CN108079554A - 一种运动测试型身体素质指标评价方法及系统 - Google Patents

一种运动测试型身体素质指标评价方法及系统 Download PDF

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Abstract

一种运动测试型身体素质指标评价方法，包括如下步骤：步骤1：指标数据采集，护腕传感器中的无线数据传送模块把运动过程中检测的数据发送给指标数据收集模块；步骤2：指标数据收集，接收到身高、体重及全部指标数据后构成新矩阵D(n‑t)m，通过无线数据收发模块把BMI值及新矩阵D(n‑t)m发送给数据分析模块；步骤3：数据分析及反馈，得出综合评分结果及针对性训练指导意见后，数据分析模块立刻向指标数据收集模块发送评分结果及训练指导意见；指标数据收集模块接收到评分结果及训练指导意见后，立刻通过显示模块向测试者反馈测试结果及训练指导意见。本发明实现一体化测量和实时分析数据并针对测量结果实时给出训练指导意见。

Description

一种运动测试型身体素质指标评价方法及系统
技术领域
本发明属于身体素质指标评价领域，尤其涉及一种运动测试型身体素质指标评价方法及系统。
技术背景
身体素质是指人体在活动中表现出来的力量、速度、耐力、灵敏、柔韧等机能。身体素质主要包括速度、力量、耐力、灵敏和柔韧五个方面。身体素质的好坏与遗传有关，但与后天的营养和体育锻炼的关系更为密切。所以身体素质是一个人体质强弱的外在表现。
传统测试身体素质指标的方法主要是分项检测，其测试指标一般包括身高、体重、心率、肺活量、引体向上或仰卧起坐、50米及800米跑步、立定跳远、握力和坐位体前屈等。传统测试方法测试每项指标均须相应的设备或相应的测试场地。因此测试设备成本较高、所需测试场地较大，可实施测试的场地有限。在测试过程中，每项测试均需专人负责统计和校验数据，因此人力成本较高。最后，在数据处理方面，系统往往没有对采集的异常数据进行特殊处理，从而可能导致最终的测试结果不能客观反映真实情况。且传统的身体素质测试过程没有根据最终的测试结果给出相应的训练指导建议。
为了解决上述问题，游藴琦在论文《《国家学生体质健康标准》测试指标调整前后的比较分析》中，通过从维度、指标结构、项目类型、项目数量、项目权重等对《国家学生体质健康标准》调整前后的测试指标进行比较和分析，得出针对不同年龄段的人群，应通过不同测试项目及权重来检测该人群的身体素质。该研究分析可以更加准确的评判不同年龄的人群的身体素质。甄志平、毛振明在论文《《国家学生体质健康标准》指标体系结构与嬗变研究》中指出针对不同身体素质可进行针对性的训练以提高身体素质。他们的研究结果能有效的提示人们针对自己的身体素质进行相应的锻炼。但是他们的训练指导意见是针对大众身体素质提出的，不能有效针对个人身体素质提出针对性训练指导意见，很难有效提升个人的身体素质。
发明内容
为了克服已有身体素质指标测量系统及评价过程在成本较高、分析数据不能实时分析及不能实时给出训练指导意见的不足，同时为了把采集的数据实时与云端数据库结合，实现身体素质指标评价的云计算与分析，本发明提供一种实现一体化测量和实时分析数据并针对测量结果实时给出训练指导意见的运动测试型身体素质指标评价方法及系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种运动测试型身体素质指标评价方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1：指标数据采集
测试者首先通过指标数据收集模块中的显示模块输入个人的性别及年龄数据，随后测试者在双手手腕及双脚脚腕分别佩戴上四个护腕传感器，随后测试者在运动测试平台上依次进行肺活量、握力、引体向上或仰卧起坐、坐位体前屈、50米及800米测试，测试者运动过程中护腕传感器始终检测测试者的收缩压SBP和舒张压DBP；测试完成后，护腕传感器中的无线数据传送模块把运动过程中检测的数据全部发送给指标数据收集模块；
步骤2：指标数据收集
指标数据收集模块接收到指标数据采集模块发送上来的身高、体重及全部指标数据后，首先根据身高、体重数据计算出测试者的BMI值，随后，单片机系统内嵌入的数据预处理模块首先把除身高、体重、收缩压和舒张压以外的全部指标数据存储为矩阵Dnm形式；随后单片机依次把矩阵Dnm中的各个行向量中的元素与标准库进行比较，剔除异常数据；剔除异常数据后，重新构成新矩阵D(n-t)m，随后单片机通过无线数据收发模块把BMI值及新矩阵D(n-t)m发送给数据分析模块；
步骤3：数据分析及反馈
位于云服务器上的数据分析模块接收到BMI值及指标数据矩阵D(n-t)m后，数据分析模块首先求出指标数据的算术平均值，随后把各项指标数据与标准数据库中的数据进行比较并分别评分以得到各单项指标的得分；最后把各单项分数进行加权运算后得到综合评分；同时训练意见反馈系统把各单项指标的得分与数据库中的数据进行比较后，根据每一项指标分别提出针对性训练指导意见；得出综合评分结果及针对性训练指导意见后，数据分析模块立刻向指标数据收集模块发送评分结果及训练指导意见；指标数据收集模块接收到评分结果及训练指导意见后，立刻通过显示模块向测试者反馈测试结果及训练指导意见。
进一步，所述步骤1中，所述指标数据采集过程如下：
步骤1.1：测试者首先通过指标数据收集模块中的显示模块输入个人的性别Sex及年龄Age数据，随后测试者在双手手腕及双脚脚腕分别佩戴上四个护腕传感器；
步骤1.2：随后测试者在运动测试平台上依次进行肺活量、握力、引体向上或仰卧起坐、体前屈、50米及800米测试，测试者运动过程中护腕传感器始终检测测试者的收缩压SBP和舒张压DBP；
步骤1.3：测试完成后，护腕传感器中的无线数据传送模块把运动过程中检测的数据全部发送给指标数据收集模块。
再进一步，所述步骤2中，所述指标数据收集过程如下：
步骤2.1：指标数据收集模块接收到指标数据采集模块发送上来的身高、体重及全部指标数据后，首先根据身高、体重数据计算出测试者的BMI值；
步骤2.2：随后，单片机系统内嵌入的数据预处理模块首先把除身高、体重、收缩压和舒张压以外的全部指标数据存储为矩阵Dnm形式；
步骤2.3：随后，单片机依次把矩阵Dnm中的各个行向量中的元素与标准库进行比较，剔除异常数据；剔除异常数据后，重新构成新矩阵D(n-t)m，随后单片机通过无线数据收发模块把性别、年龄、身高、体重、BMI值及新矩阵D(n-t)m等数据发送给数据分析模块。
更进一步，所述步骤3中，所述数据分析及反馈过程如下：
步骤3.1：位于云服务器上的数据分析模块接收到BMI值及指标数据矩阵D(n-t)m后，数据分析模块首先用平均值向量A1(n-t)乘以指标数据矩阵D(n-t)m得到各项指标的平均值向量D1m，随后把指标的平均值向量D1m中的元素依次与标准数据库中的数据进行比较并分别评分，依次得到各项指标的单项得分，各项指标的得分组成的分值向量M1m随后乘以权值向量Wm1得到最后的综合评分M；其中，平均值向量A1(n-t)如下：
式中，n为初始指标数据矩阵的行向量的个数，t为含异常数据的行向量的个数，m为指标个数；
步骤3.2：同时，得出各单项得分后，训练意见反馈系统把各单项指标的得分与数据库中的数据进行比较后，根据每一项指标分别提出针对性训练指导意见；
步骤3.3：得出综合评分结果及针对性训练指导意见后，数据分析模块立刻向指标数据收集模块发送评分结果及训练指导意见；
步骤3.4：指标数据收集模块接收到评分结果及训练指导意见后，立刻通过显示模块向测试者反馈测试结果及训练指导意见。
一种运动测试型身体素质指标评价系统，所述系统包括指标数据采集模块、指标数据收集模块和数据分析及反馈模块，所述指标数据采集模块主要包括运动检测平台、四个护腕传感器及无线数据传输模块，所述指标数据收集模块包括单片机模块、显示模块和无线数据传输模块，所述数据分析模块包括置于云服务器的数据分析模块及训练意见反馈系统。
进一步，所述指标数据采集模块中，所述运动检测平台包括压力传感器用于测量体重，可伸缩米尺用于测量身高，握力传感器用于测量握力，气体流量计以测量肺活量，悬挂杆以测量引体向上；所述四个护腕传感器用于测量心率及跑步距离及时间；所述无线数据传输模块用于把测得的各项指标数据传输给指标数据收集模块。
再进一步，所述指标数据收集模块中，所述单片机模块包括单片机最小系统及数据预处理模块，所述显示模块用于接收、显示测试者信息及最后的训练指导意见显示，所述无线数据传输模块用于接收指标数据采集模块传送过来的数据及单片机模块与数据分析模块通信。
所述指标数据收集模块中，所述数据预处理模块如下：单片机首先根据指标数据采集模块发送过来的体重及身高计算出测量者的BMI值，随后把指标数据采集模块中各个传感器发送过来的指标数据存储为矩阵Dnm形式；随后单片机依次把矩阵Dnm中的各个行向量中的元素与标准库进行比较，剔除异常数据；剔除异常数据后，重新构成新矩阵D(n-t)m，随后单片机通过无线数据收发模块把BMI值及新矩阵D(n-t)m发送给数据分析模块。
所述数据分析模块中，位于云服务器上的数据分析模块接收到BMI值及指标数据矩阵D(n-t)m后，数据分析模块首先求出指标数据的算术平均值，随后把各项指标数据与标准数据库中的数据进行比较并分别评分以得到各单项指标的得分，最后把各单项分数进行加权运算后得到综合评分；同时训练意见反馈系统把各单项指标的得分与数据库中的数据进行比较后，根据每一项指标分别提出针对性训练指导意见，得出综合评分结果及针对性训练指导意见后，数据分析模块立刻向指标数据收集模块发送评分结果及训练指导意见，指标数据收集模块接收到评分结果及训练指导意见后，立刻通过显示模块向测试者反馈测试结果及训练指导意见。
本发明的有益效果主要表现在：克服了分析数据不能实时分析及不能实时向测试者给出训练指导意见的不足，同时把采集的数据与云端数据库结合，实现了身体素质指标评价的云计算与分析。
附图说明
图1是运动测试型身体素质指标评价系统的示意图。
图2是运动测试型身体素质指标评价方法的示意图。
图3是身体素质指标数据处理的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1及图2，一种运动测试型身体素质指标评价方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1：指标数据采集
步骤1.1、测试者首先在指标数据收集模块中的显示模块中输入自己的性别及年龄，随后测试者在双手手腕及双脚脚腕分别佩戴上四个护腕传感器；
步骤1.2、随后测试者在运动测试平台上依次进行肺活量、握力、引体向上或仰卧起坐、体前屈、50米及800米测试，依次得到肺活量VC、握力KG、引体向上N、体前屈CM、50米S1、800米耐力跑S2值等数据，同时，测试者运动过程中护腕传感器全程检测测试者的收缩压SBP和舒张压DBP。
步骤1.3、测试完成后，护腕传感器中的无线数据传送模块把运动过程中检测的数据全部发送给指标数据收集模块；
参照图2、图3，指标数据收集过程包括：
步骤2.1、指标数据收集模块接收到指标数据采集模块发送上来的性别、年龄、身高、体重、BMI值等全部指标数据后，首先根据身高、体重数据计算出测试者的BMI值。
步骤2.2、随后，单片机系统内嵌入的数据预处理模块首先把除身高、体重、收缩压和舒张压以外的全部指标数据存储为矩阵Dnm形式。其中，n表示初始指标数据矩阵的行向量的个数，m为测量的指标的个数；
步骤2.3、随后，单片机依次把矩阵Dnm中的各个行向量中的元素与标准数据库进行比较，剔除异常数据。剔除异常数据后，重新构成新矩阵D(n-t)m，随后单片机通过无线数据收发模块把身高、体重、性别、BMI值及新矩阵D(n-t)m等发送给数据分析模块。其中，t为含异常数据的行向量的个数。剔除异常数据后，单片机通过无线数据收发模块把性别、年龄、身高、体重、BMI值、收缩压SBP、舒张压DBP及新矩阵D(n-t)m等数据全部发送给数据分析模块。
参照图2及图3、所述数据分析及反馈步骤：
步骤3.1、位于云服务器上的数据分析模块接收到性别、年龄、身高、体重、BMI值、收缩压SBP、舒张压及经过异常数据提出的指标数据矩阵D(n-t)m后，数据分析模块首先用平均值向量A1(n-t)乘以指标数据矩阵D(n-t)m得到各项指标的平均值向量D1m，其中，平均值向量A1(n-t)如下：
步骤3.2、随后数据分析模块把指标的平均值向量D1m中的元素依次与标准数据库中的数据进行比较并分别评分，依次得到各项指标的单项得分并得到单项得分矩阵M1m；。得出各项指标的单项得分矩阵M1m后，单项得分矩阵M1m乘以权值向量Wm1得到最后的综合评分M。同时。得出各单项评分后，数据分析模块针对各单项得分分别给出针对性训练指导意见。
步骤3.3、得出综合评分结果及针对性训练指导意见后，数据分析模块立刻向指标数据收集模块发送评分结果及训练指导意见。
步骤3.4、指标数据收集模块接收到综合评分结果及训练指导意见后，立刻通过显示模块向测试者反馈测试结果及训练指导意见。
参照图1，一种运动测试型身体素质指标评价系统，所述系统包括指标数据采集模块、指标数据收集模块和数据分析及反馈模块，所述指标数据采集模块主要包括运动检测平台、四个护腕传感器及无线数据传输模块，所述指标数据收集模块包括单片机模块、显示模块和无线数据传输模块，所述数据分析模块包括置于云服务器的数据分析模块及训练意见反馈系统。
进一步，所述指标数据采集模块中，所述运动检测平台包括压力传感器用于测量体重，可伸缩米尺用于测量身高，握力传感器用于测量握力，气体流量计以测量肺活量，悬挂杆以测量引体向上；所述四个护腕传感器用于测量心率及跑步距离及时间；所述无线数据传输模块用于把测得的各项指标数据传输给指标数据收集模块。
再进一步，所述指标数据收集模块中，所述单片机模块包括单片机最小系统及数据预处理模块，所述显示模块用于接收、显示测试者信息及最后的训练指导意见显示，所述无线数据传输模块用于接收指标数据采集模块传送过来的数据及单片机模块与数据分析模块通信。
所述指标数据收集模块中，所述数据预处理模块如下：单片机首先根据指标数据采集模块发送过来的体重及身高计算出测量者的BMI值，随后把指标数据采集模块中各个传感器发送过来的指标数据存储为矩阵Dnm形式；随后单片机依次把矩阵Dnm中的各个行向量中的元素与标准库进行比较，剔除异常数据；剔除异常数据后，重新构成新矩阵D(n-t)m，随后单片机通过无线数据收发模块把BMI值及新矩阵D(n-t)m发送给数据分析模块。
所述数据分析模块中，位于云服务器上的数据分析模块接收到BMI值及指标数据矩阵D(n-t)m后，数据分析模块首先求出指标数据的算术平均值，随后把各项指标数据与标准数据库中的数据进行比较并分别评分以得到各单项指标的得分，最后把各单项分数进行加权运算后得到综合评分；同时训练意见反馈系统把各单项指标的得分与数据库中的数据进行比较后，根据每一项指标分别提出针对性训练指导意见，得出综合评分结果及针对性训练指导意见后，数据分析模块立刻向指标数据收集模块发送评分结果及训练指导意见，指标数据收集模块接收到评分结果及训练指导意见后，立刻通过显示模块向测试者反馈测试结果及训练指导意见。

Claims (9)

1.一种运动测试型身体素质指标评价方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1：指标数据采集
测试者首先通过指标数据收集模块中的显示模块输入个人的性别及年龄数据，随后测试者在双手手腕及双脚脚腕分别佩戴上四个护腕传感器，随后测试者在运动测试平台上依次进行肺活量、握力、引体向上或仰卧起坐、坐位体前屈、50米及800米测试，测试者运动过程中护腕传感器始终检测测试者的收缩压SBP和舒张压DBP；测试完成后，护腕传感器中的无线数据传送模块把运动过程中检测的数据全部发送给指标数据收集模块；
步骤2：指标数据收集
指标数据收集模块接收到指标数据采集模块发送上来的身高、体重及全部指标数据后，首先根据身高、体重数据计算出测试者的BMI值，随后，单片机系统内嵌入的数据预处理模块首先把除身高、体重、收缩压和舒张压以外的全部指标数据存储为矩阵Dnm形式；随后单片机依次把矩阵Dnm中的各个行向量中的元素与标准库进行比较，剔除异常数据；剔除异常数据后，重新构成新矩阵D(n-t)m，随后单片机通过无线数据收发模块把BMI值及新矩阵D(n-t)m发送给数据分析模块；
步骤3：数据分析及反馈
位于云服务器上的数据分析模块接收到BMI值及指标数据矩阵D(n-t)m后，数据分析模块首先求出指标数据的算术平均值，随后把各项指标数据与标准数据库中的数据进行比较并分别评分以得到各单项指标的得分；最后把各单项分数进行加权运算后得到综合评分；同时训练意见反馈系统把各单项指标的得分与数据库中的数据进行比较后，根据每一项指标分别提出针对性训练指导意见；得出综合评分结果及针对性训练指导意见后，数据分析模块立刻向指标数据收集模块发送评分结果及训练指导意见；指标数据收集模块接收到评分结果及训练指导意见后，立刻通过显示模块向测试者反馈测试结果及训练指导意见。
2.如权利要求1所述的一种运动测试型身体素质指标评价方法，其特征在于，所述步骤1中，所述指标数据采集过程如下：
步骤1.1：测试者首先通过指标数据收集模块中的显示模块输入个人的性别Sex及年龄Age数据，随后测试者在双手手腕及双脚脚腕分别佩戴上四个护腕传感器；
步骤1.2：随后测试者在运动测试平台上依次进行肺活量、握力、引体向上或仰卧起坐、体前屈、50米及800米测试，测试者运动过程中护腕传感器始终检测测试者的收缩压SBP和舒张压DBP；
步骤1.3：测试完成后，护腕传感器中的无线数据传送模块把运动过程中检测的数据全部发送给指标数据收集模块。
3.如权利要求1或2所述的一种运动测试型身体素质指标评价方法，其特征在于，所述步骤2中，所述指标数据收集过程如下：
步骤2.1：指标数据收集模块接收到指标数据采集模块发送上来的身高、体重及全部指标数据后，首先根据身高、体重数据计算出测试者的BMI值；
步骤2.2：随后，单片机系统内嵌入的数据预处理模块首先把除身高、体重、收缩压和舒张压以外的全部指标数据存储为矩阵Dnm形式；
步骤2.3：随后，单片机依次把矩阵Dnm中的各个行向量中的元素与标准库进行比较，剔除异常数据；剔除异常数据后，重新构成新矩阵D(n-t)m，随后单片机通过无线数据收发模块把性别、年龄、身高、体重、BMI值及新矩阵D(n-t)m等数据发送给数据分析模块。
4.如权利要求1或2所述的一种运动测试型身体素质指标评价方法，其特征在于，所述步骤3中，所述数据分析及反馈过程如下：
步骤3.1：位于云服务器上的数据分析模块接收到BMI值及指标数据矩阵D(n-t)m后，数据分析模块首先用平均值向量A1(n-t)乘以指标数据矩阵D(n-t)m得到各项指标的平均值向量D1m，随后把指标的平均值向量D1m中的元素依次与标准数据库中的数据进行比较并分别评分，依次得到各项指标的单项得分，各项指标的得分组成的分值向量M1m随后乘以权值向量Wm1得到最后的综合评分M；其中，平均值向量A1(n-t)如下：
<mrow> <msub> <mi>A</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>m</mi> </mfrac> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mo>...</mo> <mo>,</mo> <mn>1</mn> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow>
式中，n为初始指标数据矩阵的行向量的个数，t为含异常数据的行向量的个数，m为指标个数；
步骤3.2：同时，得出各单项得分后，训练意见反馈系统把各单项指标的得分与数据库中的数据进行比较后，根据每一项指标分别提出针对性训练指导意见；
步骤3.3：得出综合评分结果及针对性训练指导意见后，数据分析模块立刻向指标数据收集模块发送评分结果及训练指导意见；
步骤3.4：指标数据收集模块接收到评分结果及训练指导意见后，立刻通过显示模块向测试者反馈测试结果及训练指导意见。
5.一种如权利要求1所述的运动测试型身体素质指标评价方法实现的系统，其特征在于，所述系统包括指标数据采集模块、指标数据收集模块和数据分析及反馈模块，所述指标数据采集模块主要包括运动检测平台、四个护腕传感器及无线数据传输模块，所述指标数据收集模块包括单片机模块、显示模块和无线数据传输模块，所述数据分析模块包括置于云服务器的数据分析模块及训练意见反馈系统。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述指标数据采集模块中，所述运动检测平台包括压力传感器用于测量体重，可伸缩米尺用于测量身高，握力传感器用于测量握力，气体流量计以测量肺活量，悬挂杆以测量引体向上；所述四个护腕传感器用于测量心率及跑步距离及时间；所述无线数据传输模块用于把测得的各项指标数据传输给指标数据收集模块。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述指标数据收集模块中，所述单片机模块包括单片机最小系统及数据预处理模块，所述显示模块用于接收、显示测试者信息及最后的训练指导意见显示，所述无线数据传输模块用于接收指标数据采集模块传送过来的数据及单片机模块与数据分析模块通信。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述指标数据收集模块中，所述数据预处理模块如下：单片机首先根据指标数据采集模块发送过来的体重及身高计算出测量者的BMI值，随后把指标数据采集模块中各个传感器发送过来的指标数据存储为矩阵Dnm形式；随后单片机依次把矩阵Dnm中的各个行向量中的元素与标准库进行比较，剔除异常数据；剔除异常数据后，重新构成新矩阵D(n-t)m，随后单片机通过无线数据收发模块把BMI值及新矩阵D(n-t)m发送给数据分析模块。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述数据分析模块中，位于云服务器上的数据分析模块接收到BMI值及指标数据矩阵D(n-t)m后，数据分析模块首先求出指标数据的算术平均值，随后把各项指标数据与标准数据库中的数据进行比较并分别评分以得到各单项指标的得分，最后把各单项分数进行加权运算后得到综合评分；同时训练意见反馈系统把各单项指标的得分与数据库中的数据进行比较后，根据每一项指标分别提出针对性训练指导意见，得出综合评分结果及针对性训练指导意见后，数据分析模块立刻向指标数据收集模块发送评分结果及训练指导意见，指标数据收集模块接收到评分结果及训练指导意见后，立刻通过显示模块向测试者反馈测试结果及训练指导意见。
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