CN116453297A - 一种泳池多功能防溺水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泳池多功能防溺水系统，包括摄像头、红外摄像头、防溺水手环、AI溺水识别系统；所述AI溺水识别系统分别与摄像头、红外摄像头、防溺水手环建立通信连接；中央处理单元还用于根据检测的实时心率数值、实时血氧饱和度数值、实时血压、位置深度、振臂加速度对当前时刻的游泳者的安全状态进行评估预测，以评估当前时刻是否存在溺水风险。利用上述泳池多功能防溺水系统可综合多种传感数据参数进行精准的溺水风险预测。

Description

一种泳池多功能防溺水系统

技术领域

本发明涉及泳池领域，尤其涉及一种泳池多功能防溺水系统。

背景技术

游泳作为人们喜爱的体育运动之一，由于其需要在水下进行的特殊性，比地面上运动的危险性更高。研究发现，目前的防溺水系统的功能比较单一，功能仅仅用于识别泳池人员溺水，同时现有技术中的防溺水系统其系统架构组成部分也往往比较低端，一般由单一摄像头和单一的手环构成，这样的系统架构，并不能完成多功能的智能防溺水作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种泳池多功能防溺水系统，解决了现有技术中指出的上述技术问题。

本发明提供了一种泳池多功能防溺水系统，包括摄像头、红外摄像头、防溺水手环、AI溺水识别系统；所述AI溺水识别系统分别与摄像头、红外摄像头、防溺水手环建立通信连接；

所述摄像头用于采集泳池内的实时画面，包括执行录像操作和拍照操作；且所述摄像头为防水摄像头，用于伸入水面以下拍摄或者在水面以上拍摄；

所述红外摄像头用于拍摄泳池的实时红外画面；

所述防溺水手环包括监测模块、溺水报警模块、中央处理单元；

其中，所述监测模块包括心率监测单元、血氧饱和度监测单元、血压监测单元、水深监测单元、加速度监测模块、时钟模块、陀螺仪模块；

其中，所述心率监测单元用于测量游泳者的实时心率数值；所述血氧饱和度监测单元用于测量游泳者的实时血氧饱和度数值；所述血压监测单元用于测量游泳者的实时血压；所述水深监测单元用于监测游泳者实时位置的水深，得到位置深度；所述加速度监测模块用于监测游泳者的加速度，得到振臂加速度；所述时钟模块用于记录时间变化T；所述陀螺仪模块用于监测游泳者的实时动作以及对游泳者进行实时定位，得到实时定位位置；

所述中央处理单元用于接收多种传感器信号，并通过实时心率数值、实时血氧饱和度数值、实时血压、位置深度、振臂加速度、时间变化T和实时定位位置；

所述中央处理单元还用于根据检测的实时心率数值、实时血氧饱和度数值、实时血压、位置深度、振臂加速度对当前时刻的游泳者的安全状态进行评估预测，以评估当前时刻是否存在溺水风险；

所述溺水报警模块用于溺水报警，当中央处理单元判断出游泳者处于溺水状态，则立即启动溺水报警模块。

较佳地，所述防溺水手环还包括按键模块、电源模块、显示模块、骨传导扬声器模块、无线通信模块、NB-IOT模块；

所述溺水报警模块还用于在溺水报警模块接收报警信号的同时，溺水报警模块会启动自救模式，随后向显示模块、骨传导扬声器模块同时发送预警信号；

所述按键模块用于控制操作防溺水手环；

所述电源模块用于给防溺水手环进行充电；

所述显示模块用于在接收预警信号后，在所述防溺水手环上启动播放自救视频；

所述骨传导扬声器模块用于在接收预警信号后，在启动播放自救声音(以指导溺水者自救)；其中骨传导扬声器模块与所述防溺水手环的本体结构通过蓝牙方式或者无线通信模块进行连接；

所述无线通信模块还用于实现所述防溺水手环与所述AI溺水识别系统建立通信连接；

所述NB-IOT模块用于通过防溺水手环分别与摄像头、红外摄像头、报警单元、救生单元、终端设备进行信号交互，以控制所述摄像头、所述红外摄像头、所述报警单元、所述救生单元、所述终端设备。

较佳地，所述中央处理单元包括微处理器单元和存储单元；所述微处理器单元与所述存储单元电连接。

较佳地，所述电源模块包括电池单元和无线充电单元；所述电池单元为锂离子电池，用于为防溺水手环提供电力；所述无线充电单元则用于给电池单元进行无线充电。

较佳地，所述无线通信模块的通信方式包括WiFi、蓝牙、NFC、G中的任意一种。

较佳地，所述泳池多功能防溺水系统还包括报警单元、救生单元、终端设备；所述AI溺水识别系统分别与报警单元、救生单元、终端设备建立通信连接；

所述报警单元用于接收中央处理单元发出的预警信号；

所述中央处理单元还用于在接收到中央处理单元发出的预警信号之后，同时向救生单元发出启动控制指令，控制所述救生单元内的救生设备自动启动，并且接收所述陀螺仪模块发送的实时定位位置，并将所述实时定位位置作为目标位置；

所述救生单元启动自身动力系统并获取自身的当前位置，根据目标位置与自身的当前位置规划行驶路径，控制自身动力系统按照所述规划行驶路径行驶到溺水者对应的目标位置处。

较佳地，所述终端设备包括手机、平板、电脑中的任意一种。

较佳地，所述报警单元包括设置有红黄两种颜色的报警灯和一个报警扬声器。

与现有技术相比，本发明实施例至少存在如下方面的技术优势：

分析本发明提供的上述一种泳池多功能防溺水系统可知，该泳池多功能防溺水系统，该系统由摄像头、红外摄像头、防溺水手环、AI溺水识别系统、报警单元、救生单元、终端设备等七部分构成。该系统除了能够提供实时的溺水识别、溺水报警、溺水救援之外，还能为游泳者提供各种娱乐服务，提升游泳者的游泳体验，增加客户粘性，为泳池管理者创收。

本发明实施例提供的泳池多功能防溺水系统其能够用在各种类型的泳池，帮助泳池管理者保障泳池安全，同时也能让泳池更加的智慧化、娱乐化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例一提供的一种泳池多功能防溺水系统架构图；

图2为本发明实施例一提供的一种泳池多功能防溺水系统中的防溺水手环的结构原理示意图；

图3为本发明实施例一提供的一种泳池多功能防溺水系统中的AI溺水识别系统的结构原理示意图；

图4为本发明实施例一提供的一种泳池多功能防溺水系统中的按键模块的原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例一

参见图1、图2，本发明实施例提出了一种泳池多功能防溺水系统，该系统由七部分组成，分别为：摄像头1、红外摄像头2、防溺水手环3、AI溺水识别系统4、报警单元5、救生单元6、终端设备7；所述AI溺水识别系统4分别与摄像头1、红外摄像头2、防溺水手环3、报警单元5、救生单元6、终端设备7建立通信连接；

所述摄像头1用于采集泳池内的实时画面，包括执行录像操作和拍照操作；且所述摄像头1为防水摄像头，用于伸入水面以下拍摄或者在水面以上拍摄；

所述红外摄像头2用于拍摄泳池的实时红外画面；

所述防溺水手环3包括监测模块31、溺水报警模块32、中央处理单元34；

其中，所述监测模块31包括心率监测单元311、血氧饱和度监测单元312、血压监测单元313、水深监测单元314、加速度监测模块315、时钟模块316、陀螺仪模块317；

其中，所述心率监测单元311用于测量游泳者的实时心率数值；所述血氧饱和度监测单元312用于测量游泳者的实时血氧饱和度数值；所述血压监测单元313用于测量游泳者的实时血压；所述水深监测单元314用于监测游泳者实时位置的水深，得到位置深度；所述加速度监测模块315用于监测游泳者的加速度，得到振臂加速度；所述时钟模块316用于记录时间变化T；所述陀螺仪模块317用于监测游泳者的实时动作以及对游泳者进行实时定位，得到实时定位位置；

所述中央处理单元34用于接收多种传感器信号，并通过实时心率数值、实时血氧饱和度数值、实时血压、位置深度、振臂加速度、时间变化T和实时定位位置；

所述中央处理单元34还用于根据检测的实时心率数值、实时血氧饱和度数值、实时血压、位置深度、振臂加速度对当前时刻的游泳者的安全状态进行评估预测，以评估当前时刻是否存在溺水风险；

所述中央处理单元34还用于基于梯度下降的权重值匹配算法，将每个数据集合中的数字信号作为输入，通过计算每个数据在输入信号中的梯度来得到每个数据集合的权重值；

基于梯度下降的权重值匹配算法的细化如下：即实时心率数值、实时血氧饱和度数值、实时血压、位置深度、振臂加速度对当前时刻的游泳者的安全状态进行评估预测，具体包括：

步骤1：在多个溺水事件时刻接收采集传感器信号：中央处理单元34接收多种传感器信号，包括实时心率数值、实时血氧饱和度数值、实时血压、位置深度、振臂加速度等；

步骤2：转化为数字信号：将接收到的传感器信号转化为数字信号；

步骤3：构建数据集合：将每个溺水事件时刻的接收到的多种数字信号组合成一个数据集合，形成事件数据集合；

步骤4：初始化权重值：在进行每个事件数据集合中为每个传感器信号赋予一个初始权重值。

步骤5：计算损失函数：根据当前权重值(即初始权重值)，计算损失函数的值。上述损失函数可以根据实际情况进行定义，例如均方误差、交叉熵等，本申请实施例具体不做限定。

步骤6：计算梯度：根据当前权重值和损失函数的值，计算损失函数对每个权重的梯度。

步骤7：更新权重值。根据梯度下降的原理，更新每个权重的值，使得损失函数的值逐渐减小。具体来说，可以采用如下的更新公式：

即根据步骤6中计算得到的梯度值，可以使用如下的更新公式更新每个权重的值(在此，η代表学习率)：

w′＝w-η×dL/dw

其中，w表示当前权重的值，w′表示更新后的新权重值，dL/dw表示损失函数对当前权重的梯度。使用上述公式，可以不断迭代更新每个权重的值，进行模型的训练和优化。通过不断重复步骤5到步骤7，直到损失函数的值收敛或达到预设的迭代次数，即可得到最优的权重值。最后求得具有溺水代表性的事件数据集合对应的权重总和，所述权重总和可以通过将每个传感器信号乘以对应的权重值相加得到再除以传感器的个数，其中的权重总和作为后续衡量是否存在危险状态的标准阈值的一种；

在进行评估时，将检测的实时心率数值、实时血氧饱和度数值、实时血压、位置深度、振臂加速度输入到对应各自的最优的权重值(上述检测数值乘以对应各自的最优的权重值)，最终得到当前时刻的权重实时数值，如果权重实时数值大于标准阈值则证明当前时刻属于危险的安全状态。上述当前时刻的权重实时数值＝当前时刻下，其中的传感器信号乘以对应的最优权重值相加得到总和再除以当前时刻下的传感器的个数。

所述溺水报警模块32用于溺水报警，当中央处理单元34判断出游泳者处于溺水状态，则立即启动溺水报警模块32。

需要说明的是，上述摄像头1主要用来采集泳池内的实时画面，能够录像和拍照。相比于普通摄像头，本发明实施例提供的摄像头在镜头前带有玻璃偏振片，偏振片能够很好的削减强光，针对泳池水面的反射光和散射光，偏振片能够让凌乱的光线变成平行的光线，使得摄像头拍摄的泳池的画面更加的柔和和清晰。

上述红外摄像头2主要用来拍摄泳池的实时红外画面，上述红外摄像头2和摄像头1配合使用，红外摄像头没法拍摄水底的图像，水下的图形都是黑色的，摄像头1可以拍摄水上水下的图像，两者进行对比就可以判断人员状况。

上述防溺水手环3主要主要用来测量游泳者的实时体征数据，同时为游泳者提供门禁钥匙、娱乐、教学、报警等功能。防溺水手环3能够在水里面使用，支持IP68级别的防水。

所述防溺水手环3包括监测模块31、溺水报警模块32、中央处理单元34；与此同时，所述监测模块31包括心率监测单元311、血氧饱和度监测单元312、血压监测单元313、水深监测单元314、加速度监测模块315、时钟模块316、陀螺仪模块317；

所述溺水报警模块32用于溺水报警，中央处理单元34判断出游泳者处于溺水状态，则会立即启动溺水报警模块32。溺水报警模块32在接收到中央处理单元34发出的信号之后，会立马发出溺水警报，溺水警报会第一时间通过通信模块传输给救生员、救生单元6、终端设备7以及溺水人员身边的游泳者，通知救生员以及溺水人员身边的游泳者及时救援溺水人员；同时，救生单元6内的救生设备自动启动，靠自身动力行驶到溺水者身下，托举起溺水者。在溺水报警模块32报警的同时，溺水报警模块32会启动自救模式，溺水报警模块32会向显示模块36、骨传导扬声器模块37同时发送预警信号，显示模块36会播放自救视频，骨传导扬声器模块37播放声音，指导溺水者自救。

所述按键模块33用于操作防溺水手环，实现各种功能。按键模块33由两部分组成，分别为：溺水求生按键331、其他功能按键332。

所述溺水求生按键331用于游泳者在溺水时自救报警。当游泳者按下溺水救生按键331时，则防溺水手环会立即启动溺水报警模块32，进行溺水报警，溺水警报会第一时间通过通信模块传输给救生员、救生单元6、终端设备7以及溺水人员身边的游泳者，通知救生员以及溺水人员身边的游泳者及时救援溺水人员。同时，救生单元6内的救生设备自动启动，靠自身动力行驶到溺水者身下，托举起溺水者。在溺水报警模块32报警的同时，溺水报警模块32会启动自救模式，溺水报警模块32会向显示模块36、骨传导扬声器模块37同时发送信号，显示模块36会播放自救视频，骨传导扬声器模块37播放声音，指导溺水者自救。

较佳地，所述防溺水手环3还包括按键模块33、电源模块35、显示模块36、骨传导扬声器模块37、无线通信模块38、NB-IOT模块39；

所述溺水报警模块32还用于在溺水报警模块32接收报警信号的同时，溺水报警模块32会启动自救模式，随后向显示模块36、骨传导扬声器模块37同时发送预警信号；

所述按键模块33用于控制操作防溺水手环3；

所述电源模块35用于给防溺水手环进行充电；

所述显示模块36用于在接收预警信号后，在所述防溺水手环3上启动播放自救视频；

所述骨传导扬声器模块37用于在接收预警信号后，在启动播放自救声音(以指导溺水者自救)；其中骨传导扬声器模块37与所述防溺水手环3的本体结构通过蓝牙方式或者无线通信模块38进行连接；

所述无线通信模块38还用于实现所述防溺水手环与所述AI溺水识别系统建立通信连接；

所述NB-IOT模块39用于通过防溺水手环3分别与摄像头1、红外摄像头2、报警单元5、救生单元6、终端设备7进行信号交互，以控制所述摄像头1、所述红外摄像头2、所述报警单元5、所述救生单元6、所述终端设备7。

较佳地，所述电源模块35包括电池单元351和无线充电单元352；所述电池单元351为锂离子电池，用于为防溺水手环提供电力；所述无线充电单元352则用于给电池单元351进行无线充电。所述无线通信模块38的通信方式包括WiFi、蓝牙、NFC、5G中的任意一种。

需要说明的是，电源模块35主要负责给防溺水手环提供电力以及进行充电。其中，电池单元351主要为防溺水手环提供电力，采用小型锂离子电池，能够重复充放电。无线充电单元352主要负责给电池单元351进行无线充电，保障防溺水手环的持续使用。

显示模块36用于显示各种信息，给游泳者提供可视化服务。显示模块带有触摸操作功能，使用者可以通过触摸显示模块操作防溺水手环的各项功能。

骨传导扬声器模块37用于传递防溺水手环的声音。由于考虑到防水，所以采用骨传导扬声器，该骨传导扬声器平常情况下无法听到声音，当游泳者将手环带到手臂上，声音就能通过骨传导扬声器传导到游泳者的手腕上(或者通过骨传导扬声器挂载到游泳者的耳朵上，通过无线方式与防溺水手环的本体结构实现无线连接)，游泳者就能在水下听到声音。

无线通信模块38用于防溺水手环与AI溺水识别系统、打卡机、门禁、储物柜等系统设备连接，通信方式包括但不限于：WiFi、蓝牙、NFC、5G等。其中，防溺水手环与AI溺水识别系统通信主要使用WiFi和5G通信技术，防溺水手环与打卡机、门禁、储物柜等设备通信主要使用NFC技术。

上述NB-IOT模块39用于通过防溺水手环与摄像头1、红外摄像头2、报警单元5、救生单元6、终端设备7等设备通信或者控制这些设备。

较佳地，所述中央处理单元34包括微处理器单元341和存储单元342；所述微处理器单元341与所述存储单元342电连接。需要说明的是，中央处理单元34作为防溺水手环的“大脑”，主要负责处理防溺水手环的数据以及管理各种功能，使得防溺水手环的各种功能能够顺利运行。中央处理单元34由微处理器单元341和存储单元342组成。微处理器单元341主要负责处理监测模块31传输的数据以及管理手环的各种功能。存储单元342主要负责存储监测模块31采集的实时体征数据以及游泳者操作手环的过程中的临时数据。

较佳地，所述泳池多功能防溺水系统还包括报警单元5、救生单元6、终端设备7；所述AI溺水识别系统4分别与报警单元5、救生单元6、终端设备7建立通信连接；

所述报警单元5用于接收中央处理单元34发出的预警信号；

所述中央处理单元34还用于在接收到中央处理单元34发出的预警信号之后，同时向救生单元6发出启动控制指令，控制所述救生单元6内的救生设备自动启动，并且接收所述陀螺仪模块317发送的实时定位位置，并将所述实时定位位置作为目标位置；

所述救生单元6启动自身动力系统并获取自身的当前位置，根据目标位置与自身的当前位置规划行驶路径，控制自身动力系统按照所述规划行驶路径行驶到溺水者对应的目标位置处。

较佳地，所述终端设备7包括手机、平板、电脑中的任意一种。

较佳地，所述报警单元5包括设置有红黄两种颜色的报警灯和一个报警扬声器。

需要说明是，上述报警单元5是报警硬件设备，有红黄两种颜色的灯和一个喇叭组成，一旦接收到溺水判别单元423人员处于危险状态判定，则亮起黄灯提示；一旦接收到溺水判别单元423溺水判定，则亮起红灯，喇叭发出警报声，提醒救生员和附近游泳者及时救援。

上述救生单元6是硬件设备，由两部分组成：救生小船和救生提醒设备，救生小船停靠在泳池角落，救生提醒设备由救生员手持。一旦救生单元6接收到溺水判别单元423人员处于危险状态判定时，救生提醒设备会震动并发光，提醒救生员查看，如果救生员查看后，发现人员为安全状态，则按下救生提醒设备上绿色按钮，救生提醒设备会停止提醒；如果救生员发现人员为溺水状态，则按下救生提醒设备上的红色按钮，此时救生小船会立马靠自身动力驶出，游到溺水人员身下，托举起溺水人员，同时救生员也要第一时间去参与救援。如果救生单元6接收到溺水判别单元423判定溺水时，救生小船会第一时间自动驶出，游到溺水人员身下，托举起溺水人员，同时救生提醒设备也会提醒救生员救援。

上述终端设备7用于连接终端设备之用，只要有该多功能泳池防溺水系统的app、小程序、网址的设备都可以登录AI防溺水识别系统，进行查询和相关操作。这些设备包括但不限于：手机、平板、电脑、终端大屏。

分析上述AI溺水识别系统4的主要技术方案可知：上述AI溺水识别系统4主要作为整个泳池多功能防溺水系统的神经中枢，负责整个泳池多功能防溺水系统的数据存储、数据处理、功能管理、服务提供。

参见图4，该AI溺水识别系统4由四部分组成，分别为数据存储单元41、数据分析处理单元42、溺水警报和自救单元43、娱乐和教学单元44；其中数据分析处理单元42由四部分组成，分别为：AI图像识别分析单元421、体征数据分析单元422、溺水判别单元423、兴趣和行为判别单元424。

其中，溺水警报和自救单元43由两部分组成，分别为：溺水自救指导单元431、溺水警报通知单元432。

数据存储单元41用于存储整个泳池多功能防溺水系统内的数据，这些数据包括：摄像头1采集的信息、红外摄像头2采集的信息、防溺水手环3采集的信息等，存储这些数据主要是为了后续的数据分析以及泳池的信息溯源。

数据分析处理单元42用于分析数据存储单元41内的实时数据，通过得出的结果管理后续功能的运行。其中AI图像识别分析单元421用于人脸识别、指纹识别、溺水判别、泳姿分析等。其中，人脸识别主要涉及到游泳者入场、游泳者在泳池范围内这两个环节。指纹识别主要涉及到游泳者进入场时进行指纹识别。

AI图像识别分析单元421内部含有卷积神经网络，通过前期大量的目标特征的训练，该神经网络就可以建立起目标相应特征的模型，AI图像识别分析单元421就能够精准的识别出需要识别的内容。在溺水判别中，AI图像识别分析单元421通过前期大量的数据学习，就能建立起溺水模型，一旦游泳内有人员溺水，摄像头1将实时视频传输给数据存储单元41，AI图像识别分析单元再从数据存储单元41获取视频，对游泳者行为动作进行分析，能够快速识别出溺水人员，然后快速想溺水报警和自救单元43发送溺水报警信息，保证溺水人员能到及时救援。

上述体征数据分析单元422用于分析游泳者的实时体征数据。游泳者游泳时佩带防溺水手环3，监测模块31会实时监测游泳者的体征数据，然后将数据传输给中央处理单元34，中央处理单元34一方面会分析游泳者的体征数据是否正常，判断游泳者是否溺水，另一方面会将游泳者实时体征数据传输给数据存储单元41，由体征数据分析单元422二次判断游泳者是否溺水。

中央处理单元34和体征数据分析单元422判定溺水的方法一样，都是将游泳者的实时体征数据与游泳者的标准正常体征数据进行对比，一旦游泳者的实时体征数据不在游泳者的标准体征数据范围之内，则判定游泳者溺水。此处之所以进行重复的溺水判定，是因为防溺水手环3自身判定溺水会省去数据传输时间，能够为溺水救援争取更多时间，而体征数据分析单元422再次进行溺水判定是为了提高判定的准确性。

溺水判别单元423用于最终判定游泳者是否溺水，判定方法主要是结合溺水报警模块32、溺水求生按键331、AI图像识别分析单元421、体征数据分析单元422的判定结果共同决定，决定方法为：当以上所有单元都判定溺水时，溺水判别单元423则最终判定溺水；当以上所有单元有一部分判定溺水，有一部分判定未溺水时，溺水判别单元423则最终判定为人员处于危险状态；当以上所有单元都判定为未溺水时，溺水判别单元423则最终判定为未溺水。

兴趣和行为判别单元424用于识别和判定游泳者的兴趣和行为，从而为游泳者提供其感兴趣的娱乐服务资源，以及为其提供私人定制化的游泳教学。兴趣和行为判别单元424主要通过对游泳者平时的游泳爱好、娱乐偏好、游泳姿态进行分析，从而针对每位游泳者定制一套其专属娱乐和游泳教学方案。

溺水警报和自救单元43用于游泳者溺水时报警以及帮助游泳者自救。其中，溺水自救指导单元431用于指导溺水者自救。当溺水判别单元423判定游泳者溺水时，溺水自救指导单元431启动，向防溺水手环3发送溺水自救视频和音频。防溺水手环3的显示模块36播放自救视频，骨传导扬声器模块37播放自救音频，指导溺水者自救。溺水警报通知单元432用于游泳者溺水时发送溺水警报通知，溺水警报通知单元432主要向报警单元5(报警单元5是硬件设备，溺水警报通知单元432是软件单元)、救生单元6、终端设备7发送溺水警报通知。

同时娱乐和教学单元44由四部分组成，分别为：游泳教学单元441、娱乐单元442、拍照录像单元443、泳池社交单元444。

其中，娱乐和教学单元44主要为了给游泳者提供娱乐和游泳教学服务。其中游泳教学单元441主要为游泳者提供游泳教学服务，具体方法为：摄像头1拍摄游泳者的泳姿、动作行为视频传输到数据存储单元41，防溺水手环3内的监测模块31将游泳者的实时体征数据以及姿态数据传输到数据存储单元41。

上述兴趣和行为判别单元424从数据存储单元获得摄像头1和防溺水手环3上传的这些数据，然后对数据进行分析，并与标准的游泳动作和姿态进行对比，以及分析游泳者在何种姿势状态下，体能锻炼效果最佳。综合这些分析结果，给出游泳者一份游泳评估建议报告，并给出游泳者一份量身定制的游泳教程。游泳教学单元441将游泳评估建议报告和游泳教程发送至游泳者佩带的防溺水手环3之上，方便游泳者随时查看。

娱乐单元442用于给游泳者提供娱乐服务，娱乐服务包括但不限于：音乐、视频、新闻等。兴趣和行为判别单元424会根据游泳者兴趣爱好以及自身习惯，推荐给游泳者其喜欢的娱乐内容。除此之外，兴趣和行为判别单元424还会分析游泳者的自身习惯，通过娱乐单元442提供定时提醒喝水、洗澡温度自动调节等服务，提升游泳者的服务体验，增加游泳者粘性。

拍照录像单元443用于给泳者拍照之用，具体的操作方法为：游泳者通过防溺水手环3点击拍照服务，防溺水手环3通过自身的NB-IOT模块39控制摄像头1对游泳者进行聚焦拍摄，拍摄的视频上传至拍照录像单元443，游泳者可以通过手环或者自己的终端设备访问AI溺水识别系统4下载自己的视频和照片。

泳池社交单元444用于泳池人员的社交之用。具体操作方法为：游泳者使用防溺水手环3通过泳池社交单元444能够和泳池其他人员的手环以及泳池的终端大屏进行连接.可以和其他泳池人员进行通信，也可以将自己的照片、视频、游泳成绩发送到终端大屏进行展示，同时泳池社交单元444根据游泳者上传的游泳成绩进行排名，并将排名结果在终端大屏进行展示，从而很好的满足游泳者的社交需求，增加游泳者粘性。

综上所述，本发明实施例提供的泳池多功能防溺水系统，其功能设计齐备，能够对游泳者的游泳情况进行安全的评估，确保溺水监测结果更加精确，实用性更强，更适合大范围推广使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种泳池多功能防溺水系统，其特征在于，包括摄像头、红外摄像头、防溺水手环、AI溺水识别系统；所述AI溺水识别系统分别与摄像头、红外摄像头、防溺水手环建立通信连接；

所述摄像头用于采集泳池内的实时画面，包括执行录像操作和拍照操作；且所述摄像头为防水摄像头，用于伸入水面以下拍摄或者在水面以上拍摄；

所述红外摄像头用于拍摄泳池的实时红外画面；

所述防溺水手环包括监测模块、溺水报警模块、中央处理单元；

其中，所述监测模块包括心率监测单元、血氧饱和度监测单元、血压监测单元、水深监测单元、加速度监测模块、时钟模块、陀螺仪模块；

其中，所述心率监测单元用于测量游泳者的实时心率数值；所述血氧饱和度监测单元用于测量游泳者的实时血氧饱和度数值；所述血压监测单元用于测量游泳者的实时血压；所述水深监测单元用于监测游泳者实时位置的水深，得到位置深度；所述加速度监测模块用于监测游泳者的加速度，得到振臂加速度；所述时钟模块用于记录时间变化T；所述陀螺仪模块用于监测游泳者的实时动作以及对游泳者进行实时定位，得到实时定位位置；

所述中央处理单元用于接收多种传感器信号，并通过实时心率数值、实时血氧饱和度数值、实时血压、位置深度、振臂加速度、时间变化T和实时定位位置；

所述中央处理单元还用于根据检测的实时心率数值、实时血氧饱和度数值、实时血压、位置深度、振臂加速度对当前时刻的游泳者的安全状态进行评估预测，以评估当前时刻是否存在溺水风险；

所述溺水报警模块用于溺水报警，当中央处理单元判断出游泳者处于溺水状态，则立即启动溺水报警模块。

2.根据权利要求1所述的一种泳池多功能防溺水系统，其特征在于，所述防溺水手环还包括按键模块、电源模块、显示模块、骨传导扬声器模块、无线通信模块、NB-IOT模块；

所述溺水报警模块还用于在溺水报警模块接收报警信号的同时，溺水报警模块会启动自救模式，随后向显示模块、骨传导扬声器模块同时发送预警信号；

所述按键模块用于控制操作防溺水手环；

所述电源模块用于给防溺水手环进行充电；

所述显示模块用于在接收预警信号后，在所述防溺水手环上启动播放自救视频；

所述骨传导扬声器模块用于在接收预警信号后，在启动播放自救声音；其中骨传导扬声器模块与所述防溺水手环的本体结构通过蓝牙方式或者无线通信模块进行连接；

所述无线通信模块还用于实现所述防溺水手环与所述AI溺水识别系统建立通信连接；

所述NB-IOT模块用于通过防溺水手环分别与摄像头、红外摄像头、报警单元、救生单元、终端设备进行信号交互，以控制所述摄像头、所述红外摄像头、所述报警单元、所述救生单元、所述终端设备。

3.根据权利要求2所述的一种泳池多功能防溺水系统，其特征在于，所述中央处理单元包括微处理器单元和存储单元；所述微处理器单元与所述存储单元电连接。

4.根据权利要求3所述的一种泳池多功能防溺水系统，其特征在于，所述电源模块包括电池单元和无线充电单元；所述电池单元为锂离子电池，用于为防溺水手环提供电力；所述无线充电单元则用于给电池单元进行无线充电。

5.根据权利要求1所述的一种泳池多功能防溺水系统，其特征在于，所述无线通信模块的通信方式包括WiFi、蓝牙、NFC、5G中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的一种泳池多功能防溺水系统，其特征在于，所述泳池多功能防溺水系统还包括报警单元、救生单元、终端设备；所述AI溺水识别系统分别与报警单元、救生单元、终端设备建立通信连接；

所述报警单元用于接收中央处理单元发出的预警信号；

所述中央处理单元还用于在接收到中央处理单元发出的预警信号之后，同时向救生单元发出启动控制指令，控制所述救生单元内的救生设备自动启动，并且接收所述陀螺仪模块发送的实时定位位置，并将所述实时定位位置作为目标位置；

所述救生单元启动自身动力系统并获取自身的当前位置，根据目标位置与自身的当前位置规划行驶路径，控制自身动力系统按照所述规划行驶路径行驶到溺水者对应的目标位置处。

7.根据权利要求1所述的一种泳池多功能防溺水系统，其特征在于，所述终端设备包括手机、平板、电脑中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的一种泳池多功能防溺水系统，其特征在于，所述报警单元包括设置有红黄两种颜色的报警灯和一个报警扬声器。