[发明专利]一种基于肌电信号的智能溺水报警方法与系统

说明书

本发明公开了一种基于肌电信号的智能溺水报警方法与系统，包括：数据采集模块、肌电信号预处理模块、肌电信号特征提取模块、肌电信号分类模块、肌电信号状态分析模块、报警器模块、气囊弹出模块和中央救援云平台模块；本发明根据肌电信号具有在一定程度上预测使用者意图与肌肉疲劳的特点，通过采集不同肌肉部位的多路肌电信号，将多路肌电信号进行处理分析进而获取溺水状态，实现准确率高且实时性好的溺水状态判断。基于自动充气式的弹出气囊，解决了现有溺水救援产品救援不及时，成功率低的问题。本发明的穿戴式防水肌电信号采集装置与自救装置，应用不受场景限制，解决了开放性水域救援盲区的问题，提升救援成功率。

技术领域

本发明属于溺水安全救援领域，具体涉及一种基于肌电信号的智能溺水报警方法与系统。

背景技术

近年来，游泳运动在现代人中越来越受欢迎，游泳是现代人最为流行的一种运动的方式，选择游泳这项运动的人群越来越广泛。但在游泳中，由于人为或各种突发的因素，溺水意外时有发生，尤其对于初学者或少年，溺水发生的几率更是大大增加。实际情况里，当溺水事故发生时，往往并非没有监护人或救生员，而是救生员在第一时间很难发现和识别，在黄金时间完成救援是至关重要。目前市场上现有的救生产品分为以下两类：

(1)第一类为结构设计上的救生产品

该类采用手动触发弹出式结构设计，此类产品相对于以往的传统救生衣，漂浮板，其体积更小，更便携，用户体验感更好，但此类产品的弊端为由于其主动触发式的结构设计，往往人在紧急情况下处于因呼吸道进水无法呼救的状态，也无法经过理性思考再去触发开关使用产品自救，尤其是儿童群体自身性质更不适用此类产品。此外导致溺水的情况较为复杂，当用户受伤或是受到攻击等此类危急情况时，再去主动触发使用产品的可能性较低。综上所述此类产品的局限性较高，利用率较低。

现有技术如中国专利申请202011133592.6的技术，对于现有的防溺水报警手环，解决了传统救援防护范围小，可靠性不高的问题：由于依靠救生员巡视实现防护，实际有效作用区域受限于救生员的数量和救生员观察的范围；当溺水者沉入水中或溺水者没有及时发出报警信号，救生员不能及时发现，就错过了最好的营救时机。其弊端一方面在于人为手动控制报警和自救对于溺水者的要求较高，要求溺水者有一定意识和自救能力，另一方面其虽然不再依靠救生员的数量和救生员的观察范围，但是其要求发出的报警信号能被附近的人看到，当溺水者附近无人或者人比较少的时候，报警信号就会出现不被人接收到的问题，导致救援不及时。

(2)第二类为智能报警系统产品

此类产品大多为架设相机，通过监测游泳者是否有溺水等不正常动作，从而判断其是否溺水。但是因为人的行为动作复杂，正常动作和溺水动作界限划分不明显，往往会出现误判的情况。另外这种方式需要在水下架设多个摄像头，成本较高，同时游泳人群之间会存在相互遮挡等监控盲区。综上，这种基于视频监测的智能报警系统弊端明显。

现有技术如中国专利申请201711240813.8的技术，该溺水监控报警系统，利用影像获取装置实时获取被监控区域内的影像并传输至处理单元，处理单元根据被监控区域内的影像，获取被监控区域内所有动态目标的行为，当动态目标的行为超出预设的安全行为的范围时，处理单元产生报警信息并传输至无线通讯装置，同时控制报警装置播放报警信息。

但现有基于视觉的技术是需通过检测视频中的关键点，提取关键点的特征进行人体行为识别，其中一部分关键点是由背景噪声产生，环境影响大，鲁棒性差；另外算法复杂度高，通过关键点检测估计人体姿态，进而判断游泳状态，其实时性差。此系统需使用大量相机，架设成本高，不适用于在开阔性水域进行监控，并且会产生监控死角问题，导致救援不及时。以上问题导致该方法实用性下降。