一种身体机能状态监测系统

摘要

本发明提供一种身体机能状态监测系统，涉及身体机能领域，包括：若干采集模块，用于采集得到被测人员按照预设的测试动作进行测试时的测试数据；数据分析处理模块，连接各采集模块，用于对测试数据进行处理得到针对各被测人员的身体机能优化方案；数据管理模块，分别连接各采集模块和数据分析处理模块，用于将同一被测人员的测试数据和身体机能优化方案进行关联并建立被测人员的健康档案。本发明采集到被测人员的测试数据，并根据测试数据处理得到针对被测人员的身体机能优化方案，为被测人员的身体机能提升提供参考；进而根据测试数据和身体机能优化方案建立被测人员的健康档案以持续记录被测人员的健康数据以反馈被测人员的优化训练效果。

说明书

技术领域

本发明涉及身体机能检测领域，尤其涉及一种身体机能状态监测系统。

背景技术

近年来大量的体质调查结果表明，我国青少年身体素质呈逐年下降趋势。兵源于民，青少年学生的体质状况从整体上影响了入伍新兵的体质体能状况。新兵体质体能测试结果也表明，新兵的体能素质整体呈下降趋势。新兵入伍训练期间，损伤率最高的是软组织损伤，其次是骨关节损伤和炎症，这三类损伤占到全部训练伤的93.8％，其中一项造成损伤的原因是入伍之前缺乏体育锻炼，身体瘦弱或肥胖者较多，造成整体体质体能水平下降。

特殊任务队员的体能训练科目复杂、专业性强、要求高，大致分为基础体能训练、专业体能训练、综合体能训练、战斗体能训练等，且队员在海上长期部署，需要借助体能训练维持较高的身体机能，从而保障有效的战斗力，因此对体能训练提出了较高的要求。

现有技术中，对特殊任务队员的训练方案比较死板单调，缺乏针对每个特殊任务队员的优化训练方案，同时国内对特殊任务队员进行身体技能测评时尚未采用惯性传感技术。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种身体机能状态监测系统，具体包括：

若干采集模块，用于采集得到被测人员按照预设的测试动作进行测试时的测试数据；

数据分析处理模块，连接各所述采集模块，用于对所述测试数据进行处理得到针对各所述被测人员的身体机能优化方案；

数据管理模块，分别连接各所述采集模块和所述数据分析处理模块2，用于将同一所述被测人员的所述测试数据和所述身体机能优化方案进行关联并建立所述被测人员的健康档案。

优选的，还包括一身体机能评估模块，连接所述采集模块，用于根据预设的身体指标形成所述测试动作以对供所述被测人员进行测试，并对所述测试动作进行风险评估以改进所述测试动作。

优选的，所述身体指标包括：

活动度、平衡能力、功能性、稳定性、爆发力、协调能力和身体速度力量中的一种或多种。

优选的，所述采集模块包括：

至少一台带惯性传感功能的平衡测量仪，用于持续采集所述被测人员的在执行所述被测动作时的姿态数据；

至少一台压力分布追踪仪，用于持续采集所述被测人员的足底压力数据；

至少两个摄像装置，用于持续采集所述被测人员的运动影像并保存。

优选的，所述数据分析处理模块包括：

客户端处理单元，用于根据所述测试数据生成一测试报告；

云端处理单元，用于根据所述测试数据处理得到针对各所述被测人员的身体机能优化方案；

综合分析单元，用于根据所述测试数据生成所述被测人员的各项指标分析图，同时处理得到所述被测人员各项指标的综合排名。

优选的，所述云端处理单元根据所述测试数据生成以时间为维度的变化趋势图，并结合大数据智能分析算法生成针对所述被测人员的身体机能优化方案。

优选的，所述身体机能优化训练方案包括：

运动处方和膳食建议。

优选的，所述测试数据包括：

身体平衡能力数据、身体活动度数据、身体功能性数据、身体稳定性数据、下肢爆发力与落地技术数据、身体协调能力数据、双脚十字跳跃测评数据、身体速度力量评估数据和测试杆快速前推测评数据中的一种或多种。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

本技术方案在平衡测量仪上安装惯性传感器，能准确采集到被测人员的测试数据以反应被测人员的身体机能；并根据测试数据处理得到针对各被测人员的身体机能优化方案，为被测人员的身体机能提升提供参考；进而根据测试数据和身体机能优化方案建立被测人员的健康档案以持续记录被测人员的健康数据，能够反馈被测人员的优化训练效果。

附图说明

图1为本发明的较佳的实施例中，一种身体机能状态监测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种身体机能状态监测系统，如图1所示，具体包括：

若干采集模块1，用于采集得到被测人员按照预设的测试动作进行测试时的测试数据；

数据分析处理模块2，连接各采集模块1，用于对测试数据进行处理得到针对各被测人员的身体机能优化方案；

数据管理模块3，分别连接各采集模块1和数据分析处理模块2，用于将同一被测人员的测试数据和身体机能优化方案进行关联并建立被测人员的健康档案。

具体地，本实施例中，被测人员为海上特殊任务队员，核心硬件包括1台带惯性传感器的平衡测量仪11、1台压力分布追踪仪12、1台智能测评核心工作站、1台客户端电脑和2部摄像装置13(用于拍摄正面和侧面视频)。本技术方案中队员通过摄像装置13对人脸进行识别得到人脸图像关联的身份，进而通过平衡测量仪11和压力分布追踪仪12完成测试项目并生成测试数据，并将测试数据上传到数据分析处理模块2，数据分析处理模块2根据大数据统计得出测试结果并生成针对各队员的身体机能优化方案，数据管理模块3将同一队员的所有数据归档，建立和完善健康档案并持续记录。数据管理模块3针对每个队员建立健康档案，对其测试数据进行个性化管理。系统客户端在每次测试之前，选择指定的队员，并将队员的基本信息、每次的测试数据以及相应的分析指标和测试报告自动上传至云服务器进行统一管理。

本技术方案中队员进行测试的业务流程为：

(1)本技术方案可以通过两种方式加入新队员，一种是新建单个队员，另一种是按照固定格式，批量导入新队员；

(2)对于已创建的用户，本技术方案提供了搜索功能，可以快速找到队员；

(3)选择队员，是后续测试的先决条件；

(4)在选择好队员后，需要确认设备连接；

(5)在设备连接完成后，进一步的需要选择测试动作；

(6)被测人员根据测试内容的动作提示，完成动作，数据会自动采集进入本技术方案；

(7)可以通过回看上次测试动作的数据，决定是否需要重新评测，如果符合标准，选择保存；

(8)队员重复上述的步骤(5)-(7)，完成多项测试动作流程；

(9)所有测试完成，数据会自动上报到服务器端进行备份保存和进一步分析。

本技术方案提供多种测试方案，并采用统一的流程框设计，测试流程灵活，功能丰富。队员可以一次测试完成所有动作，也可以分多次测试完成；对于已经测试完成的动作，可以选择重复测试；本技术方案针对每个队员，记录其各项测试动作的完成状态。具体流程如下：

(1)选择好队员，完成设备连接；

(2)进入测试列表页面，本技术方案显示所有测试项的状态：已完成或未完成；

(3)队员选择测试项目，并根据动作提示，开始测试，本技术方案自动采集数据；

(4)在测试中，队员可以选择取消，跳过等操作；

(5)测试完成后，队员可以选择返回上级列表，可以选择重做，也可以选择下一个动作；

(6)如果用户选择下一个动作，本技术方案会判断是否已经是最后一个动作，如果是，则提示已完成所有测量，并返回主界面。

本发明的较佳的实施例中，还包括一身体机能评估模块4，连接采集模块1，用于根据预设的身体指标形成测试动作以供被测人员进行测试，并对测试动作进行风险评估以改进测试动作。

具体地，本实施例中，测试动作包括：

站立转体测评：在动作准备阶段，被测人员双脚并拢，分别站立于不同测力垫上方；将测试杆置于两肩，双手控制杆体使其与地面平行；在动作执行阶段，下肢保持不同，上肢躯干进行左右旋转，保持慢速运动，并在过程中保持躯干直立，避免侧倾或前后屈伸；动作次数：左右各三次。

双脚前后位站立测评：在动作准备阶段，双脚成直线一前一后站立，前脚后跟紧贴后脚脚尖，躯干挺直，将测试杆置于两肩并以相同间距握测试杆(肘与杆成90°)双手，控制杆体使其与地面平行；在动作执行阶段，闭眼，保持上述动作直至测试时间结束完成；动作时长：30秒。

过头深蹲测评：在动作准备阶段，被测人员以保持双脚间距稍宽于肩宽，分别站立于不同测力垫上方，同时双手以相同间距握测试杆(肘与杆成90°)；在动作执行阶段，双臂伸直向上举测试杆过顶，慢慢下蹲至深蹲位前尽力保持双足后跟着地，保持面部向前，抬头挺胸，测试杆保持在头顶以上；动作次数：3次。

单腿下蹲测评：在动作准备阶段，以左腿为例，被测人员以单脚站立与测力垫上，右脚向后抬起直至小腿与地面平行，脚尖垂直与地面，测试杆置于测试腿同侧卡槽；在动作执行阶段，双臂伸直向前自然伸直，慢慢下蹲至深蹲位，保持面部向前，抬头挺胸，如果被测人员在下蹲或起身过程中无法控制身体平衡，可借助测试杆完成动作；动作次数：左右腿各1次。

静立双脚纵跳测评：在动作准备阶段，被测人员双脚距离保持与肩同宽，分别站立于不同测力垫上方；将测试杆置于两肩，双手控制杆体使其与地面平行；在动作执行阶段，膝盖向下弯曲，当达到被测人员自我感知的理想角度后，尽全力蹬地，伸展膝盖，向身体垂直上方跳跃，在此期间，尽力保持测试杆与地面平行；动作次数：1次。

双脚十字跳跃测评：在动作准备阶段，测试被测人员双脚保持与肩稍窄，站立于一号测力垫上方，双手自然下垂；在动作执行阶段，第一圈被测人员从一号垫开始，连续跳向二、三、四、一号测力垫，全程保持身体统一面向正前方，第一圈完成后，要求被测人员尽量不做停顿，逆时针从从第一垫连续跳向四、三、二、一号测力垫；动作次数：顺、逆时针方向各一圈。

测试杆快速前推测评：在动作准备阶段，被测人员双脚保持与肩同宽，上肢躯干挺直，双手以相同肩宽握紧测试杆；在动作执行阶段，计时开始后，被测人员需在保持手臂与地面平行的基础上，以最快速度完成多次向前推杆；动作时长：1分钟。

本发明的较佳的实施例中，身体指标包括：

活动度、平衡能力、功能性、稳定性、爆发力、协调能力和身体速度力量中的一种或多种。

具体地，本实施例中，活动度通过站立转体测评体现，平衡能力通过双脚前后位站立测评体现，功能性通过过头深蹲测评体现，稳定性通过单腿下蹲测评体现，爆发力通过静立双脚纵跳测评体现，协调能力通过双脚十字跳跃测评体现，身体速度力量通过测试杆快速前推测评体现。

本发明的较佳的实施例中，采集模块1包括：

至少一台带惯性传感功能的平衡测量仪11，用于持续采集被测人员的在执行被测动作时的姿态数据；

至少一台压力分布追踪仪12，用于持续采集被测人员的足底压力数据；

至少两个摄像装置13，用于持续采集被测人员的运动影像并保存。

具体地，本实施例中，摄像装置13采用摄像机，分别放置在被测人员的前端和侧端，用于实时捕捉被测人员的运动影像，并且将运动影像数据保存下来，以供数据分析处理模块2进行评估；压力分布追踪仪12采用动力学测量技术测量被测人员足底的压力变化，进而能够分析被测人员在做各种测试动作时身体姿势控制、左右侧对比、身体协调能力等情况；使用平衡测量仪11对被测人员进行测试是采用运动学测量技术，被测人员穿戴传感器执行被测动作时测量姿态数据，根据姿态数据凝练出相关参数和测量指标，根据测量指标对测试动作进行优化，避免被测人员的运动损伤。

本发明的较佳的实施例中，数据分析处理模块2包括：

客户端处理单元21，用于根据测试数据生成一测试报告；

云端处理单元22，用于根据测试数据处理得到针对各被测人员的身体机能优化方案；

综合分析单元23，用于根据测试数据生成被测人员的各项指标分析图，同时处理得到被测人员各项指标的综合排名。

具体地，本实施例中，客户端处理单元21在客户端对测试数据进行基础的分析处理，生成简单的数据报告，确保即使在没有网络情况下，也能够完成测试结果输出；在测试数据上传至云服务器后，云端处理单元22对测试数据进行更为丰富的数据处理，结合大数据智能分析算法，给出针对各被测人员的优化训练方案；综合分析单元23以被测人员的全部测试结果为输入，产生各项数据指标，并根据综合评分系统输出一个各项指标分析图以反应被测人员在各项指标上的优劣势。进而结合所有被测人员数据的综合比对，给出当前被测人员各项指标的综合排名。

本发明的较佳的实施例中，云端处理单元22根据测试数据生成以时间为维度的变化趋势图，并结合大数据智能分析算法生成针对被测人员的身体机能优化方案。

具体地，本实施例中，针对某一个具体的被测人员，云端处理单元22根据测试数据测试数据生成以时间为维度的变化趋势图，可以很好的评估出被测人员的训练效果，根据反馈并结合大数据智能分析算法，云端处理单元22生成个性化的身体机能优化方案，实现对身体机能优化方案的自适应迭代优化调整。

本发明的较佳的实施例中，身体机能优化方案包括：

运动处方和膳食建议。

本发明的较佳的实施例中，测试数据包括：

身体平衡能力数据、身体活动度数据、身体功能性数据、身体稳定性数据、下肢爆发力与落地技术数据、身体协调能力数据、双脚十字跳跃测评数据、身体速度力量评估数据和测试杆快速前推测评数据中的一种或多种。

具体地，本实施例中，测试数据的获取过程具体包括：

(1)身体平衡能力评估：双脚前后位站立测评。双脚前后位站立测试是用来评估被测人员的平衡能力得分为0—1分说明测试被测人员平衡能力较差，通过训练提升本体感觉从而达到增强改善平衡能力的目的；得分为2—3分说明被测人员平衡能力一般，在提升其本体感觉的同时，通过自主转换重心以强化神经-肌肉系统对身体的控制能力，一方面提升其本体感觉，另一方面增强肌肉本身的瞬间收缩控制身体动作的能力；得分为4—5分说明测试被测人员平衡能力较好，因此采用难度更高、挑战性更强的训练方式来刺激其神经-肌肉控制能力，在原地练习的基础上增加了行进间练习，从而进一步提升被测人员的动态平衡能力和身体动作控制能力。

(2)身体活动度评估：站立转体测评。站立转体测试是用来评估被测人员的脊椎旋转活动度，得分为0—1分说明测试被测人员的脊椎旋转活动度严重不足，通过主动拉伸来增大脊椎旋转幅度、侧屈幅度；得分为2—3分说明测试被测人员的脊椎旋转活动度一般，通过主动和被动拉伸相结合的方式来增大脊椎的旋转、侧屈、背伸活动度；得分为4—5分说明测试被测人员的脊椎旋转活动度较好，在2—3分练习的基础上增加了转头、脊椎屈曲练习，从而进一步达到改善其脊椎旋转活动度的目的。

(3)身体功能性评估：过头深蹲测评。过头深蹲测试是为了综合评估被测人员髋、膝、踝三关节的双侧对称性及胸椎、双肩的活动能力。得分为0—1分说明测试被测人员的躯干控制能力不足、下肢三关节联动关节活动度不足、肩关节活动度较差，因此通过静态练习、降低动作难度、主动拉伸的方式来改善其动作完成质量；得分为2—3分说明测试被测人员双侧下肢三关节完成动作时对称性一般，下肢三关节控制能力一般，通过mini弹力带、木杆等辅助器材来进一步提升其动作控制能力，通过主动练习来增加被测人员的踝关节背屈活动度；得分为4—5分说明测试被测人员动作完成质量较好，通过单侧练习、组合动作练习进一步提升其动作完成质量。

(4)身体稳定性评估：单腿下蹲测评。单腿下蹲测试是用来评估被测人员下肢力量，髋、膝、踝下肢三关节的稳定性及上肢躯干控制能力。得分为0—1分说明测试被测人员单侧下肢量较差、控制能力不足，通过增加下肢稳定肌群肌肉力量、借助辅助训练器材来增强其单侧下肢力量和控制能力；得分为2—3分说明测试被测人员单侧下肢力量一般、单侧动作控制能力一般，通过单侧下肢力量训练来增强其单侧下肢力量；得分为4—5分说明被测人员单侧下肢力量较好、单侧控制能力较强，通过单侧下肢力量练习进一步提升被测人员的单侧下肢力量。

(5)下肢爆发力与落地技术评估：静立双脚纵跳测评。静立双脚纵跳测试是为了评估被测人员的下肢爆发力及起跳、落地技术。得分为0—1分说明测试被测人员下肢爆发力较差、起跳及落地动作完成质量较差，该群体主要通过增强下肢稳定性肌群、改善下蹲动作完成质量来改善被测人员的起跳、落地技术；得分为2—3分说明测试被测人员下肢爆发力一般、起跳及落地技术一般，通过借助mini弹力带、跳箱来改善被测人员的起跳、落地技术；得分4—5分说明测试被测人员的起跳及落地技术较好、下肢爆发力较好，通过辅助器械进一步强化被测人员起跳、落地技术，通过跳跃练习提升被测人员下肢爆发力。

(6)身体协调能力评估：双脚十字跳跃测评。双脚十字跳测试的是被测人员身体的灵敏性。得分为0—1分说明测试被测人员的灵敏性较差，通过双脚、单脚跳跃、多方向跳跃等练习来增强其下肢肌肉快速收缩能力，增强被测人员下肢爆发力及变向能力；得分为2—3分说明测试被测人员下肢灵敏性一般，通过单次下肢快速伸缩复合训练来增强被测人员下肢爆发力及变向能力；得分为4—5分说明被测人员具有较好的下肢灵敏性，通过连续下肢快速伸缩复合训练来增强被测人员的下肢爆发力和变向能力。

(7)身体速度力量评估：测试杆快速前推测评。测试杆快速前推测试是为了评估被测人员的无氧能力。得分为0—1分说明测试被测人员的无氧能力较差，通过上肢间歇训练来增强被测人员上肢肌肉的肌耐力和快速收缩能力；得分为2—3分说明测试被测人员的无氧能力一般，通过上肢和下肢间歇训练来提升被测人员的上下肢肌肉快速收缩能力和持续工作能力；得分为4—5分说明测试被测人员的无氧能力较好，通过增强动作难度来进一步增强被测人员的上下肢肌肉快速收缩能力和持续工作能力。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。