CN108551659A - 一种用于群体性体育活动实时监控分析的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于群体性体育活动实时监控分析的方法及系统，包括多组可穿戴式设备、移动基站和数据处理平台，多组可穿戴式设备用于采集群体中单个个体的体征数据和运动数据，并将数据通过移动基站传递给数据处理平台，数据处理平台由管理员操作并发出指令，传递给移动基站来同步控制可穿戴式设备，同时数据处理平台对监控的异常及时报警，同时在运动后根据数据生成分析报告。本发明用于群体性体育活动实时监控分析的方法及系统，在每次群体性体育活动结束后对所有数据进行统计分析，形成体育活动评测报告，用于评估体育锻炼的效果，同时对异常数据提前预警，防止运动意外的发生。
Description
技术领域
本发明属于运动监控系统领域，尤其是涉及一种用于群体性体育活动实时监控分析的方法及系统。
背景技术
穿戴式智能设备是应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计并开发出可以穿戴的数据采集点的总称，如眼镜、手套、手表、服饰及鞋等。广义穿戴式智能设备包括功能全、尺寸大、可不依赖智能手机实现完整或者部分的功能，例如：智能手表或智能眼镜等，以及只专注于某一类应用功能，需要和其它设备如智能手机配合使用，如各类进行体征监测的智能手环、智能首饰等。随着技术的进步以及用户需求的变迁，可穿戴式智能设备的形态与应用热点也在不断的变化。由于造价成本高和技术复杂，很多相关设备仅仅停留在概念领域。随着技术进步和高性能低功耗处理芯片的推出，部分穿戴式设备已经从概念化走向商用化，诸多高科技巨头及公司也都开始在这个全新的领域深入探索。利用可穿戴式设备，可以更加方便快捷的获取用户的信息，尤其是用户在日常生活中的人体数据。为用户户外运动健身和个人的医疗保健领域提供数据采集支持。
物联网组网及通讯技术是目前通用的无线节点连接与数据传输技术，其主流通讯协议有WIFI，蓝牙，ZigBee三大类。WIFI即IEEE802.11x，规定了协议的物理层(PHY)和媒体接入控制层(MAC)，并依赖TCP/IP作为网络层，该技术主要用来解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入。IEEE802.11的几个版本包括：802.11a，在5.8GHz频段最高速率54Mbps，在2.4GHz频段速度为1Mbps—11Mbps；802.11g在2.4GHz频段与802.11b兼容，最高速率为54Mbps。WIFI技术的优势在于无线电波覆盖广(100m)，网络速度较高，移动性好，但具有功耗高、数据可靠性查等缺点。ZigBee可工作在2.4GHz、868MHz和915MHz3个频段上，分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，传输距离在10—75m的范围内(可持续增加)。作为一种无线通信技术，ZigBee具有低功耗、低成本、短时延、大容量、安全可靠等特点。蓝牙技术是1994年爱立信公司提出的一种近距离无线通信规范，能够在设备之间进行方便快捷、低成本、低功耗的数据和语音传输，是无线个域网(WPAN)的主流技术之一。蓝牙的工作标准基于IEEE802.15.1，工作频段在2.4GHz，信道带宽1MHz，异步非对称连接最高数据速率732.2kbps(蓝牙2.0版支持10Mbps以上的速率)，连接距离小于10m，使用高增益天线可是通信范围扩展到100m，由于蓝牙的上述特性使它可以应用于许多无线设备如图像处理设备、智能卡、身份识别设备等。蓝牙技术的缺点是：兼容性和抗干扰能力较差，传输距离较短，成本偏高。如上所述的三种物联网协议广泛用于人们的日常生活中，方便各种无线条件的不同速率的数据传输需求。
数据分析技术是指对大规模的数据进行分析和结果展示。该技术包含有六个基本方面：数据可视化分析、数据挖掘算法、预测性分析、语义引擎、数据管理、数据存储。目前，数据分析技术被广泛用于金融服务、企业生产、企业服务等行业，以精准的用户需求与高准确度的预测和数据挖掘算法提供优质的数据服务。例如：金融服务中利用大数据来缓冲风险和减少欺诈；企业生产利用大数据来挖掘需求，提供满足客户需求的产品形态；企业服务利用大数据对用户进行画像并以此提供个性化的用户服务等。
利用穿戴式智能设备测量人体数据后通过物联网协议传输到服务器，并利用大数据分析技术对历史积累数据和实时数据进行分析可以形成一个通用的人体健康检测平台。但目前的系统存在以下缺点：穿戴式智能设备测量数据不准确(尤其是人体运动过程中测量)；主要针对运动个体测量与分析而非针对运动群体；分析过程中未采用运动数据与体征数据结合的方式；也未包含实时个体预警功能与群体运动效果评估功能。因此，需要一种可用于群体性体育活动实时监测与分析的技术。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种用于群体性体育活动实时监控分析的方法，以提供一种通过多组穿戴设备准确采集运动群体中个体的体征数据和运动数据并上传数据处理平台，经数据处理平台处理后，对异常个体数据发出预警、对群体运动效果进行评估的群体性体育活动实时监控分析的方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于群体性体育活动实时监控分析的方法，包括多组可穿戴式设备、移动基站和数据处理平台，所述可穿戴式设备用于采集群体中单个个体的体征数据和运动数据，其具体方法步骤为：
步骤201：所述可穿戴式设备同所述移动基站进行组网，所述移动基站与所述数据处理平台建立连接，并为数据采集进行初始化准备工作，完成后系统进入等待状态；
步骤202：所述数据处理平台在管理员的操作下发送开始采集指令到所述移动基站，所述移动基站将命令广播到所述可穿戴式设备；
步骤203：所述可穿戴式设备接收到所述移动基站广播的控制命令后，开始采集人体的体征数据和运动数据；
步骤204：所述可穿戴式设备通过物联网将实时数据不断的传到所述移动基站，再由所述移动基站转发到所述数据处理平台；
步骤205：所述数据处理平台采用数据可视化的方式展示获得的运动群体实时体征数据和运动数据，同时对每个个体的数据进行监测，如果发现某个个体的数据异常则进行及时预警；
步骤206：所述数据处理平台在系统运行过程中，由操作人员通过所述移动基站向所述可穿戴式设备发送广播采集结束或暂停指令，所述可穿戴式设备根据命令执行动作；
步骤207：所述数据处理平台在数据传输结束后，对本轮体育活动中所有数据进行分析，生成本轮体育活动的评估报告；
步骤208：所述数据处理平台在生成评估报告之后，数据处理系统退出采集状态，并关闭。
进一步的，所述可穿戴式设备同所述移动基站进行组网为2.4G或5G物联网。
进一步的，所述可穿戴式设备包括手环、运动背心和脚环。
进一步的，所述步骤204中所述实时数据包括：用户或设备的ID号、用户体征数据和用户运动数据。
进一步的，所述步骤207中所述体育活动的评估报告，包含分析群体的运动数据和体征数据的平均指标值是否在规定的合理范围之内；分析群体中每个个体的指标是否达标，并统计群体中的个体达标率。
相对于现有技术，本发明所述的用于群体性体育活动实时监控分析的方法具有以下优势：
(1)本发明所述的用于群体性体育活动实时监控分析的方法，使用物联网进行可穿戴式设备和移动基站之间的通讯，没有数据线连接，避免了运动中对人体的动作幅度和距离的限制，尤其解决了在大场地中群体体育活动的数据采集的问题。
(2)本发明所述的用于群体性体育活动实时监控分析的方法，增加了控制命令，可以通过移动基站以广播的方式向可穿戴式设备发送命令，控制所有数据采集点的开始和结束，在一定程度上保证了体育活动群体数据的同步性。
(3)本发明所述的用于群体性体育活动实时监控分析的方法，使用移动基站来收集测量数据，移动基站信号覆盖的范围可以通过天线射频强度来调节，移动基站体积小、重量轻方便携带，使用方便大大增加了系统使用的灵活性。
(4)本发明所述的用于群体性体育活动实时监控分析的方法，使用穿戴设备作为测量工具对穿戴者进行测量，可以在不妨碍穿戴者体育运动的情况下实时获得数据。
(5)本发明所述的用于群体性体育活动实时监控分析的方法，使用多组穿戴设备采集群体数据，可以通过数据更加全面的分析和评估群体性的体育活动。
(6)本发明所述的用于群体性体育活动实时监控分析的方法，在对数据进行采集和传输的基础上，可通过数据处理平台进行数据异常的检测，从而可以实时监测运动群体中每个人的身体状况，一旦数据指标进入危险范围可以提前预警，防止运动意外的发生。
(7)本发明所述的用于群体性体育活动实时监控分析的方法，在每次群体性体育活动结束后对所有数据进行统计分析，形成体育活动评测报告，用于评估体育锻炼的效果。
本发明的另一目的在于提出一种用于群体性体育活动实时监控分析的系统，以提供一种能够准确采集运动群体中个体的体征数据和运动数据并上传数据处理平台，经数据处理平台处理后，对异常个体数据发出预警、对群体运动效果进行评估的群体性体育活动实时监控分析的系统。
一种用于群体性体育活动实时监控分析的系统，包括若干运动心率手环、移动基站和数据处理平台，所述运动心率手环用于采集群体中单个个体的体征数据和运动数据，所述运动心率手环包括模组和主板，所述移动基站包括AP插卡和设备服务器，所述数据处理平台包括数据库服务器和数据服务平台服务器，所述模组通过UART接口将采集到数据传输到所述主板，所述主板通过2.4G无线自组网连接至所述AP插卡，所述AP插卡通过UART通信连接至所述设备服务器，所述设备服务器将数据传递给所述数据库服务器，同时接受所述数据服务平台服务器发出的指令，并经过所述AP插卡通过广播的形式发送给所述主板，所述数据服务平台服务器用于接受管理员的操作指令，所述2.4G无线自组网数据帧采用时分复用的方式，包括广播、应答和数据三部分。
进一步的所述主板与所述AP插卡为多对一连接。
进一步的所述模组为WSS系列传感器。
进一步的所述主板的控制器为NRF-51422型号的处理器。
进一步的所述移动基站采用手环多址接入协议，保证多个所述运动心率手环可以同时接入一个所述移动基站。
所述用于群体性体育活动实时监控分析的系统与上述用于群体性体育活动实时监控分析的方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的用于群体性体育活动实时监控分析的方法的组成框图；
图2为本发明实施例所述的用于群体性体育活动实时监控分析的方法的工作流程图；
图3为本发明实施例所述的用于群体性体育活动实时监控分析的系统的组成框图；
图4为本发明实施例所述的2.4G无线自组网数据帧格式说明图一；
图5为本发明实施例所述的2.4G无线自组网数据帧格式说明图二。
附图标记说明：
1-可穿戴式设备；11-模组；12-主板；2-移动基站；21-AP插卡；22-设备服务器；3-数据处理平台；31-数据库服务器；32-数据服务平台服务器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种用于群体性体育活动实时监控分析的方法，如图1和图2所示，包括多组可穿戴式设备1、移动基站2和数据处理平台3，所述可穿戴式设备1用于采集群体中单个个体的体征数据和运动数据，
其具体方法步骤为：
步骤201：所述可穿戴式设备1同所述移动基站2进行组网，所述移动基站2与所述数据处理平台3建立连接，并为数据采集进行初始化准备工作，完成后系统进入等待状态；
步骤202：所述数据处理平台3在管理员的操作下发送开始采集指令到所述移动基站2，所述移动基站2将命令广播到所述可穿戴式设备1；
步骤203：所述可穿戴式设备1接收到所述移动基站2广播的控制命令后，开始采集人体的体征数据和运动数据；
步骤204：所述可穿戴式设备1通过物联网将实时数据不断的传到所述移动基站2，再由所述移动基站2转发到所述数据处理平台3；
步骤205：所述数据处理平台3采用数据可视化的方式展示获得的运动群体实时体征数据和运动数据，同时对每个个体的数据进行监测，如果发现某个个体的数据异常则进行及时预警；
步骤206：所述数据处理平台3在系统运行过程中，由操作人员通过所述移动基站2向所述可穿戴式设备1发送广播采集结束或暂停指令，所述可穿戴式设备1根据命令执行动作；
步骤207：所述数据处理平台3在数据传输结束后，对本轮体育活动中所有数据进行分析，生成本轮体育活动的评估报告；
步骤208：所述数据处理平台3在生成评估报告之后，数据处理系统退出采集状态，并关闭。所述可穿戴式设备1同所述移动基站2进行组网为2.4G或5G物联网。
所述可穿戴式设备1包括手环、运动背心和脚环等，所述穿戴设备的形式与数量根据实际应用的需要来确定。
所述步骤202与所述步骤203中所述移动基站2的控制命令广播在秒级内完成，因此，多组所述可穿戴式设备1的工作状态为秒级同步的。所述步骤204中所述实时数据包括：用户或设备的ID号、用户体征数据和用户运动数据。
所述步骤205中对每个个体的数据进行监测，其监测的是人体体征数据的实时数值范围，当某个用户的某项指标超出规定区间最大值或低于规定区间最小值累计规定时间时触发报警条件发出警报，并对管理人员发送指示信号，提醒其查看平台以确定用户的异常。所述步骤207中所述体育活动的评估报告，包含分析群体的运动数据和体征数据的平均指标值是否在规定的合理范围之内；分析群体中每个个体的指标是否达标，并统计群体中的个体达标率。
移动基站2与所述数据处理平台3的通信协议，完成移动基站2与所述数据处理平台3之间的通信。具体包括移动基站2与所述数据处理平台3数据封包格式，移动基站2与所述数据处理平台3之间的管理信令，包括基站MAC、IP的管理信令、基站服务程序的升级信令、基站透传信令等。
所述数据处理平台3在管理员的操作下向所述移动基站2发送开始采集指令、结束采集指令、暂停采集指令和手环震动指令，所述移动基站将命令进行广播到所述可穿戴式设备1。
一种用于群体性体育活动实时监控分析的系统，如图3至图5所示，包括若干运动心率手环、移动基站2和数据处理平台3，所述运动心率手环用于采集群体中单个个体的体征数据和运动数据，所述运动心率手环包括模组11和主板12，所述移动基站2包括AP插卡21和设备服务器22，所述数据处理平台3包括数据库服务器31和数据服务平台服务器32，所述模组11通过UART接口将采集到数据传输到所述主板12，所述主板12通过2.4G无线自组网连接至所述AP插卡21，所述AP插卡21通过UART通信连接至所述设备服务器22，设备服务器22与AP插卡21的通信协议，包括传输封包格式，串口传输的一级信令，二级信令。一级信令包括AP插卡21的复位、在线升级等信令，二级信令包括AP插卡21的数据传输信令、插卡加密传输信令、插卡ID查询信令等插卡管理与数据上传信令；所述设备服务器22将数据传递给所述数据库服务器31，同时接受所述数据服务平台服务器32发出的指令，并经过所述AP插卡21通过广播的形式发送给所述主板12，所述数据服务平台服务器32用于接受管理员的操作指令，所述2.4G无线自组网数据帧采用时分复用的方式，包括广播、应答和数据三部分；2.4G无线自组网数据帧格式如图4所示。Broadcast为广播时隙，ACK为数据包应答时隙，Dx为数据帧时隙，G为时隙间的保护间隔，G的作用是保护时隙，防止不同步引起的时隙间的干扰；数据信道一共50个，每个信道10ms，最多可以传输2包数据，ACK时隙，最多可以传输30包ACK数据。
设备服务器22与数据服务平台服务器32通信协议，完成设备服务器22与数据服务平台服务器32之间的通信。具体包括设备服务器22与数据服务平台服务器32数据封包格式，设备服务器22与数据服务平台服务器32之间的管理信令，包括基站MAC、IP的管理信令、基站服务程序的升级信令、基站透传信令等。
所述可穿戴式设备包括手环、运动背心、脚环等设备，可用于测量群体中单个个体的体征数据与运动数据，所有可穿戴式设备通过无线物联网与移动基站连接，可穿戴式设备接收移动基站传来的控制指令进行工作，并将采集到的数据通过物联网传向移动基站；所述移动基站不仅与所述多组可穿戴式设备连接，其还与所述数据处理平台通过无线网络或硬件接口连接，用于将从所述多组可穿戴式设备采集的数据及时完整地传输到所述数据处理平台进行处理；
所述数据处理平台包含命令控制、实时监测与事后分析三组模块，命令控制模块接收管理员的指令，并传递给所述移动基站来同步控制可穿戴式设备，实时监测是实时的分析传到平台的体育活动数据，监控数据中的异常并及时发出警报，事后分析是在每轮体育活动结束后对该轮运动中收集到的所有数据进行分析，生成分析报告对体育锻炼效果进行量化评估。运动心率手环，其有心率测量、运动数据测量与物联网通讯功能，心率数据与运动数据每间隔4秒采集一组数据，而物联网协议周期为2.6秒。运动心率手环电池容量400mAH，通信距离150m，连续工作时间40h，持续待机时间120h。
所述主板12与所述AP插卡21为多对一连接。
所述模组11为WSS系列传感器，运动心率手环模组采用WSS系列传感器采集心率数据和运动数据，WSS系列穿戴式智能传感模组提供了一个具备准医疗级别感知精度和较全面感知对象的，面向科学、健康、医疗和体育专业应用的穿戴式智能传感器产品。
运动心率手环的主板12采用nordic的NRF-51422型号的处理器作为核心控制器，模组11采用WSS系列传感器采集心率数据和运动数据，并通过UART接口将采集到的实时心率值和运动数据传输到主板12，运动心率手环采集数据包括PPG实时心率数据和原始数据(压缩)，轴加速度数据(压缩)，轴陀螺仪数据(压缩)，计步/动静/倾斜/跌倒/震动数据，手环佩戴状态数据，无线信号强度数据。
手环模组11包含轴加速度计ACC和轴陀螺仪Gyro，轴加速度计的工作原理是通过测量电势的变化来感知运动，加速度计上有一个连接到锚点上的质量块，可向其感应到加速度的方向自由移动，改变其与壳体之间的距离，进而影响他们之间的电容。通过电容变化值可测量出速度的变化，并经由SPI或I2C串行总线传输给主处理器；
轴陀螺仪的工作原理是利用科里奥利力(旋转物体在径向运动时所受到的切向力)，旋转中的陀螺仪可对各种形式的直线运动产生反映，通过记录陀螺仪部件受到的科里奥利力可以进行运动的测量与控制。其核心元件是一个微机电系统，为了产生这种力，陀螺仪通常安装有两个方向的可移动电容板，径向的电容板加震荡电压迫使物体作径向运动，横向的电容板测量由于横向科里奥利运动带来的电容变化。这样，陀螺仪内的“陀螺物体”在驱动下就会不停地来回做径向运动或震荡，从而模拟出科里奥利力不停地在横向来回变化的运动，并可在横向作与驱动力差90°的微小震荡。这种科里奥利力好比角速度，所以由电容的变化便可以计算出陀螺仪的角速度。
所述运动心率手环主板12向模组11发送启动采集命令、停止采集命令和获取数据命令，模组11的ACK应答包括成功应答、失败应答。主板12可通过获取数据命令分别获取即使心率、计步总数、三轴加速度有效值、三轴陀螺仪有效值。例如：主板12发送START启动模组11，模组11启动并返回ACK；主板12发送启动PPG和三轴加速度计，模组11以200ms为周期连续返回心率数据和三轴加速度数据。所述移动基站2采用手环多址接入协议，保证多个所述运动心率手环可以同时接入一个所述移动基站2。
所述移动基站AP插卡21的工作过程为：1)发广播，2)发ACK，3)接收数据。
所述运动心率手环主板12的工作过程为：1)不断监听广播，2)如果收到广播，则接收ACK；3)接收完ACK后在自己的时隙发送数据给AP。
所述移动基站AP插卡21和所述运动心率手环主板12的通信过程如图5所示。例如：每个运动心率手环在自己的时隙向AP发送数据包，每个手环占用的时隙长度为10ms。在10ms时间，手环可以发送数据包数量为7包。计算方法如下：每个数据包发送占1.3ms，数据包发包间隔0.1ms，则数据包发包周期为1.4ms,10ms内可以发送7包数据。在50个时隙中，AP接收的数据包最多为50*7＝350包。AP发送ACK时间内分小包多次发送，每个ACK包最多应答3个数据包。每个ACK发送时间为1.3ms，ACK包之间的间隔时间为4ms，则350个数据包需要的ACK时间为(1.3+4)ms/包*(350/3)包＝618.5ms。根据协议，每个时隙中数据包最多传输4个，每个有线数据包长37B，整个时间帧的最大时隙数为50，并且整个时间帧长T为1.6秒，由此根据公式1可得最大传输速率为4*37*50*8/1.6＝37kb/s。
WLAN采用IEEE802.11协议，一共有14个信道。我国使用2.4G的信道范围：2.412-2.472GHz,13个信道，占用频带范围2.400～2.483GHz频率范围。因此，为了避免WLAN的干扰，本发明选择的2.4G的信道范围为2484～2500GHz这些信道，对应的信道编号为84～100，从中选10个信道，信道编号分85，87，89，91，93，95，97，98，99，100。
在本发明的一个实施例中：移动基站2通过设备服务器读取AP插卡21收到的手环数据，并插入数据库服务器31中，通过Web服务器读取数据库数据，并在数据处理平台上显示。
所述移动基站2采用Web服务接口协议，主要完成对移动基站2的配置以及手环数据的传输、手环绑定等功能。
所述移动基站2采用手环多址接入协议，保证多个手环可以同时接入一个基站，同时传输时延满足要求；具体包括基站频段搜索协议、基站频分多址协议、基站时分多址协议等。
所述移动基站2采用手环管理协议，用于管理手环信令信息的传输。具体包括手环数据上传开关信令，手环时间同步信令，手环数据传输周期设置信令等。
所述移动基站2采用手环数据传输协议，主要用于传输手环数据。具体包括手环数据分包格式，手环数据可靠传输机制等。
在本发明的一个实例中：
所述数据处理平台3，以运动密度、运动强度和心率曲线作为体育活动是否适宜的评价指标。
运动密度的计算方法：运动密度(％)＝(实际运动时间/体育活动总时间)*100％。运动密度在30～40％之间为适宜，小于30％或大于40％时，所述数据处理平台提示运动密度不适宜。
运动强度以平均心率、基本部分平均心率、最大心率和心率指数来表示。
平均心率的计算方法：平均心率＝(最大心率+安静心率)/2。安静心率通过监测开始前测定5min心率得出，平均心率维持在130～170次/分，运动负荷适宜；低于130次/分，所述数据处理平台提示运动负荷过小；高于170次/分，提示运动负荷过大。
基本部分平均心率的计算方法：群体基本部分每项运动后即时心率的平均值。心率均数在120～200次/分内，运动负荷适宜；低于120次/分，所述数据处理平台提示运动负荷过小；高于200次/分，提示运动负荷过大。
最大心率的计算方法：用户整次体育活动心率的最大值。最大心率超过200次/分时，所述数据处理平台发出预警。
心率指数的计算方法：心率指数＝平均心率/安静心率的平均心率。心率指数达到1.6-1.8，提示运动负荷适宜。
心率曲线：用曲线图法进行评价。监测用户安静时、体育活动开始部分结束后、准备部分每项运动后、基本部分每项运动后、结束部分每项运动后、体育课结束后及课后10分钟时运动心率表中显示即时心率值。以时间为横坐标，心率为纵坐标绘制成曲线图。根据曲线图变化评价体育课的运动负荷是否合适。曲线逐渐上升，最大心率出现在基本部分的中间，至结束部分逐渐降低；曲线坡度平缓，不出现骤起骤落的波形；运动量达到一定水平，即准备部分的脉搏宜为80～130次/分，基本部分为130～180次/分，结束部分降至120～90次/分；在课后10分钟恢复到安静水平。当心率曲线出现以下情况，应该对体育课授课内容及教学活动的安排进行调整：曲线高峰出现在准备部分、基本部分即将结束或结束部分；曲线太高，达200次/分以上或曲线不高；课后10分钟不能恢复到安静水平。
一种可用于群体性体育活动实时监测与分析的方法及系统，其原理是穿戴式采集设备所采集的人体体征数据和运动数据从一定程度上反映了被测运动者的身体情况和运动情况，个体数据通过与其运动前采样的数据进行比较可以发现异常情况。运动中人体的身体指标等有合理的区间范围，超过范围时间过长也是不正常的。另外，在群体性体育活动中，通过控制采集和结束时间以及采样点的时间间隔，群体的数据运动趋势是基本一致的，数据有明显差别的个体代表了其身体状况或运动情况与其他个体不一致。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于群体性体育活动实时监控分析的方法，其特征在于：包括多组可穿戴式设备(1)、移动基站(2)和数据处理平台(3)，所述可穿戴式设备(1)用于采集群体中单个个体的体征数据和运动数据，
其具体方法步骤为：
步骤201：所述可穿戴式设备(1)同所述移动基站(2)进行组网，所述移动基站(2)与所述数据处理平台(3)建立连接，并为数据采集进行初始化准备工作，完成后系统进入等待状态；
步骤202：所述数据处理平台(3)在管理员的操作下发送开始采集指令到所述移动基站(2)，所述移动基站(2)将命令广播到所述可穿戴式设备(1)；
步骤203：所述可穿戴式设备(1)接收到所述移动基站(2)广播的控制命令后，开始采集人体的体征数据和运动数据；
步骤204：所述可穿戴式设备(1)通过物联网将实时数据不断的传到所述移动基站(2)，再由所述移动基站(2)转发到所述数据处理平台(3)；
步骤205：所述数据处理平台(3)采用数据可视化的方式展示获得的运动群体实时体征数据和运动数据，同时对每个个体的数据进行监测，如果发现某个个体的数据异常则进行及时预警；
步骤206：所述数据处理平台(3)在系统运行过程中，由操作人员通过所述移动基站(2)向所述可穿戴式设备(1)发送广播采集结束或暂停指令，所述可穿戴式设备(1)根据命令执行动作；
步骤207：所述数据处理平台(3)在数据传输结束后，对本轮体育活动中所有数据进行分析，生成本轮体育活动的评估报告；
步骤208：所述数据处理平台(3)在生成评估报告之后，数据处理系统退出采集状态，并关闭。
2.根据权利要求1所述的一种用于群体性体育活动实时监控分析的方法，其特征在于：所述可穿戴式设备(1)同所述移动基站(2)进行组网为2.4G或5G物联网。
3.根据权利要求1所述的一种用于群体性体育活动实时监控分析的方法，其特征在于：所述可穿戴式设备(1)包括手环、运动背心和脚环。
4.根据权利要求1所述的一种用于群体性体育活动实时监控分析的方法，其特征在于：所述步骤204中所述实时数据包括：用户或设备的ID号、用户体征数据和用户运动数据。
5.根据权利要求1所述的一种用于群体性体育活动实时监控分析的方法，其特征在于：所述步骤207中所述体育活动的评估报告，包含分析群体的运动数据和体征数据的平均指标值是否在规定的合理范围之内；分析群体中每个个体的指标是否达标，并统计群体中的个体达标率。
6.一种用于群体性体育活动实时监控分析的系统，其特征在于：包括若干运动心率手环、移动基站(2)和数据处理平台(3)，所述运动心率手环用于采集群体中单个个体的体征数据和运动数据，
所述运动心率手环包括模组(11)和主板(12)，所述移动基站(2)包括AP插卡(21)和设备服务器(22)，所述数据处理平台(3)包括数据库服务器(31)和数据服务平台服务器(32)，所述模组(11)通过UART接口将采集到数据传输到所述主板(12)，所述主板(12)通过2.4G无线自组网连接至所述AP插卡(21)，所述AP插卡(21)通过UART通信连接至所述设备服务器(22)，所述设备服务器(22)将数据传递给所述数据库服务器(31)，同时接受所述数据服务平台服务器(32)发出的指令，并经过所述AP插卡(21)通过广播的形式发送给所述主板(12)，所述数据服务平台服务器(32)用于接受管理员的操作指令，所述2.4G无线自组网数据帧采用时分复用的方式，包括广播、应答和数据三部分。
7.根据权利要求6所述的一种用于群体性体育活动实时监控分析的系统，其特征在于：所述主板(12)与所述AP插卡(21)为多对一连接。
8.根据权利要求6所述的一种用于群体性体育活动实时监控分析的系统，其特征在于：所述模组(11)为WSS系列传感器。
9.根据权利要求6所述的一种用于群体性体育活动实时监控分析的系统，其特征在于：所述主板(12)的控制器为NRF-51422型号的处理器。
10.根据权利要求6所述的一种用于群体性体育活动实时监控分析的系统，其特征在于：所述移动基站(2)采用手环多址接入协议，保证多个所述运动心率手环可以同时接入一个所述移动基站(2)。
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