一种基于肌电信号的智能溺水报警方法与系统技术方案

本发明专利技术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；本发明专利技术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。本发明专利技术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。提升救援成功率。提升救援成功率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于肌电信号的智能溺水报警方法与系统


[0001]本专利技术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。

技术介绍

[0002]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：
[0003](1)第一类为结构设计上的救生产品
[0004]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于肌电信号的智能溺水报警系统，其特征在于：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；所述的数据采集模块用于实时采集用户游泳时候的肌电信号，通过防水肌电电极对预先设置的肌肉位点进行信号采集，通过无线传输的方式实时获取用户游泳时的产生的多路肌电信号；多路肌电信号传输至肌电信号预处理模块中；肌电信号预处理模块用于消除所述多路肌电信号传输过程中的杂波干扰，通过预处理算法对所述多路肌电信号预处理去除噪声；并将去除噪声的多路肌电信号传输至肌电信号特征提取模块中；肌电信号特征提取模块用于获取肌电信号动作段的时域频域特征，通过肌电信号动作段信号强度大于休息段的信号强度获取肌电信号动作段的位置，利用时域特征提取算法获取肌电信号动作段的时域特征，频域特征提取算法获取肌电信号动作段的频域特征，并将所述肌电信号动作段的时域特征和频域特征进行融合，获取所述多路肌电信号融合特征；肌电信号分类模块用于根据所述多路肌电信号融合特征，计算得到多路肌电信号的分类结果，所述分类结果为正常或异常；通过将所述多路肌电信号融合特征分别输入到预先训练好的分类网络，由分类网络对所述多路肌电信号融合特征进行处理识别，获取所述多路肌电信号的分类结果；肌电信号状态分析模块用于对多路肌电信号特征分类结果进行组合分析，根据输出的分类结果实现对判断用户游泳状态的判断；肌电信号状态分析模块与报警器模块连接，报警器模块分别与气囊弹出模块和中央救援云平台模块连接。2.根据权利要求1所述的一种基于肌电信号的智能溺水报警系统，其特征在于：报警器模块用于报警发出声音，报警器模块包含人为关闭功能，若在预设时间内报警器被人为关闭，则代表用户未溺水是系统误判，则报警器停止报警。3.根据权利要求1所述的一种基于肌电信号的智能溺水报警系统，其特征在于：气囊弹出模块的控制触发装置打开二氧化碳气瓶，二氧化碳气体充满气囊，实现溺水人员自救。4.根据权利要求1所述的一种基于肌电信号的智能溺水报警系统，其特征在于：中央救援云平台模块，用于根据所述智能腕式救援装置嵌入式处理器发出的报警信息，分析报警信息并派出救援队伍，实现对溺水人员的精准救援。5.利用权利要求1
‑
4任一所述系统进行的一种基于肌电信号的智能溺水报警方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S10：多路肌电信号采集；步骤S20：肌电信号预处理；步骤S30：肌电信特征提取；步骤S40：肌电信号分类；步骤S50：肌电信号状态分析；步骤S60：报警器模块启动；步骤S70：气囊弹出模块启动；步骤S80：中央救援云平台模块启动。6.根据权利要求5所述的一种基于肌电信号的智能溺水报警方法，其特征在于：步骤
S10的肌电采集设备类型是干电极肌电传感器、湿电级肌电传感器、粘贴式肌电传感器、绑带式肌电传感器等其中的一种或多种，多路肌电信号的采集位置是手腕、大臂、小臂、大腿、小腿、前胸、后背处并将防水肌电电极集成到泳衣。7.根据权利要求5所述的一种基于肌电信号的智能溺水报警方法，其特征在于：步骤S20中的预处理算法采用小波变换、滤波或盲信号分离；本实施方式对所述多路肌电信号进行ICA预处理操作；具体包括以下步骤:步骤S210:接收步骤S10中由防水肌电电极采集到的多路肌电信号；步骤S220:利用ICA独立成分分析算法对所述多路肌电信号预处理去除噪声；首先，对所述多路肌电信号数据进行中心化，然后，对其进行白化去相关性操作，获取相互独立的多路肌电信号，计算方法如公式(1)所示：其中使用特征值分解来得到E特征向量矩阵和D特征值对角矩阵；最后，根据公式(2)，得到降噪后的肌电信号；其中w表示盲源信号分离的解混矩阵；步骤S230:从所述步骤S220中获取预处理后的多路肌电数据，将其输入到步骤S30。8.根据权利要求5所述的一种基于肌电信号的智能溺水报警方法，其特征在于：步骤S30提取时域幅值和频域频谱进行分析；具体包括以下步骤：步骤S310:从所述步骤S230中获取预处理后的多路肌电信号数据；步骤S320:根据公式(3)，对所述步骤S310中各个通道肌电数据进行求和，形成一条新的通道；其中，E
sum
(t)表示多通道叠加后的结果，n表示通道数；利用筛查窗windows_1以一定步长在新通道上进行滑动，提取肌电信号的局部极大值；若E
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文利，张健一，王宇飞，赵庭松，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：