CN109192269A - 一种基于云平台的青少年运动健康管理系统 - Google Patents

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夏玮
占礼葵
彭伟
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王威
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卢为东
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Abstract

本发明公开了一种基于云平台的青少年运动健康管理系统，属于智能化管理技术领域，包括体能要素管理云平台、客户端以及体能要素检测设备；体能要素检测设备用于检测用户的体能要素信息且体能要素检测设备的输出端与客户端连接；客户端输出端与体能要素管理云平台连接，以向体能要素管理云平台发送用户体能要素信息以及用户身份信息；体能要素管理云平台根据客户端发送的用户体能要素信息和用户身份信息制定用户的训练处方；体能要素管理云平台的输出端与客户端连接以向客户端推送所述相应用户的训练处方，并对训练处方的执行情况进行管理和追踪。

Description

一种基于云平台的青少年运动健康管理系统
技术领域
本发明涉及智能化管理技术领域，特别涉及一种基于云平台的青少年运动健康管理系统。
背景技术
调研显示，人体体能由运动能力和身体机能两方面构成，反映机体在体力活动中具备的能力，其中身体机能是体能的基础，运动能力是体能的外在表现。身体机能主要包括身体形态、运动系统机能、循环系统机能、呼吸系统机能和神经系统机能。运动能力则主要体现在肌肉力量和耐力、心肺耐力、速度、柔韧性、平衡、灵活、协调能力等方面。
数据显示，中国青少年体质连续20年下降，力量、速度、爆发力、耐力等身体素质全面下滑。急需发展运动健身相关科学技术，建立青少年健康教育和健身指导服务管理体系，构建广域覆盖的青少年远程云健康服务平台。由此，数字化运动健康产业应运而生，并具有广阔的前景和强大的生命力。数字化运动健康技术具有以下现实意义：（1）以科学的手段促进青少年提高身体机能和运动技能，提高体能要素是形成和提高运动技能的重要条件，基线检测是提高运动能力的前提；（2）数字化运动健康具有一定社会刚需性质，中考体育加试的推行引起全社会的关注，一定程度上推动了数字化运动健康相关产业的发展；（3）养成科学的运动习惯使青少年终身受益，综合评估青少年体质健康水平是科学健身、养成正确良好运动习惯和生活习惯的基础。
目前关于青少年体质健康服务管理平台的构建依然不多，学生体育课依然处于“大锅饭”的现状，由于时间空间和教师资源的限制，不同体质状况的学生被同等对待，体质较好且运动能力强的学生身体潜能没有被充分挖掘，体质较差的学生身体吃不消，可能造成青少年运动热情不高、运动技能难以提升的不良后果。此外，青少年正处于身体发育的重要时期，不科学的运动方式、不良的运动习惯不利于青少年的身体发育和终生运动习惯的育成。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于云平台的青少年运动健康管理系统，以对青少年的体质健康进行针对性管理。
为实现以上目的，本发明采用一种基于云平台的青少年运动健康管理系统，包括：体能要素管理云平台、客户端以及体能要素检测设备；
体能要素检测设备用于检测用户的体能要素信息且体能要素检测设备的输出端与客户端连接；
客户端输出端与体能要素管理云平台连接，以向体能要素管理云平台发送用户体能要素信息以及用户身份信息；
体能要素管理云平台根据客户端发送的用户体能要素信息和用户身份信息制定用户的训练处方，该体能要素包括身高、体重、部分身体成分、肌肉力量、耐力、柔韧、平衡、协调以及最大摄氧量，该用户身份信息包括姓名、年龄以及性别；
体能要素管理云平台的输出端与客户端连接以向客户端推送所述相应用户的训练处方，并对训练处方的执行情况进行管理和追踪。
进一步地，所述体能要素管理云平台包括数据库服务器和数据库，数据库包括身份信息数据库、测试数据库以及训练数据库，数据库服务器包括身体基线评估模块、处方推理机以及处方推送及管理模块；
身体基线评估模块根据客户端检测到的用户身高、体重、部分身体成分、体能要素进行评估，得到体能评估结果；
处方推理机与身体基线评估模块连接并根据身体基线评估模块发送的评估结果制定相应的训练处方，该训练处方包括训练项目、训练周期和频率以及训练难度和时长；
处方推送及管理模块与处方推理机连接并将处方推理机制定的训练处方推送至客户端，处方推送及管理模块还用于存储、管理和跟踪该训练处方的执行情况；
身份信息数据库用于对客户端输入的用户身份信息进行存储；
测试数据库用于对所述客户端发送的用户体能要素信息进行存储；
训练数据库用于对处方推理机制定的训练处方及其执行情况进行存储。
进一步地，所述体能要素检测设备包括身体机能检测设备和运动机能检测设备；
身体机能检测设备用于获取用户的身体质量指数和运动摄氧量；
运动机能检测设备用于获取青少年心肺耐力、肢体柔韧性、动静态平衡能力、下肢力量、肌肉耐力以及眼-脑-肌肉协调反应能力。
进一步地，所述身体机能检测设备包括身体成分分析仪和恒功率健身车；
身体成分分析仪用于获取青少年身体质量指数BMI、身体脂肪、肌肉含量、骨密度以及蛋白质含量，并进行体型分析。
进一步地，所述运动机能检测设备包括体感设备、柔性压力传感器和恒功率健身车；
体感设备用于获取青少年运动姿态，柔性压力传感器用于获取青少年的足底压力数据；
恒功率健身车用于测量青少年最大摄氧量以评估青少年心肺耐力水平；
客户端分别与所述体感设备和柔性压力传感器连接，客户端将体感设备采集的数据和柔性压力传感器采集的数据进行融合，得到青少年心肺耐力、肢体柔韧性、动静态平衡能力、下肢力量、肌肉耐力以及眼-脑-肌肉协调反应能力。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明根据青少年身体质量指数（BMI）、运动摄氧量等身体指标以及青少年性别年龄等基本信息，以及青少年心肺耐力、肢体柔韧性、动静态平衡能力、下肢力量、肌肉耐力、眼-脑-肌肉协调反应能力等基本运动机能；制定相应的训练处方以帮助提高青少年若干项基本体能要素（心肺耐力、动静态平衡能力、下肢力量、柔韧性等）。本发明通过采集青少年的基本体能和运动机能信息，综合分析评估青少年身体机能，生成个性化训练处方推送至用户端，用户端智能执行处方，形成青少年身体机能检测-训练-智能管理的闭环系统。
附图说明
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：
图1是一种基于云平台的青少年运动健康管理系统的结构示意图；
图2是一种基于云平台的青少年运动健康管理系统的原理框图；
图3是训练处方制定流程示意图。
具体实施方式
为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。
如图1至图2所示，本实施例公开了一种基于云平台的青少年运动健康管理系统，包括体能要素管理云平台、客户端以及体能要素检测设备；
体能要素检测设备用于检测用户的体能要素信息且体能要素检测设备的输出端与客户端连接；
客户端输出端与体能要素管理云平台连接，以向体能要素管理云平台发送用户体能要素信息以及用户身份信息；
体能要素管理云平台根据客户端发送的用户体能要素信息和用户身份信息制定用户的训练处方，该体能要素包括身高、体重、部分身体成分、最大心率以及最大摄氧量，该用户身份信息包括姓名、年龄以及性别；
体能要素管理云平台的输出端与客户端连接以向客户端推送所述相应用户的训练处方，并对训练处方的执行情况进行管理和追踪。
其中，硬件设备和基于unity游戏引擎开发的身体机能模拟检测平台，通过设计的检测流程和规则形成青少年平衡能力、柔韧性、下肢力量、心肺耐力、协调反应能力的综合检测模式，将结果及时反馈给用户并上传至云平台进行存储和分析，通过处方推理机生成个性化训练处方。
进一步地，所述体能要素检测设备包括身体机能检测设备和运动机能检测设备；
身体机能检测设备用于获取用户的身体质量指数和运动摄氧量；
运动机能检测设备用于获取青少年心肺耐力、肢体柔韧性、动静态平衡能力、下肢力量、肌肉耐力以及眼-脑-肌肉协调反应能力。
其中，身体机能检测设备包括身体成分分析仪，身体成分分析仪用于获取青少年身体质量指数（BMI），身体脂肪、肌肉、蛋白质含量等，并进行体型分析。
其中，运动机能检测设备包括体感设备、柔性压力传感器和恒功率健身车；
体感设备用于获取青少年运动姿态，柔性压力传感器用于获取青少年的足底压力数据，恒功率健身车用于测量青少年最大摄氧量以评估青少年心肺耐力水平；
客户端分别与所述体感设备和柔性压力传感器连接，客户端将体感设备采集的数据和柔性压力传感器采集的数据进行融合，得到青少年心肺耐力、肢体柔韧性、动静态平衡能力、下肢力量、肌肉耐力以及眼-脑-肌肉协调反应能力。
本实施例通过将以上两种传感器获得的数据进行融合，可获取青少年运动姿态和足底压力数据，用于建立运动过程中的运动学动力学模型，有助于分析测者的柔韧性、动静态平衡能力、下肢力量和肌肉耐力等体能要素。
进一步地，所述体能要素管理云平台包括数据库服务器和数据库，数据库包括身份信息数据库、测试数据库以及训练数据库，数据库服务器包括身体基线评估模块、处方推理机以及处方推送及管理模块；
身体基线评估模块根据客户端检测到的用户身高、体重、部分身体成分（比如体脂率、肌肉和蛋白质含量等）、体能要素（比如心肺耐力、肌肉耐力、肌肉力量、反应能力、平衡能力和身体协调能力等）进行评估，得到体能评估结果。具体为：（1）采集必要的身体指标，例如：身高、体重、身体成分（脂肪、肌肉和蛋白质含量等）、最大心率、最大摄氧量等；（2）根据被测试者测试指标（性别、年龄及上述身体指标）、制定的体能要素测试方案的结果并参照相关标准即可进行评估。得到的评定结果包括测试者的性别、年龄、身高体重、身体成分检测报告、心肺耐力水平、肌肉耐力力量、反应能力、平衡能力等。
处方推理机与身体基线评估模块连接并根据身体基线评估模块发送的评估结果制定相应的训练处方，具体为如图3所示：（1）确定训练项目；（2）制定训练周期和频率；（3）制定训练难度和时长。
处方推送及管理模块与处方推理机连接并将处方推理机制定的训练处方推送至客户端，处方推送及管理模块还用于存储、管理和跟踪该训练处方的执行情况，例如：本周期处方是否完成、每周执行次数、执行项目及完成情况（难度、时长）等信息。
身份信息数据库用于对客户端输入的用户身份信息进行存储，该用户身份信息包括姓名、年龄、性别以及身份证号信息；
测试数据库用于对所述客户端发送的用户体能要素信息进行存储；
训练数据库用于对处方推理机制定的训练处方进行存储。
进一步地，本实施例中的客户端还利用信息融合技术建立人体运动学动力学模型，该模型有如下特点：上肢和头部主要具有运动学特征，主要包括距离、速度、角度等特征；下肢具有运动学和动力学综合特征，除上述运动学特征，根据足底压力信息分布，结合运动动力学得到人在运动过程中的下肢发力部位和发力大小。以上特征为姿态检测和评估动作标准程度的重要指标。
需要说明的是，本实施例结合身体机能测试数据和运动机能测试数据，进行青少年身体机能和运动能力的基线评估，例如通过一系列测试评估青少年心肺耐力、柔韧性、平衡能力、下肢肌肉力量和耐力等核心体能要素的水平，再结合测试者的年龄、性别、BMI指数、身体脂肪含量、肌肉和蛋白质含量等信息，进行体型分析，推理出科学合理的训练处方，目的是通过科学有效的方式整体提升青少年的核心体能要素和基本运动技能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (3)

1.一种基于云平台的青少年运动健康管理系统，其特征在于，包括：体能要素管理云平台、客户端以及体能要素检测设备；
体能要素检测设备用于检测用户的体能要素信息且体能要素检测设备的输出端与客户端连接；
客户端输出端与体能要素管理云平台连接，以向体能要素管理云平台发送用户体能要素信息以及用户身份信息；
体能要素管理云平台根据客户端发送的用户体能要素信息和用户身份信息制定用户的训练处方，该体能要素包括身高、体重、部分身体成分、肌肉力量、耐力、柔韧、平衡、协调以及最大摄氧量，该用户身份信息包括姓名、年龄以及性别；
体能要素管理云平台的输出端与客户端连接以向客户端推送所述相应用户的训练处方，并对训练处方的执行情况进行管理和追踪。
2.如权利要求1所述的基于云平台的青少年运动健康管理系统，其特征在于，所述体能要素管理云平台包括数据库服务器和数据库，数据库包括身份信息数据库、测试数据库以及训练数据库，数据库服务器包括身体基线评估模块、处方推理机以及处方推送及管理模块；
身体基线评估模块根据客户端检测到的用户身高、体重、部分身体成分、体能要素进行评估，得到体能评估结果；
处方推理机与身体基线评估模块连接并根据身体基线评估模块发送的评估结果制定相应的训练处方，该训练处方包括训练项目、训练周期和频率以及训练难度和时长；
处方推送及管理模块与处方推理机连接并将处方推理机制定的训练处方推送至客户端，处方推送及管理模块还用于存储、管理和跟踪该训练处方的执行情况；
身份信息数据库用于对客户端输入的用户身份信息进行存储；
测试数据库用于对所述客户端发送的用户体能要素信息进行存储；
训练数据库用于对处方推理机制定的训练处方及其执行情况进行存储。
3.如权利要求1所述的基于云平台的青少年运动健康管理系统，其特征在于，所述体能要素检测设备包括身体机能检测设备和运动机能检测设备；
身体机能检测设备包括身体成分分析仪和，身体成分分析仪用于获取青少年身体质量指数BMI、身体脂肪、肌肉含量、骨密度以及蛋白质含量，并进行体型分析；
运动机能检测设备包括体感设备、柔性压力传感器和恒功率健身车，恒功率健身车用于测量运动最大摄氧量以评估心肺耐力水平，柔性压力传感器采集足底压力分布信息，体感设备采集人体姿态信息。
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