智能輔助游泳產品創意研究

王碩（寧夏大學體育學院 寧夏 銀川 750021）

伴隨著社會的進步，人民的物質生活越來越好，人們的生活觀念也越來越開明、越來越科學化。游泳運動可增強心肌功能，增強抵抗力，減輕體重，美容養顏。游泳運動已成了一種普遍的休閑方式，越來越多的人把它列入了自己的健康計劃中。然而，從國內的數據來看，游泳館的事故發生概率還是比較高的。在游泳館的安全工作中，安全第一，防范為主，更要將安全設備、防護措施等作為泳池安全管理工作的根本，智能輔助游泳或許可以助一臂之力。

1、游泳設備配備存在的共性問題

1.1、設備的使用年限較長

游泳池的設備老化問題，包括設備的損壞，功能的喪失，性能的退化，以及存在的安全風險。設備的損傷主要是設備外殼的斷裂，零件的斷裂等。設備功能失敗是指一種設備不能正常工作，無法實現預期的功能。設備的性能衰退主要體現在生產效率的降低和運行速度的降低。在設備運行中存在的安全隱患，如漏電，起火等。游泳館設備的老化將對游泳館的正常運營造成一系列的麻煩與隱患，為了保證游泳館的安全和平穩運行，必須對設備進行維修和更換。

1.2、設備維修滯后問題

（1）設備老化。游泳場地設施長期運行，缺少維修保養，易發生老化現象。游泳池內的水泵、過濾器等設施長期運行，容易發生損壞，從而影響了水質的潔凈和循環；（2）水質方面的問題。由于設施的不維修，泳池的水質不斷惡化。比如，當水泵不能正常工作時，水里的雜質就得不到很好地過濾，造成水的混濁，對游泳運動員的健康和安全產生影響；（3）照明裝置失效。游泳場地內的燈具是要經常保養的，若不及時保養，燈就會燒毀，燈也會變暗，影響運動員的視覺效果；（4）淋浴器失效。游泳場地的淋浴器要經常保養，保養不好，會造成噴頭阻塞或溫度不能調整，給游泳的人帶來不便。因此，如果不及時維修，很容易造成設施老化，水質問題，照明設備故障。

1.3、設備安全性

首先，游泳池的邊沿要有防滑裝置，以避免游泳運動員在滑溜的地上滑倒；其次，要定期檢查游泳池的水質，以保證其符合衛生要求，以免游泳者因水質問題而染病；另外，游泳池內的水深標志應明顯，便于游泳者了解水深，防止溺水。此外，泳池內的設施，如滑槽、跳臺等，也要時常檢查，以確定它們的構造是否穩固，以免出現意外。同時，為保證游泳運動員的安全，還需要有專門的救生員。因此，為保證游泳運動員的安全，必須對游泳場地設施的安全給予足夠的關注。

2、基于物聯網和大數據的智能輔助游泳產品

2.1、智能型水上浮板

智能型水上動力浮板，由環保材質及高密度防水箱體組成，具有良好的親膚性，可對電池及核心部件進行有效的保護。使用無線傳感器網絡系統、RFID、局域網，安全性方面，采用了物聯網技術，內置于水面浮動板的紅外線人體傳感器和定位系統。在用戶與傳感器相接觸的時候，該智能芯片會將檢測到的數據通過無線方式上傳到網絡終端，用戶可以通過手機監控自己的心率等生理狀況和路徑軌跡。當紅外線偵測系統偵測到使用者與機身之間有一段距離后，浮動板便會停止運作，漂浮于水上，而浮板兩邊的把手則會以與伸縮手環相似的方式彈出硬式手環，且能自動調整到顧客的腕徑，并能與使用者的手腕相扣，使身體與浮動板相結合，避免使用者抽筋，脫力等意外發生。

2.2、智能型兒童游泳圈

將網絡技術與兒童保護泳圈結合，提升了泳具的科技附加值。其產品采用當前最熱門的大數據技術，如Hadoop、HDFS、YARN 等大數據基礎設施，Spark 等大數據計算框架技術，Flume+Logstash+Kibana 等大數據日志收集技術。生產的智能游泳圈，以智能化為主，所有的游泳圈都有定位距離、安全監控、身體指標監測等功能，這跟現在的大數據、人工智能、云計算有很大的關系。

（1）位置-距離監控。每一個孩子的游泳圈，都將配有一個專用的，防水的智能手環，可以讓孩子的父母看到孩子和父母之間的距離。一旦超出安全范圍，就會啟動警報系統，提醒父母注意可能存在的危險；

（2）安全性監控。凡是與安全測試有關的技術，都離不開傳感器。在游泳圈上安裝傳感器，將感知層、傳輸層和應用層等關鍵技術融入到游泳圈的傳感器中，實現對游泳圈所在位置的實時監控。當水位過高或者泳圈異常時，感應設備會自動啟動警報系統。每一個游泳圈都有一個獨立的ID 號碼，通過大數據進行統一管理，一旦有警報，就會在手環上顯示出來；

（3）機體指標的監控。兒童游泳圈的作用就是測試人體的氧氣供應情況和心跳頻率。在一般條件下，測量呼吸時都要做氣道壓的監測，因為氣道壓力太大，易導致肺泡受損，心臟輸出量減少。測量呼吸時可使用U 形管水柱、壓力表、壓力傳感器等。該系統具有體積小、精度高、慣性小等特點，能夠對呼吸道內的壓力進行持續的測量，并將其轉化成對應的電信號，并通過內置在泳圈內的智能芯片進行測量。利用泳圈內的氣壓感應裝置，不間斷地監控孩子的呼吸狀態，如果孩子的呼吸有任何不正常的地方，安全感應裝置就能感應到，自動打開警報，使孩子們能在最短時間內獲得救援。

2.3、智能型移動泳池

（1）充氣泳池。充氣泳池是一種家用移動泳池，它采用了對環境友好的PVC 加絲網織物，它有著美麗的外表和相對平滑的外表。其選用的材料是加厚的，更堅固、更安全。加厚PU 面料，柔軟、厚實、不易撕裂。充氣立墻及氣墊，質地柔軟，可保障寶寶雙腳的安全性，且與一般的單層泳池相比，隔熱性能更佳；

（2）托架式泳池。該泳池采用鋼框架與聚醚乙烯—乙烯布相結合的結構。池體以鋼管為支撐，池體是高頻焊接而成，池體由精編池內的尼龍精編兩面PVC 涂布組成。它的撕裂強度高，耐磨性好，耐老化，外形美觀，安裝方便，使用安全，衛生，不需要專門的場地。立柱式泳池一般是矩形的，也可以根據場地的面積來選擇合適的大小；

（3）組合式泳池。組合式泳池是一種以工業流水線方式制造零件，可靈活組裝、拆裝的新型鋼結構泳池。因為它是一種完全工業化的產品，它的每一個組件都是在工廠里經過專門的加工工藝進行研發和生產的，因此，在現場只需很少的組裝工作，就可以將整個游泳項目建設完畢，并將其投入使用，這極大地提升了裝配式泳池的建設效率。這樣可以減少游泳池的后期運行和維修費用，也可以減少場地建設的時間。

2.4、智能化游泳池的安防監控

游泳館的智能安全監測系統主要包括三個部分，分別是實時監測視頻圖像采集，用戶端的手環對用戶的身體信息和按鍵信息進行檢測，中央控制端對攝像機和手環傳輸的數據進行接收，對數據進行顯示和判定。三方合力，建立起一套實時、高效的游泳館監控體系。

為便于攜帶及探測有關參數，在水下探測時，將使用者狀態以手環的方式呈現。手環的色彩種類繁多，制造時可按需調節。設計一款以藍色為主色調的監視器手環，手環的外形像是一塊手表，手環的長度可以調節。手環的前面板上嵌入了一個小型的觸控屏幕，可以顯示使用者的身體指數以及時間狀況。在屏幕的下方插入一個網卡，它可以將網絡連接起來并傳送數據。在其旁設有一按鍵，方便使用者在緊急情況下求助，且不容易被誤觸。在觸摸屏的下面還有一只能夠發出聲響的蜂鳴器，在按下求救按鈕后會自動報警，準確地確定目標位置。手環周圍均勻地鑲嵌著各種感應器，既方便了監測使用者的生理參數，又讓手環看起來既美觀又便攜。

針對水下作業人員的呼吸、溫度檢測困難的問題，對游泳運動員進行血壓、心率等指標的檢測，并對其進行提示，這樣做是為了人在遇到緊急狀況時，或者是在溺水時忘記按下按鈕，從而導致事故的發生。在突發事件中，可將其劃分為數據異常的被動求助與用戶主動求助兩種類型。首先，在潛水時，通過對心跳、血壓等生理參數進行檢測，一旦運動員的脈搏、血壓異常，系統就會給出相應的警告；其次，當用戶在使用過程中出現諸如心悸、眩暈、小腿抽筋等癥狀時，可以通過按鍵撥打緊急求助電話，節省時間，迅速施救。

2.5、智能游泳衣

依據人體力學，當外界的水作用于人體時，智能自救式泳裝的流線設計與人利用身體及四肢在水里移動前進的規律相吻合，可顯著提高游泳運動員在水里的向前、向上動作的協調性。我們要知道，水的密度遠高于空氣，所以在水里，人承受的壓強要比在空氣中大得多，而且水的深度會給人的胸腔和腹部帶來更大的壓力，導致肺部缺氧，導致呼吸困難。因此，我們在泳裝上添加了一個晶片傳感系統，可以實時、高效地監測佩戴者的心跳和呼吸頻率。此外，本項目還計劃在智能救生服上增加GPS 全球定位和5G 通信等功能，并對其進行了優化，提高了防水和抗信號屏蔽能力，方便用戶在任何水域進行救援。針對智能自救式泳裝的便利性，本項目擬參考以往廠商推出的傳統防溺服器材，歸納其長處，并加以改進，選用耐摩擦、耐腐蝕、透氣性能好的織物。此外，最重要的一點，就是這種可自救泳衣的自救安全原理，泳裝的外層由多層可充氣的高級防水滲透材料組成，并通過與泳裝內的芯片傳感系統，根據使用者的心跳頻率自動實時分析使用者所處的安全系數。

2.6、智能潛水面具

伴隨著海上游泳的興起，潛水已經成為一種流行的探險項目。但這又是一個對裝備要求很高的體育項目，其中最重要的就是潛水鏡。1924 年，人們就用玻璃來制作潛水鏡。但在如今這個信息時代，繼續使用這種實物裝備，已經不能滿足用戶的需求了。這款精致的潛水面具將帶給潛水者一種嶄新的潛水感受。全罩式的設計，360°全景視野，人性化的操作面板，并配有選擇的應用程式，可讓潛水員隨時掌握潛水深度、周邊壓力、氣候等資料。潛水員也可以選擇與其他裝備相結合的方式，也可以選擇與氧氣罐相結合的深度潛水。在下潛之前，先設置一個潛點，然后按照路線返回，就可以避免迷路。在特殊的天氣環境下，能見度會降低，甚至還可以利用燈光，發出求援信號。此裝備還配有骨導耳機，即使不懂手語，也能在水下進行交流，既能欣賞優美的音樂，又能體會到溝通的樂趣。

3、游泳產品未來的發展方向

3.1、可持續發展

未來的游泳裝備將會更多地關注環境保護與可持續發展。這些措施包括：在泳池及設備上應用環境友好的材料，采取節約能源的科技來降低能耗，另外，為了降低對傳統能源的依賴，游泳館也會大力提倡利用太陽能、風力等可再生能源。與此同時，游泳館將重點放在降低二氧化碳排放量上，并在交通、施工等方面，采取了相應的措施來降低二氧化碳排放量。另外，在今后的比賽中，也要強化垃圾的分類與循環利用，以降低對環境的污染。總而言之，在今后的比賽中，游泳館將會以一種綠色、可持續的方式，為廣大市民提供健康、安全、可持續的游泳經驗。

3.2、技術創新

隨著科學技術的發展，在今后的游泳場地中，科學技術的創新元素將會越來越多地被運用。首先，在對游泳場地的運行進行全面的管理與監測的基礎上，提出一種新的、智能化的、可擴展的系統。實現水質、溫度、空氣品質的自動化控制，保證游泳池的安全和舒適。同時，通過對游泳館內人流的實時監控，為管理人員提供精確的數據分析，方便制定正確的決策；其次，虛擬現實與增強現實技術將帶給游泳運動員更多的身臨其境的感受。在游戲中，運動員可以在水中暢游，體驗各種不同的泳姿，從而增強了游泳的樂趣與挑戰性。而增強現實技術通過在泳池內的墻上投射出相關的教學視頻，以幫助運動員更好地掌握技術與姿態。同時，也希望能進一步研發更多的泳技與監控器材，以提升泳技的有效性與安全性。比如，智能泳鏡可以實時監控運動員的心跳、呼吸、游泳的速率，從而為運動員提供個性化的指導。智能手環可以記錄運動員在水中的運動軌跡，以及所消耗的卡路里，讓運動員對自己的訓練進展有一個清晰的了解。