【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于但不限于船舶救生系统，尤其涉及一种船舶智能救生系统及方法。
技术介绍
1、随着科技的进步和社会的发展，海洋运输、海洋工程和海洋娱乐活动日益频繁。船舶作为海洋活动中的重要工具，其安全问题引起了广泛的关注，而落水事故更是一个令人深感痛心的问题，导致严重的人身伤害，甚至是生命的丧失。现有的救生设备和救生系统存在许多问题，大部分救生设备都需要人工探测，不仅反应时间长，而且受外界条件影响大，如天气恶劣、视线受阻等，使得救生效果难以保证，伴随着救生设备无法实时监控落水人员的状态，如生命体征、位置信息等，这对于快速、准确地救援来说至关重要。与此同时，救生系统缺乏智能化决策和自适应能力，无法根据落水人员的实际情况制定最优的生命支持和救援方案。恶劣条件下的通信问题也会导致救援信息的延迟，影响救援效果。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种船舶智能救生系统及方法。
2、本专利技术是这样实现的，一种船舶智能救生系统，该系统包括：
3、数据处理模块，利用实时监测乘员生命体征和位置信息的数据采集技术，并在发现异常时迅速报警；
4、智能决策模块，与数据处理模块连接，依托智能决策算法，根据分析和处理的结果，制定最佳救援方案；
5、无线通信模块，与数据处理模块连接，使用无线通信技术实现快速、准确的信息传递，以提高通信的质量和效率；
6、自行救助模块，与智能决策模块连接，通过指挥中心下达的指令，无人救生器根据确定的目
7、进一步，所述数据处理模块应用了基于运动目标检测算法的溺水人体检测与报警系统，具体如下：
8、首先对背景进行建模，获取原始背景图像，然后通过背景差分生成前景图像，对此进行灰度、二值化处理，得到二值化前景图像；其次包括对二值化前景图像的腐蚀、膨胀处理以及边界轮廓检测，从而设定报警区域及条件；当当前帧图像及历史帧图像满足报警条件，即触发报警；在溺水警戒区内，若没有出现溺水人体则视为“正常状态”；一旦运动目标进入报警线以下，系统将对下方白色像素点进行处理，进行连通域检测，获取二值化前景图像，开始溺水人体搜索；当边界轮廓满足设定条件，预警信号发出；若连续帧图像检测均呈预警状态，系统将默认存在溺水者并发出警报，同时进行目标定位和跟踪。对运动目标检测，需通过计算当前时刻像素点的像素值与高斯模型中的样本均值的绝对值差异来进行判断；其具体的计算公式如式(1)所示：
9、
10、式(1)中，(x,y)表示像素点gray的分布坐标；gray(x,y),μ(x,y)表示亮度分布。再通过计算当前时刻像素点的灰度值与背景模型的差异，需对模型参数进行更新，其计算公式如式(2)所示：
11、
12、式(2)中，α表示权重的更新率，取值为[0,1]；mi,t表示对于匹配的分布，取值为0或1；ρ表示学习效率参数；在智能溺水人员监测系统中，运动目标检测算法扮演着至关重要的角色；该算法需要解决背景实时变化、目标多样化、摄像机遮挡、水质浑浊和灵敏度过高导致误报等问题；边界轮廓作为主要信息来源，对于外接矩形的计算和二维定位至关重要；实施步骤包括背景建模、背景差分、灰度二值化处理、腐蚀和膨胀处理、边界轮廓检测和报警区域及条件设定。当连续若干帧图像满足报警条件，系统将发出溺水警报，并在二维平面中标定溺水者位置，实时进行跟踪和状态判断。
13、进一步，所述数据处理模块应用了基于gps定位与gprs技术的船舶智能救生系统，主要由可穿戴的救生装置和地面监控中心构成；救生装置和地面监控中心通过无线通信技术进行数据交互，地面监控中心对接收的数据进行处理和分析，当检测到异常情况时，会立即发出预警信号，并指挥救援人员进行救援；救生装置的gps和gprs天线安装在装置上，保证船员在水面时能发送数据；地面监控中心接收并分析这些数据，实现预警功能；当船员安全，数据正常时，监控中心将在地图上标注安全；若长时间未接收到数据，即船员在水下，监控中心将发出预警，地图显示警告标志，根据最后接收到的数据进行定位，指挥救援人员进行救援；心率监测模块监测心率过高或过低，监控中心将判定该船员遇险，利用地图定位位置，指挥进行救援；并根据船舶智能救生系统发送到监控中心的经纬度信息与时间信息建立一个定常速度模型，以改善救生系统的定位效果；其状态变量的计算公式如式(3)所示。
14、
15、式(3)中，x表示经度；y表示纬度。建立连续状态方程，其数学表达式如式(4)所示；
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17、式(4)中，x(t)表示时间更新；a(t)表示实际状态值；g(t)表示估计状态值；w(t)表示状态更新；地面监控中心对接收的数据进行处理和分析，包括船员的位置信息、生命体征数据以及其他的环境参数，根据分析结果，判断船员是否处于危险状态，并决定是否发出预警信号；将gps定位与gprs技术的船舶智能救生检测系统结合高清摄像、视频监控服务器、pc监控及公众云等技术，全方位、实时地保障船舶安全。
18、进一步，所述船舶智能救生检测系统是一种实时监控系统，主要基于gps定位和gprs技术，综合利用高清摄像、视频监控服务器和pc监控，为船舶安全提供全方位保障；系统核心是gps定位和gprs技术，通过gps定位获取船员位置，gprs技术实时传输数据至监控中心；救生装置配备心率监测模块，监控中心接收心率数据进行分析，出现异常时发出预警；系统还设有全方位实时视频监控设备，视频监控服务器作为数据处理中心，分析接收数据，实现准确预警和救援；pc监控是监控人员实时监控的工具，通过pc端看到实时位置、船员状态，接收预警信号并应对；与公众云连接，监控数据上传至公众云，实现数据备份和共享，救援队和海洋管理部门可获取实时数据；对船舶智能救生系统使用定速度模型进行离散，其离散观测方程的数学表达式如式(5)所示：
19、zk＝hkxk+vk (4)
20、式(5)中，vk表示观测噪声，hk,xk表示相应的协方矩阵。救生设备主要负责对船员的位置和生命体征进行监测，通信设备负责将这些数据实时传输至地面监控中心，处理和分析设备接收到的数据，预警和救援设备在接收到预警信号后，会迅速启动，指挥救援人员进行救援。
21、本专利技术另一目的在于提供一种基于所述船舶智能救生系统的船舶智能救生方法，该方法具体包括：
22、s1：利用数据处理模块，利用实时监测乘员生命体征和位置信息的数据采集技术，并在发现异常时迅速报警；利用智能决策模块，依托智能决策算法，根据分析和处理的结果，制定最佳救援方案；
23、s2：利用无线通信模块，使用无线通信技术实现快速、准确的信息传递，以提高通信的质量和效率；
24、s3：利用自行救助模块，通过指挥中心下达的指令，无人救生器根据确定的目标位置实施机动，直至与被救人员的距离小于0.2米时本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种船舶智能救生系统，其特征在于，该系统包括：
2.根据权利要求1所述船舶智能救生系统，其特征在于，所述数据处理模块应用了基于运动目标检测算法的溺水人体检测与报警系统，具体如下：
3.如权利要求1所述船舶智能救生系统，其特征在于，所述数据处理模块应用了基于GPS定位与GPRS技术的船舶智能救生系统，主要由可穿戴的救生装置和地面监控中心构成；救生装置和地面监控中心通过无线通信技术进行数据交互，地面监控中心对接收的数据进行处理和分析，当检测到异常情况时，会立即发出预警信号，并指挥救援人员进行救援；救生装置的GPS和GPRS天线安装在装置上，保证船员在水面时能发送数据；地面监控中心接收并分析这些数据，实现预警功能；当船员安全，数据正常时，监控中心将在地图上标注安全；若长时间未接收到数据，即船员在水下，监控中心将发出预警，地图显示警告标志，根据最后接收到的数据进行定位，指挥救援人员进行救援；心率监测模块监测心率过高或过低，监控中心将判定该船员遇险，利用地图定位位置，指挥进行救援；并根据船舶智能救生系统发送到监控中心的经纬度信息与时间信息建立一个定常速度模型，以
4.如权利要求3所述船舶智能救生系统，其特征在于，所述船舶智能救生检测系统是一种实时监控系统，主要基于GPS定位和GPRS技术，综合利用高清摄像、视频监控服务器和PC监控，为船舶安全提供全方位保障；系统核心是GPS定位和GPRS技术，通过GPS定位获取船员位置，GPRS技术实时传输数据至监控中心；救生装置配备心率监测模块，监控中心接收心率数据进行分析，出现异常时发出预警；系统还设有全方位实时视频监控设备，视频监控服务器作为数据处理中心，分析接收数据，实现准确预警和救援；PC监控是监控人员实时监控的工具，通过PC端看到实时位置、船员状态，接收预警信号并应对；与公众云连接，监控数据上传至公众云，实现数据备份和共享，救援队和海洋管理部门可获取实时数据；对船舶智能救生系统使用定速度模型进行离散，其离散观测方程的数学表达式如式(5)所示：
5.一种基于船舶智能救生系统的救援方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
6.一种基于GPS定位和GPRS技术的船舶救生方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
7.一种基于实时数据传输的船舶智能救生方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
8.一种基于定速度模型的船舶救生方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种船舶智能救生系统，其特征在于，该系统包括：
2.根据权利要求1所述船舶智能救生系统，其特征在于，所述数据处理模块应用了基于运动目标检测算法的溺水人体检测与报警系统，具体如下：
3.如权利要求1所述船舶智能救生系统，其特征在于，所述数据处理模块应用了基于gps定位与gprs技术的船舶智能救生系统，主要由可穿戴的救生装置和地面监控中心构成；救生装置和地面监控中心通过无线通信技术进行数据交互，地面监控中心对接收的数据进行处理和分析，当检测到异常情况时，会立即发出预警信号，并指挥救援人员进行救援；救生装置的gps和gprs天线安装在装置上，保证船员在水面时能发送数据；地面监控中心接收并分析这些数据，实现预警功能；当船员安全，数据正常时，监控中心将在地图上标注安全；若长时间未接收到数据，即船员在水下，监控中心将发出预警，地图显示警告标志，根据最后接收到的数据进行定位，指挥救援人员进行救援；心率监测模块监测心率过高或过低，监控中心将判定该船员遇险，利用地图定位位置，指挥进行救援；并根据船舶智能救生系统发送到监控中心的经纬度信息与时间信息建立一个定常速度模型，以改善救生系统的定位效果；其状态变量的计算公式如式(3)所示。
4.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘生学，叶青，官宝宁，范海鑫，胡择宇，夏天雨，黄晋，邓耿，赵阳，刘亚奇，曾宇豪，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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