[發明專利]基于無線信號傳輸的水中運動安全監控系統設計方法

在審

• 申請號: 201910508842.0
• 申請日: 2019-06-13
• 公開（公告）號: CN110246306A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 楊國標;于少勇;張超;高鵬飛;胥紅艷;陳洪波;夏淑云;侯鵬
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G08B21/08
• 分類號: G08B21/08;G08B25/10
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙) 11368
• 代理人: 劉秀珍

本發明公開了基于無線信號傳輸的水中運動安全監控系統設計方法，包括監控源模塊，監控源模塊的輸出端電性連接在監控視頻圖像處理模塊的輸入端，監控視頻圖像處理模塊的輸出端和數據樣本對比模塊的輸入端之間電性連接，數據樣本對比模塊的輸出端電性連接在無線信號傳輸模塊的輸入端。有益效果：本發明通過采用高分辨攝像機作為圖像獲取系統，能夠對泳池進行全時間全方位監測。本發明通過建立了溺水動作特征數據庫，從而能夠準確識別包括隱性溺水在內的全部溺水征兆。本發明通過采用無線報警信號傳輸系統，從而能夠保證整個系統的全時段工作。

技術領域

本發明涉及特殊環境中人體運動的監控系統設計方法領域，具體來說，涉及基于無線信號傳輸的水中運動安全監控系統設計方法。

背景技術

溺水事件帶給當事者的是生命的消失，帶給家庭的是親情的重創，帶給場館的是法律的糾紛，帶給社會的是人力資源與財富的永久損失。在世界衛生組織最新一次的報告中顯示，目前在全世界范圍內，溺水已經成為兒童和青年人群最重要的致死原因之一。據統計，全世界每年有超過37萬人因溺水而死，而在這其中，25歲以下的青年和兒童占據了人數的一半，需要人們提高足夠重視。

人體發生溺水事件以后，缺氧時間4分鐘之內為救援黃金時間，此時由溺水引起的腦部缺血缺氧損傷多為可逆性損傷。4到8分鐘，如能采取有效合理的救援，腦損傷尚有恢復的可能。而一旦溺水行為超過8分鐘，因此引起的腦組織損傷將為不可逆損傷。因此對溺水現象的及時察覺與迅速響應，是溺水救援過程中至關重要的兩個環節。如何提高對溺水事件的準確識別，迅速啟動報警機制，及時發動有效救援是實現上述兩個環節的三個有效措施，這也是本發明的核心技術內容。

自從1976年科蒂娜在美國申請的專利“游泳池報警凹”，到2001年Vision IQ公司生產的世界上第一套溺水報警系統“海神”，再到2003年底獲得陳嘉庚青少年發明獎公開組優勝獎的新加坡南洋科技大學DEWS小組研制的溺水預警系統，可以說國外在溺水報警系統方面的研究已經從構想、探索、實踐階段到了實用、修正階段。綜合以往的研究成果，溺水報警系統的實現主要有以下三種途徑：

(1)利用聲吶等監測系統實現

主要是在水下或泳池底安裝一套聲納發射、接收裝置，利用探測器去確定是否有障礙物存在，然后利用一定的溺水判據(如障礙物的大小，障礙物不動的時間是否超過一定閾值等)來判定是否溺水。聲吶鑒定一個溺水者身體的方法，基本上是看他身體里面含有多少空氣，如果受害人的肺內已經充滿了水，則得到的信號就不能確定，甚至可能根本不進行信號處理，進而錯失了報警與救援機會。

(2)將監測裝置放于運動者身上

讓水中運動者時實時攜帶監控裝置，如手表、褲帶等。如果運動者所處位置低于水下特定深度并超過預定時間，監測裝置就發出警告或產生漂浮作用，也有部分監測裝置利用麥克風系統去監測心跳和呼吸的聲音，測量這些聲音出現和消失的時間間隔，從而確定是否溺水(如呼吸停止20秒)。這種監測系統雖然效果較好，但由于安裝、使用與維護耗資巨大，且誤報率較高，且對運動者也不可避免會帶來很大不便，因而并未能廣泛推行。

(3)利用視頻監測實現

現有溺水報警系統并未檢測部分隱形溺水特征信號(如在水面上頭部上仰，肢體靜止)，而這些線索對于監測的可靠性與溺水者的及時救助都是非常重要的。其次，現有系統僅依靠監測游泳者運動的消失來判斷溺水，因此當運動者僅僅是保持站立或者是慢速踩水時就有可能觸發報警進而錯誤報警。第三，現有系統均將攝像機安置于水面以下較深的地方。一般等到身體下沉到如此深度時，有可能游泳者已經處于溺水的最后階段，相應地留給救治的時間也已經不多。另外單純的水下攝像機的監測可能面對攝像機被游泳者身體或其它物體遮擋、水質混濁等問題。