CN112451952A - 一种用于体育教学的智能体育测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于体育教学的智能体育测试装置，可以实现基站与佩戴终端和无线连接配合，佩戴终端可以在体育测试之前辅助测试人员进行最为合理和科学的热身准备，使测试人员迅速到达并保证最佳的脑神经兴奋程度，以最佳的身体状态进行体育测试，并在测试中实时检测速度、血氧浓度、呼吸和心跳等数据，同时实时传输至基站进行数据处理和暂存，一方面可以全程掌控测试人员的运动状态和身体状态，既方便对测试人员进行科学合理的调整，同时还可以避免测试人员出现身体状况，另一方面方便在数据处理后以图表的形式展示测试成绩，节约时间便于实时分析，可以实现辅助教练人员和测试人员以体育测试的方式提高教学水平。

Description

一种用于体育教学的智能体育测试装置

技术领域

本发明涉及体育仪器技术领域，更具体地说，涉及一种用于体育教学的智能体育测试装置。

背景技术

体育，是一种复杂的社会文化现象，它以身体与智力活动为基本手段，根据人体生长发育、技能形成和机能提高等规律，达到促进全面发育、提高身体素质与全面教育水平、增强体质与提高运动能力、改善生活方式与提高生活质量的一种有意识、有目的、有组织的社会活动。随着国际交往的扩大，体育事业发展的规模和水平已是衡量一个国家、社会发展进步的一项重要标志，也成为国家间外交及文化交流的重要手段。体育可分为大众体育、专业体育、学校体育等种类。包括体育文化、体育教育、体育活动、体育竞赛、体育设施、体育组织、体育科学技术等诸多要素。

随着人们生活水平的提高，身体的健康程度也是人们关切的重心，人们对健康的需求也日渐明显，体育的锻炼也随之而来伴随在人们的日常生活，对于中学生来说，体育训练有着非常重要的意义与作用，无论是体能上还是素质教育上都是至关重要，学校与家长本身都意识到这一点，体育训练具有基本的强健体魄的作用，可以在一定程度上培养学生的心理素质，适当的培养学生人际交往的能力，素质教育的组成部分，随着我国对体育的重视，越来越多的体校如雨后春笋般在全国各地建立，但是体校的体育测试体系和教学体系还并不完整，明显落后于发达国家，需要更为合理、科学的投资和发展体育。

在体育教学以及测试学生体育成绩时，教师通常是预先制定一张纸质的表格，然后在现场边测试边在表格中用笔填入学生成绩，再回到办公室将成绩数据输入电脑进行统计，既麻烦又费时，也影响现场的测试速度，同时在对学生进行体育教学时，由于学生的身体素质情况不一，在进行激烈的运动后，许多体质较差的学生往往表现出如胸口难受，呼吸困难，头晕等不良症状，而现在通常的做法是让不良症状的学生在一旁先进行休息，如果不良症状为缓解或加剧则由医护室的医护人员进行查看，对于一些急性情况下，往往错过最佳施救时机，导致危险发生。

另外人体是各器官系统构成的有机整体。进行体育活动时，看起来好像只有肌肉在活动。其实身体的呼吸、血液循环等器官都在参加活动，并且都要由大脑皮层来指挥协调。做准备活动正是为了提高大皮层神经细胞的兴奋，准备活动还能使体温略为升高，使肌肉、肌腱都处于良好的状态，弹性、伸展性都很好，不至于因为突然收缩而拉伤或撕裂，这在冬天尤其重要。常见的体育赛事包括日常学校的体育测试中，运动员或者学生都必须做一些热身的准备运动，体育测试前的热身运动实际上对测试成绩的影响十分巨大，良好且适宜的热身可以调整身体状态到最佳，避免热身不足导致身体机能未能达到完美条件，热身过度也容易消耗身体机能，因此对热身活动的控制对体育测试来说起到举足轻重的作用。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于体育教学的智能体育测试装置，它可以实现基站与佩戴终端和无线连接配合，佩戴终端可以在体育测试之前辅助测试人员进行最为合理和科学的热身准备，使测试人员迅速到达并保证最佳的脑神经兴奋程度，以最佳的身体状态进行体育测试，并在测试中实时检测速度、血氧浓度、呼吸和心跳等数据，同时实时传输至基站进行数据处理和暂存，一方面可以全程掌控测试人员的运动状态和身体状态，既方便对测试人员进行科学合理的调整，同时还可以避免测试人员出现身体状况，可以及时停下测试接受检查或治疗，另一方面方便在数据处理后以图表的形式展示测试成绩，节约时间便于实时分析，同时还具有上传云端共享的功能，可以实现辅助教练人员和测试人员以体育测试的方式提高教学水平，使体育进入科学快速发展的轨道。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种用于体育教学的智能体育测试装置，包括基站和佩戴终端，所述基站内安装有主控制器模块和电源模块，且主控制器模块与电源模块电性连接，所述基站前端安装有第一液晶屏模块和第一键盘输入模块，所述主控制器模块上连接有第一存储模块、数据处理模块和计时模块，所述主控制器模块还连接有无线连接模块，所述无线连接模块连接有副控制器模块，且副控制器模块安装于佩戴终端内，所述佩戴终端上安装有第二液晶屏模块和第二键盘输入模块，所述副控制模块上连接有第二存储模块，所述佩戴终端内安装有速度传感器模块、血氧检测模块、心跳检测模块、呼吸检测模块和脑神经兴奋检测模块，且均与副控制器模块连接，所述脑神经兴奋检测模块连接有个性化测试模块，所述个性化测试模块包括基本数据自填单元和实时状态采集单元，所述个性化测试模块连接有大数据平台。

进一步的，所述基本数据自填单元包括体重、身高和体脂率数据，采集测试人员基本的身体基础条件，方便因人施教。

进一步的，所述实时状态采集单元为5s内完成5个深蹲后，血氧检测模块、心跳检测模块、呼吸检测模块检测到的数据，一方面可以根据深蹲后的身体数据以及基本数据来判断测试人员的身体状态，判断通过将这部分数据上传至大数据平台后，进行大数据检索出最为合适的脑神经兴奋值，并反馈至脑神经兴奋检测模块，辅助测试人员通过热身保持最佳的身体状态，达到最为合适的脑神经兴奋程度，不仅可以充分发挥实力，同时还可以提高测试的准确性；另一方面还可以通过检测到的身体状态初步判断测试人员是否可以正常完成接下来的体育测试，在出现非正常检测数据后可以提前知晓并进行身体检测，避免在随后的体育测试中因身体原因出现意外。

进一步的，所述副控制器模块连接有语音提示模块和报警模块，可以实时提醒测试人员及时接收到相应信息。

进一步的，所述报警模块包括蜂鸣提示单元和LED灯指示单元，从声光两方面进行提示和报警，不易被测试人员忽略。

进一步的，所述主控制模块连接有蓝牙模块，所述蓝牙模块连接有用户移动设备，方便测试人员和教练人员通过用户移动设备利用蓝牙连接上基站，无需数据线，方便数据的导出和共享。

进一步的，所述基站和佩戴终端上均安装有指纹识别器，且指纹识别器分别与主控制器模块和副控制器模块连接，提高基站和佩戴终端的使用安全性，保证由专业且被授权的测试人员和教练人员才可以使用，提高专业性，同时可以防止体育测试数据被盗取。

进一步的，所述主控制器模块连接有GPRS通讯模块，所述GPRS通讯模块连接有云服务器，方便基站将数据备份至云服务器，一方面可以防止数据永久丢失，另一方面可以方便进行数据共享，不受地域时间的限制。

进一步的，所述佩戴终端内安装有可充电大容量锂电池，且可充电大容量锂电池与副控制器模块电性连接，所述可充电大容量锂电池电性连接有充电接口，方便对佩戴终端进行充电，一次充电实现超长待机，防止电量不足的原因导致测试中断的情况发生。

进一步的，所述脑神经兴奋检测模块还连接有运动选择模块，所述运动选择模块包括常用运动单元和自定义运动单元，供测试人员自主选择即将测试的体育运动，或者自定义手动添加不常见的体育运动，方便通过大数据平台整合检索出最适合该项体育运动的脑神经兴奋值和推荐热身动作，便于针对性的进行热身准备，辅助测试人员更为精确的到达最佳的身体状态来应对接下来的体育测试。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案可以实现基站与佩戴终端和无线连接配合，佩戴终端可以在体育测试之前辅助测试人员进行最为合理和科学的热身准备，使测试人员迅速到达并保证最佳的脑神经兴奋程度，以最佳的身体状态进行体育测试，并在测试中实时检测速度、血氧浓度、呼吸和心跳等数据，同时实时传输至基站进行数据处理和暂存，一方面可以全程掌控测试人员的运动状态和身体状态，既方便对测试人员进行科学合理的调整，同时还可以避免测试人员出现身体状况，可以及时停下测试接受检查或治疗，另一方面方便在数据处理后以图表的形式展示测试成绩，节约时间便于实时分析，同时还具有上传云端共享的功能，可以实现辅助教练人员和测试人员以体育测试的方式提高教学水平，使体育进入科学快速发展的轨道。

（2）基本数据自填单元包括体重、身高和体脂率数据，采集测试人员基本的身体基础条件，方便因人施教。

（3）实时状态采集单元为5s内完成5个深蹲后，血氧检测模块、心跳检测模块、呼吸检测模块检测到的数据，一方面可以根据深蹲后的身体数据以及基本数据来判断测试人员的身体状态，判断通过将这部分数据上传至大数据平台后，进行大数据检索出最为合适的脑神经兴奋值，并反馈至脑神经兴奋检测模块，辅助测试人员通过热身保持最佳的身体状态，达到最为合适的脑神经兴奋程度，不仅可以充分发挥实力，同时还可以提高测试的准确性；另一方面还可以通过检测到的身体状态初步判断测试人员是否可以正常完成接下来的体育测试，在出现非正常检测数据后可以提前知晓并进行身体检测，避免在随后的体育测试中因身体原因出现意外。

（4）副控制器模块连接有语音提示模块和报警模块，可以实时提醒测试人员及时接收到相应信息。

（5）报警模块包括蜂鸣提示单元和LED灯指示单元，从声光两方面进行提示和报警，不易被测试人员忽略。

（6）主控制模块连接有蓝牙模块，蓝牙模块连接有用户移动设备，方便测试人员和教练人员通过用户移动设备利用蓝牙连接上基站，无需数据线，方便数据的导出和共享。

（7）基站和佩戴终端上均安装有指纹识别器，且指纹识别器分别与主控制器模块和副控制器模块连接，提高基站和佩戴终端的使用安全性，保证由专业且被授权的测试人员和教练人员才可以使用，提高专业性，同时可以防止体育测试数据被盗取。

（8）主控制器模块连接有GPRS通讯模块，GPRS通讯模块连接有云服务器，方便基站将数据备份至云服务器，一方面可以防止数据永久丢失，另一方面可以方便进行数据共享，不受地域时间的限制。

（9）佩戴终端内安装有可充电大容量锂电池，且可充电大容量锂电池与副控制器模块电性连接，可充电大容量锂电池电性连接有充电接口，方便对佩戴终端进行充电，一次充电实现超长待机，防止电量不足的原因导致测试中断的情况发生。

（10）脑神经兴奋检测模块还连接有运动选择模块，运动选择模块包括常用运动单元和自定义运动单元，供测试人员自主选择即将测试的体育运动，或者自定义手动添加不常见的体育运动，方便通过大数据平台整合检索出最适合该项体育运动的脑神经兴奋值和推荐热身动作，便于针对性的进行热身准备，辅助测试人员更为精确的到达最佳的身体状态来应对接下来的体育测试。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明主要的模块示意图；

图3为本发明个性化测试模块的模块示意图；

图4为本发明使用状态下的流程示意图。

图中标号说明：

10基站、20佩戴终端、30云服务器、40大数据平台、50主控制器模块、60电源模块、70第一液晶屏模块、80第一键盘输入模块、90第一存储模块、100数据处理模块、110计时模块、120无线连接模块、130副控制器模块、140第二液晶屏模块、150第二键盘输入模块、160第二存储模块、170速度传感器模块、180血氧检测模块、190心跳检测模块、200呼吸检测模块、210脑神经兴奋检测模块、220个性化测试模块、221基本数据自填单元、222实时状态采集单元、230语音提示模块、240报警模块、250蓝牙模块、260用户移动设备、270 GPRS通讯模块、280可充电大容量锂电池、290运动选择模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-2，一种用于体育教学的智能体育测试装置，包括基站10和佩戴终端20，佩戴终端20可以通过腕带的方式佩戴在测试人员的胳膊上，也可以佩戴其它合适的身体部位，具体佩戴方式本实施例不做限定，基站10内安装有主控制器模块50和电源模块60，且主控制器模块50与电源模块60电性连接，基站10前端安装有第一液晶屏模块70和第一键盘输入模块80，主控制器模块50上连接有第一存储模块90、数据处理模块100和计时模块110，主控制器模块50还连接有无线连接模块120，无线连接模块120连接有副控制器模块130，且副控制器模块130安装于佩戴终端20内，主控制器模块50和副控制器模块130均采用STM32F103C6单片机芯片为控制核心，无线连接模块120采用工作在2.4GHz频段的NRF24L01芯片,两块STM32F103C6单片机均采用SPI接口方式与NRF24L01芯片连接，佩戴终端20上安装有第二液晶屏模块140和第二键盘输入模块150，副控制模块上连接有第二存储模块160，佩戴终端20内安装有速度传感器模块170、血氧检测模块180、心跳检测模块190、呼吸检测模块200和脑神经兴奋检测模块210，且均与副控制器模块130连接，上述模块的具体结构以及电路连接均属于现有技术，在此不再赘述，脑神经兴奋检测模块210连接有个性化测试模块220，个性化测试模块220连接有大数据平台40。

请参阅图3，个性化测试模块220包括基本数据自填单元221和实时状态采集单元222，基本数据自填单元221包括体重、身高和体脂率数据，采集测试人员基本的身体基础条件，方便因人施教，实时状态采集单元222为5s内完成5个深蹲后，血氧检测模块180、心跳检测模块190、呼吸检测模块200检测到的数据，一方面可以根据深蹲后的身体数据以及基本数据来判断测试人员的身体状态，判断通过将这部分数据上传至大数据平台40后，进行大数据检索出最为合适的脑神经兴奋值，并反馈至脑神经兴奋检测模块210，辅助测试人员通过热身保持最佳的身体状态，达到最为合适的脑神经兴奋程度，不仅可以充分发挥实力，同时还可以提高测试的准确性；另一方面还可以通过检测到的身体状态初步判断测试人员是否可以正常完成接下来的体育测试，在出现非正常检测数据后可以提前知晓并进行身体检测，避免在随后的体育测试中因身体原因出现意外，通过个性化测试模块220可以获取到测试人员的身体条件及运动状态和能力，在大数据平台40中可以快速检索出相符合的热身动作和最佳的脑神经兴奋值，可以针对不同测试人员甚至是同一测试人员的不同状态。

脑神经兴奋检测模块210还连接有运动选择模块290，运动选择模块290包括常用运动单元和自定义运动单元，供测试人员自主选择即将测试的体育运动，或者自定义手动添加不常见的体育运动，方便通过大数据平台40整合检索出最适合该项体育运动的脑神经兴奋值和推荐热身动作，便于针对性的进行热身准备，辅助测试人员更为精确的到达最佳的身体状态来应对接下来的体育测试。

副控制器模块130连接有语音提示模块230和报警模块240，可以实时提醒测试人员及时接收到相应信息，报警模块240包括蜂鸣提示单元和LED灯指示单元，从声光两方面进行提示和报警，不易被测试人员忽略。

主控制模块连接有蓝牙模块250，蓝牙模块250连接有用户移动设备260，方便测试人员和教练人员通过用户移动设备260利用蓝牙连接上基站10，无需数据线，方便数据的导出和共享。

基站10和佩戴终端20上均安装有指纹识别器，且指纹识别器分别与主控制器模块50和副控制器模块130连接，提高基站10和佩戴终端20的使用安全性，保证由专业且被授权的测试人员和教练人员才可以使用，提高专业性，同时可以防止体育测试数据被盗取。

主控制器模块50连接有GPRS通讯模块270，GPRS通讯模块270连接有云服务器30，方便基站10将数据备份至云服务器30，一方面可以防止数据永久丢失，另一方面可以方便进行数据共享，不受地域时间的限制。

佩戴终端20内安装有可充电大容量锂电池280，且可充电大容量锂电池280与副控制器模块130电性连接，可充电大容量锂电池280电性连接有充电接口，方便对佩戴终端20进行充电，一次充电实现超长待机，防止电量不足的原因导致测试中断的情况发生。

请参阅图4，测试前，测试人员选择即将测试的体育运动项目后，进入个性化测试模块220，先进入基本数据自填单元221填写好身高、体重和体脂率数据，然后进入实时状态采集单元222，在5s内完成5个深蹲，同时血氧检测模块180、心跳检测模块190、呼吸检测模块200实时检测并输出数据，与基本数据一起打包发送至大数据平台40，经过整合检索后得到对于该名测试人员来说最合适的热身动作和脑神经兴奋值，并下载至佩戴终端20上供测试人员学习，测试人员根据下载的热身动作进行热身，并通过脑神经兴奋检测模块210实时检测兴奋值，当到达设定值后便可以参加体育测试，例如参加一百米跑，速度传感器模块170、血氧检测模块180、心跳检测模块190、呼吸检测模块200和脑神经兴奋检测模块210实时检测并将数据传输到基站10，在经过数据处理模块100处理后生成图表，并在测试结束后完成成绩录入，教练人员可以根据测试过程中检测到的数据进行分析指导，例如提醒测试人员在某一时间段内应注意调整呼吸等方面，实现测试全程的科学指导和教学。

本发明可以实现基站10与佩戴终端20和无线连接配合，佩戴终端20可以在体育测试之前辅助测试人员进行最为合理和科学的热身准备，使测试人员迅速到达并保证最佳的脑神经兴奋程度，以最佳的身体状态进行体育测试，并在测试中实时检测速度、血氧浓度、呼吸和心跳等数据，同时实时传输至基站10进行数据处理和暂存，一方面可以全程掌控测试人员的运动状态和身体状态，既方便对测试人员进行科学合理的调整，同时还可以避免测试人员出现身体状况，可以及时停下测试接受检查或治疗，另一方面方便在数据处理后以图表的形式展示测试成绩，节约时间便于实时分析，同时还具有上传云端共享的功能，可以实现辅助教练人员和测试人员以体育测试的方式提高教学水平，使体育进入科学快速发展的轨道。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于体育教学的智能体育测试装置，其特征在于：包括基站（10）和佩戴终端（20），所述基站（10）内安装有主控制器模块（50）和电源模块（60），且主控制器模块（50）与电源模块（60）电性连接，所述基站（10）前端安装有第一液晶屏模块（70）和第一键盘输入模块（80），所述主控制器模块（50）上连接有第一存储模块（90）、数据处理模块（100）和计时模块（110），所述主控制器模块（50）还连接有无线连接模块（120），所述无线连接模块（120）连接有副控制器模块（130），且副控制器模块（130）安装于佩戴终端（20）内，所述佩戴终端（20）上安装有第二液晶屏模块（140）和第二键盘输入模块（150），所述副控制模块上连接有第二存储模块（160），所述佩戴终端（20）内安装有速度传感器模块（170）、血氧检测模块（180）、心跳检测模块（190）、呼吸检测模块（200）和脑神经兴奋检测模块（210），且均与副控制器模块（130）连接，所述脑神经兴奋检测模块（210）连接有个性化测试模块（220），所述个性化测试模块（220）包括基本数据自填单元（221）和实时状态采集单元（222），所述个性化测试模块（220）连接有大数据平台（40）。

2.根据权利要求1所述的一种用于体育教学的智能体育测试装置，其特征在于：所述基本数据自填单元（221）包括体重、身高和体脂率数据。

3.根据权利要求1所述的一种用于体育教学的智能体育测试装置，其特征在于：所述实时状态采集单元（222）为5s内完成5个深蹲后，血氧检测模块（180）、心跳检测模块（190）、呼吸检测模块（200）检测到的数据。

4.根据权利要求1所述的一种用于体育教学的智能体育测试装置，其特征在于：所述副控制器模块（130）连接有语音提示模块（230）和报警模块（240）。

5.根据权利要求4所述的一种用于体育教学的智能体育测试装置，其特征在于：所述报警模块（240）包括蜂鸣提示单元和LED灯指示单元。

6.根据权利要求1所述的一种用于体育教学的智能体育测试装置，其特征在于：所述主控制模块连接有蓝牙模块（250），所述蓝牙模块（250）连接有用户移动设备（260）。

7.根据权利要求1所述的一种用于体育教学的智能体育测试装置，其特征在于：所述基站（10）和佩戴终端（20）上均安装有指纹识别器，且指纹识别器分别与主控制器模块（50）和副控制器模块（130）连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于体育教学的智能体育测试装置，其特征在于：所述主控制器模块（50）连接有GPRS通讯模块（270），所述GPRS通讯模块（270）连接有云服务器（30）。

9.根据权利要求1所述的一种用于体育教学的智能体育测试装置，其特征在于：所述佩戴终端（20）内安装有可充电大容量锂电池（280），且可充电大容量锂电池（280）与副控制器模块（130）电性连接，所述可充电大容量锂电池（280）电性连接有充电接口。

10.根据权利要求1所述的一种用于体育教学的智能体育测试装置，其特征在于：所述脑神经兴奋检测模块（210）还连接有运动选择模块（290），所述运动选择模块（290）包括常用运动单元和自定义运动单元。

Images