负责周期性的向建立链接的信标接收器发送心跳消息，同时将传感器子系统1-2上报的人员状态数据同时通过自组织网络和事先布设好的信标接收器阵列模块2上传给核心服务器3。
[0049]第一UI模块1-5，用于负责提供人机接口，实现用户信息设置。
[0050]第一储能组件1-6，用于采用小体积纽扣电池为整个设备提供电能。
[0051 ]救生终端4由无线通信模块，第二 UI模块，报警模块，第二储能组件组成。
[0052]无线通信模块，负责接收核心服务器发来的人员位置及状态信息。
[0053]第二UI模块，根据不同人员状态等级和位置的不同，在显示屏对应位置显示相应种类的标识。
[0054]报警模块，负责在人员状态等级判定为溺水时，向救生员发出警报。
[0055]第二储能组件，包括可充电的锂电池组。
[0056]在本发明的实施例中，状态监控模块中的网络传输模块与自组网通信模块为不同种类的无线传输技术，其中自组网通信模块会周期性的广播自身路由表信息和当前连接的信标接收器信息，状态监控模块利用该信息与周围同样设备建立自组织网络。并通过相邻设备中继，寻找一条与信标接收器连接的路径，该路径所连接的信标接收器与该设备自身直接相连的信标接收器不同。
[0057]状态监控模块周期性的将传感器子系统收集到的人员状态信息上传给核心服务器。为保证该信息可靠的送达，状态监控模块将分别通过网络传输模块和自组网链路独立的传输该信息。
[0058]信标接收器阵列模块由多个相互独立的信标信号接收器组成，这些接收器按照泳池的形状依照一定规律布设在泳池顶端。每个信标接收器具有唯一的ID编号，并且ID编号与该信标接收器所布设的位置一一对应。
[0059]每个状态监控模块具有唯一的ID编号，在同一时间内只能与距其最近的一个信标接收器建立链接进行数据传输，但其他信标接收器依然能够检测该状态监控模块所发射的信号强度和ID号，并将该信息上报给核心服务器。
[0060]核心服务器利用其强大的计算能力，将收到的人员状态信息结合接收心跳的间隔和频率，通过集中处理进行人员溺水等级判断，按照人员可能发生溺水概率从低到高，依次将人员当前状态标记为完全安全、安全、危险和溺水。同时，根据信标接收器阵列模块发来的心跳信号强度信息，利用多点定位算法，判断人员在水中的位置，并将该位置结合溺水等级发送至救生终端。
[0061]救生终端能够在其显示器上生成泳池的结构示意图，并根据核心服务器发来的人员位置和溺水等级，使用不同形状和颜色的符号对泳池中的人员进行标记，当某个人员溺水等级达到溺水时，发出相应的警报信号。
[0062]下面结合附图对本发明的工作原理作进一步的描述。
[0063]如图1所示，本发明实施例提出的智能防溺水装置的示意图包括:状态监控模块:每个用户手腕上将佩戴一个腕带形态的状态监控模块，图1中共有4个用户。如图2所示为状态监控模块的结构图。在用户下水时，打开设备，并通过该设备的UI模块设置心跳发送周期、用户年龄、性别、会员编号等信息，之后设备进入正常工作状态。应答传输模块将与信道条件最好的信标接收器建立如图1所示的信标传输链路。自组网通信模块开始发送建网消息，与其他状态监控模块之间建立自组织网络，即图1所示的自组网链路。同时，传感器子系统按照之前设置的心跳发送周期读取人体状态，并同时通过信标传输链路和自组网链路进行独立的发送。以用户I为例，其状态信息将一方面直接通过Rl链路发给信标接收器;另一方面经过用户3的中经，通过R2+R3链路发给信标接收器。在这个传输中两种传输方式将信息传送给不同的信标接收器，以此保障信息传输具有更高的可靠性。
[0064]信标接收器阵列模块:由多个信标接收器组成，事先布设在泳池上方，距离水面的距离保持在状态监控模块露出水面时可以正常建立链路，而当状态监控模块没入水下后，信号强度变弱，信息无法正常传输。所有信标接收器均通过信标接收器阵列模块总线与核心服务器相连。与状态监控模块建立链接的信标接收器将收到的状态信息上传给核心服务器，其他信标接收器将收到的状态监控模块发送的信号强度及其ID号发送给核心服务器，协助核心服务器对用户进行定位。
[0065]核心服务器:根据收到的用户状态信息和信息传输情况通过集中处理判断用户当前状态，例如用户I心率突然剧增，突然手臂进行剧烈运动，血氧含量下降，同时通过链路Rl发送的状态信息连续两次没有收到，则判断用户I已经发生溺水，其安全等级为溺水;而用户3仅出现心率突然增加，血氧含量下降，但状态信息全部收到，则判断安全等级为安全。同时，核心服务器通过收到的用户传输信号强度，利用多点定位原理，计算出用户在泳池中的位置，并将该位置连同用户安全等级发送至救援终端设备。
[0066]救援终端:收到用户安全等级和位置后，如图1所示，在显示器上用不同符号显示用户位置及安全等级，并在用户I等级为溺水时发出声音和振动等警报信号，提示救生员实施救援。
[0067]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种智能防溺水装置，其特征在于，所述智能防溺水装置包括: 状态监控模块，用于实时监控心率、呼吸、血氧饱和度、以及肢体运动与人体健康状态相关的数据； 信标接收器阵列模块，用来接收状态监控模块发送的网络信息和人员状态信息，并将该信息上传给核心服务器； 核心服务器，用于负责集中处理状态监控模块上报的人员状态信息和信标接收器发送的位置信息，并将预处理结果发送至救生终端； 救生终端，用于负责接收核心服务器发来的人员位置及状态信息，在人员状态等级判定为溺水时，向救生员发出警报。2.如权利要求1所述的智能防溺水装置，其特征在于，所述状态监控模块包括主控模块、传感器子系统、自组网通信模块、网络传输模块、第一UI模块和第一储能组件，具体为: 主控模块，用于负责管理传感器子系统、自组网通信模块、网络传输模块、第一UI模块和第一储能组件； 传感器子系统，利用低功耗数字3轴加速计、光学心率和生物电阻抗传感器共同组成的传感器子系统，实时监控心率、呼吸、血氧饱和度、以及肢体运动与人体健康状态相关的数据，通过自组网通信模块上报给主控模块； 自组网通信模块，用于负责与周围其他状态监控模块建立并维护无线自组织网络；网络传输模块，用于负责周期性的向建立链接的信标接收器发送网络消息，同时将传感器子系统上报的人员状态数据通过自组织网络和事先布设好的信标接收器阵列模块上传给核心服务器； 第一 UI模块，用于负责提供人机接口，实现用户信息设置； 第一储能组件，用于采用小体积纽扣电池为整个设备提供电能。3.如权利要求1所述的智能防溺水装置，其特征在于，所述救生终端包括: 无线通信模块，用于负责接收核心服务器发来的人员位置及状态信息； 第二 UI模块，用于根据不同人员状态等级和位置的不同，在显示屏对应位置显示相应种类的标识； 报警模块，用于负责在人员状态等级判定为溺水时，向救生员发出警报； 第二储能组件，包括可充电的锂电池组，用于采用小体积纽扣电池提供电能。4.如权利要求1所述的智能防溺水装置，其特征在于，所述信标接收器阵列模块由多个相互独立的信标信号接收器组成，按照泳池的形状布设在泳池顶端;每个信标接收器具有唯一的ID编号，并且ID编号与信标接收器所布设的位置一一对应。5.—种如权利要求1所述的智能防溺水装置的智能防溺水方法，其特征在于，所述智能防溺水方法包括: 每个用户手腕上将佩戴一个腕带形态的状态监控模块，在用户下水时，打开设备，并通过第一UI模块设置心跳发送周期、用户年龄、性别、会员编号信息，之后设备进入正常工作状态； 网络传输模块将与信道条件最好的信标接收器建立信标传输链路，自组网通信模块开始发送建网消息，与其他状态监控模块之间建立自组织网络，同时，传感器子系统按照之前设置的心跳发送周期读取人体状态，并同时通过信标传输链路和自组网链路进行独立的发送； 当状态监控模块没入水下后，信号强度变弱，信息无法正常传输，所有信标接收器均通过信标接收器阵列模块总线与核心服务器相连，与状态监控模块建立链接的信标接收器将收到的状态信息上传给核心服务器，其他信标接收器将收到的状态监控模块发送的信号强度及其ID号发送给核心服务器，协助核心服务器对用户进行定位； 核心服务器根据收到的用户状态信息和信息传输情况判断用户当前状态，用户心率突然剧增，突然手臂进行剧烈运动，血氧含量下降，同时通过链路发送的状态信息连续两次没有收到，则判断用户已经发生溺水，其安全等级为溺水;而用户仅出现心率突然增加，血氧含量下降，但状态信息全部收到，则判断安全等级为安全；同时，核心服务器通过收到的用户传输信号强度，利用多点定位原理，计算出用户在泳池中的位置，并将该位置连同用户安全等级发送至救援终端设备； 救援终端收到用户安全等级和位置后，在显示器上用不同符号显示用户位置及安全等级，并在用户等级为溺水时发出声音和振动的警报信号，提示救生员实施救援。
【专利摘要】本发明公开了一种智能防溺水装置，包括：状态监控模块，用于实时监控心率、呼吸、血氧饱和度、以及肢体运动与人体健康状态相关的数据；信标接收器阵列模块，用来接收状态监控模块发送的网络信息和人员状态信息，并将该信息上传给核心服务器；核心服务器，用于负责处理状态监控模块上报的人员状态信息和信标接收器发送的位置信息，通过集中处理，判断人员当前健康状态等级，并将该等级连同该人员当前位置发送至救生终端；救生终端，用于负责接收核心服务器发来的人员位置及状态信息，向救生员发出警报。本发明增加了溺水判断的合理性和可靠性；有效的保障了信息传输的可达率；提高了水中人员位置的定位精度，保障了水上人员的安全性。
【IPC分类】G08B21/08, G08C17/02
【公开号】CN105678963
【申请号】CN201610146178
【发明人】马骁, 韩维佳, 王曙光
【申请人】陕西师范大学, 王曙光
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月15日