CN111228767B

CN111228767B - 一种智能仿真室内滑雪安全系统及其监测方法

Info

Publication number: CN111228767B
Application number: CN202010065663.7A
Authority: CN
Inventors: 丁岩峰; 王展
Original assignee: Beijing Yusheng Yanran Sports Culture Co ltd
Current assignee: Pengpai Future Beijing Sports Culture Co ltd
Priority date: 2020-01-20
Filing date: 2020-01-20
Publication date: 2022-02-22
Anticipated expiration: 2040-01-20
Also published as: CN111228767A

Abstract

本发明涉及模拟滑雪教学系统领域，更具体的，涉及一种智能仿真室内滑雪安全系统及其监测方法，该系统包括：中央处理系统、影像交互系统、实时监测系统、警报系统；所述影像交互系统、实时监测系统、警报系统均与所述中央处理系统电性连接；所述中央处理系统用于接收并处理实时监测系统采集的信息并发送指令控制所述警报系统和所述影像交互系统；所述实时监测系统用于教学过程的安全监控；所述警报系统用于安全预警；所述影像交互系统用于实时交互投放教学训练内容；所述警报系统包括语音播报器和警示灯。通过本发明的安全系统及其监测方法可以有效的防止训练安全事故的发生。

Description

一种智能仿真室内滑雪安全系统及其监测方法

技术领域

本发明涉及模拟滑雪教学系统领域，更具体的，涉及一种智能仿真室内滑雪安全系统及其监测方法。

背景技术

随着人民生活水平的提升，冬奥申奥成功，国家政策的引导，越来越多的人参与到滑雪运动中来，但由于传统滑雪场受地域、季节、气候等环境因素的制约，对于大部分的滑雪者来说，学习滑雪不但要投入大量的时间、精力、财力，且在自然雪坡上学习滑雪，学习效率较低。鉴于此，室内模拟滑雪机应运而生，受到越来越多的滑雪者青睐，但是，目前市面上的室内模拟滑雪机与真实的滑雪场景相差甚远，并且与传统滑雪场类似，面临师资困境，培训成本较高，中高级以上的培训教练师资匮乏，相对应的中高级滑雪培训课程稀缺，整体培训课程的科学性、趣味性、针对性有待提升，辅助滑雪者学习的信息数据有待整合。

当前的滑雪机教学系统，功能单一且没有针对性，需要培训老师实时看护，存在一定的人为因素的安全隐患，如教练在培训时，学员摔倒，教练因未及时关闭雪机，而造成的学员意外伤害。

发明内容

为了解决上述至少一个技术问题，本发明提出了一种智能仿真室内滑雪安全系统及其监测方法。

本发明的一种智能仿真室内滑雪安全系统，该系统包括：中央处理系统、影像交互系统、实时监测系统、警报系统；

所述影像交互系统、实时监测系统、警报系统均与所述中央处理系统电性连接；

所述中央处理系统用于接收并处理实时监测系统采集的信息并发送指令控制所述警报系统和所述影像交互系统；

所述实时监测系统用于教学过程的安全监控；包括利用超声波测距检测学员在训练时与障碍物的距离、利用激光感应和全景扫描的方式监测学员训练滑行时的姿势、利用重力感应装置感应学员在滑雪机上的重力变化，实现采集学员在训练时的距障距离、身体姿态信息以及重心值；

所述警报系统用于安全预警；当所述实时监测系统检测到学员在训练时的距障距离、身体姿态信息以及重心值达到触发预警条件时，所述中央处理系统发出指令使所述警报系统发出语音警报并对滑雪机进行停机；

所述影像交互系统用于实时交互投放教学训练内容；

所述警报系统包括语音播报器和警示灯。

进一步地，在学员进行滑雪教学训练时，所述中央处理系统通过所述影像交互系统实时将训练课程投放至滑雪机上，辅助学员进行训练；所述中央处理系统接收所述实时监测系统所采集的身体姿态信息，实时分析学员的错误动作，并调度所述影像交互系统做实时影像交互，对学员进行纠正。

进一步地，利用超声波测距传感器检测学员在训练时与障碍物的距离，所述超声波测距传感器设置在学员训练服的四周用于进行障碍物检测。

进一步地，当学员在训练时与障碍物的距离小于安全阈值时，所述中央处理系统发出指令使所述警报系统发出语音警报并对滑雪机进行停机。

进一步地，激光感应采用激光传感器，利用所述激光传感器设置在滑雪机的四周，发出激光对学员的身体变化进行感应，并将激光信号上传到所述中央处理系统。

进一步地，全景扫描采用红外热成像全景扫描仪对学员进行热成像扫描，监测学员的状态实时变化，所述中央处理系统根据所述红外热成像全景扫描仪采集的红外热成像图像并结合所述激光传感器采集的激光信号判断学员的身体姿态信息，并根据身体姿态信息决定是否触发所述警报系统。

进一步地，身体姿态信息包括安全的训练姿势和危险的训练姿势两种状态，当判断为危险的训练姿势时，所述中央处理系统发出指令使所述警报系统发出语音警报并对滑雪机进行停机。

进一步地，所述重力感应装置包括陀螺仪，所述陀螺仪设置在滑雪机上用于监测学员在训练时的重心变化，测量学员在滑雪机上的重心值，并将重心值发送给所述中央处理系统。

进一步地，当实时监测到学员的重心值偏离安全阈值范围后，所述中央处理系统判断学员此时处于跌倒状态，所述中央处理系统会发出控制指令使所述警报系统发出语音警报并对滑雪机进行停机，并同时发送警报信息到现场的工作人员的手机上，使工作人员立即赶往发生警报处的滑雪机处对学员提供帮助。

本发明还提供一种智能仿真室内滑雪安全监测方法，包括以下步骤：

所述超声波测距传感器设置在学员训练服的四周用于进行障碍物检测，所述超声波测距传感器检测学员在训练时与障碍物的距离，多个所述超声波测距传感器将采集到的距障距离上传到所述中央处理系统；

多个所述激光传感器设置在滑雪机的四周，发出激光对学员的身体变化进行感应，并将激光信号上传到所述中央处理系统；

所述红外热成像全景扫描仪设置在滑雪机的一侧对学员进行热成像扫描，监测学员的状态实时变化，将采集到的红外热成像图像发送到所述中央处理系统；

所述陀螺仪设置在滑雪机的底部上用于监测学员在训练时的重心变化，并将重心值的数据上传到所述中央处理系统；

所述中央处理系统根据所述超声波测距传感器采集到的距离信息对比距离安全阈值进行判断，当学员在训练时与障碍物的距离小于安全阈值时，所述中央处理系统发出指令使所述警报系统发出语音警报并对滑雪机进行停机；

所述中央处理系统根据所述红外热成像全景扫描仪采集的红外热成像图像并结合所述激光传感器采集的激光信号变化判断学员的身体姿态信息，根据身体姿态信息决定是否触发所述警报系统；其中身体姿态信息包括安全的训练姿势和危险的训练姿势两种状态，当判断为危险的训练姿势时，所述中央处理系统发出指令使所述警报系统发出语音警报并对滑雪机进行停机；

所述中央处理系统根据所述陀螺仪采集的重心值的数据对比预设的安全阈值范围进行对比，当实时监测到学员的重心值偏离安全阈值范围后，所述中央处理系统判断学员此时处于跌倒状态，所述中央处理系统会发出控制指令使所述警报系统发出语音警报并对滑雪机进行停机，并同时发送警报信息到现场的工作人员的手机上，使工作人员立即赶往发生警报处的滑雪机处对学员提供帮助。

本发明公开的一种智能仿真室内滑雪安全系统及其监测方法，通过实时监测系统的超声波测距检、激光感应和全景扫描、重力感应对学员在进行滑雪训练进行全方位的安全监测，在学员发生危险训练动作、距离障碍物过近或学员摔倒时，可及时关闭滑雪机，避免造成学员意外受伤，通过该安全监测的方式可以有效的防止训练安全事故的发生。

附图说明

图1示出了本发明一种智能仿真室内滑雪安全系统框图。

图2示出了本发明一种应用于智能仿真室内滑雪安全系统的监控方法流程图。

具体实施方法

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要进行说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明的智能仿真室内滑雪安全系统主要适用于室内仿真滑雪机，通过中央处理系统、影像交互系统、实时监测系统、警报系统结合硬件滑雪机，构成了智能化的仿真室内滑雪安全系统。当然，本发明并不限滑雪机的种类，任何采用本发明的技术方案都将落入本发明保护范围内。

图1示出了本发明一种智能仿真室内滑雪安全系统框图。

如图1所示，本发明公开了一种智能仿真室内滑雪安全系统，该系统包括：

中央处理系统、影像交互系统、实时监测系统、警报系统；

所述影像交互系统用于实时交互投放教学训练内容；

所述警报系统包括语音播报器和警示灯。

进一步地，利用超声波测距传感器检测学员在训练时与障碍物的距离，所述超声波测距传感器设置在学员训练服的四周用于进行障碍物检测。当学员在训练时与障碍物的距离小于安全阈值时，所述中央处理系统发出指令使所述警报系统发出语音警报并对滑雪机进行停机。例如学员在进行训练时，会由于肢体动作距离靠近触碰到周围的障碍物而发生危险，可以将距离的安全阈值设置为30cm，在人体距离障碍物还有30cm时，所述中央处理系统会触发控制指令，使所述警报系统发出语音警报对学员进行警示，预设的距离是使学员有足够的距离进行反应，避免发生触碰意外，同时所述中央处理系统对滑雪机进行停机，并发送发生警报信息的滑雪机的编号或位置等到现场的工作人员的手机上，使工作人员立即赶往发生现场，看学员是否需要提供帮助，提高学员的体验服务。

进一步地，激光感应采用激光传感器，利用所述激光传感器设置在滑雪机的四周，发出激光对学员的身体变化进行感应，并将激光信号上传到所述中央处理系统；全景扫描采用红外热成像全景扫描仪对学员进行热成像扫描，监测学员的状态实时变化；所述中央处理系统根据所述红外热成像全景扫描仪采集的红外热成像图像并结合所述激光传感器采集的激光信号判断学员的身体姿态信息，并根据身体姿态信息决定是否触发所述警报系统。身体姿态信息包括安全的训练姿势和危险的训练姿势两种状态，当判断为危险的训练姿势时，所述中央处理系统发出指令使所述警报系统发出语音警报并对滑雪机进行停机，避免学员触碰障碍物而受伤。

例如学员在进行训练时，其应用不合理的训练方式，导致身体倾斜或根据影像交互系统的实时训练正确影像判断存在训练危险时，中央处理系统对滑雪机进行停机，并发送发生警报信息的滑雪机的编号或位置等到现场的工作人员的手机上，使工作人员立即赶往发生现场，看学员是否需要提供帮助，提高学员的体验服务。

当实时监测到学员的重心值偏离安全阈值范围后，所述中央处理系统判断学员此时处于跌倒状态，所述中央处理系统会发出控制指令使所述警报系统发出语音警报并对滑雪机进行停机，并同时发送警报信息到现场的工作人员的手机上，使工作人员立即赶往发生警报处的滑雪机处对学员提供帮助。

上述的重心值安全阈值范围可根据每个学员的体重进行预设，针对不同学员有不同的范围，更加合理人性化。

需要进行说明的是，所述中央处理系统可采用计算机等控制设备，所述影像交互系统采用虚拟现实技术实现。

如图2所示，本发明还提供一种智能仿真室内滑雪安全监测方法，包括以下步骤：

需要进行说明的是，采用的型号为CM01-BEF1501的超声波测距传感器，供电电压：12V/24V DC，检测距离：1.0-5.0米(0.3*0.3米平面目标)，盲区：0.15-0.35米，重复精度：0.5％或2mm，声束角：10-15⁰，输出有：数字信号：RS232/RS485、模拟信号：4-20MA/0-5V/0-10V、开关信号：PNP或NPN，以上输出方式任选其一，距离设置和校准方式：按键/示教设定，输出接口:M12航空插头或直接引线(5芯)，传感器输出线允许长度：<50米，外壳材料：1)主体：不锈钢、2)传感头：ABS工程塑料，防护等级：(传感器前端)IP67，工作温度：20-70度；

CM01-BEF1501是BEF系列超声波距离传感器，采用超声波回波测距原理，运用精确的时差测量技术，检测传感器与目标物之间的距离，是一种小角度，小盲区超声波传感器，具有测量准确，无接触，防水，防腐蚀，低成本等优点，可应于液位，物位检测，特有的液位，料位检测等多种方式，可保证在较大的晃动情况下，不易检测到回波的情况下有稳定的输出。

需要进行说明的是，在本实施例中采用型号为ZLDS10X的激光传感器，量程:2～1000mm(可定制)，精度:最高0.1％(玻璃0.2％)，分辨率:最高0.03％，频率响应:2K、5K、8K、10K，应用:平整度、物体厚度、形变、振动等。

在本实施例中，采用TMT-9000B-移动型的红外热成像全景扫描仪，TMT红外热成像检查，可以为受检者从头到脚全身的扫描和评估，通过红外热成像仪对人体进行全面扫描，将人体体表温度情况用伪色彩图显示出来，TMT红外热成像是安全、绿色的检测,对人没有任何伤害。

需要进行说明的是，陀螺仪采用单芯片三轴陀螺仪QMG6982，QMG6982是专门针对智能移动终端，包括智能手机、智能平板、智能手表、智能穿戴式设备及未来物联网的应用进行研发的。该款产品具有小尺寸、低功耗、高灵敏度、零漂稳定的优异特点；产品外形尺寸为3*3*0.95mm³的LGA封装；16位数位宽度；最大量程为+/-2000dps；工作功耗低于3mA，低功耗模式下小于1.5mA，待机功耗低于2uA；支持I2C和SPI数字通讯；内置32级FIFO；支持2个中断，并支持快速启动模式。基于先进的单芯片工艺制程和设计架构，QMG6982具备优异的抗干扰特性，并支持单电源工作环境，在同类产品中具有显著的竞争优势。

本发明的安全系统可应用在滑雪教学系统中，在学员使用滑雪教学系统训练时，实时将训练课程借助影像交互系统投放至滑雪机，辅助学员做针对性的训练；中央处理系统接收实时监测系统采集的身体姿态信息，实时分析学员的错误动作，并调度影像交互系统，做实时影像交互，对学员进行纠正。

当学员注意力不集中时，滑雪教学系统会调度安全系统、影像交互系统，提示学员注意安全。

滑雪教学系统可将学员的信息，分阶段分周期的做整合和分析，并定期自动发送给学员，采集记录学员的位移、滑行体态、训练时长、动作纠正、安全状态等信息。

滑雪教学系统的教学内容服务系统预设的教学内容可以包括有固定路径训练科目、固定任务训练科目、固定时间训练科目。

需要进行说明的是，在学员每次训练前根据学员设置的指标如年龄、性别、体重、健康状态、安静状态心率、等进行综合评估，并给出当次运动训练计划，学员可根据生成的训练计划选择训练内容进行训练。

同时，本发明的安全系统利用监控设备获取视频影像信息发送至中央处理系统，中央处理系统进行关键帧提取，根据关键帧进行学员的精神状态识别和安全状态识别，进一步提高安全监测的效果。

在登录本发明的智能仿真室内滑雪安全系统时需要进行身份验证登录，并在系统上设置距障距离的安全阈值、录入实时训练的正确训练影视图像、及重心触发预警阈值范围，还有学员进行训练前的运动训练计划。

训练模式可设置多种，预训练评、初级训练、中级训练、高级训练、自由训练等模式；

所述预训练用于零基础训练学员或有基础学员在训练前进行热身和试玩；

所述初级训练、中级训练、高级训练根据学员已获得的训练时长进行划分得到；

所述自由训练模块用于学员进行个性化的选择训练项目。

需要进行说明的是，初级训练、中级训练、高级训练已获取训练时长的学员评估得分高于零基础学员(即未获取训练时长的学员)。

需要进行说明的是，自由训练内容难度设置较高，仅对于有一定训练学时的学员开放权限。

在本实施例中，在中央处理系统中设有学员信息大数据中心，可以记录处理中心筛选后的信息，如学员学情：学员本堂课的滑雪学习情况、学员周期性的学习情况，不同年龄学员、不同性别、不同水平滑雪者的学习情况，可自动生成训练数据报告，生成的数据报告可通过学员绑定的联系信息推送给学员，如通过发送短信或发送邮件等方式将数据报告发送给学员。

在本实施例中，当学员训练时的滑雪机平均速度大于学员预设的阈值时，则则通过语音发出告警信息，询问学员是否发生异常而需要进行调速，并将告警信息发送至学员信息大数据中心，所述告警信息包括当前训练时的平均速度值，进一步提高安全性。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种智能仿真室内滑雪安全系统，其特征在于，该系统包括：中央处理系统、影像交互系统、实时监测系统、警报系统；

所述实时监测系统用于教学过程的安全监控；包括利用激光感应和全景扫描的方式监测学员训练滑行时的姿势、利用重力感应装置感应学员在滑雪机上的重力变化，实现采集学员在训练时的身体姿态信息以及重心值；

所述警报系统用于安全预警；当所述实时监测系统检测到学员在训练时的身体姿态信息以及重心值达到触发预警条件时，所述中央处理系统发出指令使所述警报系统发出语音警报并对滑雪机进行停机；

所述影像交互系统用于实时交互投放教学训练内容；

所述警报系统包括语音播报器和警示灯；

其中，激光感应方法包括采用激光传感器，利用所述激光传感器设置在滑雪机的四周，发出激光对学员的身体变化进行感应，并将激光信号上传到所述中央处理系统；

全景扫描方式包括采用红外热成像全景扫描仪对学员进行热成像扫描，监测学员的状态实时变化，所述中央处理系统根据所述红外热成像全景扫描仪采集的红外热成像图像并结合所述激光传感器采集的激光信号判断学员的身体姿态信息，并根据身体姿态信息决定是否触发所述警报系统；

所述重力感应装置包括陀螺仪，所述陀螺仪设置在滑雪机上用于监测学员在训练时的重心变化，测量学员在滑雪机上的重心值，并将重心值发送给所述中央处理系统；

在学员进行滑雪教学训练时，所述中央处理系统通过所述影像交互系统实时将训练课程投放至滑雪机上，辅助学员进行训练；所述中央处理系统接收所述实时监测系统所采集的身体姿态信息，实时分析学员的错误动作，并调度所述影像交互系统做实时影像交互，对学员进行纠正；

所述安全系统还利用监控设备获取视频影像信息发送至中央处理系统，中央处理系统进行关键帧提取，根据关键帧进行学员的精神状态识别和安全状态识别。

2.根据权利要求1所述的一种智能仿真室内滑雪安全系统，其特征在于，身体姿态信息包括安全的训练姿势和危险的训练姿势两种状态，当判断为危险的训练姿势时，所述中央处理系统发出指令使所述警报系统发出语音警报并对滑雪机进行停机。

3.根据权利要求1所述的一种智能仿真室内滑雪安全系统，其特征在于，当实时监测到学员的重心值偏离安全阈值范围后，所述中央处理系统判断学员此时处于跌倒状态，所述中央处理系统会发出控制指令使所述警报系统发出语音警报并对滑雪机进行停机，并同时发送警报信息到现场的工作人员的手机上，使工作人员立即赶往发生警报处的滑雪机处对学员提供帮助。