一種智能防溺水系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種智能防溺水系統(tǒng)及方法。所述系統(tǒng)包括游泳手環(huán)、無線結(jié)點(diǎn)、監(jiān)控終端及服務(wù)器，所述游泳手環(huán)通過無線結(jié)點(diǎn)與服務(wù)器相連，所述監(jiān)控終端與服務(wù)器相連，所述游泳手環(huán)，包括傳感器模塊、報(bào)警裝置、計(jì)時(shí)器及無線通信裝置。
【專利說明】一種智能防溺水系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于人工智能領(lǐng)域，具體涉及一種基于穿戴式傳感器、機(jī)器學(xué)習(xí)的智能防溺水系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]游泳是一種非常好的鍛煉方式，但是游泳伴隨著一定的溺水風(fēng)險(xiǎn)，所以游泳時(shí)的安全保障一直是公眾關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，在各個(gè)游泳場所都會(huì)配備多個(gè)救生員來保障游泳愛好者的安全，但是由于游泳池里往往人很多聲音很嘈雜，并且并不是所有的人溺水時(shí)都會(huì)大聲喊叫或者劇烈掙扎，所以單憑配備救生員經(jīng)常發(fā)現(xiàn)不了一些游泳者的狀態(tài)，從而錯(cuò)過最佳的救援時(shí)間。
[0003]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于穿戴式傳感器、機(jī)器學(xué)習(xí)的智能防溺水系統(tǒng)及方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種智能防溺水系統(tǒng)，包括游泳手環(huán)、無線結(jié)點(diǎn)、監(jiān)控終端及服務(wù)器，所述游泳手環(huán)通過無線結(jié)點(diǎn)與服務(wù)器相連，所述監(jiān)控終端與服務(wù)器相連，所述游泳手環(huán)，包括傳感器模塊、報(bào)警裝置、計(jì)時(shí)器及無線通信裝置。
[0005]優(yōu)選的，所述傳感器模塊包括運(yùn)動(dòng)傳感器、水壓傳感器及心率傳感器，所述報(bào)警裝置包括報(bào)警按鈕及閃光燈。
[0006]優(yōu)選的，所述監(jiān)控終端為計(jì)算機(jī)或者平板電腦，安裝于游泳池周邊。
[0007]優(yōu)選的，所述游泳手環(huán)由電池供電并具有防水功能。
[0008]優(yōu)選的，所述游泳手環(huán)還包括揚(yáng)聲器。
[0009]本發(fā)明還提供一種智能防溺水方法，包括以下步驟。
[0010]S1、游泳手環(huán)實(shí)時(shí)采集環(huán)境數(shù)據(jù)及用戶數(shù)據(jù)，并通過無線結(jié)點(diǎn)發(fā)送至服務(wù)器。
[0011]S2、所述服務(wù)器根據(jù)游泳手環(huán)發(fā)送的數(shù)據(jù)及本地已有的分類樣本，判斷當(dāng)前用戶處于溺水狀態(tài)時(shí)，同時(shí)向監(jiān)控終端及游泳手環(huán)發(fā)起報(bào)警信息。
[0012]S3、救生員接收監(jiān)控終端發(fā)出的報(bào)警信息后，根據(jù)游泳手環(huán)的報(bào)警提示，人工判斷用戶的溺水狀態(tài)，并通過監(jiān)控終端向服務(wù)器返回本次報(bào)警的確認(rèn)信息。
[0013]優(yōu)選的，在步驟SI中，所述游泳手環(huán)還分析采集的環(huán)境數(shù)據(jù)及用戶數(shù)據(jù)，當(dāng)判斷用戶處于溺水狀態(tài)時(shí)，通過服務(wù)器向監(jiān)控終端發(fā)起報(bào)警。
[0014]優(yōu)選的，按下游泳手環(huán)的報(bào)警按鈕后，所述游泳手環(huán)的閃光燈及揚(yáng)聲器均開啟報(bào)警提示，同時(shí)通過無線結(jié)點(diǎn)向監(jiān)控終端發(fā)起報(bào)警。
[0015]優(yōu)選的，在步驟S3中，服務(wù)器接收救生員返回的本次報(bào)警確認(rèn)信息后，根據(jù)本次報(bào)警是否正確，對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。
[0016]根據(jù)本發(fā)明提供的智能防溺水系統(tǒng)及方法，設(shè)置了游泳手環(huán)上的傳感器收集游泳者的環(huán)境數(shù)據(jù)及用戶數(shù)據(jù)，并在判斷用戶處于溺水狀態(tài)時(shí)向監(jiān)控終端發(fā)起報(bào)警。此外，游泳手環(huán)還向服務(wù)器發(fā)送實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，由服務(wù)器進(jìn)行同步分析，并向監(jiān)控終端做出相應(yīng)提示，有效提高了救生員現(xiàn)場救援效率。同時(shí)，服務(wù)器根據(jù)監(jiān)控終端返回的報(bào)警確認(rèn)信息，不斷對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)化分類，使得用戶溺水狀態(tài)判斷更加精確。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1是本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的智能防溺水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的智能防溺水方法流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0021]圖1是本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的智能防溺水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的智能防溺水系統(tǒng)包括游泳手環(huán)1、無線結(jié)點(diǎn)2、服務(wù)器3及監(jiān)控終端4，所述游泳手環(huán)I通過無線結(jié)點(diǎn)2與服務(wù)器3相連，所述監(jiān)控終端4與服務(wù)器3相連。所述游泳手環(huán)1，包括傳感器模塊11、報(bào)警裝置12、計(jì)時(shí)器13及無線通信裝置14。于此，所述無線結(jié)點(diǎn)為Zigbee轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)，由于Zigbee技術(shù)目前已較為成熟，故此處不再詳述。
[0022]本實(shí)施例中，所述傳感器模塊包括運(yùn)動(dòng)傳感器、水壓傳感器及心率傳感器，其中運(yùn)動(dòng)傳感器為三軸加速度傳感器，用于測量三個(gè)坐標(biāo)軸上的加速度分量。所述報(bào)警裝置包括報(bào)警按鈕及閃光燈，此外，游泳手環(huán)還包括揚(yáng)聲器。當(dāng)用戶按下報(bào)警按鈕主動(dòng)報(bào)警時(shí)，閃光燈及揚(yáng)聲器同時(shí)開始工作，發(fā)出閃光和聲音，用以向救生員提示所在位置。于此，所述游泳手環(huán)由電池供電并具有防水功能。
[0023]此外，所述監(jiān)控終端為計(jì)算機(jī)或者平板電腦，安裝于游泳池周邊，通過wifi或者有線網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器相連，用于接收服務(wù)器報(bào)警。平時(shí)顯示每個(gè)手環(huán)的信號(hào)連接狀態(tài)，一旦收到報(bào)警立刻發(fā)出提示并顯示溺水者所處的位置。
[0024]圖2是本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的智能防溺水方法流程圖。如圖2所示，本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的智能防溺水方法包括步驟SI?S3。
[0025]步驟S1:游泳手環(huán)實(shí)時(shí)采集環(huán)境數(shù)據(jù)及用戶數(shù)據(jù)，并通過無線結(jié)點(diǎn)發(fā)送至服務(wù)器。
[0026]具體而言，所述游泳手環(huán)還分析采集的環(huán)境數(shù)據(jù)及用戶數(shù)據(jù)，當(dāng)判斷用戶處于溺水狀態(tài)時(shí)，通過服務(wù)器向監(jiān)控終端發(fā)起報(bào)警。
[0027]舉例而言，游泳手環(huán)實(shí)時(shí)收集傳感器數(shù)據(jù)，以I秒為時(shí)間間隔，記錄60組數(shù)據(jù)，并且每秒不斷刷新這組數(shù)據(jù)，其包括三個(gè)方向的加速度數(shù)據(jù)、通過當(dāng)前水壓計(jì)算出的入水深度、當(dāng)前心率、當(dāng)前連接到的Zigbee結(jié)點(diǎn)的編號(hào)和信號(hào)強(qiáng)度。收集到數(shù)據(jù)后，游泳手環(huán)先對(duì)數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行分析和處理，具體包括:檢查心率，如果心率低于預(yù)定閥值50次/秒超過10秒，則立即啟動(dòng)報(bào)警程序；檢查入水深度，如果入水深度超過預(yù)定閥值I米超過30秒，則立即啟動(dòng)報(bào)警程序。在啟動(dòng)報(bào)警后，游泳手環(huán)將這60組數(shù)據(jù)打包通過Zigbee結(jié)點(diǎn)發(fā)送到服務(wù)器做更深度的檢測。
[0028]步驟S2:所述服務(wù)器根據(jù)游泳手環(huán)發(fā)送的數(shù)據(jù)及本地已有的分類樣本，判斷當(dāng)前用戶處于溺水狀態(tài)時(shí)，同時(shí)向監(jiān)控終端及游泳手環(huán)發(fā)起報(bào)警信息。
[0029]本實(shí)施例中，服務(wù)器利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法，使用SVM分類器，對(duì)游泳手環(huán)每次發(fā)送的60組運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、深度、心率數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)輸入，通過采集大量的正常游泳數(shù)據(jù)和模擬溺水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練。于此，如果數(shù)據(jù)被分類為溺水，則服務(wù)器立刻向監(jiān)控終端上報(bào)游泳手環(huán)位置，以發(fā)出報(bào)警提示救生員，同時(shí)把溺水的分析結(jié)果發(fā)給游泳手環(huán)，以使游泳手環(huán)自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警程序。
[0030]此外，當(dāng)用戶主動(dòng)按下游泳手環(huán)的報(bào)警按鈕后，游泳手環(huán)的閃光燈及揚(yáng)聲器均開啟報(bào)警提示，同時(shí)通過無線結(jié)點(diǎn)向監(jiān)控終端發(fā)起報(bào)警。其中，游泳手環(huán)啟動(dòng)報(bào)警程序后，立即通過Zigbee廣播報(bào)警信號(hào)，報(bào)警信號(hào)中包括了當(dāng)前與手環(huán)配對(duì)的所有Zigbee結(jié)點(diǎn)的編號(hào)和信號(hào)強(qiáng)度，用以給服務(wù)器提供計(jì)算位置的數(shù)據(jù)。服務(wù)器在平時(shí)監(jiān)聽游泳手環(huán)的報(bào)警信號(hào)，一旦發(fā)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)立刻通過信號(hào)數(shù)據(jù)計(jì)算該信號(hào)的發(fā)出位置，并且轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控終端告知救生員溺水者位置。
[0031]步驟S3:救生員接收監(jiān)控終端發(fā)出的報(bào)警信息后，根據(jù)游泳手環(huán)的報(bào)警提示，人工判斷用戶的溺水狀態(tài)，并通過監(jiān)控終端向服務(wù)器返回本次報(bào)警的確認(rèn)信息。
[0032]本步驟中，服務(wù)器接收救生員返回的本次報(bào)警確認(rèn)信息后，根據(jù)本次報(bào)警是否正確，對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。服務(wù)器通過報(bào)警確認(rèn)結(jié)果繼續(xù)訓(xùn)練，從而達(dá)到在使用中分類精度不斷提高的目的。
[0033]綜上所述，根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的智能防溺水系統(tǒng)及方法，設(shè)置了游泳手環(huán)上的傳感器收集游泳者的環(huán)境數(shù)據(jù)及用戶數(shù)據(jù)，并在判斷用戶處于溺水狀態(tài)時(shí)向監(jiān)控終端發(fā)起報(bào)警。此外，游泳手環(huán)還向服務(wù)器發(fā)送實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，由服務(wù)器進(jìn)行同步分析，并向監(jiān)控終端做出相應(yīng)提示。如此，通過游泳手環(huán)和服務(wù)器的雙重分析確定游泳者是否溺水，大大提高了救援效率，降低了溺水的風(fēng)險(xiǎn)。
[0034]對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種智能防溺水系統(tǒng)，其特征在于，包括游泳手環(huán)、無線結(jié)點(diǎn)、監(jiān)控終端及服務(wù)器，所述游泳手環(huán)通過無線結(jié)點(diǎn)與服務(wù)器相連，所述監(jiān)控終端與服務(wù)器相連， 所述游泳手環(huán)，包括傳感器模塊、報(bào)警裝置、計(jì)時(shí)器及無線通信裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能防溺水系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器模塊包括運(yùn)動(dòng)傳感器、水壓傳感器及心率傳感器，所述報(bào)警裝置包括報(bào)警按鈕及閃光燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能防溺水系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控終端為計(jì)算機(jī)或者平板電腦，安裝于游泳池周邊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能防溺水系統(tǒng)，其特征在于，所述游泳手環(huán)由電池供電并具有防水功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能防溺水系統(tǒng)，其特征在于，所述游泳手環(huán)還包括揚(yáng)聲器。
6.一種使用權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述系統(tǒng)的防溺水方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、游泳手環(huán)實(shí)時(shí)采集環(huán)境數(shù)據(jù)及用戶數(shù)據(jù)，并通過無線結(jié)點(diǎn)發(fā)送至服務(wù)器； 52、所述服務(wù)器根據(jù)游泳手環(huán)發(fā)送的數(shù)據(jù)及本地已有的分類樣本，判斷當(dāng)前用戶處于溺水狀態(tài)時(shí)，同時(shí)向監(jiān)控終端及游泳手環(huán)發(fā)起報(bào)警信息； 53、救生員接收監(jiān)控終端發(fā)出的報(bào)警信息后，根據(jù)游泳手環(huán)的報(bào)警提示，人工判斷用戶的溺水狀態(tài)，并通過監(jiān)控終端向服務(wù)器返回本次報(bào)警的確認(rèn)信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防溺水方法，其特征在于，在步驟SI中，所述游泳手環(huán)還分析采集的環(huán)境數(shù)據(jù)及用戶數(shù)據(jù)，當(dāng)判斷用戶處于溺水狀態(tài)時(shí)，通過服務(wù)器向監(jiān)控終端發(fā)起報(bào)目ο
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防溺水方法，其特征在于，按下游泳手環(huán)的報(bào)警按鈕后，所述游泳手環(huán)的閃光燈及揚(yáng)聲器均開啟報(bào)警提示，同時(shí)通過無線結(jié)點(diǎn)向監(jiān)控終端發(fā)起報(bào)警。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防溺水方法，其特征在于，在步驟S3中，服務(wù)器接收救生員返回的本次報(bào)警確認(rèn)信息后，根據(jù)本次報(bào)警是否正確，對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。
【文檔編號(hào)】G08B21/08GK104517410SQ201510031115
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2015年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月21日
【發(fā)明者】嚴(yán)建峰, 陸殷健, 李云飛, 曾嘉, 賈俊鋮, 楊璐 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)