一种智能游泳镜

摘要

本发明公开了一种智能游泳镜，包括镜体，镜体的两端设置有弹性带，且两个弹性带之间通过卡扣相连接，镜体的侧面通过磁铁吸附安装有智能系统装置，智能系统装置包括处理器、服务器设备、数据库和移动客户端，所述处理器的输出端通过无线收发器与服务器设备相连接，处理器的输出端还通过SIM卡芯片与移动客户端进行数据交互，用户佩戴智能游泳镜，游泳镜上的各种传感器实时将用户的生理信息上传给服务器中，佩戴的智能游泳镜也具有交互功能，服务器将一些设置的信息反映给游泳镜，并利用GPRS芯片及时定位位置，利用处理器进行处理并通过蓝牙天线及时传递出去，达到精准定位，通过SIM卡芯片向移动终端发送信息，以供用户得知具体生理状况。

权利要求

1.一种智能游泳镜，包括镜体(43)，所述镜体(43)的两端设置有弹性带(47)，且两个弹性带(47)之间通过卡扣(48)相连接，其特征在于：所述镜体(43)的侧面通过磁铁(44)吸附安装有智能系统装置(10)，所述智能系统装置(10)的外表面分别设置有充电触点(45)和导电触点(46)，所述智能系统装置(10)包括处理器(1)、服务器设备(3)、数据库(4)和移动客户端(6)，所述处理器(1)的输出端通过无线收发器(2)与服务器设备(3)相连接，所述服务器设备(3)的双向端口与数据库(4)相连接，所述处理器(1)的输出端还通过SIM卡芯片(5)与移动客户端(6)进行数据交互；

所述处理器(1)的双向端口通过IIC总线与运动检测器(7)相连接，所述运动检测器(7)的信号端与GPRS定位芯片(8)电性连接，所述GPRS定位芯片(8)的信号端反馈到处理器(1)的输入端，所述处理器(1)的输入端与矩阵按键(9)相连接，所述处理器(1)的输出端还通过NFC天线(11)与NFC标签(41)电性连接，所述处理器(1)的交互接口通过SPI总线与人机交互界面(15)相连接，所述处理器(1)的输入端还设置有SDRAM存储器(14)。

2.根据权利要求1所述的一种智能游泳镜，其特征在于：所述运动检测器(7)内部设置有运动传感器(19)，所述运动传感器(19)采用六轴传感器实现，所述运动传感器(19)输出端通过IIC总线与处理器(1)相连接，所述运动检测器(7)的内部还设置有位移传感器(20)和加速度传感器(21)，所述位移传感器(20)和加速度传感器(21)的反馈信号端均通过阈值设定模块(24)与数据采集模块(23)相连接，所述数据采集模块(23)的输出端通过预处理模块(22)反馈连接到处理器(1)的控制端。

3.根据权利要求1所述的一种智能游泳镜，其特征在于：所述人机交互界面(15)包括液晶显示屏(25)和警报器(26)，所述液晶显示屏(25)的控制端接收来自矩阵按键(9)的信号，所述警报器(26)的信号端接收来自处理器(1)的控制信号，所述人机交互界面(15)上还设置有3个导向按键，分别为导航键(27)、点选键(28)和返回键(29)。

4.根据权利要求1所述的一种智能游泳镜，其特征在于：所述GPRS定位芯片(8)还连接有主控模块(30)，所述主控模块(30)的输出端分别连接有GPS模块(31)、GSM模块(32)和显示模块(33)，所述GPS模块(31)和GSM模块(32)的输出端均连接串口通讯模块(34)，所述串口通讯模块(34)的输出端还通过RS232接线与处理器(1)相连接，所述GSM模块(32)的信号端与SIM卡芯片(5)相连接。

5.根据权利要求1所述的一种智能游泳镜，其特征在于：所述处理器(1)的输出端还通过蓝牙天线(35)与移动客户端(6)相连接。

6.根据权利要求1所述的一种智能游泳镜，其特征在于：所述人机交互界面(15)的液晶显示屏(25)上分别设置有脉搏显示界面(36)、计数界面(37)、运动状态界面(38)以及位置界面(39)，所述脉搏显示界面(36)、计数界面(37)、运动状态界面(38)以及位置界面(39)的输出信号均通过数据解析模块(40)与处理器(1)相连接。

7.根据权利要求1所述的一种智能游泳镜，其特征在于：所述处理器(1)的输入端还连接有心率检测设备(13)，所述心率检测设备(13)内置有心率检测传感器(42)，所述处理器(1)的电源端还连接有供电模块(12)。

8.根据权利要求7所述的一种智能游泳镜，其特征在于：所述供电模块(12)包括电源管理模块(16)，所述电源管理模块(16)的输入端连接有USB接口(17)，所述电源管理模块(16)的双向端口连接有电池组(18)。

说明书

一种智能游泳镜

技术领域

[0001] 本发明涉及游泳镜技术领域，具体为一种智能游泳镜。

背景技术

[0002] 随着经济的发展以及科技的进步，人们对于健康越来越重视，尤其是在夏天，大多数人都会选择游泳，但是对于一些水性不好或者儿童来说，游泳也存在一定的安全隐患，目前市场上还缺少一定的安全措施来降低这些安全隐患：

[0003] (1)目前，市场上对于游泳装备的使用很普遍，虽然也有很多游泳设备能够保护自己很好的游泳，但是这些设备只能起到辅助作用，对于游泳者的安全性能没法很好的保障；

[0004] (2)现有的游泳衣上几乎没有穿戴智能设备，缺少对于游泳者的健康状态以及心率检测设备；

[0005] (3)现有的游泳衣安全性能保障较差，对于一些水性较差的游泳者出现紧急事故时没法发出求救信号，不能做到及时救护游泳人员。

发明内容

[0006] 为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种智能游泳镜，采用智能穿戴设备，在游泳镜的侧面使用智能系统，能够及时检测游泳者的心率、游泳速度以及游泳状态，一旦发成险情，通过运动检测设备检测游泳者的运动位置，利用定位装置将位置信号通过处理器发送到移动终端，实现及时救护，使得游泳者的安全性能得到保障，且整个设备方便安装使用，实用性强，能有效的解决背景技术提出的问题。

[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能游泳镜，包括镜体，所述镜体的两端设置有弹性带，且两个弹性带之间通过卡扣相连接，所述镜体的侧面通过磁铁吸附安装有智能系统装置，所述智能系统装置的外表面分别设置有充电触点和导电触点，所
述智能系统装置包括处理器、服务器设备、数据库和移动客户端，所述处理器的输出端通过无线收发器与服务器设备相连接，所述服务器设备的双向端口与数据库相连接，所述数据
库采用交互式数据库结构设计，所述处理器的输出端还通过SIM卡芯片与移动客户端进行
数据交互；

[0008] 所述处理器的双向端口通过IIC总线与运动检测器相连接，所述运动检测器的信号端与GPRS定位芯片电性连接，所述GPRS定位芯片的信号端反馈到处理器的输入端，所述
处理器的输入端与矩阵按键相连接，所述处理器的输出端还通过NFC天线与NFC标签电性连
接，所述处理器的交互接口通过SPI总线与人机交互界面相连接，所述处理器的输入端还设置有SDRAM存储器。

[0009] 作为本发明一种有选的技术方案，所述运动检测器内部设置有运动传感器，所述运动传感器采用六轴传感器实现，所述运动传感器输出端通过IIC总线与处理器相连接，所述运动检测器的内部还设置有位移传感器和加速度传感器，所述位移传感器和加速度传感
器的反馈信号端均通过阈值设定模块与数据采集模块相连接，所述数据采集模块的输出端
通过预处理模块反馈连接到处理器的控制端。

[0010] 作为本发明一种有选的技术方案，所述人机交互界面包括液晶显示屏和警报器，所述液晶显示屏的控制端接收来自矩阵按键的信号，所述警报器的信号端接收来自处理器
的控制信号，所述人机交互界面上还设置有3个导向按键，分别为上导航键、点选键和下导航键。

[0011] 作为本发明一种有选的技术方案，所述GPRS定位芯片还连接有主控模块，所述主控模块的输出端分别连接有GPS模块、GSM模块和显示模块，所述GPS模块和GSM模块的输出
端均连接串口通讯模块，所述串口通讯模块的输出端还通过RS232接线与处理器相连接，所述GSM模块的信号端与SIM卡芯片性连接。

[0012] 作为本发明一种有选的技术方案，所述处理器的输出端还通过蓝牙天线与移动客户端相连接。

[0013] 作为本发明一种有选的技术方案，所述人机交互界面的液晶显示屏上分别设置有脉搏显示界面、计数界面、运动状态界面以及位置界面，所述脉搏显示界面、计数界面、运动状态界面以及位置界面的输出信号均通过数据解析模块与处理器相连接。

[0014] 作为本发明一种有选的技术方案，所述处理器的输入端还连接有心率检测设备和，所述心率检测设备内置有光电反射式模拟传感器，所述处理器的电源端还连接有供电
模块。

[0015] 作为本发明一种有选的技术方案，所述供电模块包括电源管理模块，所述电源管理模块的输入端连接有USB接口，所述电源管理模块的双向端口连接有电池组。

[0016] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0017] (1)本发明采用处理器作为整个智能系统的主控制器，通过检测游泳者的运动状态反馈调节人机交互界面的显示参数，根据运动传感器以及心率检测传感器检测数据，使
的人机交互界面能够显示出相应的数据，供游泳者参考；

[0018] (2)本发明通过安装在运动检测器内部的位移传感器以及加速度传感器检测游泳者距离水面的位移以及游泳速度，一旦超过所设定的云芝以及心率检测传感器反馈的数据
也出现大幅度变化，通过SIM卡芯片向移动终端发送信息，并利用警报器发出警报，使得周围人们能够及时意识到险情，尽快实施救援，同时，移动用户可以及时报警并参与救援，减少了溺水者的溺水时间，大大提高了游泳者的安全性能；

[0019] (3)本发明利用GPRS芯片及时定位位置，利用处理器进行处理并通过蓝牙天线及时传递出去，达到精准定位，同时，用户佩戴智能游泳镜，游泳镜上的各种传感器实时将用户的生理信息上传给服务器中，另外，其实佩戴的智能游泳镜也具有交互功能，服务器也可以将一些设置的信息反映给游泳镜，比如可以在将定时间点测量用户健康信息的时间点，
反映给游泳镜内部的智能系统上，以供用户得知具体的自定义的时间下的生理状况，并且
及时传递到用户的移动终端。

附图说明

[0020] 图1为本发明的整体结构示意图；

[0021] 图2为本发明的模块结构示意图

[0022] 图3为本发明的处理器结构示意图；

[0023] 图4为本发明的供电模块结构示意图；

[0024] 图5为本发明的运动检测器结构示意图；

[0025] 图6为本发明的人机交互界面结构示意图；

[0026] 图7为本发明的GPRS定位芯片结构示意图；

[0027] 图8为本发明的显示界面结构示意图；

[0028] 图9为本发明的GPRS定位接口电路图。

[0029] 图中：1-处理器；2-无线收发器；3-服务器设备；4-服务器设备；5-SIM卡芯片；6-移动客户端；7-运动检测器；8-GPRS定位芯片；9-矩阵按键；10-智能系统装置；11-NFC天线；12-供电模块；13-心率检测设备；14-SDRAM存储器；15-人机交互界面；16-电源管理模块；
17-USB接口；18-电池组；19-运动传感器；20-位移传感器；21-加速度传感器；22-预处理模块；23-数据采集模块；24-阈值设定模块；25-液晶显示屏；26-警报器；27-导航键；28-点选键；29-返回键；30-主控模块；31-GPS模块；32-GSM模块；33-显示模块；34-串口通讯模块；
35-蓝牙天线；36-脉搏显示界面；37-计数界面；38-运动状态界面；39-位置界面；40-数据解析模块；41-NFC标签；42-心率检测传感器；43-镜体；44-磁铁；45-充电触点；46-导电触点；
47-弹性带；48-卡扣。

具体实施方式

[0030] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0031] 以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「中」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向和位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

[0032] 实施例：

[0033] 如图1和图2所示，本发明提供了一种智能游泳镜，其特征在于：包括镜体43和智能系统装置10，所述智能系统装置10通过磁铁44吸附在镜体43的侧面上，所述镜体43采用防水材料作为外部壳体，在镜体43内部设置智能系统装置10的无线连接以及运动检测等芯片
设备，由于监测设备均采用集成化电路板设计，且在电路板的外部使用防水材料，防水性能好，使得游泳镜体具有深度防水的功能；

[0034] 所述智能系统装置10的外表面分别设置有充电触点45和导电触点46，所述镜体43的两端设置有弹性带47，且两个弹性带47之间通过卡扣48相连接，所述智能系统装置10通
过磁铁吸附在镜体的侧面上，所述智能系统装置10的外表面分别设置有充电触点和导电触
点，所述智能系统装置10包括处理器1、服务器设备3、数据库4和移动客户端6，所述与服务器设备3沟通大体分为两类：第一类是设置游泳镜的信息，即上传信息，服务器返回的是设置成功与否；第二类是从服务器设备3查询信息。但是根据具体的操作，可以分为登录的服务器操作以及其他类型的服务器操作；所述处理器1的输出端通过无线收发器2与服务器设
备3相连接，所述服务器设备3的双向端口与数据库4相连接，所述数据库4采用交互式数据
库结构设计，所述处理器1的输出端还通过SIM卡芯片5与移动客户端6进行数据交互，能够
实时反馈位置信息，达到精确定位的目的，为游泳者提供安全保障；

[0035] 如图3和图9所示，所述处理器1的双向端口通过IIC总线与运动检测器7相连接，所述处理器1采用NRF52832型号的处理器，所述运动检测器7的信号端与GPRS定位芯片8电性
连接，所述GPRS定位芯片8的信号端反馈到处理器1的输入端，所述处理器1的输入端与矩阵按键9相连接，所述处理器1的输出端还通过NFC天线11与NFC标签41电性连接，所述处理器1的交互接口通过SPI总线与人机交互界面15相连接，所述处理器1的输入端还设置有SDRAM
存储器14，所述处理器1的输出端还通过蓝牙天线35与移动客户端6相连接，所述处理器1的登录操作是根据用户名和密码，服务器设备3给移动客户端分配一个令牌及其他数据。这些令牌是以后与服务器沟通的重要信息，所以是需要数据存入的，利用SDRAM存储器14将这些信息存储起来，并且可以通过网络接口与服务器设备3相连接，通过服务器设备3通过数据
线将数据存在数据库上，所述处理器1集成了蓝牙模块和NFC模块，只需要外设蓝牙天线和
NFC天线，分别实现蓝牙通信和实现刷卡的功能。输入端由4枚按键组成，输出端有屏幕和背光、震动电机，实现人机交互功能。运动传感器采集智能游泳镜的加速度和角速度，为实现计步、睡眠监控功能提供硬件基础，实现计时的功能。

[0036] 所述游泳镜即为客户端，手机和后台服务器共同组成了服务端。游泳镜端负责运行APP、透明计算系统和操作系统，当游泳镜需要运行一个APP时，它向手机发送块流式执行请求，随后按需从手机端获取APP和用户数据，从而得到执行。游泳镜端主要实现透明计算的模块，在接口充分的情况下，可模块的方式加载进游泳镜系统中。用户通过游泳镜所提界面提交所需的计算和服务之后，手表通过蓝牙通信自动从手机上下载所需要的应用或数据
服务完成后，应用或数据将自动流失，无需手表后台继续支撑应用程序或存储数据，实现信息的安全性。手机作为透明计算服务器，作用就像制造工厂里存放零部件的仓库及其管理
系统一样，负责响应来自游泳镜端的请求，并将游泳镜端所需要的应用程序和数据动态形
式交互传输给游泳镜端，游泳镜的作用就像制造工厂中的生产车间，负责执巧应用程序，给用户提供所需要的服务，手机端相当于它连接的游泳镜的大型的虚拟存储系统，手机上的
存储的游泳镜应用程序越多，则用户可选择的计算服务就越多。为游泳镜提供运行使用的
APP，后端服务器则作为手机的扩展，管理人员存入了大量的APP和学生课程表和校园活动
信息，当手机需要下载一个APP或者学生所需要的信息时，通过无线网络下载到本地，从而为游泳镜加载APP做准备。游泳镜可以从多个手机上获取和加载应用程序，手机也可以为多个游泳镜提供应用程序和数据下载，实现小终端运行多软件的效果，提升游泳镜的可扩展
能力，能够根据游泳深度通过安装的APP实现溺水提醒功能，同时将位置信息数据传递到移动终端。

[0037] 如图3所示，所述处理器1的输入端还连接有心率检测设备13，所述心率检测设备13内置有心率检测传感器42，所述心率检测传感器42使用光学体积描记术来监测心率。游
泳镜通过背后的两颗LED灯和光敏二极管进行心率的监测。两颗LED灯可以发射绿色光线，
而光敏二极管则可以通过检测红色血液对绿光的吸收量来确定即时血液的流量。当心脏收
缩时，血液流量大，对绿光的吸收量就变大；反之，当心脏舒张时，血液流量小，对绿光的吸收量就变小。游泳镜通过每秒上百次的绿光照射和对绿光吸收量规律性变化的监测来分辨
心脏的跳动情况。

[0038] 所述处理器1的电源端还连接有供电模块12。所述供电模块12包括电源管理模块16，所述电源管理模块16的输入端连接有USB接口17，所述电源管理模块16的双向端口连接有电池组18，智能游泳镜采用锂电池供电并用USB接口充电。电源管理芯片完成恒流－恒压的充电功能、LCD功能、电池保护功能等，也可以通过蓝牙模块和NFC模块实现蓝牙互联和无线充电的效果，达到无线充电的目的。

[0039] 如图5所示，所述运动检测器7内部设置有运动传感器19，所述运动传感器19采用六轴传感器实现，所述运动传感器19采用LSM6DS33型号的传感器，利用运动传感器19实现
运动计步和睡眠监控，其功能是将机械位移转换成电信号，智能游泳镜中采用了运动传感
器获取游泳者的加速度和角速度值，所述运动传感器19输出端通过IIC总线与处理器1相连
接，所述运动检测器7的内部还设置有位移传感器20和加速度传感器21，所述位移传感器20和加速度传感器21的反馈信号端均通过阈值设定模块24与数据采集模块23相连接，所述数
据采集模块23的输出端通过预处理模块22反馈连接到处理器1的控制端，并且使用位移传
感器20和加速度传感器21检测人体在水中游动的位置，一旦人体在水中的位置低于一定距
离和一定时间时，根据阈值设定模块24设定的数据相比较，使得人体一定心率不规律或者
超过所设定的阈值时，即通过处理器对信号进行处理，并将警报信号通过SIM卡传递到移动终端，实现运动监控，为游泳者提供了健康保障。

[0040] 所述运动传感器19与处理器1之间通过IIC总线通信。处理器1发送配置指令给运动传感器19，运动传感器19将采集到的加速度和角速度值发送给处理器1。设定其通信硬件地址为化D4，通信开始之前先向相应从器件写入其硬件地址来激活从器件。方案中因MCU的硬件IIC与硬件SPI冲突，同时顾虑到能耗方面问题，通过操作上拉I/O来模拟IIC时序与从
器件通信。故设计了两个带外置上拉电阻的I/O端曰模拟SCL和SDA，并编写IIC基本操作函
数。

[0041] 如图6所示，所述人机交互界面15包括液晶显示屏25和警报器26，所述液晶显示屏25的控制端接收来自矩阵按键9的信号，所述警报器26的信号端接收来自处理器1的控制信
号，所述人机交互界面15上还设置有3个导向按键，分别为导航键27、点选键28和返回键29，所述交互界面上通过各类按键实现一定的功能操作，并将数据参数显示在液晶显示屏25
上。

[0042] 如图7所示，所述GPRS定位芯片8还连接有主控模块30，所述主控模块30的输出端分别连接有GPS模块31、GSM模块32和显示模块33，所述GPS模块31和GSM模块32的输出端均
连接串口通讯模块34，所述串口通讯模块34的输出端还通过RS232接线与处理器1相连接，
所述GSM模块32的信号端与SIM卡芯片5相连接，所述定位终端通过GPS模块31接收GPS消息，实现GPS定位。同时能够通过GSM模块32的网络服务提供商提供的定位功能实现GSM网络定
位的功能。监控中心主要实现对GPS消息的处理和对定位终端的监控，整个定位过程是用户向定位终端发送位置请求，定位终端接收到定位请求后同时通过GPS模块31和GSM模块32获
取GPS消息和GSM网络位置消息，然后定位终端将网络定位消息回送给位置请求者，并同时
将GPS消息和GSM网络位置消息通过GPRS或者短消息发送给监控中心。监控中心将GPS和GSM
网络位置消息处理并转换成为较为精确的位置消息以后发送给位置请求者，该系统既能够
结合GPS和GSM网络定位的优点，又克服了他们各自的不足，定位性能明显提高。

[0043] 如图8所示，所述人机交互界面15的液晶显示屏25上分别设置有脉搏显示界面36、计数界面37、运动状态界面38以及位置界面39，所述脉搏显示界面36、计数界面37、运动状态界面38以及位置界面39的输出信号均通过数据解析模块40与处理器1相连接，所述液晶
显示屏25分别设置脉搏显示界面36、计数界面37、运动状态界面38以及位置界面39便于观
看游泳者的状态，能够更好的保证游泳者的安全，人机交互界面15在需要显示数据时才打
开显示，其他情况下处于关闭状态，数据在控制器的存储器内部存储器，一旦需要打开，才调用当前数据进行显示，有效的降低了液晶界面在水流震动下损伤，由于整个游泳镜体均
采用防水材料以及橡胶材料结合制作而成，有效的防止了水分和灰尘进入，实现了三防的
功能，延长了游泳镜的使用寿命。

[0044] 综上所述，本发明的主要特点在于：

[0045] (1)本发明采用处理器作为整个智能系统的主控制器，通过检测游泳者的运动状态反馈调节人机交互界面的显示参数，根据运动传感器以及心率检测传感器检测数据，使
的人机交互界面能够显示出相应的数据，供游泳者参考；

[0046] (2)本发明通过安装在运动检测器内部的位移传感器以及加速度传感器检测游泳者距离水面的位移以及游泳速度，一旦超过所设定的云芝以及心率检测传感器反馈的数据
也出现大幅度变化，通过SIM卡芯片向移动终端发送信息，并利用警报器发出警报，使得周围人们能够及时意识到险情，尽快实施救援，同时，移动用户可以及时报警并参与救援，减少了溺水者的溺水时间，大大提高了游泳者的安全性能；

[0047] (3)本发明利用GPRS芯片及时定位位置，利用处理器进行处理并通过蓝牙天线及时传递出去，达到精准定位，同时，用户佩戴智能游泳镜，游泳镜上的各种传感器实时将用户的生理信息上传给服务器中，另外，其实佩戴的智能游泳镜也具有交互功能，服务器也可以将一些设置的信息反映给游泳镜，比如可以在将定时间点测量用户健康信息的时间点，
反映给游泳镜内部的智能系统上，以供用户得知具体的自定义的时间下的生理状况，并且
及时传递到用户的移动终端。

[0048] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有
变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。