一种基于区块链的溺水监测方法和系统与流程

1.本发明涉及区块链技术领域，尤其涉及一种基于区块链的溺水监测方法和系统。


背景技术：

2.随着社会发展水平的不断提高和人类知识水平的不断进步，人们越来越认识到运动对于身体健康的重要性。游泳作为一种人们普遍喜爱的健身运动，能够提高人体免疫力，改善人们的呼吸系统和肌肉强度，然而由于水下运动的特殊性，游泳者容易发生溺水的风险。在游泳过程中，不论是游泳者泳技的不足还是特殊情况(抽筋、碰撞受伤和眩晕)的发生，都容易导致溺水事件。若没有及早的发现溺水者，极易导致溺水者溺水时间过长而死亡。
3.随着溺水死亡的比例逐年上升以及溺水事件的危害不断扩散，如何减少溺水对游泳者的伤害也成为社会普遍关注的问题之一。为了解决上述问题，现有技术通常通过溺水监测设备(例如溺水监测手环)对游泳者的人体体征进行监测。例如现有的一种基于无线通信的溺水检测系统，通过溺水监测手环实时监测游泳者的游泳状态，当溺水监测手环监测到游泳者的溺水相关的人体体征超出固定的人体体征阈值时，判定该游泳者处于溺水状态；此时溺水监测手环发出报警信息；报警基站实时接收报警信息并向安全员报警；安全员接收报警信息进行紧急救援。
4.虽然上述方式能够监测溺水者的溺水状态，但是现有的溺水监测手环更多选用固定的数值作为一般游泳者的标准监测阈值，在这种情况下的监测结果精度较差。而溺水是一个突发过程，若监测精度差则容易导致对溺水的游泳者的施救不及时，游泳者存在生命风险。


技术实现要素：

5.本发明提供一种基于区块链的溺水监测方案，旨在解决现有技术提供的技术方案存在的溺水监测精度较差，容易导致对游泳者施救不及时，游泳者存在生命风险的问题。
6.为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提出了一种基于区块链的溺水监测方法，包括：
7.可穿戴通信设备当检测到游泳者下水时，实时监测游泳者的体征信息和姿态信息；
8.可穿戴通信设备根据区块链提供的唯一标识符，从云端存储系统中调取历史体征信息，得到标准体征阈值范围；
9.可穿戴通信设备判断体征信息是否处于标准体征阈值范围；
10.若体征信息处于标准体征阈值范围、且姿态信息正常，则可穿戴通信设备确定游泳者处于正常游泳状态，根据唯一标识符将本次体征信息上传至云端存储系统；或者，
11.若体征信息超出标准体征阈值范围、且姿态信息异常，则可穿戴通信设备确定游泳者处于溺水状态，可穿戴通信设备发出溺水报警信号。
12.优选的，上述溺水监测方法，在可穿戴通信设备根据区块链提供的唯一标识符，从云端存储系统中调取历史体征信息的步骤之前还包括：
13.云端存储系统根据可穿戴通信设备的注册信息生成注册文档；
14.云端存储系统对注册文档进行哈希计算，得到哈希摘要；
15.云端存储系统将哈希摘要存入区块链，根据哈希摘要生成唯一标识符。
16.优选的，上述溺水监测方法中，可穿戴通信设备根据区块链提供的唯一标识符，从云端存储系统中调取历史体征信息的步骤包括：
17.云端存储系统当检测到可穿戴通信设备登录时，使用区块链提供的唯一标识符对可穿戴通信设备进行验证；
18.当可穿戴通信设备验证通过时，云端存储系统从注册文档中提取历史体征信息。
19.优选的，上述溺水监测方法中，若体征信息超出标准体征阈值范围、且姿态信息异常，则可穿戴通信设备确定游泳者处于溺水状态，可穿戴通信设备发出溺水报警信号的步骤包括：
20.可穿戴通信设备计算体征信息对应的瞬时体征变化率和姿态信息对应的姿态摆动幅度；
21.可穿戴通信设备判断瞬时体征变化率是否超出预设最大变化率，以及姿态摆动幅度是否超出预设最大摆动幅度；
22.若瞬时体征变化率超出预设最大变化率，且姿态摆动幅度超出预设最大摆动幅度，则可穿戴通信设备发送溺水初期报警信号；
23.或者，
24.若姿态摆动幅度未超出预设最大摆动幅度，则可穿戴通信设备判断瞬时体征变化率是否小于预设最小变化率，以及姿态摆动幅度小于预设最小摆动幅度；
25.若瞬时体征变化率小于预设最小变化率，且姿态摆动幅度小于预设最小摆动幅度，则可穿戴通信设备发送重度溺水报警信号。
26.优选的，上述溺水监测方法中，根据唯一标识符将本次体征信息上传至云端存储系统的步骤包括：
27.可穿戴通信设备根据本次体征信息的最大值和最小值，计算本次体征信息对应的标准体征阈值范围；
28.可穿戴通信设备根据唯一标识符，将标准体征阈值范围发送至验证服务器和云端存储系统；
29.验证服务器和云端存储系统分别对标准体征阈值范围进行哈希计算，得到标准体征阈值范围对应的哈希摘要；
30.验证服务器判断哈希摘要是否相同；
31.验证服务器若判定哈希摘要相同，则将哈希摘要上传至区块链进行存储，云端存储系统存储标准体征阈值范围。
32.优选的，上述溺水监测方法中，可穿戴通信设备根据本次体征信息的最高值和最低值，计算本次体征信息对应的标准体征阈值范围的步骤包括：
33.可穿戴通信设备计算本次体征信息最大值的平均值和最小值的平均值；
34.使用本次体征信息最大值的平均值和最小值的平均值，计算得到标准体征阈值范
围；
35.将标准体征阈值合并为体征阈值集合，上传至验证服务器和云端存储系统。
36.优选的，上述溺水监测方法，在可穿戴通信设备判断体征信息是否处于标准体征阈值范围的步骤之前还包括：
37.当可穿戴通信设备未得到标准体征阈值范围时，可穿戴通信设备接收用户的体征信息或获取本地预存的体征信息；
38.可穿戴通信设备根据体征信息生成初设标准体征阈值范围。
39.优选的，上述溺水监测方法，在可穿戴通信设备发出溺水报警信号的步骤之后，还包括：
40.可穿戴通信设备开启浮力保护装置和语音提示装置；
41.使用浮力保护装置调整游泳者的姿态信息；
42.使用语音提示装置调整游泳者的体征信息。
43.根据本发明的第二方面，本发明还提供了一种基于区块链的溺水监测系统，包括：
44.可穿戴通信设备、区块链和云端存储系统；其中，
45.可穿戴通信设备，用于当检测到游泳者下水时，实时监测游泳者的体征信息和姿态信息；
46.区块链，用于为可穿戴通信设备提供唯一标识符；
47.可穿戴通信设备，还用于根据唯一标识符，从云端存储系统中调取历史体征信息，得到标准体征阈值范围；
48.可穿戴通信设备，还用于判断体征信息是否处于标准体征阈值范围；
49.若体征信息处于标准体征阈值范围、且姿态信息正常，则可穿戴通信设备，还用于确定游泳者处于正常游泳状态，根据唯一标识符将本次体征信息上传至云端存储系统；或者，
50.若体征信息超出标准体征阈值范围、且姿态信息异常，则可穿戴通信设备，还用于确定游泳者处于溺水状态，发出溺水报警信号。
51.优选的，上述溺水监测系统中，可穿戴通信设备，具体用于根据本次体征信息的最大值和最小值，计算本次体征信息对应的标准体征阈值范围；
52.可穿戴通信设备，具体还用于根据唯一标识符，将标准体征阈值范围发送至验证服务器和云端存储系统；
53.验证服务器和云端存储系统，还用于分别对标准体征阈值范围进行哈希计算，得到标准体征阈值范围对应的哈希摘要；
54.验证服务器，还用于判断哈希摘要是否相同；
55.验证服务器，还用于若判定哈希摘要相同时，将哈希摘要上传至区块链进行存储，云端存储系统存储标准体征阈值范围。
56.综上，本发明提供的基于区块链的溺水监测方案，通过实时监测游泳者的体征信息和姿态信息，然后根据区块链提供的唯一标识符从云端存相同调取前次特征信息，从而得到标准体征阈值范围，因为标准体征阈值范围是根据游泳者的历史体征信息得到的，因此该标准体征阈值范围能够适用于具体的游泳者，根据具体游泳者的身体体征确定，能够适用于不同身体状况的游泳者，溺水监测精度更高；然后可穿戴通信设备判断体征信息是
否处于标准体征阈值范围内，若是则确定游泳者处于正常游泳状态，根据该唯一标识符将本次体征信息上传至云端存储系统中，作为历史体征信息；当超出标准体征阈值范围且姿态信息异常，那么可穿戴通信设备此时就能够准确地确定游泳者溺水，这样可穿戴通信设备发送溺水报警信号，能够提高溺水监测的准确度，从而解决现有技术中溺水监测阈值固定，大部分游泳者使用同一溺水监测阈值，导致溺水监测精度差，容易出现施救不及时，造成生命危险的问题。
附图说明
57.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
58.图1是本发明实施例提供的第一种基于区块链的溺水监测方法的流程示意图；
59.图2是本发明实施例提供的第二种基于区块链的溺水监测方法的流程示意图；
60.图3是图1所示实施例提供的一种历史体征信息的调取方法的流程示意图；
61.图4是图1所示实施例提供的一种本次体征信息的上传方法的流程示意图；
62.图5是图4所示实施例提供的一种标准体征阈值范围的计算方法的流程示意图；
63.图6是图1所示实施例提供的一种溺水报警信号的发送方法的流程示意图；
64.图7是本发明实施例提供的第三种基于区块链的溺水监测方法的流程示意图；
65.图8是本发明实施例提供的第四种一种基于区块链的溺水监测方法的流程示意图；
66.图9是本发明实施例提供的一种云端存储系统的sdid架构示意图；
67.图10是本发明实施例提供的一种基于区块链的溺水监测系统的结构示意图。
68.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
69.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
70.本发明实施例的主要解决的技术问题是：
71.现有的溺水监测手环更多选用固定的数值作为一般游泳者的标准监测阈值，在这种情况下的监测结果精度较差。而溺水是一个突发过程，若监测精度差则容易导致对溺水的游泳者的施救不及时，游泳者存在生命风险。
72.为了解决上述问题，本发明下述实施例提供了基于区块链的溺水监测方案。该方案在技术上利用did去中心化身份、区块链和ipfs星际文件系统，共同构建了一个基于区块链的防溺水监测系统，整个系统包括三个模块：边缘监测模块、云端储存系统和验证服务器；其中，边缘监测模块包括可穿戴通信设备。
73.为实现上述目的，参见图1，图1为本发明实施例提供的一种基于区块链的溺水监测方法的流程示意图。如图1所示，该溺水监测方法包括：
74.s110：可穿戴通信设备当检测到游泳者下水时，实时监测游泳者的体征信息和姿态信息。可穿戴通信设备在监测到游泳者下水时，每隔预定时间(例如3s)就会对游泳者做
一次完成的体征感应，感应得到的信息包括体征信息和姿态信息。其中，体征信息包括心率、血压和血压饱和度等体征数据，姿态信息主要包括游泳者的手臂摆动幅度信号。因为单一体征数据的分析判断可能存在较大误差，为了避免个体体征差异导致的判断结果误差，本发明通过个人体征和个人姿态这两种因素同时监测的方式，能够保证判定结果更加精确。
75.s120：可穿戴通信设备根据区块链提供的唯一标识符，从云端存储系统中调取历史体征信息，得到标准体征阈值范围。
76.唯一标识符是可穿戴通信设备登录区块链后，云端存储系统根据区块链保存的哈希摘要生成，该唯一标识符用于唯一确定游泳者的身份，在确定游泳者下水时，可穿戴通信设备登录云端存储系统，从该云端存储系统中调取历史体征信息，例如前一次游泳的体征信息；然后根据该体征信息，生成游泳者的标准体征阈值范围。因为标准体征阈值范围根据游泳者的体征信息生成，因此每个游泳者的标准体征阈值范围不同，能够适用于具体的游泳者的身体情况，使用该标准体征阈值范围就能够提高游泳者的溺水监测精度。
77.s130：可穿戴通信设备判断体征信息是否处于标准体征阈值范围。
78.s140：若体征信息处于标准体征阈值范围、且姿态信息正常，则可穿戴通信设备确定游泳者处于正常游泳状态，根据唯一标识符将本次体征信息上传至云端存储系统。
79.或者，
80.s150：若体征信息超出标准体征阈值范围、且姿态信息异常，则可穿戴通信设备确定游泳者处于溺水状态，可穿戴通信设备发出溺水报警信号。
81.具体地，体征信息包括心率、血压和血氧饱和度等数据，这样判断体征信息是否处于标准体征阈值范围，包括最小平均值和最大平均值构成的阈值范围，就能够判断游泳者是处于正常游泳状态还是处于溺水状态。因为标准体征阈值是根据游泳者的历史体征信息生成的，因此能够精确反映游泳者的身体承受能力和运动强度，进而能够对不同游泳者设置不同的标准，提高对游泳者溺水的精确判断。另外，结合姿态信息，例如游泳者的手臂摆动频率和幅度等，能够更加准确地判断游泳者是否溺水。当确定游泳者处于正常游泳状态时，根据上述唯一标识符将本次体征信息上传至云端存储系统，以利于下次游泳进行标准体征阈值范围的设置；当确定游泳者处于溺水状态时，可穿戴通信设备发出溺水报警信号，从而提示相关救援人员及时对游泳者施救。
82.综上，本发明实施例提供的基于区块链的溺水监测方法，通过实时监测游泳者的体征信息和姿态信息，然后根据区块链提供的唯一标识符从云端存相同调取前次特征信息，从而得到标准体征阈值范围，因为标准体征阈值范围是根据游泳者的历史体征信息得到的，因此该标准体征阈值范围能够适用于具体的游泳者，根据具体游泳者的身体体征确定，能够适用于不同身体状况的游泳者，溺水监测精度更高；然后可穿戴通信设备判断体征信息是否处于标准体征阈值范围内，若是，则确定游泳者处于正常游泳状态，根据该唯一标识符将本次体征信息上传至云端存储系统中，作为历史体征信息；当超出标准体征阈值范围且姿态信息异常，那么可穿戴通信设备此时就能够准确地确定游泳者溺水，这样可穿戴通信设备发送溺水报警信号，能够提高溺水监测的准确度，从而解决现有技术中溺水监测阈值固定，大部分游泳者使用同一溺水监测阈值，导致溺水监测精度差，容易出现施救不及时，造成生命危险的问题。
83.另外，作为一种优选的实施例，如图2所示，本发明实施例提供的溺水监测方法，在上述步骤s120：可穿戴通信设备根据区块链提供的唯一标识符，从云端存储系统中调取历史体征信息之前还包括：
84.s210：云端存储系统根据可穿戴通信设备的注册信息生成注册文档。
85.s220：云端存储系统对注册文档进行哈希计算，得到哈希摘要。
86.s230：云端存储系统将哈希摘要存入区块链，根据哈希摘要生成唯一标识符。
87.作为一种优选的实施例，参见图9，若游泳者第一次游泳，则可穿戴通信设备在客户端注册sdid信息，将注册sdid信息生成基础注册文档《base sdid document》；其中，基础注册文档的形式如下：《base sdid document》＝{name，phone number，id card number...}。
88.然后，云端存储系统对基础注册文档《base sdid document》进行sha-256的哈希计算，得到哈希摘要。其中，哈希摘要digests的形式如下：
89.digests＝hash(《base sdid document》)。
90.再然后，云端存储系统将该哈希摘要digests存入区块链中，从而通过区块链的分布式存储方式对用户身份进行验证。当上述哈希摘要上链完成后，云端存储系统根据上述哈希摘要为游泳者提供唯一标识符，该唯一标识符的形式如下：
91.id游泳者a＝sdid:vonechain:hash(《base sdid document》)。
92.需要说明的是，上述唯一标识符，即sdid标识符的定义方法由预设的did方法决定，在本发明实施例中，预设的did方法如下：
93.首先计算出初始注册文档《base sdid document》的哈希摘要，其次在哈希摘要前加上前缀“sdid:vonechain:”，最后才能生成sdid标识符。
94.本发明实施例提供的技术方案，通过对可穿戴设备的注册文档进行哈希计算，得到哈希摘要，然后将该哈希摘要存入区块链中，能够得到唯一标识符，这样云端存储系统就能够根据该唯一标识符调取历史体征信息，从而确定游泳者的标准体征阈值范围，进而判断游泳者是否处于溺水状态。
95.在根据上述哈希摘要生成唯一标识符后，图1所示实施例提供的溺水监测方法能够根据该唯一标识符对可穿戴通信设备进行验证，当验证通过时，云端存储系统能够从注册文档中提取历史体征信息。具体地，
96.作为一种优选的实施例，如图3所示，上述步骤s120：可穿戴通信设备根据区块链提供的唯一标识符，从云端存储系统中调取历史体征信息的步骤包括：
97.s121：云端存储系统当检测到可穿戴通信设备登录时，使用区块链提供的唯一标识符对可穿戴通信设备进行验证。
98.s122：当可穿戴通信设备验证通过时，云端存储系统从注册文档中提取历史体征信息。
99.本发明实施例提供的技术方案，云端存储系统当检测到可穿戴通信设备登录时，使用区块链提供的唯一标识符对可穿戴通信设备进行验证，验证可穿戴通信设备的身份，这样当可穿戴通信设备验证通过时，云端存储系统就能够从注册文档中提取历史体征信息，包括历史心率、历史血压和历史血氧饱和度等数据，从而为游泳者的本次游泳的溺水判定提供可靠的判断标准。
100.具体地，在可穿戴通信设备注册完成后，假设游泳者a登录，登录后输入游泳者a的心率、血压和血氧饱和度等信息。如果游泳者a忘记自己的体征值，该系统会将预设的成年人标准体征值输入，作为游泳者a的初始溺水判定标准，然后云端存储系统将游泳者a的体征数据更新至注册文档《sdid document》中。
101.其中，云端存储系统的sdid架构如图9所示，该sdid架构包括：
102.区块链、星际文件系统ipfs和验证服务器部分，其中，验证服务器对游泳者的注册后，通过did方法生成sdid标识符，即上述唯一标识符。然后在游泳者后续游泳时，可穿戴通信设备(例如游泳手环)登录云端存储系统，云端存储系统通过该sdid标识符对游泳者身份进行验证，当验证通过时从注册文档sdid document中提取或保存游泳者的历史体征信息，包括姓名、手机号、身份证号、心率、血压和血氧饱和度等信息。另外，游泳者还能够通过did控制器对该注册文档sdid document中的历史体征信息进行更新或删除。
103.另外，作为一种优选的实施例，如图4所示，本发明实施例提供的溺水监测方法中，根据唯一标识符将本次体征信息上传至云端存储系统的步骤包括：
104.s141：可穿戴通信设备根据本次体征信息的最大值和最小值，计算本次体征信息对应的标准体征阈值范围。
105.s142：可穿戴通信设备根据唯一标识符，将标准体征阈值范围发送至验证服务器和云端存储系统。
106.s143：验证服务器和云端存储系统分别对标准体征阈值范围进行哈希计算，得到标准体征阈值范围对应的哈希摘要。
107.s144：验证服务器判断哈希摘要是否相同。
108.s145：验证服务器若判定哈希摘要相同，则将哈希摘要上传至区块链进行存储，云端存储系统存储标准体征阈值范围。
109.本发明实施例提供的技术方案，通过获取本次体征信息对应的标准体征阈值范围，然后根据上述唯一标识符将该标准体征阈值范围发送至验证服务器和云端存储系统，通过上述验证服务器和云端存储系统分布计算哈希摘要的方式进行验证，从而在验证通过后上传至区块链进行存储，从而能够得到标准体征阈值范围，进而使用该标准体征阈值范围对游泳者的下次游泳的体征信息进行验证。
110.另外，如图5所示，针对上述步骤s141：可穿戴通信设备根据本次体征信息的最高值和最低值，计算本次体征信息对应的标准体征阈值范围，具体包括：
111.s1411：可穿戴通信设备计算本次体征信息最大值的平均值和最小值的平均值。
112.s1412：使用本次体征信息最大值的平均值和最小值的平均值，计算得到标准体征阈值范围。
113.s1413：将标准体征阈值合并为体征阈值集合，上传至验证服务器和云端存储系统。
114.具体的，考虑到游泳者a会发生下水游泳一段时间后上岸休息，休息一段时间后继续下水游泳的情况，于是这里将游泳的过程定义为s1过程，s2过程，
…
，sn过程。
115.针对s1过程的本次体征信息，例如心率、血压和血氧饱和度，可穿戴通信设备采集的数据分别如下：
116.心率
s1
：heartrate
s1
＝{s1hr1,s1hr2,
…
,s1hrn}
117.血压
s1
：blood pressure
s1
＝{s1bp1,s1bp2,
…
,s1bpn}
118.血氧饱和度
s1
：
119.这样，通过筛选s1过程的体征信息的最大值和最小值，筛选出的心率最大值为s1hr
max
，最小值为s1hr
min
；血压最大值为s1bp
max
，最小值为s1bp
min
；血氧饱和度最大值为s1spo
2max
，最小值为s1spo
2min
。
120.针对s2过程的本次体征信息，可穿戴通信设备在s2过程采集的心率、血压和血氧饱和度分别为：
121.心率
s2
：heartrate
s2
＝{s2hr1,s2hr2,
…
,s2hrn}
122.血氧
s2
：blood pressure
s2
＝{s2bp1,s2bp2,
…
,s2bpn}
123.血氧饱和度
s2
：
124.这样，通过筛选s2过程的体征信息的最大值和最小值，筛选出的心率最大值是s2hr
max
，最小值s2hr
min
；血压最大值是s2bp
max
，最小值s2bp
min
；血氧饱和度最大值是s2spo
2max
，最小值s2spo
2min
。
125.针对sn过程的本次体征信息，可穿戴通信设备在s3过程采集的心率、血压和血氧饱和度分别为：
126.心率
sn
：heartrate
sn
＝{snhr1,snhr2,
…
,snhrn}
127.血氧
sn
：blood pressure
sn
＝{snbp1,snbp2,
…
,snbpn}
128.血氧饱和度
sn
：
129.这样，通过筛选sn过程的体征信息的最大值和最小值，筛选出的心率最大值是snhr
max
，最小值snhr
min
；血压最大值是snbp
max
，最小值snbp
min
；血氧饱和度最大值是snspo
2max
，最小值snspo
2min
。
130.整个游泳过程s1、s2和sn，根据采集到的游泳者a的体征信息，计算出其在游泳过程中心率、血压和血氧饱和度的最大值的平均值和最小值的平均值，公式如下：
131.心率最大值的平均值和最小值的平均值：
[0132][0133][0134]
血压最大值的平均值和最小值的平均值分别为：
[0135][0136][0137]
血氧饱和度最大值的平均值和最小值的平均值分别为：
[0138]
[0139][0140]
在分别得到上述心率、血压和血氧饱和度的最大值的平均值和最小值的平均值后，边缘监测模块计算得到游泳者a的标准体征阈值，具体表示如下：
[0141]
hr＝{hr|avg(hr
min
)≤hr≤avg(hr
max
)}
[0142]
bp＝{bp|avg(bp
min
)≤bp≤avg(bp
max
)}
[0143][0144]
将上述标准体征阈值合并为集合a，则集合a的表达式：
[0145]
a＝{(avg(hr
max
),avg(hr
min
))(avg(bp
max
),avg(bp
min
))(avg(spo2
max
),a
[0146]
vg(spo2
min
))}。
[0147]
可穿戴通信设备将游泳者的集合a此次游泳的数据发送到验证服务器和云端储存系统的ipfs。具体的，验证服务器和云端储存模块会对标准体征值的集合a作哈希计算。
[0148]
验证服务器对标准体征阈值a做哈希计算，得到的加密摘要为d1＝hash(a)。
[0149]
云端储存服务器对标准体征阈值a做哈希计算所得的加密摘要为d2＝hash(a)。
[0150]
如果d1＝d2，则验证模块将d1储存上链，云端储存模块将集合a更新至《sdid document》；如果d1≠d2，则边缘监测模块在接收到云端储存模块的反馈后重新上传数据。
[0151]
另外，作为一种优选的实施例，如图6所示，上述溺水监测方法中，步骤s150：若体征信息超出标准体征阈值范围、且姿态信息异常，则可穿戴通信设备确定游泳者处于溺水状态，可穿戴通信设备发出溺水报警信号的步骤包括：
[0152]
s151：可穿戴通信设备计算体征信息对应的瞬时体征变化率和姿态信息对应的姿态摆动幅度。
[0153]
游泳者佩戴好可穿戴通信设备(例如智能手环)后下水游泳，可穿戴通信设备开始监测游泳者的水下情况。具体的，可穿戴通信设备在监测游泳者的水下行为时，每间隔三秒就会对游泳者做一次完整的体征感应，得到的感应信息包括人体体征数据和手臂摆幅信号，具体包括瞬时体征变化率和姿态摆动幅度。
[0154]
s152：可穿戴通信设备判断瞬时体征变化率是否超出预设最大变化率，以及姿态摆动幅度是否超出预设最大摆动幅度。
[0155]
s153：若瞬时体征变化率超出预设最大变化率，且姿态摆动幅度超出预设最大摆动幅度，则可穿戴通信设备发送溺水初期报警信号。
[0156]
当可穿戴通信设备监测到游泳者的瞬时体征变化率超出预设最大变化率，例如心率、血压突然升高，分别超出最大心率变化率阈值和血压变化率阈值，同时游泳者的手臂摆幅信号突然增强，即可判定为游泳者处于溺水初期，并立刻以声音和震动等方式发起溺水初期报警信号。
[0157]
或者，
[0158]
s154：若姿态摆动幅度未超出预设最大摆动幅度，则可穿戴通信设备判断瞬时体征变化率是否小于预设最小变化率，以及姿态摆动幅度小于预设最小摆动幅度。
[0159]
s155：若瞬时体征变化率小于预设最小变化率，且姿态摆动幅度小于预设最小摆动幅度，则可穿戴通信设备发送重度溺水报警信号。
[0160]
当姿态摆动幅度未超出预设最大摆动幅度，例如游泳者的手臂摆动幅度信号微弱时，可穿戴通信设备判断游泳者的瞬时体征变化率，例如心率、血压突然升高一段时间后，会逐渐降低，从而心率变化率小于最小心率变化率，血压变化率小于最小心率变化率，而游泳者的手臂摆动幅度信号微弱甚至无明显信号，此时即可判定游泳者处于溺水中后期，此时可穿戴通信设备发起更强烈的报警信号，即上述重度溺水报警信号，以提示相关施救人员及时对该游泳者施救。
[0161]
另外，游泳者第一次游泳或者不记得自己的体征值，云端存储系统可能并没有存储游泳者的标准体征信息，此时需要初设游泳者的标准体征阈值范围。具体地，作为一种优选的实施例，如图7所示，上述溺水监测方法，在步骤s130：可穿戴通信设备判断体征信息是否处于标准体征阈值范围的步骤之前还包括：
[0162]
s310：当可穿戴通信设备未得到标准体征阈值范围时，可穿戴通信设备接收用户的体征信息或获取本地预存的体征信息。
[0163]
s320：可穿戴通信设备根据体征信息生成初设标准体征阈值范围。游泳者a佩戴好智能手环下水游泳，在游泳过程突发溺水。具体的，游泳者在边缘监测模块上填入的初设阈值：
[0164]
hr
初
＝{hr|hr
min初
≤hr≤hr
max初
}
[0165]
bp
初
＝{bp|bp
min初
≤bp≤bp
max初
}
[0166][0167]
本发明实施例提供的技术方案具体分为两种情况：一是游泳者不记得自己的体征值，可以将系统预设的数据填入，具体的，预设的成年人标准体征值如下：健康成年人的静息心率范围以60-100为正常阈值，低于60和超过100皆判定为体征异常。血压的高压以180mmhg为最高阈值，低压以110mmhg为最低阈值，高压超过180mmhg或低压低于110mmhg判定为体征异常。健康成年人的血氧饱和度(spo2)是95％-100％，超出此范围即判定为体征异常。另一种情况是游泳者知道自己的标准体征值，也能够获取游泳者自己填入的个人信息。
[0168]
当边缘监测模块监测到游泳者a的心率hr》hr
max初
，同时接收到游泳者的手臂运动程度信号突然剧烈波动，则边缘监测模块发起报警声波和震动，提示救生员营救；
[0169]
当边缘监测模块监测到游泳者a的心率hr《hr
min初
，同时接收到游泳者的手臂运动信号微弱甚至无信号，则边缘监测模块发起更强烈的声波和震动以提醒救生员快速施救。
[0170]
另外，血压bp和血氧饱和度spo2的判定规则同上。
[0171]
另外，作为一种优选的实施例，如图8所示，上述溺水监测方法，在步骤s150：可穿戴通信设备发出溺水报警信号的步骤之后，还包括：
[0172]
s410：可穿戴通信设备开启浮力保护装置和语音提示装置。
[0173]
s420：使用浮力保护装置调整游泳者的姿态信息。
[0174]
s430：使用语音提示装置调整游泳者的体征信息。
[0175]
本发明实施例提供的技术方案，能够在可穿戴通信设备内置有安全气囊等浮力保护装置，这样在可穿戴设备监测到游泳者溺水时，向该安全气囊内迅速充气，通过浮力保证游泳者不下沉，方便游泳者调整游泳者的姿态信息，另外使用语音提示装置调整游泳者的体征信息，例如通过语音提示游泳者调整到游泳姿势以及调整呼吸频率等，从而增大溺水
者的生还概率。
[0176]
另外，基于上述方法实施例的同一构思，本发明实施例还提供基于区块链的溺水监测系统，用于实现本发明的上述方法，由于该系统实施例解决问题的原理与方法相似，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0177]
参见图10，图10为本发明实施例提供的一种基于区块链的溺水监测系统的结构示意图。如图10所示，该基于区块链的溺水监测系统，包括：
[0178]
可穿戴通信设备110、区块链120和云端存储系统130；其中，
[0179]
可穿戴通信设备110，用于当检测到游泳者下水时，实时监测游泳者的体征信息和姿态信息；
[0180]
区块链120，用于为可穿戴通信设备110提供唯一标识符；
[0181]
可穿戴通信设备110，还用于根据唯一标识符，从云端存储系统130中调取历史体征信息，得到标准体征阈值范围；
[0182]
可穿戴通信设备110，还用于判断体征信息是否处于标准体征阈值范围；
[0183]
若体征信息处于标准体征阈值范围、且姿态信息正常，则可穿戴通信设备110，还用于确定游泳者处于正常游泳状态，根据唯一标识符将本次体征信息上传至云端存储系统130；或者，
[0184]
若体征信息超出标准体征阈值范围、且姿态信息异常，则可穿戴通信设备110，还用于确定游泳者处于溺水状态，发出溺水报警信号。
[0185]
综上，本发明提供的基于区块链的溺水监测系统，可穿戴通信设备110实时监测游泳者的体征信息和姿态信息，然后根据区块链120提供的唯一标识符从云端存储系统130调取历史体征信息，如前次特征信息，从而得到标准体征阈值范围。由于标准体征阈值范围是根据游泳者的历史体征信息得到的，因此该标准体征阈值范围能够适用于具体的游泳者，根据具体游泳者的身体体征确定，能够适用于不同身体状况的游泳者，溺水监测精度更高；然后可穿戴通信设备110判断体征信息是否处于标准体征阈值范围内，若是则确定游泳者处于正常游泳状态，根据该唯一标识符将本次体征信息上传至云端存储系统130中，作为历史体征信息；当超出标准体征阈值范围且姿态信息异常，那么可穿戴通信设备110此时就能够准确地确定游泳者溺水，这样可穿戴通信设备110发送溺水报警信号，能够提高溺水监测的准确度，从而解决现有技术中溺水监测阈值固定，大部分游泳者使用同一溺水监测阈值，导致溺水监测精度差，容易出现施救不及时，造成生命危险的问题。
[0186]
另外，云端存储系统130还用于根据可穿戴通信设备的注册信息生成注册文档；
[0187]
云端存储系统130，还用于对注册文档进行哈希计算，得到哈希摘要；
[0188]
云端存储系统130还用于将哈希摘要存入区块链，根据哈希摘要生成唯一标识符。
[0189]
云端存储系统130还用于当检测到可穿戴通信设备登录时，使用所述区块链提供的唯一标识符对可穿戴通信设备进行验证；
[0190]
云端存储系统130，还用于当可穿戴通信设备验证通过时，从注册文档中提取历史体征信息。
[0191]
另外，可穿戴通信设备110计算所述体征信息对应的瞬时体征变化率和姿态信息对应的姿态摆动幅度；
[0192]
可穿戴通信设备110判断瞬时体征变化率是否超出预设最大变化率，以及姿态摆
动幅度是否超出预设最大摆动幅度；
[0193]
若瞬时体征变化率超出预设最大变化率，且姿态摆动幅度超出预设最大摆动幅度，则可穿戴通信设备发送溺水初期报警信号；
[0194]
或者，
[0195]
若姿态摆动幅度未超出预设最大摆动幅度，则可穿戴通信设备判断瞬时体征变化率是否小于预设最小变化率，以及姿态摆动幅度小于预设最小摆动幅度；
[0196]
若瞬时体征变化率小于预设最小变化率，且姿态摆动幅度小于预设最小摆动幅度，则可穿戴通信设备发送重度溺水报警信号。
[0197]
另外，作为一种优选的实施例，如图10所示，上述溺水监测系统中，可穿戴通信设备110，具体用于根据本次体征信息的最大值和最小值，计算本次体征信息对应的标准体征阈值范围；
[0198]
可穿戴通信设备110，具体还用于根据唯一标识符，将标准体征阈值范围发送至验证服务器140和云端存储系统130；
[0199]
验证服务器140和云端存储系统130，还用于分别对标准体征阈值范围进行哈希计算，得到标准体征阈值范围对应的哈希摘要；
[0200]
验证服务器140，还用于判断哈希摘要是否相同；
[0201]
验证服务器140，还用于若判定哈希摘要相同时，将哈希摘要上传至区块链120进行存储，云端存储系统130存储标准体征阈值范围。
[0202]
另外，作为一种优选的实施例，可穿戴通信设备110还用于计算本次体征信息最大值的平均值和最小值的平均值；
[0203]
可穿戴通信设备110还用于使用本次体征信息最大值的平均值和最小值的平均值，计算得到标准体征阈值范围；
[0204]
将标准体征阈值合并为体征阈值集合，上传至验证服务器140和云端存储系统130。
[0205]
综上，本发明所设计的基于区块链的溺水监测方案，以云边协同作业的方式，监测游泳者的水下行为，这样本方案的优势有以下两点：
[0206]
第一点是为每一个使用该系统的游泳者注册一个唯一的sdid，同时选用区块链技术和ipfs星际文件系统以去中心化的方式验证和储存数据，从而维护游泳者对个人数据的管理权，保证个人数据的隐私和安全。
[0207]
第二点是通过边缘监测模块将每次游泳者的游泳数据上传至云端存储系统，再次游泳时以上一次游泳更新的数据为溺水判断标准，进一步提高溺水监测的准确度。
[0208]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0209]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序
指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0210]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0211]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0212]
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
[0213]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0214]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种基于区块链的溺水监测方法，其特征在于，包括：可穿戴通信设备当检测到游泳者下水时，实时监测所述游泳者的体征信息和姿态信息；所述可穿戴通信设备根据区块链提供的唯一标识符，从云端存储系统中调取历史体征信息，得到标准体征阈值范围；所述可穿戴通信设备判断所述体征信息是否处于所述标准体征阈值范围；若所述体征信息处于所述标准体征阈值范围、且所述姿态信息正常，则所述可穿戴通信设备确定所述游泳者处于正常游泳状态，根据所述唯一标识符将本次体征信息上传至所述云端存储系统；或者，若所述体征信息超出所述标准体征阈值范围、且所述姿态信息异常，则所述可穿戴通信设备确定所述游泳者处于溺水状态，所述可穿戴通信设备发出溺水报警信号。2.根据权利要求1所述的溺水监测方法，其特征在于，所述可穿戴通信设备根据区块链提供的唯一标识符，从云端存储系统中调取历史体征信息的步骤之前，所述方法还包括：所述云端存储系统根据所述可穿戴通信设备的注册信息生成注册文档；所述云端存储系统对所述注册文档进行哈希计算，得到哈希摘要；所述云端存储系统将所述哈希摘要存入区块链，根据所述哈希摘要生成所述唯一标识符。3.根据权利要求2所述的溺水监测方法，其特征在于，所述可穿戴通信设备根据区块链提供的唯一标识符，从云端存储系统中调取历史体征信息的步骤，包括：所述云端存储系统当检测到所述可穿戴通信设备登录时，使用所述区块链提供的唯一标识符对所述可穿戴通信设备进行验证；当所述可穿戴通信设备验证通过时，所述云端存储系统从所述注册文档中提取所述历史体征信息。4.根据权利要求1所述的溺水监测方法，其特征在于，所述若所述体征信息超出所述标准体征阈值范围、且所述姿态信息异常，则所述可穿戴通信设备确定所述游泳者处于溺水状态，所述可穿戴通信设备发出溺水报警信号的步骤，包括：所述可穿戴通信设备计算所述体征信息对应的瞬时体征变化率和所述姿态信息对应的姿态摆动幅度；所述可穿戴通信设备判断所述瞬时体征变化率是否超出预设最大变化率，以及所述姿态摆动幅度是否超出预设最大摆动幅度；若所述瞬时体征变化率超出预设最大变化率，且所述姿态摆动幅度超出预设最大摆动幅度，则所述可穿戴通信设备发送溺水初期报警信号；或者，若所述姿态摆动幅度未超出所述预设最大摆动幅度，则所述可穿戴通信设备判断所述瞬时体征变化率是否小于预设最小变化率，以及所述姿态摆动幅度小于预设最小摆动幅度；若所述瞬时体征变化率小于预设最小变化率，且所述姿态摆动幅度小于预设最小摆动幅度，则所述可穿戴通信设备发送重度溺水报警信号。5.根据权利要求1所述的溺水监测方法，其特征在于，所述根据所述唯一标识符将本次
体征信息上传至所述云端存储系统的步骤，包括：所述可穿戴通信设备根据所述本次体征信息的最大值和最小值，计算本次体征信息对应的标准体征阈值范围；所述可穿戴通信设备根据所述唯一标识符，将所述标准体征阈值范围发送至验证服务器和所述云端存储系统；所述验证服务器和所述云端存储系统分别对所述标准体征阈值范围进行哈希计算，得到所述标准体征阈值范围对应的哈希摘要；所述验证服务器判断所述哈希摘要是否相同；所述验证服务器若判定所述哈希摘要相同，则将所述哈希摘要上传至所述区块链进行存储，所述云端存储系统存储所述标准体征阈值范围。6.根据权利要求5所述的溺水监测方法，其特征在于，所述可穿戴通信设备根据所述本次体征信息的最高值和最低值，计算本次体征信息对应的标准体征阈值范围的步骤，包括：所述可穿戴通信设备计算本次体征信息最大值的平均值和最小值的平均值；使用所述本次体征信息最大值的平均值和最小值的平均值，计算得到所述标准体征阈值范围；将所述标准体征阈值合并为体征阈值集合，上传至所述验证服务器和所述云端存储系统。7.根据权利要求1所述的溺水监测方法，其特征在于，所述可穿戴通信设备判断所述体征信息是否处于所述标准体征阈值范围的步骤之前，所述方法还包括：当所述可穿戴通信设备未得到所述标准体征阈值范围时，所述可穿戴通信设备接收用户的体征信息或获取本地预存的体征信息；所述可穿戴通信设备根据所述体征信息生成初设标准体征阈值范围。8.根据权利要求1所述的溺水监测方法，其特征在于，所述可穿戴通信设备发出溺水报警信号的步骤之后，所述方法还包括：所述可穿戴通信设备开启浮力保护装置和语音提示装置；使用所述浮力保护装置调整所述游泳者的姿态信息；使用所述语音提示装置调整所述游泳者的体征信息。9.一种基于区块链的溺水监测系统，其特征在于，包括：可穿戴通信设备、区块链和云端存储系统；其中，所述可穿戴通信设备，用于当检测到游泳者下水时，实时监测所述游泳者的体征信息和姿态信息；所述区块链，用于为所述可穿戴通信设备提供唯一标识符；所述可穿戴通信设备，还用于根据所述唯一标识符，从云端存储系统中调取历史体征信息，得到标准体征阈值范围；所述可穿戴通信设备，还用于判断所述体征信息是否处于所述标准体征阈值范围；若所述体征信息处于所述标准体征阈值范围、且所述姿态信息正常，则所述可穿戴通信设备，还用于确定所述游泳者处于正常游泳状态，根据所述唯一标识符将本次体征信息上传至所述云端存储系统；或者，若所述体征信息超出所述标准体征阈值范围、且所述姿态信息异常，则所述可穿戴通
信设备，还用于确定所述游泳者处于溺水状态，发出溺水报警信号。10.根据权利要求9所述的溺水监测系统，其特征在于，所述可穿戴通信设备，具体用于根据所述本次体征信息的最大值和最小值，计算本次体征信息对应的标准体征阈值范围；所述可穿戴通信设备，具体还用于根据所述唯一标识符，将所述标准体征阈值范围发送至验证服务器和所述云端存储系统；所述验证服务器和所述云端存储系统，还用于分别对所述标准体征阈值范围进行哈希计算，得到所述标准体征阈值范围对应的哈希摘要；所述验证服务器，还用于判断所述哈希摘要是否相同；所述验证服务器，还用于若判定所述哈希摘要相同时，将所述哈希摘要上传至所述区块链进行存储，所述云端存储系统存储所述标准体征阈值范围。

技术总结
本发明公开一种基于区块链的溺水监测方法和系统，其中，溺水监测方法包括：可穿戴通信设备当检测到游泳者下水时，实时监测游泳者的体征信息和姿态信息；可穿戴通信设备根据区块链提供的唯一标识符，从云端存储系统调取历史体征信息，得到标准体征阈值范围；可穿戴通信设备判断体征信息是否处于标准体征阈值范围；若处于标准体征阈值范围且姿态信息正常，则确定游泳者处于正常游泳状态，根据唯一标识符将本次体征信息上传至云端存储系统；或者超出标准体征阈值范围、且姿态信息异常，则可穿戴通信设备确定游泳者处于溺水状态，可穿戴通信设备发出溺水报警信号。本发明的技术方案能解决现有技术溺水监测精度差，容易导致施救不及时的问题。的问题。的问题。


技术研发人员：于中阳 杨文辉 张萌飞
受保护的技术使用者：上海旺链信息科技有限公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/6/7