CN110025306A - 一种用于学生体质检测的测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于学生体质检测的测试系统。该技术方案在常规测试场地和测试器械中充分引入了通信模块和体征监测模块，利用指夹式传感器实时获取测试过程中受试人员的体征变化情况，有助于了解受试人员处于运动状态时的机体负荷水平。在此基础上，本发明根据不同的测试活动类别分别设计了系统结构，有效实现了测试过程的自动化和无人化；以在跑步测试系统为例，依托于指纹信息和手环中的身份信息作为启动依据，当完成跑步后首先获取计步数据，当步数信息所对应的距离与预设的跑步测试长度达到一定的契合水平时，判定为有效结果，发送至服务器，完成测试。与此同时，监控模块持续记录测试场地的画面，用于起到监控和追溯作用。

Description

一种用于学生体质检测的测试系统

技术领域

本发明涉及测试管理技术领域，具体涉及一种用于学生体质检测的测试系统。

背景技术

体质是人的生命活动和劳动、工作能力等的物质基础，推行体质测定是提高国民身体素质的重要举措，它旨在通过对人体进行体质测定，评价体质状况和体育锻炼效果，健全并督促人们参加体育锻炼的有效机制，科学地指导开展体育活动，从而不断地增强人体体质。通过对人体体质的测定，还将为我国国民体质监测系统，掌握国民体质发展和变化的规律奠定基础。学生的体质测试，是国民体质检测的重要组成部分，由于未成年人处于生长发育阶段，体质水平呈现出变化趋势，因此对学生体质的测试已经成为各级院校的必要工作之一。

现有技术中，学生体质测试普遍是在教师或教练员主持下，依托于运动器械完成，尽管已经形成了标准化的测试开展模式，但由于涉及到的环节众多，因此耗费大量的人力资源。从体质测试的开始到结束，涉及到场地整理、器械测试、测试分组、身份确认、过程监控、结果测量、数据汇总等过程，这需要众多老师参与其中，而且过程均由人员来衔接，整体效率较低，在这种情况下，如果能依托于体感设备和通信手段来组织测试，则有望提升测试活动的自动化水平，降低人力投入，进而提升测试效率。此外，目前常规测试方法无法在测试过程中监测体征变化，因而难以对同样运动水平下不同人员的负荷程度进行评价。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种用于学生体质检测的测试系统，以解决现有技术中常规体质测试模式自动化程度较低的技术问题。

本发明要解决的另一技术问题是如何降低体质测试过程中的人力投入。

本发明要解决的再一技术问题是如何在体质测试过程中同时监测受试人员体征变化情况。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于学生体质检测的测试系统，包括跑步场地，穿戴设备，监控模块，服务器；

其中，所述穿戴设备包括指夹式传感器，运动手环；所述指夹式传感器监测受试者的心率和血氧，在所述指夹式传感器中具有通信模块，所述指夹式传感器的通信模块与服务器相关联；所述运动手环的腕带上具有密码锁扣，在所述运动手环中具有通信模块，所述运动手环的通信模块也与服务器相关联，所述运动手环的通信模块标记有身份信息，所述运动手环内置有计步模块；

所述跑步场地包括环形跑道，所述环形跑道上具有起始点，在所述起始点处设置有指纹识别模块，计时器，通信单元，该通信单元与运动手环的通信模块相关联，指纹识别模块与计时器通信连接，通信单元分别与计时器和服务器通信连接；

所述监控模块包括摄像头和通信单元，摄像头与通信单元通信连接，所述通信单元与服务器通信连接。

作为优选，还包括投掷场地，实心球，通信单元，在所述投掷场地中铺设有压感垫片，在所述压感垫片中以及实心球中分别内置有距离传感器，两个所述距离传感器通信连接；位于实心球中的距离传感器和压感垫片分别与通信单元相关联，所述通信单元与服务器通信连接。

作为优选，还包括垫上活动场地和通信单元，所述垫上活动场地铺设有垫子，在所述垫子上表面的一侧铺设有压感垫片；所述运动手环有五组，其中两组分别套接在受试人员的两个手腕上，另两组分别套接在受试人员的两个脚腕上，最后一组套接在受试人员的颈部，每组运动手环中均内置有距离传感器；套接在颈部的运动手环中内置有计数器，所述计数器与所述通信单元相关联，所述通信单元与服务器通信连接。

作为优选，还包括立定跳远场地和通信单元，在所述立定跳远场地中铺设有压感垫片；所述运动手环有两组，二者分别套接在受试人员的两个脚腕上，在每个运动手环中均内置有距离传感器，在压感垫片中也内置有距离传感器，两个运动手环中的距离传感器分别与位于压感垫片中的距离传感器通信连接；位于压感垫片中的距离传感器与压感垫片二者分别与通信单元相关联，所述通信单元与服务器通信连接。

作为优选，指夹式传感器将检测到的心率和血氧信息经通信模块发送至服务器；运动手环的腕带开启密码不对受试者公开；计时器的启动条件包括：指纹识别模块接收到指纹信息，同时通信单元接收到来自运动手环中的通信模块的身份信息；计时器的停止条件包括：通信单元接收到来自运动手环中的通信模块的身份信息，通信单元接收到来自运动手环中的计步模块的步数信息，将预先录入的测试距离与所述步数信息对应的距离比对并通过；计时器将时长信息经通信单元发送至服务器；摄像头采集所述跑步场地的视频图像，发送至服务器。

作为优选，实心球中的距离传感器与压感垫片中的距离传感器通信，获得二者的间距信息，位于实心球中的距离传感器将所述间距信息发送至通信单元；通信单元将所述间距信息发送至服务器的条件包括：压感垫片持续处于受压状态。

作为优选，在投掷场地中还设置有报警器，所述报警器与投掷场地中的通信单元相关联，所述报警器的启动条件包括：压感垫片由受压状态变为释放状态。

作为优选，计数器的启动条件包括：套接在颈部的运动手环到套接在脚腕的其中一组运动手环的距离达到预设值，套接在颈部的运动手环、套接在手腕的两组运动手环三者的距离保持不变，套接在脚腕的两组运动手环二者间距不变，压感垫片经历至少一次按压、释放过程；计数器将计数信息经通信单元发送至服务器。

作为优选，两个运动手环中的距离传感器分别与位于压感垫片中的距离传感器通信，分别获得两个运动手环中的距离传感器各自到位于压感垫片中的距离传感器的间距信息，在二者中取最小值，即为有效间距；位于压感垫片中的距离传感器将所述有效间距发送至通信单元；通信单元将所述有效间距发送至服务器的条件包括：以压感垫片由受压状态变为释放状态为起始时间点，所述有效间距的变化率由峰值下降至0，且所述有效间距的变化率在0点维持长达预设时间。

在以上技术方案中，穿戴设备主要包括运动手环和指夹式传感器，指夹式传感器用于在体测过程中实时监测受试人员的心率和血氧情况，此类指夹式传感器属于常规设备，可自市面购得，部分指夹式传感器还具有血压监测功能，在此类常规设备的基础，依托于通信模块将监测到的心率、血氧等体征数据传输至服务器进行储存、显示或计算；运动手环为常规市售产品，其内置有通信模块，用于关联服务器，手环的腕带部分设密码锁，密码由工作人员掌握，测试前由工作人员将手环佩戴在受试人员体表，避免其私自摘下。

监控模块包括摄像头和通信单元，其中摄像头用于获取测试区域的视频信息，通信单元用于将视频信息实时传输至服务器，从而可由工作人员集中监控，对测试过程中可能存在的作弊行为起到威慑和追溯作用。

在进行跑步测试的过程中，环形跑道的起始点为起跑位置，受试人员通过输入指纹作为计时器的一个启动条件，而后，受试人员利用环形跑道的通信单元扫描运动手环，获取其中的身份信息，从而达成计时器的另一个启动条件；在计时器启动的同时，可向受试人员反馈一个声音或光电信号，使受试人员知晓已经起跑；在计时器启动的同时，运动手环中的计步模块开始计步。当受试人员跑完全程后，再次扫描指纹，并扫描运动手环获取身份信息和步数信息，达成计时器的停表条件，系统将预先录入的测试距离与上述步数信息对应的距离比对，达到一定契合程度即比对通过，而后通信单元将计时器的时长信息发送至服务器，完成该受试人员的跑步测试。

在进行实心球投掷测试的过程中，受试人员站立于压感垫片上，使其持续处于受压状态，实心球中的距离传感器与压感垫片中的距离传感器通信，获取二者的间距信息，当该间距信息保持不变达一段预设时间时，此时的间距信息即为投掷距离，通信单元将其发送至服务器，完成测试。测试过程中一旦压感垫片不再处于受压状态则测试失败。

在进行仰卧起坐测试的过程中，受试人员仰卧于垫子上，垫子上表面一侧的压感垫片处于受压状态；受试人员双手握颈，双脚弯曲并拢并得到按压(可以是通过固定杆按压也可以是由其他人员按压)，此时位于双脚脚腕处的两个运动手环保持极小距离，位于颈部及双手手腕处的三个运动手环保持极小距离，将此状态判定为有效状态。在该有效状态下，当套接在颈部的运动手环到套接在脚腕的其中一组运动手环的距离缩小到预设值，压感垫片经历至少一次按压、释放过程(判定为一次起身动作)；且套接在颈部的运动手环、套接在手腕的两组运动手环三者的距离保持不变，套接在脚腕的两组运动手环二者间距不变(判定为保持上述有效状态)；此时计数一次，计数器将计数信息经通信单元发送至服务器，完成仰卧起坐测试。

在进行立定跳远测试时，两个运动手环中的距离传感器分别与压感垫片中的距离传感器通信，用于分别获取二者到压感垫片的距离，以两个距离中较小的作为后脚到起跳点的距离，即为有效间距；压感垫片作为起跳点，当压感垫片由受压状态变为释放状态时，判定为起跳瞬间，从该起跳瞬间开始计算有效间距的变化率，当该变化率由峰值下降至0，且在0点维持长达预设时间时，判定为落地位置，此时将有效间距发送至服务器，测试结束。

本发明提供了一种用于学生体质检测的测试系统。该技术方案在常规测试场地和测试器械中充分引入了通信模块和体征监测模块，利用指夹式传感器实时获取测试过程中受试人员的体征变化情况，有助于了解受试人员处于运动状态时的机体负荷水平。在此基础上，本发明根据不同的测试活动类别分别设计了系统结构，有效实现了测试过程的自动化和无人化；以在跑步测试系统为例，依托于指纹信息和手环中的身份信息作为启动依据，当完成跑步后首先获取计步数据，当步数信息所对应的距离与预设的跑步测试长度达到一定的契合水平时，判定为有效结果，发送至服务器，完成测试。与此同时，监控模块持续记录测试场地的画面，用于起到监控和追溯作用。

附图说明

图1是本发明进行跑步测试时的逻辑原理图；

图2是本发明进行实心球投掷测试的逻辑原理图；

图3是本发明进行仰卧起坐测试的逻辑原理图；

图4是本发明进行立定跳远测试的逻辑原理图。

具体实施方式

以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。以下实施例中所使用的近似性语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。

一种用于学生体质检测的测试系统，其特征在于包括跑步场地，穿戴设备，监控模块，服务器；

其中，所述穿戴设备包括指夹式传感器，运动手环；所述指夹式传感器监测受试者的心率和血氧，在所述指夹式传感器中具有通信模块，所述指夹式传感器的通信模块与服务器相关联；所述运动手环的腕带上具有密码锁扣，在所述运动手环中具有通信模块，所述运动手环的通信模块也与服务器相关联，所述运动手环的通信模块标记有身份信息，所述运动手环内置有计步模块；

所述跑步场地包括环形跑道，所述环形跑道上具有起始点，在所述起始点处设置有指纹识别模块，计时器，通信单元，该通信单元与运动手环的通信模块相关联，指纹识别模块与计时器通信连接，通信单元分别与计时器和服务器通信连接；

所述监控模块包括摄像头和通信单元，摄像头与通信单元通信连接，所述通信单元与服务器通信连接。

其中，还包括投掷场地，实心球，通信单元，在所述投掷场地中铺设有压感垫片，在所述压感垫片中以及实心球中分别内置有距离传感器，两个所述距离传感器通信连接；位于实心球中的距离传感器和压感垫片分别与通信单元相关联，所述通信单元与服务器通信连接。

还包括垫上活动场地和通信单元，所述垫上活动场地铺设有垫子，在所述垫子上表面的一侧铺设有压感垫片；所述运动手环有五组，其中两组分别套接在受试人员的两个手腕上，另两组分别套接在受试人员的两个脚腕上，最后一组套接在受试人员的颈部，每组运动手环中均内置有距离传感器；套接在颈部的运动手环中内置有计数器，所述计数器与所述通信单元相关联，所述通信单元与服务器通信连接。

还包括立定跳远场地和通信单元，在所述立定跳远场地中铺设有压感垫片；所述运动手环有两组，二者分别套接在受试人员的两个脚腕上，在每个运动手环中均内置有距离传感器，在压感垫片中也内置有距离传感器，两个运动手环中的距离传感器分别与位于压感垫片中的距离传感器通信连接；位于压感垫片中的距离传感器与压感垫片二者分别与通信单元相关联，所述通信单元与服务器通信连接。

指夹式传感器将检测到的心率和血氧信息经通信模块发送至服务器；运动手环的腕带开启密码不对受试者公开；计时器的启动条件包括：指纹识别模块接收到指纹信息，同时通信单元接收到来自运动手环中的通信模块的身份信息；计时器的停止条件包括：通信单元接收到来自运动手环中的通信模块的身份信息，通信单元接收到来自运动手环中的计步模块的步数信息，将预先录入的测试距离与所述步数信息对应的距离比对并通过；计时器将时长信息经通信单元发送至服务器；摄像头采集所述跑步场地的视频图像，发送至服务器。

实心球中的距离传感器与压感垫片中的距离传感器通信，获得二者的间距信息，位于实心球中的距离传感器将所述间距信息发送至通信单元；通信单元将所述间距信息发送至服务器的条件包括：压感垫片持续处于受压状态。

在投掷场地中还设置有报警器，所述报警器与投掷场地中的通信单元相关联，所述报警器的启动条件包括：压感垫片由受压状态变为释放状态。

计数器的启动条件包括：套接在颈部的运动手环到套接在脚腕的其中一组运动手环的距离达到预设值，套接在颈部的运动手环、套接在手腕的两组运动手环三者的距离保持不变，套接在脚腕的两组运动手环二者间距不变，压感垫片经历至少一次按压、释放过程；计数器将计数信息经通信单元发送至服务器。

两个运动手环中的距离传感器分别与位于压感垫片中的距离传感器通信，分别获得两个运动手环中的距离传感器各自到位于压感垫片中的距离传感器的间距信息，在二者中取最小值，即为有效间距；位于压感垫片中的距离传感器将所述有效间距发送至通信单元；通信单元将所述有效间距发送至服务器的条件包括：以压感垫片由受压状态变为释放状态为起始时间点，所述有效间距的变化率由峰值下降至0，且所述有效间距的变化率在0点维持长达预设时间。

该测试系统的运行原理如下：穿戴设备主要包括运动手环和指夹式传感器，指夹式传感器用于在体测过程中实时监测受试人员的心率和血氧情况，此类指夹式传感器属于常规设备，可自市面购得，部分指夹式传感器还具有血压监测功能，在此类常规设备的基础，依托于通信模块将监测到的心率、血氧等体征数据传输至服务器进行储存、显示或计算；运动手环为常规市售产品，其内置有通信模块，用于关联服务器，手环的腕带部分设密码锁，密码由工作人员掌握，测试前由工作人员将手环佩戴在受试人员体表，避免其私自摘下。

监控模块包括摄像头和通信单元，其中摄像头用于获取测试区域的视频信息，通信单元用于将视频信息实时传输至服务器，从而可由工作人员集中监控，对测试过程中可能存在的作弊行为起到威慑和追溯作用。

在进行跑步测试的过程中，环形跑道的起始点为起跑位置，受试人员通过输入指纹作为计时器的一个启动条件，而后，受试人员利用环形跑道的通信单元扫描运动手环，获取其中的身份信息，从而达成计时器的另一个启动条件；在计时器启动的同时，可向受试人员反馈一个声音或光电信号，使受试人员知晓已经起跑；在计时器启动的同时，运动手环中的计步模块开始计步。当受试人员跑完全程后，再次扫描指纹，并扫描运动手环获取身份信息和步数信息，达成计时器的停表条件，系统将预先录入的测试距离与上述步数信息对应的距离比对，达到一定契合程度即比对通过，而后通信单元将计时器的时长信息发送至服务器，完成该受试人员的跑步测试。

在进行实心球投掷测试的过程中，受试人员站立于压感垫片上，使其持续处于受压状态，实心球中的距离传感器与压感垫片中的距离传感器通信，获取二者的间距信息，当该间距信息保持不变达一段预设时间时，此时的间距信息即为投掷距离，通信单元将其发送至服务器，完成测试。测试过程中一旦压感垫片不再处于受压状态则测试失败。

在进行仰卧起坐测试的过程中，受试人员仰卧于垫子上，垫子上表面一侧的压感垫片处于受压状态；受试人员双手握颈，双脚弯曲并拢并得到按压(可以是通过固定杆按压也可以是由其他人员按压)，此时位于双脚脚腕处的两个运动手环保持极小距离，位于颈部及双手手腕处的三个运动手环保持极小距离，将此状态判定为有效状态。在该有效状态下，当套接在颈部的运动手环到套接在脚腕的其中一组运动手环的距离缩小到预设值，压感垫片经历至少一次按压、释放过程(判定为一次起身动作)；且套接在颈部的运动手环、套接在手腕的两组运动手环三者的距离保持不变，套接在脚腕的两组运动手环二者间距不变(判定为保持上述有效状态)；此时计数一次，计数器将计数信息经通信单元发送至服务器，完成仰卧起坐测试。

在进行立定跳远测试时，两个运动手环中的距离传感器分别与压感垫片中的距离传感器通信，用于分别获取二者到压感垫片的距离，以两个距离中较小的作为后脚到起跳点的距离，即为有效间距；压感垫片作为起跳点，当压感垫片由受压状态变为释放状态时，判定为起跳瞬间，从该起跳瞬间开始计算有效间距的变化率，当该变化率由峰值下降至0，且在0点维持长达预设时间时，判定为落地位置，此时将有效间距发送至服务器，测试结束。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于学生体质检测的测试系统，其特征在于包括跑步场地，穿戴设备，监控模块，服务器；

其中，所述穿戴设备包括指夹式传感器，运动手环；所述指夹式传感器监测受试者的心率和血氧，在所述指夹式传感器中具有通信模块，所述指夹式传感器的通信模块与服务器相关联；所述运动手环的腕带上具有密码锁扣，在所述运动手环中具有通信模块，所述运动手环的通信模块也与服务器相关联，所述运动手环的通信模块标记有身份信息，所述运动手环内置有计步模块；

所述跑步场地包括环形跑道，所述环形跑道上具有起始点，在所述起始点处设置有指纹识别模块，计时器，通信单元，该通信单元与运动手环的通信模块相关联，指纹识别模块与计时器通信连接，通信单元分别与计时器和服务器通信连接；

所述监控模块包括摄像头和通信单元，摄像头与通信单元通信连接，所述通信单元与服务器通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于学生体质检测的测试系统，其特征在于还包括投掷场地，实心球，通信单元，在所述投掷场地中铺设有压感垫片，在所述压感垫片中以及实心球中分别内置有距离传感器，两个所述距离传感器通信连接；位于实心球中的距离传感器和压感垫片分别与通信单元相关联，所述通信单元与服务器通信连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于学生体质检测的测试系统，其特征在于还包括垫上活动场地和通信单元，所述垫上活动场地铺设有垫子，在所述垫子上表面的一侧铺设有压感垫片；所述运动手环有五组，其中两组分别套接在受试人员的两个手腕上，另两组分别套接在受试人员的两个脚腕上，最后一组套接在受试人员的颈部，每组运动手环中均内置有距离传感器；套接在颈部的运动手环中内置有计数器，所述计数器与所述通信单元相关联，所述通信单元与服务器通信连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于学生体质检测的测试系统，其特征在于还包括立定跳远场地和通信单元，在所述立定跳远场地中铺设有压感垫片；所述运动手环有两组，二者分别套接在受试人员的两个脚腕上，在每个运动手环中均内置有距离传感器，在压感垫片中也内置有距离传感器，两个运动手环中的距离传感器分别与位于压感垫片中的距离传感器通信连接；位于压感垫片中的距离传感器与压感垫片二者分别与通信单元相关联，所述通信单元与服务器通信连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于学生体质检测的测试系统，其特征在于指夹式传感器将检测到的心率和血氧信息经通信模块发送至服务器；运动手环的腕带开启密码不对受试者公开；计时器的启动条件包括：指纹识别模块接收到指纹信息，同时通信单元接收到来自运动手环中的通信模块的身份信息；计时器的停止条件包括：通信单元接收到来自运动手环中的通信模块的身份信息，通信单元接收到来自运动手环中的计步模块的步数信息，将预先录入的测试距离与所述步数信息对应的距离比对并通过；计时器将时长信息经通信单元发送至服务器；摄像头采集所述跑步场地的视频图像，发送至服务器。

6.根据权利要求2所述的一种用于学生体质检测的测试系统，其特征在于实心球中的距离传感器与压感垫片中的距离传感器通信，获得二者的间距信息，位于实心球中的距离传感器将所述间距信息发送至通信单元；通信单元将所述间距信息发送至服务器的条件包括：压感垫片持续处于受压状态。

7.根据权利要求6所述的一种用于学生体质检测的测试系统，其特征在于在投掷场地中还设置有报警器，所述报警器与投掷场地中的通信单元相关联，所述报警器的启动条件包括：压感垫片由受压状态变为释放状态。

8.根据权利要求3所述的一种用于学生体质检测的测试系统，其特征在于计数器的启动条件包括：套接在颈部的运动手环到套接在脚腕的其中一组运动手环的距离达到预设值，套接在颈部的运动手环、套接在手腕的两组运动手环三者的距离保持不变，套接在脚腕的两组运动手环二者间距不变，压感垫片经历至少一次按压、释放过程；计数器将计数信息经通信单元发送至服务器。

9.根据权利要求4所述的一种用于学生体质检测的测试系统，其特征在于两个运动手环中的距离传感器分别与位于压感垫片中的距离传感器通信，分别获得两个运动手环中的距离传感器各自到位于压感垫片中的距离传感器的间距信息，在二者中取最小值，即为有效间距；位于压感垫片中的距离传感器将所述有效间距发送至通信单元；通信单元将所述有效间距发送至服务器的条件包括：以压感垫片由受压状态变为释放状态为起始时间点，所述有效间距的变化率由峰值下降至0，且所述有效间距的变化率在0点维持长达预设时间。