智能辅助游泳产品创意研究

王硕（宁夏大学体育学院 宁夏 银川 750021）

伴随着社会的进步，人民的物质生活越来越好，人们的生活观念也越来越开明、越来越科学化。游泳运动可增强心肌功能，增强抵抗力，减轻体重，美容养颜。游泳运动已成了一种普遍的休闲方式，越来越多的人把它列入了自己的健康计划中。然而，从国内的数据来看，游泳馆的事故发生概率还是比较高的。在游泳馆的安全工作中，安全第一，防范为主，更要将安全设备、防护措施等作为泳池安全管理工作的根本，智能辅助游泳或许可以助一臂之力。

1、游泳设备配备存在的共性问题

1.1、设备的使用年限较长

游泳池的设备老化问题，包括设备的损坏，功能的丧失，性能的退化，以及存在的安全风险。设备的损伤主要是设备外壳的断裂，零件的断裂等。设备功能失败是指一种设备不能正常工作，无法实现预期的功能。设备的性能衰退主要体现在生产效率的降低和运行速度的降低。在设备运行中存在的安全隐患，如漏电，起火等。游泳馆设备的老化将对游泳馆的正常运营造成一系列的麻烦与隐患，为了保证游泳馆的安全和平稳运行，必须对设备进行维修和更换。

1.2、设备维修滞后问题

（1）设备老化。游泳场地设施长期运行，缺少维修保养，易发生老化现象。游泳池内的水泵、过滤器等设施长期运行，容易发生损坏，从而影响了水质的洁净和循环；（2）水质方面的问题。由于设施的不维修，泳池的水质不断恶化。比如，当水泵不能正常工作时，水里的杂质就得不到很好地过滤，造成水的混浊，对游泳运动员的健康和安全产生影响；（3）照明装置失效。游泳场地内的灯具是要经常保养的，若不及时保养，灯就会烧毁，灯也会变暗，影响运动员的视觉效果；（4）淋浴器失效。游泳场地的淋浴器要经常保养，保养不好，会造成喷头阻塞或温度不能调整，给游泳的人带来不便。因此，如果不及时维修，很容易造成设施老化，水质问题，照明设备故障。

1.3、设备安全性

首先，游泳池的边沿要有防滑装置，以避免游泳运动员在滑溜的地上滑倒；其次，要定期检查游泳池的水质，以保证其符合卫生要求，以免游泳者因水质问题而染病；另外，游泳池内的水深标志应明显，便于游泳者了解水深，防止溺水。此外，泳池内的设施，如滑槽、跳台等，也要时常检查，以确定它们的构造是否稳固，以免出现意外。同时，为保证游泳运动员的安全，还需要有专门的救生员。因此，为保证游泳运动员的安全，必须对游泳场地设施的安全给予足够的关注。

2、基于物联网和大数据的智能辅助游泳产品

2.1、智能型水上浮板

智能型水上动力浮板，由环保材质及高密度防水箱体组成，具有良好的亲肤性，可对电池及核心部件进行有效的保护。使用无线传感器网络系统、RFID、局域网，安全性方面，采用了物联网技术，内置于水面浮动板的红外线人体传感器和定位系统。在用户与传感器相接触的时候，该智能芯片会将检测到的数据通过无线方式上传到网络终端，用户可以通过手机监控自己的心率等生理状况和路径轨迹。当红外线侦测系统侦测到使用者与机身之间有一段距离后，浮动板便会停止运作，漂浮于水上，而浮板两边的把手则会以与伸缩手环相似的方式弹出硬式手环，且能自动调整到顾客的腕径，并能与使用者的手腕相扣，使身体与浮动板相结合，避免使用者抽筋，脱力等意外发生。

2.2、智能型儿童游泳圈

将网络技术与儿童保护泳圈结合，提升了泳具的科技附加值。其产品采用当前最热门的大数据技术，如Hadoop、HDFS、YARN 等大数据基础设施，Spark 等大数据计算框架技术，Flume+Logstash+Kibana 等大数据日志收集技术。生产的智能游泳圈，以智能化为主，所有的游泳圈都有定位距离、安全监控、身体指标监测等功能，这跟现在的大数据、人工智能、云计算有很大的关系。

（1）位置-距离监控。每一个孩子的游泳圈，都将配有一个专用的，防水的智能手环，可以让孩子的父母看到孩子和父母之间的距离。一旦超出安全范围，就会启动警报系统，提醒父母注意可能存在的危险；

（2）安全性监控。凡是与安全测试有关的技术，都离不开传感器。在游泳圈上安装传感器，将感知层、传输层和应用层等关键技术融入到游泳圈的传感器中，实现对游泳圈所在位置的实时监控。当水位过高或者泳圈异常时，感应设备会自动启动警报系统。每一个游泳圈都有一个独立的ID 号码，通过大数据进行统一管理，一旦有警报，就会在手环上显示出来；

（3）机体指标的监控。儿童游泳圈的作用就是测试人体的氧气供应情况和心跳频率。在一般条件下，测量呼吸时都要做气道压的监测，因为气道压力太大，易导致肺泡受损，心脏输出量减少。测量呼吸时可使用U 形管水柱、压力表、压力传感器等。该系统具有体积小、精度高、惯性小等特点，能够对呼吸道内的压力进行持续的测量，并将其转化成对应的电信号，并通过内置在泳圈内的智能芯片进行测量。利用泳圈内的气压感应装置，不间断地监控孩子的呼吸状态，如果孩子的呼吸有任何不正常的地方，安全感应装置就能感应到，自动打开警报，使孩子们能在最短时间内获得救援。

2.3、智能型移动泳池

（1）充气泳池。充气泳池是一种家用移动泳池，它采用了对环境友好的PVC 加丝网织物，它有着美丽的外表和相对平滑的外表。其选用的材料是加厚的，更坚固、更安全。加厚PU 面料，柔软、厚实、不易撕裂。充气立墙及气垫，质地柔软，可保障宝宝双脚的安全性，且与一般的单层泳池相比，隔热性能更佳；

（2）托架式泳池。该泳池采用钢框架与聚醚乙烯—乙烯布相结合的结构。池体以钢管为支撑，池体是高频焊接而成，池体由精编池内的尼龙精编两面PVC 涂布组成。它的撕裂强度高，耐磨性好，耐老化，外形美观，安装方便，使用安全，卫生，不需要专门的场地。立柱式泳池一般是矩形的，也可以根据场地的面积来选择合适的大小；

（3）组合式泳池。组合式泳池是一种以工业流水线方式制造零件，可灵活组装、拆装的新型钢结构泳池。因为它是一种完全工业化的产品，它的每一个组件都是在工厂里经过专门的加工工艺进行研发和生产的，因此，在现场只需很少的组装工作，就可以将整个游泳项目建设完毕，并将其投入使用，这极大地提升了装配式泳池的建设效率。这样可以减少游泳池的后期运行和维修费用，也可以减少场地建设的时间。

2.4、智能化游泳池的安防监控

游泳馆的智能安全监测系统主要包括三个部分，分别是实时监测视频图像采集，用户端的手环对用户的身体信息和按键信息进行检测，中央控制端对摄像机和手环传输的数据进行接收，对数据进行显示和判定。三方合力，建立起一套实时、高效的游泳馆监控体系。

为便于携带及探测有关参数，在水下探测时，将使用者状态以手环的方式呈现。手环的色彩种类繁多，制造时可按需调节。设计一款以蓝色为主色调的监视器手环，手环的外形像是一块手表，手环的长度可以调节。手环的前面板上嵌入了一个小型的触控屏幕，可以显示使用者的身体指数以及时间状况。在屏幕的下方插入一个网卡，它可以将网络连接起来并传送数据。在其旁设有一按键，方便使用者在紧急情况下求助，且不容易被误触。在触摸屏的下面还有一只能够发出声响的蜂鸣器，在按下求救按钮后会自动报警，准确地确定目标位置。手环周围均匀地镶嵌着各种感应器，既方便了监测使用者的生理参数，又让手环看起来既美观又便携。

针对水下作业人员的呼吸、温度检测困难的问题，对游泳运动员进行血压、心率等指标的检测，并对其进行提示，这样做是为了人在遇到紧急状况时，或者是在溺水时忘记按下按钮，从而导致事故的发生。在突发事件中，可将其划分为数据异常的被动求助与用户主动求助两种类型。首先，在潜水时，通过对心跳、血压等生理参数进行检测，一旦运动员的脉搏、血压异常，系统就会给出相应的警告；其次，当用户在使用过程中出现诸如心悸、眩晕、小腿抽筋等症状时，可以通过按键拨打紧急求助电话，节省时间，迅速施救。

2.5、智能游泳衣

依据人体力学，当外界的水作用于人体时，智能自救式泳装的流线设计与人利用身体及四肢在水里移动前进的规律相吻合，可显著提高游泳运动员在水里的向前、向上动作的协调性。我们要知道，水的密度远高于空气，所以在水里，人承受的压强要比在空气中大得多，而且水的深度会给人的胸腔和腹部带来更大的压力，导致肺部缺氧，导致呼吸困难。因此，我们在泳装上添加了一个晶片传感系统，可以实时、高效地监测佩戴者的心跳和呼吸频率。此外，本项目还计划在智能救生服上增加GPS 全球定位和5G 通信等功能，并对其进行了优化，提高了防水和抗信号屏蔽能力，方便用户在任何水域进行救援。针对智能自救式泳装的便利性，本项目拟参考以往厂商推出的传统防溺服器材，归纳其长处，并加以改进，选用耐摩擦、耐腐蚀、透气性能好的织物。此外，最重要的一点，就是这种可自救泳衣的自救安全原理，泳装的外层由多层可充气的高级防水渗透材料组成，并通过与泳装内的芯片传感系统，根据使用者的心跳频率自动实时分析使用者所处的安全系数。

2.6、智能潜水面具

伴随着海上游泳的兴起，潜水已经成为一种流行的探险项目。但这又是一个对装备要求很高的体育项目，其中最重要的就是潜水镜。1924 年，人们就用玻璃来制作潜水镜。但在如今这个信息时代，继续使用这种实物装备，已经不能满足用户的需求了。这款精致的潜水面具将带给潜水者一种崭新的潜水感受。全罩式的设计，360°全景视野，人性化的操作面板，并配有选择的应用程式，可让潜水员随时掌握潜水深度、周边压力、气候等资料。潜水员也可以选择与其他装备相结合的方式，也可以选择与氧气罐相结合的深度潜水。在下潜之前，先设置一个潜点，然后按照路线返回，就可以避免迷路。在特殊的天气环境下，能见度会降低，甚至还可以利用灯光，发出求援信号。此装备还配有骨导耳机，即使不懂手语，也能在水下进行交流，既能欣赏优美的音乐，又能体会到沟通的乐趣。

3、游泳产品未来的发展方向

3.1、可持续发展

未来的游泳装备将会更多地关注环境保护与可持续发展。这些措施包括：在泳池及设备上应用环境友好的材料，采取节约能源的科技来降低能耗，另外，为了降低对传统能源的依赖，游泳馆也会大力提倡利用太阳能、风力等可再生能源。与此同时，游泳馆将重点放在降低二氧化碳排放量上，并在交通、施工等方面，采取了相应的措施来降低二氧化碳排放量。另外，在今后的比赛中，也要强化垃圾的分类与循环利用，以降低对环境的污染。总而言之，在今后的比赛中，游泳馆将会以一种绿色、可持续的方式，为广大市民提供健康、安全、可持续的游泳经验。

3.2、技术创新

随着科学技术的发展，在今后的游泳场地中，科学技术的创新元素将会越来越多地被运用。首先，在对游泳场地的运行进行全面的管理与监测的基础上，提出一种新的、智能化的、可扩展的系统。实现水质、温度、空气品质的自动化控制，保证游泳池的安全和舒适。同时，通过对游泳馆内人流的实时监控，为管理人员提供精确的数据分析，方便制定正确的决策；其次，虚拟现实与增强现实技术将带给游泳运动员更多的身临其境的感受。在游戏中，运动员可以在水中畅游，体验各种不同的泳姿，从而增强了游泳的乐趣与挑战性。而增强现实技术通过在泳池内的墙上投射出相关的教学视频，以帮助运动员更好地掌握技术与姿态。同时，也希望能进一步研发更多的泳技与监控器材，以提升泳技的有效性与安全性。比如，智能泳镜可以实时监控运动员的心跳、呼吸、游泳的速率，从而为运动员提供个性化的指导。智能手环可以记录运动员在水中的运动轨迹，以及所消耗的卡路里，让运动员对自己的训练进展有一个清晰的了解。