本实用新型专利技术提供一种多功能智能游泳手环以及游泳状态监测装置。主要包括多功能智能游泳手环、无线结点、服务器及监控终端。所述智能游泳手环包括传感器模块、通信控制模块、振动马达模块、扬声器模块、手柄模块、盛液模块和显示模块。所述服务器包括分析模块和存储模块。所述监控终端包括电脑或移动客户端。所述游泳手环和监控终端均通过无线结点与服务器相连。所述游泳手环由用户及救生员佩戴，并且手环之间的好友关系须在开始游泳之前上传至所述服务器的存储模块。若用户在游泳过程中遇到抽筋等紧急情况，可以向外拉开游泳手环上的手柄模块，发出主动求救信号。盛液模块打开，释放一种带鲜艳颜色的无害超浓缩液体，以引起周围人的注意。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及游泳过程中的异常监测及主动求救方式，具体包括一种多功能智能游泳手环以及游泳状态监测装置及方法。
技术介绍
游泳是一项全身性的体育运动，素有“运动之王”的美称。这主要得益于游泳能够避免常规运动可能会对人体关节造成的损伤，而且益处多多。游泳需要人们在水中不停地伸展、蜷缩、转身、拨水等，重复的伸缩动作可以帮助提高身体的柔韧性和灵活性，同时需要各部位的肌肉协调用力，使得全身肌肉都能得到锻炼。与此同时，游泳可以改善人们的精神状态，帮助人们缓解日常的工作生活压力。因此游泳受到人们的广泛欢迎，逐渐成为了健身的最佳项目之一。生活在现代都市当中，我们经常会选择去公共游泳馆游泳。然而。在人流量较大、区分度较低的游泳馆中，游泳者若发生溺水或者紧急情况，救生员可能无法第一时间获得信息并做出及时的判断，错过最佳救援时机。随着人们对此类问题的日益关注，出现了一些相关的产品及专利，比如CN104517410A(一种智能防溺水系统及方法)、CN104484654A(基于模式识别与指纹匹配定位算法的防溺水识别方法)、CN205022830U(手腕式充气救生设备)、CN104537273A(一种溺水模式智能推理系统及方法)等。以上这些产品和专利中，它们有的设置了求救按钮以快速启动报警功能，并通过扬声器或闪光灯向外界发出警报，有的通过向气囊快速充入气体以达到上浮的目的，有的利用游泳者的运动视频判断游泳者是否出现异常情况等。然而不难发现：它们在使用效果、灵活性、对环境的适应性等许多方面存在诸多问题，例如，求救按钮的设置无法很好地避免误碰、误按的问题；声音和闪光的报警形式在游泳馆嘈杂的环境中很难引起人们的注意；利用运动视频进行判断时有些用户的身体特征差异不大，导致结果准确度较低等。因此，这些产品及专利并不能很好地适用于游泳馆及类似的游泳环境中。
技术实现思路
为解决上述现有技术无法及时、准确判断游泳者的异常情况，可能错过最佳救援时机、用户在发生异常情况时的报警方式受环境的影响较大等问题，本技术提供一种多功能智能游泳手环以及游泳状态监测装置，主要包括智能游泳手环、无线结点、服务器及监控终端。本技术所述的多功能智能游泳手环是采用如下方案实现的：一种多功能智能游泳手环，包括呈环状的腕带；腕带外侧上设有一个盛液模块和手柄模块；所述盛液模块包括一个一端开口且固定在腕带外侧上的盛液管；所述手柄模块包括一个通过转动扣合在盛液管上并与盛液管之间实现密封的手柄；手柄的前端延伸出盛液管设有开口的一端，手柄的前端下方设有与盛液管开口相配的封液阀用于实现盛液管的密封；手柄的末端转动设在盛液管不设开口的一端上；盛液管内部装有有色液体，盛液管管壁上还设有用于加入空气且其上设有盖子的增压口；所述手柄通过向腕带外侧转动以实现有色液体的释放。进一步的，所述腕带上设有传感器模块、通信控制模块、显示模块、振动马达模块和/或扬声器模块以及向上述模块供电的电源；通信控制模块与各个模块间相连接并和外部进行通讯；所述传感器模块包括三轴加速度传感器、陀螺仪、心率传感器和血压传感器；其中心率传感器和血压传感器位于腕带的内侧以便紧贴游泳者的手腕内侧；三轴加速度传感器、陀螺仪、通信控制模块、振动马达模块和/或扬声器模块以及电源均内置于腕带内部；显示模块位于腕带外侧。若用户在游泳过程中遇到抽筋等紧急情况，可以向外拉开游泳手环上的手柄模块，发出主动求救信号。所述手环会打开盛液模块，释放一种带鲜艳颜色的、易扩散的无害超浓缩液体，以引起周围人的注意。进一步的，盛液管内部设有与通信控制模块通讯的内置气体压强传感器；通信控制模块还配有位于腕带外侧的学习按钮和查看按钮。进一步的，腕带上还设有射频模块。可以用于游泳场馆开关相应的储物柜。本技术所述的游泳状态监测装置是采用如下技术方案实现的：一种监测游泳状态的装置，包括服务器、监控终端以及多个多功能智能游泳手环；所述多功能智能游泳手环的通信控制模块通过无线结点与服务器通讯，服务器通过无线结点与监控终端通讯。采用本技术所述的游泳状态监测装置，可以对游泳者的游泳状态实现有效监测，该监测方法具体包括如下步骤：一、将有好友关系的多位游泳用户以及救生员所佩戴的多功能智能游泳手环的标识符存放于服务器的数据库表中，以便服务器在监测到某一用户发生异常时，快速统一地向该用户发出报警信号；二、某一用户首先设定多功能智能游泳手环为学习模式，开始学习，多功能智能游泳手环将不断采集该用户的运动数据，并通过无线结点发送至服务器，服务器将接收到的数据保存至存储模块；具体过程如下：传感器模块以Δt秒为采样时间间隔不断采集该用户的运动数据，每一组数据均包括该用户采用某一泳姿时三个方向的加速度数据信息；数据采集过程中，调用通信控制模块将数据发送至服务器；通信控制模块以C秒为间隔，将传感器模块在C秒内采集到的C/Δt组数据打包，并通过连接到的无线结点发送至服务器并予以存储；其中C为Δt的整数倍；当某一泳姿学习完毕后，根据实际情况决定开始下一泳姿的学习或者完成学习；服务器默认用户的每一次学习过程所使用的泳姿都不相同，i表示用户所使用的第i种泳姿，1≤i≤k，k为用户需要学习泳姿的个数；多功能智能游泳手环采集到的一组数据可表示为其中表示在tm时刻第i种泳姿的加速度，分别表示在tm时刻第i种泳姿的三轴加速度传感器在x、y和z三个方向上的输出值；表示学习过程中采集到的第i种泳姿的时序数据，可表示为：三、服务器根据以上学习过程中实时采集到的数据，根据游泳运动生理学规律，确定第i种泳姿周期窗口取值范围，同时考虑到游泳者个体差异，根据多组数据的相似度确定周期窗口Ti的大小，并得到第i种泳姿在一个周期Ti的平均运动规律αi：其中，Δt为传感器模块的采样时间间隔，int(*)表示取整函数；服务器将用户在多种泳姿下的运动周期Ti及运动规律αi予以保存，并将其作为标准模式；四、若已完成学习，则用户将多功能智能游泳手环的学习模式关闭，用户进入正常游泳状态，此后多功能智能游泳手环将不断采集用户的时序数据，并通过无线结点发送至服务器；服务器将接收到的时序数据保存至存储模块并对其进行分析；具体工作原理如下：采用时序数据聚类算法，聚类个数为用户学习的泳姿个数k，类中心为k个泳姿的运动规律αi(1≤i≤k)；根据学习模式中得到的多种泳姿的周期窗口大小Ti可求得一个测量周期窗口T，T＝max{Ti本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多功能智能游泳手环，其特征在于，包括呈环状的腕带（1）；腕带（1）外侧上设有一个盛液模块（8）和手柄模块（9）；所述盛液模块（8）包括一个一端开口且固定在腕带（1）外侧上的盛液管（81）；所述手柄模块（9）包括一个通过转动扣合在盛液管（81）上并与盛液管（81）之间实现密封的手柄（91）；手柄（91）的前端延伸出盛液管（81）设有开口的一端，手柄（91）的前端下方设有与盛液管（81）开口相配的封液阀（92）用于实现盛液管（81）的密封；手柄（91）的末端转动设在盛液管（81）不设开口的一端上；盛液管（81）内部装有有色液体，盛液管（81）管壁上还设有用于加入空气且其上设有盖子的增压口（82）；所述手柄（91）通过向腕带（1）外侧转动以实现有色液体的释放。
【技术特征摘要】
1.一种多功能智能游泳手环，其特征在于，包括呈环状的腕带（1）；腕带（1）外侧上设有一个盛液模块（8）和手柄模块（9）；所述盛液模块（8）包括一个一端开口且固定在腕带（1）外侧上的盛液管（81）；所述手柄模块（9）包括一个通过转动扣合在盛液管（81）上并与盛液管（81）之间实现密封的手柄（91）；手柄（91）的前端延伸出盛液管（81）设有开口的一端，手柄（91）的前端下方设有与盛液管（81）开口相配的封液阀（92）用于实现盛液管（81）的密封；手柄（91）的末端转动设在盛液管（81）不设开口的一端上；盛液管（81）内部装有有色液体，盛液管（81）管壁上还设有用于加入空气且其上设有盖子的增压口（82）；所述手柄（91）通过向腕带（1）外侧转动以实现有色液体的释放。2.如权利要求1所述的多功能智能游泳手环，其特征在于，所述腕带（1）上设有传感器模块（2）、通信控制模块（3）、显示模块（4）、振动马达模块（5）和/或扬声器模块（6）以及向上述模块供电的电源...
【专利技术属性】
技术研发人员：高嘉伟，王鑫鑫，刘鹏睿，刘建敏，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：新型
国别省市：山西;14
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