱动水轮驱动救援装备由水下升到水面上的过程中，四轴飞行器有两个风扇位于尼龙网的上方，记为第二风扇22，有两个风扇位于U型支架的前方，记为第一风扇21，在救援装备上升过程中，第一风扇工作，第二风扇不工作，避免第二风扇转动产生的水流对溺水者身体造成冲击，甚至导致溺水者从尼龙网上滑落。
实施例2
结合图4至图6所示，本实施例在实施例1的基础上作出以下改进：所述U型支架两侧的下端沿长度方向成型有气囊容槽14，气囊容槽内安装有充气后伸出至气囊容槽下端的呈条状的气囊7，所述气囊容槽内两侧侧壁上沿气囊容槽长度方向交错地成型有用以将未充气的气囊限制在气囊容槽内的卡紧凸起15；所述U型支架两侧还安装有用以对气囊进行充气的储气瓶6，所述储气瓶出口端连接有电磁阀61，电磁阀的出气端与气囊通过管道连接；所述电磁阀通过导线与控制器电连接。
所述U型支架两侧上端安装有多个纵向设置的气囊挡柱71，气囊挡柱通过管道与电磁阀出气端连接。
由于救援装备为了保证其轻便性，且救援时间差异性也较大，故在U型支架下方还额外设有气囊，在救援装备浮上水面后，或者在上浮过程中，可打开电磁阀使储气瓶中的压缩空气充满气囊，气囊在充气过程中体积膨胀会自动从气囊容槽中滑出。在救援装备电能不足的情况下，打开气囊产生浮力，就不需要四轴飞行器和后驱动水轮产生升力，减少了电能的消耗，且在紧急情况下，避免因为救援装备的电力供应不足导致被救者再次落入水中的情况。
为了进一步确保溺水者不会在上升过程中从救援装备上滑落，故在U型支架上端安装多个气囊挡柱，这样在使用气囊产生浮力加速上升时，气囊挡柱起到栏杆的作用，有效避免溺水者滑落水中。
需要说明的是，所述气囊在非危急情况下不打开，否则会影响救援装备下潜。
实施例3
结合图7所示，本实施例在实施例1或2的基础上作出以下改进：去掉所述的支撑杆12，改为在所述U型支架靠近前后端的两侧之间转动安装有两个辊筒18，所述尼龙网套在两个辊筒之间形成一个传送网带，U型支架上位于一个辊筒的一端安装有用以驱动辊筒及尼龙网转动的电机17。
所述尼龙网靠近U型支架两侧的两端固定连接有截面呈圆柱形的具有弹性的定位圈，所述U型支架两侧的内壁安装有与定位圈配合滑动连接的C形卡环（图中未示出）。
为了进一步缩短救援时间，所述尼龙网安装在两个辊筒之间并由电机驱动其转动，在溺水者部分身体位于尼龙网上之后，电机驱动尼龙网转动形成一个传动网带的形式，使溺水者被迅速抬到尼龙网上。
实施例4
结合图8所示，本实施例为一种利用实施例3救援装备进行水下救援的方法，当通过摄像头发现待救援者已沉入水底时，同时控制两个所述救援装备降落到水底，两个救援装备分别通过遥控器令控制器控制步进电机转动使U型支架逐渐由竖直状态转变为与水平方向之间呈10-30度夹角的状态，所述四轴飞行器保持与水平方向呈30-60度的状态，四轴飞行器产生的竖直向下的分力使得U型支架保持倾斜状态，四轴飞行器产生的水平分力推动U型支架沿着水底滑动。
靠近待救援者时，一个救援装备设有后驱动水轮的一端中间对准待救援者的头部移动，同时控制电机转动带动尼龙网上端部分往四周飞行器方向移动；另一个救援装备设有后驱动水轮的一端中间对准待救援者的脚部移动，同时控制电机转动带动尼龙网上端部分往后驱动水轮方向移动，使被救者完全移动到第一个救援装备上的尼龙网上为止。
接着第一个救援装备通过遥控器令控制器控制步进电机转动使U型支架转动至水平状态，四轴飞行器保持与水平方向平行；接着控制器增大后驱动水轮和四轴飞行器四个风扇的输出功率，推动被救者向上移动到水面上。
接着第一个救援装备通过遥控器令控制器控制步进电机转动使U型支架转动至与水平方向之间呈5-15度夹角的状态，四轴飞行器保持与水平方向平行，同时增大后驱动水轮的输出功率，使后驱动水轮产生的竖直方向的分力保持不变，通过后驱动水轮产生的水平分力驱动救援装备及获救者往岸边移动。
两个所述救援装备的U型支架的两端部位置分别安装有永磁铁16，当两个救援装备的后端相靠近后通过永磁铁暂时吸紧在一起，利于溺水者快速移动到第一个救援装备上。在溺水者完全移动到第一个救援装备上之后，第二个救援装备的后驱动水轮开启1-3s，使两个救援装备上的永磁铁脱离开，随后第一个救援装备随即运送溺水者升至水面上。
文中溺水者、待救援者、落水者均为相等同概念。
当然，为了保证溺水者及时被救治，急救人员在救援装备未到达岸边时，可驾船朝救援地点行驶，以便在溺水者被运送到水面后在最短时间内进行救治，确保生存率。
