体育课纸飞机热身运动监测系统及方法

摘要

本发明涉及一种体育课纸飞机热身运动监测系统及方法，该监测系统包括热身设备和监控设备，监控设备包括采集单元和监视单元，采集单元包括运动手环和计次器，监视单元包括通信单元、设置单元、提醒单元。该方法包括：系统初始化，在热身者开始运动的同时采集数据，通信单元接收数据，比较单元进行比较，提醒单元生成提醒信号，显示单元显示数据和提醒信息，当热身达标时结束监测。本发明基于替代慢跑的新式纸飞机热身方式，能有效监测学生热身效果，不仅使热身更加有趣，还具有简便易行、热身耗时短的优势。

说明书

技术领域

本发明涉及一种体育课纸飞机热身运动监测系统及方法，基于新式的纸 飞机热身运动，属于健身锻炼设备技术领域。

背景技术

据申请人所知，绝大部分学校(包括大学、中学、小学)的体育课均以 慢跑作为热身运动，使学生身体的各个部位活动开，避免在体育教学过程中 受到不必要的损伤。然而，慢跑比较单调，对运动场地的大小有一定要求， 而且耗时较长。此外，慢跑时往往不会配备相应的监测设备，仅仅要求所有 学生做相同的运动量，这很难确保所有学生都能热身到位。

经检索发现，专利号201310084917.X授权公告号CN103127686B的中国 发明专利公开了一种用于冰壶运动训练的综合运动测量与辅助分析系统，能 有效集成于运动队现场训练过程中，提升训练效果。然而，该技术方案仅适 用于需由体育局专门组织的冰壶运动，其设备繁多，控制技术复杂，很难直 接套用于体育课热身运动，并起到简单、有趣、耗时短的热身效果。

亟需研制出基于能替代慢跑的体育课热身运动的监测技术手段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的问题，提供一种体 育课纸飞机热身运动监测系统及方法，基于替代慢跑的新式纸飞机热身方式， 能有效监测学生热身效果，不仅使热身更加有趣，还具有简便易行、热身耗 时短的优势。

本发明解决其技术问题的技术方案如下：

一种体育课纸飞机热身运动监测系统，包括监控设备和至少一套热身设 备，其特征是，

所述热身设备包括预制的纸飞机、标靶和至少一条标志线，所述标靶设 有孔径为预设孔径值的投掷孔，所述标志线与标靶的最短距离为预设距离值；

所述监控设备包括采集单元和监视单元；

所述采集单元包括运动手环和计次器；所述运动手环佩戴于热身者手腕， 用于采集热身者的运动参数，所述运动参数至少包括心率、运动距离和消耗 热量之一；所述计次器设于标靶的投掷孔处，用于采集纸飞机穿过标靶投掷 孔的计次数；

所述监视单元为具有触摸式显示屏的手持式监视终端，所述监视单元包 括用于获取采集单元输出数据的通信单元，用于设置预设达标值的设置单元， 用于将采集单元所得数据与预设达标值进行比较的比较单元，用于根据比较 结果发出提醒信号的提醒单元，以及用于显示采集单元所得数据、提醒信息 的显示单元；

所述通信单元的信号采集端通过无线网络与采集单元计次器信号输出 端、运动手环信号输出端分别通信连接，所述通信单元的数据输出端与比较 单元的第一输入端连接，所述设置单元的数据输出端与比较单元的第二输入 端连接，所述比较单元的第一输出端与提醒单元的输入端连接，所述比较单 元的第二输出端与显示单元的第一输入端连接，所述提醒单元的输出端与显 示单元的第二输入端连接。

本发明系统进一步完善的技术方案如下：

优选地，所述标靶包括标靶主体、边框、支撑件，所述边框设于标靶主 体周围并与标靶主体固定连接，所述支撑件一端与边框或标靶主体固连、另 一端与地面相抵；所述标靶主体为板件或布制品，标志线与标靶主体所处平 面平行，所述投掷孔位于标靶主体。

优选地，当热身设备包括两条以上标志线时，各标志线相互平行，且相 邻标志线的间距为至少2米；所述预设孔径值为0.5－1.5米；所述预设距离 值为至少3米。

优选地，所述标志线为粘贴于地面的胶带；所述计次器为光电感应器或 超声波感应器；所述手持式监视终端为智能手机或平板电脑。

本发明还提供：

一种体育课纸飞机热身运动监测方法，其特征是，采用前述体育课纸飞 机热身运动监测系统，所述监测方法包括以下步骤：

第一步、系统初始化，将采集单元计次器中的计次数归零，将采集单元 运动手环中的运动参数归零，所述运动参数至少包括心率、运动距离和消耗 热量之一；通过监视单元的设置单元设置计次数达标值以及运动参数达标值；

第二步、热身者开始持续进行如下运动：

S1.热身者站在标志线处向标靶的投掷孔投掷纸飞机；

S2.热身者跑步去捡纸飞机并跑步返回标志线，转至S1；

与此同时，佩戴于热身者手腕的运动手环采集热身者的运动参数、并实 时发送至监视单元的通信单元；设于标靶投掷孔处的计次器采集纸飞机穿过 标靶投掷孔的计次数、并实时发送至监视单元的通信单元；

第三步、在监视单元中，通信单元将收到的运动参数和计次数实时发送 至比较单元；

比较单元接收运动参数和计次数，并通过与运动参数达标值、计次数达 标值的比较得出比较结果；比较单元将运动参数、计次数发送至显示单元， 将比较结果发送至提醒单元；

提醒单元接收比较结果，并根据比较结果向显示单元发出提醒信号；

显示单元显示收到的运动参数和计次数，并根据提醒信号显示提醒信息；

第四步、当显示单元显示的提醒信息为运动参数、计次数均达标时，热 身者停止运动，热身运动监测结束。

本发明方法进一步完善的技术方案如下：

优选地，第二步中，当热身设备包括一条标志线时，则该标志线既是S1 中的标志线也是S2中的标志线；当热身设备包括两条以上标志线时，则在同 一周期内，S1中的标志线与S2中的标志线不是同一条标志线。

优选地，第三步中，通信单元的具体运行过程如下：

T1、判断是否收到运动手环发来的运动参数和/或计次器发来的计次数， 若收到则转至T2，若未收到则转至T3；

T2、将收到的运动参数和/或计次数发送至比较单元，转至T3；

T3、判断是否停止通信，若是则通信单元停止工作，若否则转至T1。

优选地，第三步中，比较单元的具体运行过程如下：

U1、判断是否收到通信单元发来的运动参数和/或计次数，若是则转至U2， 若否则转至U5；

U2、将收到的运动参数和/或计次数发送至显示单元，转至U3；

U3、将运动参数与运动参数达标值进行比较，若运动参数大于或等于运 动参数达标值，则运动参数比较结果为运动参数达标，否则运动参数比较结 果为运动参数未达标；将计次数与计次数达标值进行比较，若计次数大于或 等于计次数达标值，则计次数比较结果为计次数达标，否则计次数比较结果 为计次数未达标；转至U4；

U4、将运动参数比较结果和/或计次数比较结果发送至提醒单元；转至U5；

U5、判断是否停止比较，若是则比较单元停止工作，若否则转至U1。

优选地，第三步中，提醒单元的具体运行过程如下：

V1、判断是否收到比较单元发来的运动参数比较结果和/或计次数比较结 果，若是则转至V2，若否则转至V3；

V2、若运动参数比较结果为运动参数达标，则生成运动参数达标提醒信 号、并发送至显示单元；若运动参数比较结果为运动参数未达标，则生成运 动参数未达标提醒信号、并发送至显示单元；若计次数比较结果为计次数达 标，则生成计次数达标提醒信号、并发送至显示单元；若计次数比较结果为 计次数未达标，则生成计次数未达标提醒信号、并发送至显示单元；转至V3；

V3、判断是否停止提醒，若是则提醒单元停止工作，若否则转至V1。

优选地，第三步中，显示单元的具体运行过程如下：

W1、判断是否收到比较单元发来的运动参数和/或计次数，若是则转至W2， 若否则转至W3；

W2、显示收到的运动参数和/或计次数，转至W3；

W3、判断是否收到提醒单元发来的提醒信号，若是则转至W4，若否则转 至W5；

W4、若收到运动参数达标提醒信号，则显示运动参数达标的提醒信息； 若收到运动参数未达标提醒信号，则显示运动参数未达标的提醒信息；若收 到计次数达标提醒信号，则显示计次数达标的提醒信息；若收到计次数未达 标提醒信号，则显示计次数未达标的提醒信息；转至W5；

W5、判断是否停止显示，若是则显示单元停止工作，若否则转至W1。

申请人在深入地实践研究中发现，采用上述方法第二步中限定的热身运 动方式可获得诸多好处：(1)该运动方式将投掷运动和变相往返跑有机结合 在一起，提升了热身运动的丰富程度；同时，由于所含投掷运动需要大量运 动上肢肌肉和背部肌肉，该运动方式能比慢跑锻炼到更多的肌肉，而且在锻 炼奔跑能力的同时还锻炼了投掷能力和准确度；(2)该运动方式占用场地小， 所需设备常见、成本较低，而且适合于各个年龄段的学生，利于推广；(3) 该运动方式可使热身者将注意力集中在将纸飞机投掷入标靶的投掷孔，从而 不再感觉枯燥乏味，提高了热身运动的趣味程度，使热身者能够积极完成热 身，大幅缩短热身所需时间。

与此同时，申请人采用专门针对该热身运动方式设计的监测系统和监测 方法，可有效确保每个学生都能热身到位；此外，对于监测系统本身而言， 监视单元中每个单元承担的任务都比较简单，这就可以实现较快的设备反应 速度，能很好地适应这种在热身运动中产生大量数据的情况，避免因监视单 元反应不及时而导致监测效果较差。

附图说明

图1为本发明实施例监视单元的示意图。

图2为图1实施例监测方法的主体流程示意图。

图3为图1实施例标靶及标志线的示意图。

具体实施方式

下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不 限于所给出的例子。

实施例

本实施例的体育课纸飞机热身运动监测系统包括监控设备和至少一套热 身设备，热身设备包括预制的纸飞机、标靶和至少一条标志线，标靶设有孔 径为预设孔径值的投掷孔，标志线与标靶的最短距离为预设距离值；如图3 所示，标靶11包括标靶主体12、边框13、支撑件14，边框13设于标靶主体 12周围并与标靶主体12固定连接，支撑件14一端与边框13或标靶主体12 固连、另一端与地面相抵；标靶主体12为板件或布制品，标志线与标靶主体 12所处平面平行，投掷孔15位于标靶主体。当热身设备包括两条以上标志线 16、17时，各标志线16、17相互平行，且相邻标志线的间距为至少2米；预 设孔径值为0.5－1.5米；预设距离值为至少3米。标志线为粘贴于地面的胶 带。

如图1所示，监控设备包括采集单元和监视单元。

采集单元包括运动手环和计次器；运动手环佩戴于热身者手腕，用于采 集热身者的运动参数，运动参数至少包括心率、运动距离和消耗热量之一； 计次器设于标靶的投掷孔处，用于采集纸飞机穿过标靶投掷孔的计次数(本 实施中，纸飞机每穿过一次投掷孔则计一次)；计次器为光电感应器或超声波 感应器。

监视单元为具有触摸式显示屏的手持式监视终端，手持式监视终端为智 能手机或平板电脑。监视单元包括用于获取采集单元输出数据的通信单元， 用于设置预设达标值的设置单元，用于将采集单元所得数据与预设达标值进 行比较的比较单元，用于根据比较结果发出提醒信号的提醒单元，以及用于 显示采集单元所得数据、提醒信息的显示单元。

通信单元的信号采集端通过无线网络与采集单元计次器信号输出端、运 动手环信号输出端分别通信连接，通信单元的数据输出端与比较单元的第一 输入端连接，设置单元的数据输出端与比较单元的第二输入端连接，比较单 元的第一输出端与提醒单元的输入端连接，比较单元的第二输出端与显示单 元的第一输入端连接，提醒单元的输出端与显示单元的第二输入端连接。

如图2所示，采用本实施例监测系统的监测方法包括：

第一步、系统初始化，将采集单元计次器中的计次数归零，将采集单元 运动手环中的运动参数归零，运动参数至少包括心率、运动距离和消耗热量 之一；通过监视单元的设置单元设置计次数达标值以及运动参数达标值；

第二步、热身者开始持续进行如下运动：

S1.热身者站在标志线处向标靶的投掷孔投掷纸飞机；

S2.热身者跑步去捡纸飞机并跑步返回标志线，转至S1；

具体而言，当热身设备包括一条标志线时，则该标志线既是S1中的标志 线也是S2中的标志线；当热身设备包括两条以上标志线时，则在同一周期内， S1中的标志线与S2中的标志线不是同一条标志线。

与此同时，佩戴于热身者手腕的运动手环采集热身者的运动参数、并实 时发送至监视单元的通信单元；设于标靶投掷孔处的计次器采集纸飞机穿过 标靶投掷孔的计次数、并实时发送至监视单元的通信单元；

第三步、在监视单元中，通信单元将收到的运动参数和计次数实时发送 至比较单元；通信单元的具体运行过程如下：

T1、判断是否收到运动手环发来的运动参数和/或计次器发来的计次数， 若收到则转至T2，若未收到则转至T3；

T2、将收到的运动参数和/或计次数发送至比较单元，转至T3；

T3、判断是否停止通信，若是则通信单元停止工作，若否则转至T1。

比较单元接收运动参数和计次数，并通过与运动参数达标值、计次数达 标值的比较得出比较结果；比较单元将运动参数、计次数发送至显示单元， 将比较结果发送至提醒单元；比较单元的具体运行过程如下：

U1、判断是否收到通信单元发来的运动参数和/或计次数，若是则转至U2， 若否则转至U5；

U2、将收到的运动参数和/或计次数发送至显示单元，转至U3；

U3、将运动参数与运动参数达标值进行比较，若运动参数大于或等于运 动参数达标值，则运动参数比较结果为运动参数达标，否则运动参数比较结 果为运动参数未达标；将计次数与计次数达标值进行比较，若计次数大于或 等于计次数达标值，则计次数比较结果为计次数达标，否则计次数比较结果 为计次数未达标；转至U4；

U4、将运动参数比较结果和/或计次数比较结果发送至提醒单元；转至U5；

U5、判断是否停止比较，若是则比较单元停止工作，若否则转至U1。

提醒单元接收比较结果，并根据比较结果向显示单元发出提醒信号；提 醒单元的具体运行过程如下：

V1、判断是否收到比较单元发来的运动参数比较结果和/或计次数比较结 果，若是则转至V2，若否则转至V3；

V2、若运动参数比较结果为运动参数达标，则生成运动参数达标提醒信 号、并发送至显示单元；若运动参数比较结果为运动参数未达标，则生成运 动参数未达标提醒信号、并发送至显示单元；若计次数比较结果为计次数达 标，则生成计次数达标提醒信号、并发送至显示单元；若计次数比较结果为 计次数未达标，则生成计次数未达标提醒信号、并发送至显示单元；转至V3；

V3、判断是否停止提醒，若是则提醒单元停止工作，若否则转至V1。

显示单元显示收到的运动参数和计次数，并根据提醒信号显示提醒信息； 显示单元的具体运行过程如下：

W1、判断是否收到比较单元发来的运动参数和/或计次数，若是则转至W2， 若否则转至W3；

W2、显示收到的运动参数和/或计次数，转至W3；

W3、判断是否收到提醒单元发来的提醒信号，若是则转至W4，若否则转 至W5；

W4、若收到运动参数达标提醒信号，则显示运动参数达标的提醒信息； 若收到运动参数未达标提醒信号，则显示运动参数未达标的提醒信息；若收 到计次数达标提醒信号，则显示计次数达标的提醒信息；若收到计次数未达 标提醒信号，则显示计次数未达标的提醒信息；转至W5；

需要说明的是，以上提醒信息可以是文字、语音或影像，只要能实现对 达标、未达标的提醒即可。

W5、判断是否停止显示，若是则显示单元停止工作，若否则转至W1。

第四步、当显示单元显示的提醒信息为运动参数、计次数均达标时，热 身者停止运动，热身运动监测结束。

试验案例：

选用场地为普通体育馆中8米×3米的占地面积，热身者为若干名16至 17岁中学生，采用普通纸飞机，投掷孔孔径为0.8米，设两道标志线，一道 标志线与标靶的间距为3米，另一道标志线与标靶的间距为5米。

热身方式有两种，每个学生任选一种：

1.定点投：选定一道标志线，在该标志线投掷纸飞机，然后跑步去捡纸 飞机再跑步返回该标志线继续投掷。

2.非定点投：先在一道标志线投掷纸飞机，跑步去捡纸飞机再跑步返回 另一道标志线继续投掷。

热身标准：当学生心率达到120至130次/分钟，且计次数达到10次时， 热身达标。(也可将热身标准定为：心率、运动距离、消耗热量均达到预定的 相应值后，热身达标。)

结果表明：16至17岁的中学生平均需要1分钟左右，即可热身达标。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等 效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。