智能輔助游泳產(chǎn)品創(chuàng)意研究

王碩（寧夏大學(xué)體育學(xué)院 寧夏 銀川 750021）

伴隨著社會的進步，人民的物質(zhì)生活越來越好，人們的生活觀念也越來越開明、越來越科學(xué)化。游泳運動可增強心肌功能，增強抵抗力，減輕體重，美容養(yǎng)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(nèi)的數(shù)據(jù)來看，游泳館的事故發(fā)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(shè)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(shè)備配備存在的共性問題

1.1、設(shè)備的使用年限較長

游泳池的設(shè)備老化問題，包括設(shè)備的損壞，功能的喪失，性能的退化，以及存在的安全風(fēng)險。設(shè)備的損傷主要是設(shè)備外殼的斷裂，零件的斷裂等。設(shè)備功能失敗是指一種設(shè)備不能正常工作，無法實現(xiàn)預(yù)期的功能。設(shè)備的性能衰退主要體現(xiàn)在生產(chǎn)效率的降低和運行速度的降低。在設(shè)備運行中存在的安全隱患，如漏電，起火等。游泳館設(shè)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(wěn)運行，必須對設(shè)備進行維修和更換。

1.2、設(shè)備維修滯后問題

（1）設(shè)備老化。游泳場地設(shè)施長期運行，缺少維修保養(yǎng)，易發(fā)生老化現(xiàn)象。游泳池內(nèi)的水泵、過濾器等設(shè)施長期運行，容易發(fā)生損壞，從而影響了水質(zhì)的潔凈和循環(huán)；（2）水質(zhì)方面的問題。由于設(shè)施的不維修，泳池的水質(zhì)不斷惡化。比如，當水泵不能正常工作時，水里的雜質(zhì)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(chǎn)生影響；（3）照明裝置失效。游泳場地內(nèi)的燈具是要經(jīng)常保養(yǎng)的，若不及時保養(yǎng)，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(jīng)常保養(yǎng)，保養(yǎng)不好，會造成噴頭阻塞或溫度不能調(diào)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(shè)施老化，水質(zhì)問題，照明設(shè)備故障。

1.3、設(shè)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(zhì)，以保證其符合衛(wèi)生要求，以免游泳者因水質(zhì)問題而染??；另外，游泳池內(nèi)的水深標志應(yīng)明顯，便于游泳者了解水深，防止溺水。此外，泳池內(nèi)的設(shè)施，如滑槽、跳臺等，也要時常檢查，以確定它們的構(gòu)造是否穩(wěn)固，以免出現(xiàn)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(shè)施的安全給予足夠的關(guān)注。

2、基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的智能輔助游泳產(chǎn)品

2.1、智能型水上浮板

智能型水上動力浮板，由環(huán)保材質(zhì)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(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、RFID、局域網(wǎng)，安全性方面，采用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，內(nèi)置于水面浮動板的紅外線人體傳感器和定位系統(tǒng)。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(shù)據(jù)通過無線方式上傳到網(wǎng)絡(luò)終端，用戶可以通過手機監(jiān)控自己的心率等生理狀況和路徑軌跡。當紅外線偵測系統(tǒng)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(huán)相似的方式彈出硬式手環(huán)，且能自動調(diào)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(jié)合，避免使用者抽筋，脫力等意外發(fā)生。

2.2、智能型兒童游泳圈

將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與兒童保護泳圈結(jié)合，提升了泳具的科技附加值。其產(chǎn)品采用當前最熱門的大數(shù)據(jù)技術(shù)，如Hadoop、HDFS、YARN 等大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，Spark 等大數(shù)據(jù)計算框架技術(shù)，F(xiàn)lume+Logstash+Kibana 等大數(shù)據(jù)日志收集技術(shù)。生產(chǎn)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(jiān)控、身體指標監(jiān)測等功能，這跟現(xiàn)在的大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算有很大的關(guān)系。

（1）位置-距離監(jiān)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(huán)，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(tǒng)，提醒父母注意可能存在的危險；

（2）安全性監(jiān)控。凡是與安全測試有關(guān)的技術(shù)，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(yīng)用層等關(guān)鍵技術(shù)融入到游泳圈的傳感器中，實現(xiàn)對游泳圈所在位置的實時監(jiān)控。當水位過高或者泳圈異常時，感應(yīng)設(shè)備會自動啟動警報系統(tǒng)。每一個游泳圈都有一個獨立的ID 號碼，通過大數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，一旦有警報，就會在手環(huán)上顯示出來；

（3）機體指標的監(jiān)控。兒童游泳圈的作用就是測試人體的氧氣供應(yīng)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(jiān)測，因為氣道壓力太大，易導(dǎo)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(tǒng)具有體積小、精度高、慣性小等特點，能夠?qū)粑纼?nèi)的壓力進行持續(xù)的測量，并將其轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的電信號，并通過內(nèi)置在泳圈內(nèi)的智能芯片進行測量。利用泳圈內(nèi)的氣壓感應(yīng)裝置，不間斷地監(jiān)控孩子的呼吸狀態(tài)，如果孩子的呼吸有任何不正常的地方，安全感應(yīng)裝置就能感應(yīng)到，自動打開警報，使孩子們能在最短時間內(nèi)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(huán)境友好的PVC 加絲網(wǎng)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(zhì)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(jié)合的結(jié)構(gòu)。池體以鋼管為支撐，池體是高頻焊接而成，池體由精編池內(nèi)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(wèi)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(jù)場地的面積來選擇合適的大??；

（3）組合式泳池。組合式泳池是一種以工業(yè)流水線方式制造零件，可靈活組裝、拆裝的新型鋼結(jié)構(gòu)泳池。因為它是一種完全工業(yè)化的產(chǎn)品，它的每一個組件都是在工廠里經(jīng)過專門的加工工藝進行研發(fā)和生產(chǎn)的，因此，在現(xiàn)場只需很少的組裝工作，就可以將整個游泳項目建設(shè)完畢，并將其投入使用，這極大地提升了裝配式泳池的建設(shè)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(shè)的時間。

2.4、智能化游泳池的安防監(jiān)控

游泳館的智能安全監(jiān)測系統(tǒng)主要包括三個部分，分別是實時監(jiān)測視頻圖像采集，用戶端的手環(huán)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(huán)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行接收，對數(shù)據(jù)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(jiān)控體系。

為便于攜帶及探測有關(guān)參數(shù)，在水下探測時，將使用者狀態(tài)以手環(huán)的方式呈現(xiàn)。手環(huán)的色彩種類繁多，制造時可按需調(diào)節(jié)。設(shè)計一款以藍色為主色調(diào)的監(jiān)視器手環(huán)，手環(huán)的外形像是一塊手表，手環(huán)的長度可以調(diào)節(jié)。手環(huán)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(shù)以及時間狀況。在屏幕的下方插入一個網(wǎng)卡，它可以將網(wǎng)絡(luò)連接起來并傳送數(shù)據(jù)。在其旁設(shè)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(fā)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(huán)周圍均勻地鑲嵌著各種感應(yīng)器，既方便了監(jiān)測使用者的生理參數(shù)，又讓手環(huán)看起來既美觀又便攜。

針對水下作業(yè)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(dǎo)致事故的發(fā)生。在突發(fā)事件中，可將其劃分為數(shù)據(jù)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(shù)進行檢測，一旦運動員的脈搏、血壓異常，系統(tǒng)就會給出相應(yīng)的警告；其次，當用戶在使用過程中出現(xiàn)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(jié)省時間，迅速施救。

2.5、智能游泳衣

依據(jù)人體力學(xué)，當外界的水作用于人體時，智能自救式泳裝的流線設(shè)計與人利用身體及四肢在水里移動前進的規(guī)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(xié)調(diào)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(dǎo)致肺部缺氧，導(dǎo)致呼吸困難。因此，我們在泳裝上添加了一個晶片傳感系統(tǒng)，可以實時、高效地監(jiān)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(yōu)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(tǒng)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(nèi)的芯片傳感系統(tǒng)，根據(jù)使用者的心跳頻率自動實時分析使用者所處的安全系數(shù)。

2.6、智能潛水面具

伴隨著海上游泳的興起，潛水已經(jīng)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(xù)使用這種實物裝備，已經(jīng)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(shè)計，360°全景視野，人性化的操作面板，并配有選擇的應(yīng)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(jié)合的方式，也可以選擇與氧氣罐相結(jié)合的深度潛水。在下潛之前，先設(shè)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(huán)境下，能見度會降低，甚至還可以利用燈光，發(fā)出求援信號。此裝備還配有骨導(dǎo)耳機，即使不懂手語，也能在水下進行交流，既能欣賞優(yōu)美的音樂，又能體會到溝通的樂趣。

3、游泳產(chǎn)品未來的發(fā)展方向

3.1、可持續(xù)發(fā)展

未來的游泳裝備將會更多地關(guān)注環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展。這些措施包括：在泳池及設(shè)備上應(yīng)用環(huán)境友好的材料，采取節(jié)約能源的科技來降低能耗，另外，為了降低對傳統(tǒng)能源的依賴，游泳館也會大力提倡利用太陽能、風(fēng)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(yīng)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(huán)利用，以降低對環(huán)境的污染?？偠灾?，在今后的比賽中，游泳館將會以一種綠色、可持續(xù)的方式，為廣大市民提供健康、安全、可持續(xù)的游泳經(jīng)驗。

3.2、技術(shù)創(chuàng)新

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在今后的游泳場地中，科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)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(jiān)測的基礎(chǔ)上，提出一種新的、智能化的、可擴展的系統(tǒng)。實現(xiàn)水質(zhì)、溫度、空氣品質(zhì)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(nèi)人流的實時監(jiān)控，為管理人員提供精確的數(shù)據(jù)分析，方便制定正確的決策；其次，虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實技術(shù)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(zhàn)性。而增強現(xiàn)實技術(shù)通過在泳池內(nèi)的墻上投射出相關(guān)的教學(xué)視頻，以幫助運動員更好地掌握技術(shù)與姿態(tài)。同時，也希望能進一步研發(fā)更多的泳技與監(jiān)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(jiān)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(dǎo)。智能手環(huán)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(xùn)練進展有一個清晰的了解。