一种智能防溺水系统及方法
【专利摘要】本发明提供一种智能防溺水系统及方法。所述系统包括游泳手环、无线结点、监控终端及服务器，所述游泳手环通过无线结点与服务器相连，所述监控终端与服务器相连，所述游泳手环，包括传感器模块、报警装置、计时器及无线通信装置。
【专利说明】一种智能防溺水系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于人工智能领域，具体涉及一种基于穿戴式传感器、机器学习的智能防溺水系统及方法。
【背景技术】
[0002]游泳是一种非常好的锻炼方式，但是游泳伴随着一定的溺水风险，所以游泳时的安全保障一直是公众关注的焦点。目前，在各个游泳场所都会配备多个救生员来保障游泳爱好者的安全，但是由于游泳池里往往人很多声音很嘈杂，并且并不是所有的人溺水时都会大声喊叫或者剧烈挣扎，所以单凭配备救生员经常发现不了一些游泳者的状态，从而错过最佳的救援时间。
[0003]为解决上述问题，本发明提供一种基于穿戴式传感器、机器学习的智能防溺水系统及方法。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种智能防溺水系统，包括游泳手环、无线结点、监控终端及服务器，所述游泳手环通过无线结点与服务器相连，所述监控终端与服务器相连，所述游泳手环，包括传感器模块、报警装置、计时器及无线通信装置。
[0005]优选的，所述传感器模块包括运动传感器、水压传感器及心率传感器，所述报警装置包括报警按钮及闪光灯。
[0006]优选的，所述监控终端为计算机或者平板电脑，安装于游泳池周边。
[0007]优选的，所述游泳手环由电池供电并具有防水功能。
[0008]优选的，所述游泳手环还包括扬声器。
[0009]本发明还提供一种智能防溺水方法，包括以下步骤。
[0010]S1、游泳手环实时采集环境数据及用户数据，并通过无线结点发送至服务器。
[0011]S2、所述服务器根据游泳手环发送的数据及本地已有的分类样本，判断当前用户处于溺水状态时，同时向监控终端及游泳手环发起报警信息。
[0012]S3、救生员接收监控终端发出的报警信息后，根据游泳手环的报警提示，人工判断用户的溺水状态，并通过监控终端向服务器返回本次报警的确认信息。
[0013]优选的，在步骤SI中，所述游泳手环还分析采集的环境数据及用户数据，当判断用户处于溺水状态时，通过服务器向监控终端发起报警。
[0014]优选的，按下游泳手环的报警按钮后，所述游泳手环的闪光灯及扬声器均开启报警提示，同时通过无线结点向监控终端发起报警。
[0015]优选的，在步骤S3中，服务器接收救生员返回的本次报警确认信息后，根据本次报警是否正确，对样本数据进行分类。
[0016]根据本发明提供的智能防溺水系统及方法，设置了游泳手环上的传感器收集游泳者的环境数据及用户数据，并在判断用户处于溺水状态时向监控终端发起报警。此外，游泳手环还向服务器发送实时采集的数据，由服务器进行同步分析，并向监控终端做出相应提示，有效提高了救生员现场救援效率。同时，服务器根据监控终端返回的报警确认信息，不断对用户数据进行细化分类，使得用户溺水状态判断更加精确。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本发明较佳实施例提供的智能防溺水系统结构示意图；
[0019]图2是本发明较佳实施例提供的智能防溺水方法流程图。
【具体实施方式】
[0020]下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0021]图1是本发明较佳实施例提供的智能防溺水系统结构示意图。如图1所示，本发明较佳实施例提供的智能防溺水系统包括游泳手环1、无线结点2、服务器3及监控终端4，所述游泳手环I通过无线结点2与服务器3相连，所述监控终端4与服务器3相连。所述游泳手环1，包括传感器模块11、报警装置12、计时器13及无线通信装置14。于此，所述无线结点为Zigbee转发结点，由于Zigbee技术目前已较为成熟，故此处不再详述。
[0022]本实施例中，所述传感器模块包括运动传感器、水压传感器及心率传感器，其中运动传感器为三轴加速度传感器，用于测量三个坐标轴上的加速度分量。所述报警装置包括报警按钮及闪光灯，此外，游泳手环还包括扬声器。当用户按下报警按钮主动报警时，闪光灯及扬声器同时开始工作，发出闪光和声音，用以向救生员提示所在位置。于此，所述游泳手环由电池供电并具有防水功能。
[0023]此外，所述监控终端为计算机或者平板电脑，安装于游泳池周边，通过wifi或者有线网络与服务器相连，用于接收服务器报警。平时显示每个手环的信号连接状态，一旦收到报警立刻发出提示并显示溺水者所处的位置。
[0024]图2是本发明较佳实施例提供的智能防溺水方法流程图。如图2所示，本发明较佳实施例提供的智能防溺水方法包括步骤SI?S3。
[0025]步骤S1:游泳手环实时采集环境数据及用户数据，并通过无线结点发送至服务器。
[0026]具体而言，所述游泳手环还分析采集的环境数据及用户数据，当判断用户处于溺水状态时，通过服务器向监控终端发起报警。
[0027]举例而言，游泳手环实时收集传感器数据，以I秒为时间间隔，记录60组数据，并且每秒不断刷新这组数据，其包括三个方向的加速度数据、通过当前水压计算出的入水深度、当前心率、当前连接到的Zigbee结点的编号和信号强度。收集到数据后，游泳手环先对数据中的关键参数进行分析和处理，具体包括:检查心率，如果心率低于预定阀值50次/秒超过10秒，则立即启动报警程序；检查入水深度，如果入水深度超过预定阀值I米超过30秒，则立即启动报警程序。在启动报警后，游泳手环将这60组数据打包通过Zigbee结点发送到服务器做更深度的检测。
[0028]步骤S2:所述服务器根据游泳手环发送的数据及本地已有的分类样本，判断当前用户处于溺水状态时，同时向监控终端及游泳手环发起报警信息。
[0029]本实施例中，服务器利用机器学习方法，使用SVM分类器，对游泳手环每次发送的60组运动数据、深度、心率数据作为数据输入，通过采集大量的正常游泳数据和模拟溺水数据进行训练。于此，如果数据被分类为溺水，则服务器立刻向监控终端上报游泳手环位置，以发出报警提示救生员，同时把溺水的分析结果发给游泳手环，以使游泳手环自动启动报警程序。
[0030]此外，当用户主动按下游泳手环的报警按钮后，游泳手环的闪光灯及扬声器均开启报警提示，同时通过无线结点向监控终端发起报警。其中，游泳手环启动报警程序后，立即通过Zigbee广播报警信号，报警信号中包括了当前与手环配对的所有Zigbee结点的编号和信号强度，用以给服务器提供计算位置的数据。服务器在平时监听游泳手环的报警信号，一旦发现报警信号立刻通过信号数据计算该信号的发出位置，并且转发到监控终端告知救生员溺水者位置。
[0031]步骤S3:救生员接收监控终端发出的报警信息后，根据游泳手环的报警提示，人工判断用户的溺水状态，并通过监控终端向服务器返回本次报警的确认信息。
[0032]本步骤中，服务器接收救生员返回的本次报警确认信息后，根据本次报警是否正确，对样本数据进行分类。服务器通过报警确认结果继续训练，从而达到在使用中分类精度不断提高的目的。
[0033]综上所述，根据本发明较佳实施例提供的智能防溺水系统及方法，设置了游泳手环上的传感器收集游泳者的环境数据及用户数据，并在判断用户处于溺水状态时向监控终端发起报警。此外，游泳手环还向服务器发送实时采集的数据，由服务器进行同步分析，并向监控终端做出相应提示。如此，通过游泳手环和服务器的双重分析确定游泳者是否溺水，大大提高了救援效率，降低了溺水的风险。
[0034]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种智能防溺水系统，其特征在于，包括游泳手环、无线结点、监控终端及服务器，所述游泳手环通过无线结点与服务器相连，所述监控终端与服务器相连， 所述游泳手环，包括传感器模块、报警装置、计时器及无线通信装置。
2.根据权利要求1所述的智能防溺水系统，其特征在于，所述传感器模块包括运动传感器、水压传感器及心率传感器，所述报警装置包括报警按钮及闪光灯。
3.根据权利要求1所述的智能防溺水系统，其特征在于，所述监控终端为计算机或者平板电脑，安装于游泳池周边。
4.根据权利要求1所述的智能防溺水系统，其特征在于，所述游泳手环由电池供电并具有防水功能。
5.根据权利要求1所述的智能防溺水系统，其特征在于，所述游泳手环还包括扬声器。
6.一种使用权利要求1至5任一项所述系统的防溺水方法，其特征在于，包括以下步骤: 51、游泳手环实时采集环境数据及用户数据，并通过无线结点发送至服务器； 52、所述服务器根据游泳手环发送的数据及本地已有的分类样本，判断当前用户处于溺水状态时，同时向监控终端及游泳手环发起报警信息； 53、救生员接收监控终端发出的报警信息后，根据游泳手环的报警提示，人工判断用户的溺水状态，并通过监控终端向服务器返回本次报警的确认信息。
7.根据权利要求6所述的防溺水方法，其特征在于，在步骤SI中，所述游泳手环还分析采集的环境数据及用户数据，当判断用户处于溺水状态时，通过服务器向监控终端发起报目ο
8.根据权利要求6所述的防溺水方法，其特征在于，按下游泳手环的报警按钮后，所述游泳手环的闪光灯及扬声器均开启报警提示，同时通过无线结点向监控终端发起报警。
9.根据权利要求6所述的防溺水方法，其特征在于，在步骤S3中，服务器接收救生员返回的本次报警确认信息后，根据本次报警是否正确，对样本数据进行分类。
【文档编号】G08B21/08GK104517410SQ201510031115
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2015年1月21日 优先权日:2015年1月21日
【发明者】严建峰, 陆殷健, 李云飞, 曾嘉, 贾俊铖, 杨璐 申请人:苏州大学