本發(fā)明涉及智能救援，具體為一種基于大數(shù)據(jù)的智能救生圈綜合管理控制系統(tǒng)。

背景技術：

1、隨著水上活動日益增多，溺水事故頻發(fā)，傳統(tǒng)的智能救生圈雖然在一定程度上提供了救援手段，但存在諸多不足。目前市面上的智能救生圈雖然采用了一些先進技術，如gps定位、自動充氣、遙控操作等，但仍然存在一些技術難題和使用限制。

2、現(xiàn)有智能救生圈通常配備有自動充氣機制，設計初衷是為了在發(fā)生溺水時迅速為游泳者提供浮力支持。然而，這種設計在游泳過程中會導致一些問題，主要表現(xiàn)為：游泳者進行跳水或潛水時，會意外觸發(fā)智能救生圈的自動充氣機制。這不僅會干擾游泳者，還對其造成不必要的恐慌。同時，現(xiàn)有的智能救生圈觸發(fā)自動充氣機制對用戶進行應急救援后，無法做到及時通知游泳館工作人員，且無法給到工作人員的精準位置，可能導致用戶因體力透支無法自行離開溺水水域，長時間得不到外在救援而引起二次溺水的危險。

3、因此，設計精準判斷和高效救援的一種基于大數(shù)據(jù)的智能救生圈綜合管理控制系統(tǒng)是很有必要的。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于大數(shù)據(jù)的智能救生圈綜合管理控制系統(tǒng)，以解決上述背景技術中提出的問題。

2、為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：一種基于大數(shù)據(jù)的智能救生圈綜合管理控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)收集模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、管理控制模塊，所述數(shù)據(jù)收集模塊適用于游泳館場景下對用戶游泳期間相關數(shù)據(jù)進行采集并進行初步分析；所述數(shù)據(jù)分析模塊用于對所述數(shù)據(jù)收集模塊收集到的用戶游泳期間相關數(shù)據(jù)進行分析并判斷是否存在用戶溺水嫌疑，所述數(shù)據(jù)收集模塊與數(shù)據(jù)分析模塊電連接；所述管理控制模塊用于實時監(jiān)控游泳池各個區(qū)域的具體情況，控制啟動智能救生圈進行充氣，并向游泳館工作人員快速預警響應，所述管理控制模塊與數(shù)據(jù)分析模塊電連接。

3、根據(jù)上述技術方案，所述數(shù)據(jù)收集模塊包括用戶注冊信息收集模塊、浸水數(shù)據(jù)收集模塊、生命體征數(shù)據(jù)收集模塊、水壓數(shù)據(jù)收集模塊、位置數(shù)據(jù)收集模塊；所述用戶注冊信息收集模塊用于收集用戶個人基本信息和游泳熟練度數(shù)據(jù)；所述浸水數(shù)據(jù)收集模塊用于收集用戶在游泳期間的浸水數(shù)據(jù)；所述生命體征數(shù)據(jù)收集模塊用于收集用戶在游泳或者潛水時的心率變化數(shù)據(jù)；所述水壓數(shù)據(jù)收集模塊用于收集用戶在游泳過程中的水壓變化數(shù)據(jù)；所述位置數(shù)據(jù)收集模塊用于收集智能救生圈和落水者的位置數(shù)據(jù)。

4、根據(jù)上述技術方案，所述浸水數(shù)據(jù)收集模塊包括水浸傳感器和計時單元一，所述水浸傳感器用于檢測智能救生圈是否與水接觸，所述計時單元一根據(jù)觸發(fā)信號進行計時；所述生命體征數(shù)據(jù)收集模塊包括心率傳感器和計時單元二，所述心率傳感器用于監(jiān)測用戶的心率變化，所述計時單元二根據(jù)觸發(fā)信號進行計時；所述水壓數(shù)據(jù)收集模塊包括水壓傳感器和計時單元三，所述水壓傳感器用于監(jiān)測水對用戶身體的壓力變化，所述計時單元三根據(jù)觸發(fā)信號進行計時。

5、根據(jù)上述技術方案，所述位置數(shù)據(jù)收集模塊包括區(qū)域劃分子模塊、rfid讀取器和攝像子模塊，所述區(qū)域劃分子模塊用于將水域劃分為多個小區(qū)域；所述rfid讀取器用于建立區(qū)域內(nèi)與智能救生圈的位置信息傳輸，攝像子模塊用于捕捉區(qū)域內(nèi)用戶溺水的實時畫面。

6、根據(jù)上述技術方案，所述數(shù)據(jù)分析模塊包括數(shù)據(jù)整合模塊、數(shù)據(jù)結(jié)合分析模塊和溺水判定模塊，所述數(shù)據(jù)整合模塊用于將來自不同傳感器的數(shù)據(jù)合并成一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集；所述數(shù)據(jù)結(jié)合分析模塊用于對所述數(shù)據(jù)整合模塊整合的數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)化為直觀的圖表，結(jié)合不同參數(shù)，為溺水判定提供數(shù)據(jù)支持；所述溺水判定模塊用于利用所述數(shù)據(jù)結(jié)合分析模塊提供的分析結(jié)果判定用戶是否溺水。

7、根據(jù)上述技術方案，所述數(shù)據(jù)整合模塊包括數(shù)據(jù)接收子模塊和數(shù)據(jù)處理子模塊，所述數(shù)據(jù)接收子模塊用于接收所述數(shù)據(jù)整合模塊整理好的數(shù)據(jù)集；所述數(shù)據(jù)處理子模塊用于分析水壓數(shù)據(jù)對溺水判定的影響。

8、根據(jù)上述技術方案，所述管理控制模塊包括狀態(tài)監(jiān)控報警模塊和自動充氣模塊，所述狀態(tài)監(jiān)控報警模塊用于查看所述攝像模塊捕捉的實時畫面，檢測異常情況，在必要時觸發(fā)報警，所述狀態(tài)監(jiān)控報警模塊與位置數(shù)據(jù)收集模塊電連接；所述自動充氣模塊用于給智能救生圈充氣。

9、根據(jù)上述技術方案，所述智能救生圈綜合管理控制系統(tǒng)包括以下步驟：

10、用戶佩戴智能救生圈進入游泳館開始游泳；

11、步驟s1：響應到智能救生圈啟動信號，數(shù)據(jù)收集模塊采集用戶游泳期間的浸水數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)、心率變化時間、水壓數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)、實時畫面；

12、步驟s2：調(diào)取當前用戶的系統(tǒng)注冊信息，捕獲用戶的游泳熟練度登記等級di，其中i＝1、2、…、n，根據(jù)當前用戶游泳熟練度等級di在系統(tǒng)預設數(shù)據(jù)庫中匹配對應的溺水判斷標準；實時接收浸水數(shù)據(jù)，當水浸傳感器持續(xù)觸發(fā)感應計時jt≥bi，或者當實時采集連續(xù)觸發(fā)感應信號次數(shù)js≥ci，則判斷當前用戶存在溺水可能，輸出判斷信號觸發(fā)時刻tk，系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)分析模塊啟動，對用戶數(shù)據(jù)進一步分析；其中溺水判斷標準為水浸傳感器持續(xù)觸發(fā)感應信號持續(xù)bi秒以上或水浸傳感器連續(xù)觸發(fā)感應信號次數(shù)ci以上，其中i＝1、2、…、n，其中連續(xù)觸發(fā)的標準為前后觸發(fā)時間間隔低于tl秒；

13、步驟s3：獲取用戶tk-10時刻的心率值yl，其中tk-10的單位為秒，當yl≤y0時，其中y0為用戶正常狀態(tài)下的標準心率值，獲取用戶tk時刻的心率值yz，其中tk的單位為秒，利用公式計算得到心率上升斜率值kx；

14、當kx≤k0時，其中k0為正常的心率變化閾值，則判斷用戶不處于溺水狀態(tài)；

15、當kx>k0時，則判斷用戶處于溺水狀態(tài)；

16、步驟s4：利用位置數(shù)據(jù)收集模塊收集用戶的精確位置；

17、步驟s5：當yl>y0時，建立水壓繪圖表，數(shù)據(jù)處理模塊篩選出圖表中呈上升區(qū)間段的水壓圖表區(qū)間，對每個圖表區(qū)間進行一個歸類，計算出數(shù)值波動情況；

18、步驟s6：綜合分析判斷結(jié)果，當存在溺水狀態(tài)時，溺水判定模塊輸出電信號給管理控制模塊，自動充氣模塊立即觸發(fā)智能救生圈的充氣裝置，狀態(tài)監(jiān)控報警模塊向救生員發(fā)送緊急警報信息并實時查看用戶溺水狀態(tài)，警報信息包括小區(qū)域內(nèi)用戶的精確位置、用戶溺水風險數(shù)據(jù)，收到警報信息后，救生員迅速趕往用戶溺水位置進行救援。

19、根據(jù)上述技術方案，所述步驟s4進一步包括以下步驟：

20、步驟s41：將游泳池劃分若干組小區(qū)域，每組小區(qū)域的底部部署設置有rfid讀取器，負責捕獲處于區(qū)域內(nèi)的rfid標簽發(fā)送的信號，當判斷用戶處于溺水狀態(tài)時，各區(qū)域內(nèi)的rfid讀取器追蹤處于溺水狀態(tài)用戶的智能救生圈捆綁的rfid標簽的信號地址，用戶所在區(qū)域底部的rfid讀取器響應接收到追蹤信號后，向系統(tǒng)進行標識提醒，使工作人員根據(jù)標識提醒快速得到用戶所在區(qū)域，從而獲得處于溺水狀態(tài)的用戶精確位置，同步調(diào)取響應到追蹤信號的rfid讀取器所在區(qū)域的放大監(jiān)控畫面。

21、根據(jù)上述技術方案，所述步驟s5進一步包括以下步驟：

22、步驟s51：以計時單元三計時時間為橫軸，計時單元三計時時間所對應的水壓值fy為縱軸建立平面直角坐標系，在平面直角坐標系上每間隔周期1秒繪制數(shù)據(jù)點，依次連接所有繪制點，形成平面直角坐標折線圖；數(shù)據(jù)處理模塊設定最小連續(xù)時間點數(shù)nb，連續(xù)nb個時間點的水壓值fy依次增大f(t1)<f(t2)<f(t3)<...<f(tp)，其中f(tp)表示時間tp對應的水壓值，則判斷從t1到tp這段時間為上升區(qū)間段；根據(jù)上升區(qū)間段的時間長度sd進行分類，其中sd＝0、1、2、...、n，小幅時間上升區(qū)間為：上升時間長度在0-5秒，中等時間上升區(qū)間為：上升時間長度在5-10秒，長時間上升區(qū)間為：上升時間長度在10秒以上；該歸類中共有n個上升區(qū)間段，采集歸類中所有上升區(qū)間段的前后端點對應的水壓值fqi、fhi，以及前后端點所對應的tqi、thi，利用公式計算得到目標區(qū)間段的上升斜率值ki，然后通過公式計算得到同一歸類中所有上升區(qū)間段的平均斜率則數(shù)值波動情況的計算公式為：

23、

24、當s2≤s0時，其中s0為正常的數(shù)值波動閾值，則判斷用戶不處于溺水狀態(tài)；

25、當s2>s0時，則判斷用戶處于溺水狀態(tài)。

26、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所達到的有益效果是：本發(fā)明，通過設置有數(shù)據(jù)收集模塊，數(shù)據(jù)分析模塊和管理控制模塊，根據(jù)用戶的游泳熟練度等級在系統(tǒng)預設數(shù)據(jù)庫中匹配對應的溺水判斷標準，并通過計算心率上升斜率值和數(shù)值波動情況，提高溺水判斷準確性；根據(jù)判斷結(jié)果迅速觸發(fā)智能救生圈的充氣裝置，并向救生員發(fā)送警報信息，實現(xiàn)了精準判斷和高效救援的作用。