一种学生健康数据预警及干预方法、系统与流程

1.本发明涉及健康数据处理技术领域，特别是涉及一种学生健康数据预警及干预方法、系统。


背景技术：

2.学生体质健康数据预警，是针对学生群体或个体，以学生的体质健康测试数据为依据，进行系统化分析和判别体质下降风险的来源、类型、程度和走势，并发出相应的预警警示方法。
3.根据最新国民体质监测公报中有关全国学生体质与健康调研结果显示，大部分学生的体质健康数据依旧处于及格和不及格的等级上，达到良好和优秀的学生比例较小。归结原因，主要在于两点：第一，多数学生对体能测试的重视程度较低，不仅不会在测试前进行针对性锻炼，甚至都不会关注体能测试结果，导致他们不太关注自身的体质健康。第二，针对学生不太重视自身体质健康的问题，目前缺乏一套行之有效的预警干预体系，如果可以对学生的体质健康数据进行提前预警并监控，使学生能够意识到自己的身体状况不够好，会让自身体能测试不合格，那对应的学生可能会主动去改善自己的体质健康。
4.因此，本发明提供一种学生健康数据预警及干预方法、系统，用于对体质较差学生进行及时预警与干预。


技术实现要素：

5.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种学生健康数据预警及干预方法、系统，用于解决现有技术中缺乏对学生体质数据进行预警干预的体系，以及未能对体质较差学生进行及时预警与干预的问题。
6.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种学生体质健康数据预警及干预方法，所述方法包括以下步骤：
7.获取目标学生的学生体质健康数据；
8.根据所述学生体质健康数据分别计算目标学生的肺活量指数、身高体重指数、体成分指数和平衡能力指数；
9.将所述肺活量指数、身高体重指数、体成分指数、平衡能力指数分别与对应的预设标准指数进行比对，若所述目标学生的肺活量指数、身高体重指数、体成分指数和/或平衡能力指数不满足预设标准指数，则对所述目标学生进行预警及干预。
10.可选地，所述预警包括三级预警；
11.若所述目标学生的身高体重指数小于18.5，则对所述目标学生进行第一级预警；
12.若所述目标学生的身高体重指数大于等于24且小于26.9，则对所述目标学生进行第二级预警；
13.若所述目标学生的身高体重指数大于等于27，则对所述目标学生进行第三级预警。
14.可选地，还包括在所述目标学生的身高体重指数大于等于27且小于29.9时，将当前时刻的第三级预警记为肥胖i度类的第三级预警；以及，
15.在所述目标学生的身高体重指数大于等于30时，将当前时刻的第三级预警记为肥胖ii度类的第三级预警。
16.可选地，在计算目标学生的肺活量指数、身高体重指数、体成分指数或平衡能力指数时，还包括：
17.对学生体质健康数据进行规范化处理，有：
[0018][0019]
式中，x
i
为学生体质健康数据中包含的第i项体能测试；
[0020]
x
i，min
为学生体质健康数据中包含的第i项体能测试的最小值；
[0021]
x
i，max
为学生体质健康数据中包含的第i项体能测试的最大值；
[0022]
x
′
i
为第i项体能测试经过规范化后的学生体质健康数据。
[0023]
可选地，所述学生体质健康数据所包含的体能测试包括：身高测试、体重测试、一分钟跳绳测试、五十米短跑测试、坐体位前屈测试和肺活量测试。
[0024]
可选地，还包括获取目标学生在当前时刻的视力测试数据，并将目标学生在当前时刻的视力测试数据与视力标准表进行比对，当目标学生的视力测试数据低于视力标准表中的1.0时，对所述目标学生进行预警及干预。
[0025]
可选地，根据所述学生体质健康数据分别计算目标学生的肺活量指数、身高体重指数、体成分指数和平衡能力指数前，还包括判断所述学生体质健康数据的可信度，包括：
[0026]
获取目标区域中历史年度和当前年度的学生体质健康数据；
[0027]
根据所获取的学生体质健康数据确定目标区域在两个相邻历史年度的数据增长幅度；
[0028]
根据所获取的学生体质健康数据确定目标区域在同一历史年度的数据离散程度；
[0029]
获取所述目标区域的数据增长幅度和数据离散程度，并根据所述目标区域的数据增长幅度和数据离散程度建立数据可信度评价模型；
[0030]
利用所述数据可信度评价模型对当前年度中目标区域的学生体质健康数据进行验证，确定当前年度中目标区域的学生体质健康数据的可信度。
[0031]
可选地，在利用所述数据可信度评价模型对当前年度的学生体质健康数据进行验证时，
[0032]
若所述目标区域中的数据增长幅度和数据离散程度中的任意一个出现异常，则判定当前年度中该目标区域的学生体质健康数据不可信；
[0033]
若所述目标区域中的数据增长幅度和数据离散程度全部出现异常，则判定所述数据可信度评价模型异常；
[0034]
若所述目标区域中的数据增长幅度和数据离散程度全部正常，则判定当前年度中该目标区域的学生体质健康数据可信。
[0035]
本发明还提供一种学生体质健康数据预警及干预系统，所述系统包括有：
[0036]
数据采集模块，用于获取目标学生的学生体质健康数据；
[0037]
指数计算模块，用于根据所述学生体质健康数据分别计算目标学生的肺活量指
数、身高体重指数、体成分指数和平衡能力指数；
[0038]
数据比对模块，用于将所述肺活量指数、身高体重指数、体成分指数、平衡能力指数分别与对应的预设标准指数进行比对；
[0039]
预警及干预模块，用于在所述目标学生的肺活量指数、身高体重指数、体成分指数和/或平衡能力指数不满足预设标准指数，对所述目标学生进行预警及干预。
[0040]
可选地，所述系统还包括：
[0041]
视力比对模块，用于获取目标学生在当前时刻的视力测试数据，并将目标学生在当前时刻的视力测试数据与视力标准表进行比对；以及当目标学生的视力测试数据低于视力标准表中的1.0时，对所述目标学生进行预警及干预。
[0042]
如上所述，本发明提供一种学生体质健康数据预警及干预方法、系统，具有以下有益效果：本发明通过获取目标学生的学生体质健康数据，然后根据所述学生体质健康数据分别计算目标学生的肺活量指数、身高体重指数、体成分指数和平衡能力指数；再将所述肺活量指数、身高体重指数、体成分指数、平衡能力指数分别与对应的预设标准指数进行比对，若所述目标学生的肺活量指数、身高体重指数、体成分指数和/或平衡能力指数不满足预设标准指数，则对所述目标学生进行预警及干预。由于人体所具备的肺活量以及最高的吸氧量和体重、身高、体表面积、胸围、坐高等都存在着十分密切的关系，所以本发明通过利用肺活量指数来分析目标学生的学生体质健康数据，可以十分客观的将不同学生之间存在的差异反映出来，从而方便学校或体育教育对体质健康较差的学生进行预警及干预，帮助他们提高身体素质。此外，学生个体的胖瘦直接影响体质健康水平，而衡量个体胖瘦的一个标准就是身高体重指数(bmi)，根据bmi数值的大小就可以得知个体身材的胖瘦水平，所以本发明通过分析身高体重指数bmi，可以辅助学校或体育老师进一步地控制学生的肥胖率和超重率，并辅助学校或体育老师对可能会存在超重或肥胖的学生提前进行预警及干预。同时，体成分中包括与骨密度和肌肉等与体质健康水平相关的内部指标，能够反映出被测者的身体内部各指标的现有水平以及平衡协调的能力，而平衡能力则是通过给定动作的完成结果分析个体平衡能力状况。在某学生体成分和平衡能力这两个指数太低时则需要预警及干预，辅助其进行针对性的锻炼，提升该学生的体质健康水平。所以，本发明通过分析学生体质健康数据，不仅可以为学生制定个性化运动方案、调整运动习惯、弥补健康短板提供可靠的支撑；而且本发明的分析结果还帮助教育行政部门、学校、体育老师以及学生家长及时了解学生的体质状况，为后期对他们进行运动干预提供科学依据，达到改善体质健康状况的目的。
附图说明
[0043]
图1为一实施例提供的学生健康数据预警及干预方法的流程示意图；
[0044]
图2为一实施例提供的数据可信度评价模型的结构示意图；
[0045]
图3为一实施例提供的身高与体重的标准差分布图；
[0046]
图4为一实施例提供的一分钟跳绳、五十米跑和坐体位前屈的标准差分布图；
[0047]
图5为一实施例提供的学生健康数据预警及干预系统的硬件结构示意图。
具体实施方式
[0048]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0049]
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0050]
请参阅图1所示，本实施例提供一种学生体质健康数据预警及干预方法，所述方法包括以下步骤：
[0051]
s100，获取目标学生的学生体质健康数据；
[0052]
s200，根据所述学生体质健康数据分别计算目标学生的肺活量指数、身高体重指数、体成分指数和平衡能力指数；
[0053]
s300，将所述肺活量指数、身高体重指数、体成分指数、平衡能力指数分别与对应的预设标准指数进行比对，若所述目标学生的肺活量指数、身高体重指数、体成分指数和/或平衡能力指数不满足预设标准指数，则对所述目标学生进行预警及干预。
[0054]
由于人体所具备的肺活量以及最高的吸氧量和体重、身高、体表面积、胸围、坐高等都存在着十分密切的关系，所以本方法通过利用肺活量指数来分析目标学生的学生体质健康数据，可以十分客观的将不同学生之间存在的差异反映出来，从而方便学校或体育教育对体质健康较差的学生进行预警及干预，帮助他们提高身体素质。此外，学生个体的胖瘦直接影响体质健康水平，而衡量个体胖瘦的一个标准就是身高体重指数(bmi)，根据bmi数值的大小就可以得知个体身材的胖瘦水平，所以本方法通过分析身高体重指数bmi，可以辅助学校或体育老师进一步地控制学生的肥胖率和超重率，并辅助学校或体育老师对可能会存在超重或肥胖的学生提前进行预警及干预。同时，体成分中包括与骨密度和肌肉等与体质健康水平相关的内部指标，能够反映出被测者的身体内部各指标的现有水平以及平衡协调的能力，而平衡能力则是通过给定动作的完成结果分析个体平衡能力状况。在某学生体成分和平衡能力这两个指数太低时则需要预警及干预，辅助其进行针对性的锻炼，提升该学生的体质健康水平。其中，本方法中的学生体质健康数据所包含的体能测试包括：身高测试、体重测试、一分钟跳绳测试、五十米短跑测试、坐体位前屈测试和肺活量测试。
[0055]
根据上述记载，本方法将预警程度分为三级预警。对于身高体重指数bmi而言，若所述目标学生的身高体重指数小于18.5，则对所述目标学生进行第一级预警；若所述目标学生的身高体重指数大于等于24且小于26.9，则对所述目标学生进行第二级预警；若所述目标学生的身高体重指数大于等于27，则对所述目标学生进行第三级预警。其中，在所述目标学生的身高体重指数大于等于27且小于29.9时，将当前时刻的第三级预警记为肥胖i度类的第三级预警；以及，在所述目标学生的身高体重指数大于等于30时，将当前时刻的第三级预警记为肥胖ⅱ度类的第三级预警。由此可知，由于学生个体的胖瘦直接影响体质健康水平，而衡量个体胖瘦的一个标准就是身高体重指数(bmi)，根据bmi数值的大小就可以得
知个体身材的胖瘦水平，所以本实施例通过分析身高体重指数bmi，可以辅助学校或体育老师进一步地控制学生的肥胖率和超重率，并辅助学校或体育老师对可能会存在超重或肥胖的学生提前进行预警及干预。本方法中的bmi对应的标准参数参见《国家学生体质健康标准(2014年修订)》中的bmi参数。
[0056]
根据上述记载，在本方法中，肺活量指数＝当前时刻学生的肺活量
÷
体重；其中肺活量的单位为毫升，体重的单位为千克。本方法中的肺活量指数所对应的标准指数由《国家学生体质健康标准(2014年修订)》中的标准肺活量和标准体重计算得到。在本方法中，体成分指数可以有人体成分分析仪得到，体成分指数所对应的标准指数参照所使用的人体成分分析仪。其中，体成分指数包括有：代谢率、水分含量、体脂率、腰臀比、肌肉含量等。在本方法中，平衡能力指数包括静态平衡能力指数和动态平衡能力指数。其中，静态平衡能力测试包括：正常站立睁眼、正常站立闭眼、单脚站立、闭眼单脚站立；动态平衡能力测试包括：得分、最大角速度、平均角速度、在前、中、后、左、中、右区域所占的时间与该测试者的测试总时间的百分比、球在中心区、1、2、3、4区域内各停留的时间、测试结果等级。其中，本方法可以利用静态平衡仪进行静态平衡能力测试，为使受试者不受干扰，静态平衡仪放于安静，光线适中无噪声的空间中，距离平衡仪应力平板中心正前方1.50米，高约1.70米处放置一十字，并使靶心处清晰易见。利用静态平衡仪进行静态平衡能力测试的测试方法如下：
[0057]
(1)正常站立睁眼：受试者双脚站于应力平板中心圆两侧平行相对，且距中心线的距离均为4cm.双手放于骼部，两眼直视前方靶心，并在测试过程中保持安静，尽量使身体直立不要随意晃动，持续20秒钟。
[0058]
(2)正常站立闭眼：受试者双脚站于应力平板中心圆两侧平行相对，且距中心线的距离均为4cm.双手放于骼部，闭上双眼，并在测试过程中保持安静，尽量使身体直立不要随意晃动，持续20秒钟。
[0059]
(3)单脚站立：受试者优势脚脚心站于应力平板中心圆上，双手放于骼部，非优势脚抬起，且不能靠于支撑腿，两眼直视前方靶心，并在测试过程中保持安静，尽量维持身体直立不要随意晃动，持续30秒钟。
[0060]
(4)闭眼单脚站立：受试者优势脚脚心站于应力平板中心圆上，双手放于骼部，非优势脚抬起，且不能靠于支撑腿，闭上双眼，并在测试过程中保持安静，尽量维持身体直立不要随意晃动，持续30秒钟。注意事项:所有测试均需要测试人员在旁边密切关注，防止受试者眩晕或者跌倒。
[0061]
此外，本方法也可以利用动态平衡仪来进行动态平衡能力测试。动态平衡能力测试仪器：动态平衡仪，由一台电脑，一个连接传感器的上下踏板和一个扶手组成。动态平衡测试原理：测试屏幕上由内到外分成中心区、第一区、第二区、第三区和第四区这五个环形区，测试开始后位于中心区域的红球会因受试者两下肢的用力不同而移动，小球在这五个不同的区域里每停留50ms就会被记录一次，并同时获得不同的点数即获得相应的得分，每在中心区、第一区、第二区、第三区和第四区停留50ms，则分别获得30，5，2，1，0分。由受试者的下肢控制球的移动，尽量让球保持在中心区域，如红球有滑出中心区的趋势，受试者提前预判，并主观上使脚下用力，用力方向与小球运动方向相反，使红球尽快回到中心区域，并使红球尽可能多的时间维持在中心区域内，以获得尽可能高的分数。测试指标：最大角速度、平均角速度、在前、中、后、左、中、右区域所占的时间与该测试者的测试总时间的百分
比、球在中心区、第一区、第二区、第三区和第四区内各停留的时间、测试结果等级。测试方法：建立并进入系统，双击启动图标，于patient处建立受试者信息，包括姓名，年龄，身高，体重，性别后保存，并选定该受试者。然后让受试者脱去鞋袜，手扶扶手站于连接着传感器的上下踏板上的固定位置，放开扶手可站稳，能维持自身平衡且无头晕状况者即可开始实验。点击开始设置，测试开始时计算机显示屏上有一个倒计时十秒钟，倒计时至0时，受试者放开扶手，位于中心区域的红色小球会因下肢的用力不均而滑动，受试者一方面要维持身体稳定，保持身体不从上下踏板上滑下，另一方面要全身协调用力使小球尽量保持在中间的区域中，已获得尽可能高的分数。巧分钟的测试体验结束后，在相同的测试模式和测试难度下，将测试时间改为1分钟进行正式测试，实验结束，结果打印。得到该受试者测试分数，上下踏板间旋转轴的最大角速度和平均角速度，小球在不同区域停留的时间及各区域停留的时间百分比，测试结束后打印结果，并手动输入至excel表中进行分析。
[0062]
在一示例性实施例中，在计算目标学生的肺活量指数、身高体重指数、体成分指数或平衡能力指数时，还包括：对学生体质健康数据进行规范化处理，有：
[0063][0064]
式中，x
i
为学生体质健康数据中包含的第i项体能测试；x
i，min
为学生体质健康数据中包含的第i项体能测试的最小值；x
i，max
为学生体质健康数据中包含的第i项体能测试的最大值；x
′
i
为第i项体能测试经过规范化后的学生体质健康数据。本方法通过对学生体质健康数据进行规范化处理，可以方便建立统一的预警标准，方便学校或体育老师了解当前区域所有学生的体质健康状态。同时也为学校或体育老师建立标准运动方案提供帮助。
[0065]
根据上述记载，本方法还包括获取目标学生在当前时刻的视力测试数据，并将目标学生在当前时刻的视力测试数据与视力标准表进行比对，当目标学生的视力测试数据低于视力标准表中的1.0时，对所述目标学生进行预警及干预。本方法通过对学生视力进行预警及干预，可以提前保护学生的视力，避免学生出现近视。
[0066]
在一示例性实施例中，根据所述学生体质健康数据分别计算目标学生的肺活量指数、身高体重指数、体成分指数和平衡能力指数前，还包括判断所述学生体质健康数据的可信度，包括：获取目标区域中历史年度和当前年度的学生体质健康数据；根据所获取的学生体质健康数据确定目标区域在两个相邻历史年度的数据增长幅度；根据所获取的学生体质健康数据确定目标区域在同一历史年度的数据离散程度；获取所述目标区域的数据增长幅度和数据离散程度，并根据所述目标区域的数据增长幅度和数据离散程度建立数据可信度评价模型；利用所述数据可信度评价模型对当前年度中目标区域的学生体质健康数据进行验证，确定当前年度中目标区域的学生体质健康数据的可信度。在本实施例中，在利用所述数据可信度评价模型对当前年度的学生体质健康数据进行验证时，若所述目标区域中的数据增长幅度和数据离散程度中的任意一个出现异常，则判定当前年度中该目标区域的学生体质健康数据不可信；若所述目标区域中的数据增长幅度和数据离散程度全部出现异常，则判定所述数据可信度评价模型异常；若所述目标区域中的数据增长幅度和数据离散程度全部正常，则判定当前年度中该目标区域的学生体质健康数据可信。
[0067]
作为一个具体示例，如图2所示，以部分体能测试项目为例，构建数据可信度评价模型。其中，数据可信度评价模型的评价指标包括定性指标和定量指标，定性指标包括：数
据增长幅度和数据离散程度；定量指标为学生体质健康数据所包含的测试项目。例如数据增长幅度的定量指标可以是身高测试、体重测试、一分钟跳绳测试、五十米短跑测试、坐体位前屈测试和肺活量测试等；数据离散程度的定量指标可以是身高测试、体重测试、一分钟跳绳测试、五十米短跑测试、坐体位前屈测试和肺活量测试等。
[0068]
对目标区域a中2019年和2020年的学生体质健康数据进行分析，确定目标区域a的数据增长幅度。作为示例，例如目标区域a中的所有学生在2019年的平均身高为1.20米，目标区域a中的所有学生在2020年的平均身高为1.32米，则目标区域a的身高增长幅度为：(1.56
‑
1.50)
÷
1.50
×
100％＝10％。同理，分别获取目标区域a中所有学生的体重测试数据、一分钟跳绳测试数据、五十米短跑测试数据、坐体位前屈测试数据和肺活量测试数据，然后分别计算体重、一分钟跳绳、五十米短跑、坐体位前屈和肺活量的数据增长幅度，然后根据身高、体重、一分钟跳绳、五十米短跑、坐体位前屈和肺活量的数据增长幅度形成一个数据集合，并将所形成的数据集合作为目标区域a的数据增长幅度。
[0069]
计算目标区域a中2020年度年级m学生的身高、体重的标准差，并根据计算出的数值形成对应的身高和体重的标准差分布图，如图3所示。从图3中可以看出，目标区域a中2020年度年级m学生的身高在区间[4，8]之间，并且基本在多个数值靠近数值6；而大部分体重的标准差取值范围为[4，6]，但是目标区域a中第五个学校中的年级m学生的体重超过了数值12，则说明目标区域a中第五个学校的学生体质健康数据可能存在错误或不真实，因为同一年龄段的孩子身高体重的差异不会这么大。同样，计算目标区域a中2020年度年级m的学生的一分钟跳绳、五十米短跑、坐体位前屈的标准差，并根据计算出的数值形成对应的一分钟跳绳、五十米短跑、坐体位前屈的标准差分布图，如图4所示。从图4可以看出，年级m的学生的一分钟跳绳、50米跑以及坐体位前屈的标准差取值分布；其中，年级m的学生的一分钟跳绳的标准差范围为[10，19]，年级m的学生的50米跑的标准差范围为[10，20]，年级m的学生的坐体位前屈的标准差范围为[9，13]。根据图4可以看出，目标区域a中第十二和第十五个学校中的年级m学生的50米跑超过了数值20，则说明目标区域a中第十二和第十五个学校的学生体质健康数据可能存在错误或不真实，因为同一年龄段的孩子50米跑差异不会这么大。此外，目标区域a中第十五个学校中的年级m学生的坐体位前屈超过了数值13，则说明目标区域a中第十五个学校的学生体质健康数据可能存在错误或不真实，因为同一年龄段的坐体位前屈差异不会这么大。所以，本实施例可以依据对应测试项目的标准差范围衡量数据的真实性，如果有数据超出了该范围，则说明对应的数据不合理，进而认为对应学校的学生体质健康数据可能存在错误或不真实。
[0070]
由此可知，本方法还可以基于同一批学生在相邻两个年度中的学生体质健康数据开始分析，从中选择学生在某些测量项目的增长幅度作为第一个衡量指标；其次，依据对同一年数据内部一致性信度的考虑，选择数据离散程度作为另外一个衡量指标，从而建立测评数据可信度评价模型；同时，再以当前年度的体测数据来对数据可信度模型进行验证，验证数据可信度模型是否合理可行，以及判断对应的学生体质健康数据是否可信。
[0071]
综上所述，本发明提供一种学生体质健康数据预警及干预方法，通过获取目标学生的学生体质健康数据，然后根据所述学生体质健康数据分别计算目标学生的肺活量指数、身高体重指数、体成分指数和平衡能力指数；再将所述肺活量指数、身高体重指数、体成分指数、平衡能力指数分别与对应的预设标准指数进行比对，若所述目标学生的肺活量指
数、身高体重指数、体成分指数和/或平衡能力指数不满足预设标准指数，则对所述目标学生进行预警及干预。由于人体所具备的肺活量以及最高的吸氧量和体重、身高、体表面积、胸围、坐高等都存在着十分密切的关系，所以本方法通过利用肺活量指数来分析目标学生的学生体质健康数据，可以十分客观的将不同学生之间存在的差异反映出来，从而方便学校或体育教育对体质健康较差的学生进行预警及干预，帮助他们提高身体素质。此外，学生个体的胖瘦直接影响体质健康水平，而衡量个体胖瘦的一个标准就是身高体重指数(bmi)，根据bmi数值的大小就可以得知个体身材的胖瘦水平，所以本方法通过分析身高体重指数bmi，可以辅助学校或体育老师进一步地控制学生的肥胖率和超重率，并辅助学校或体育老师对可能会存在超重或肥胖的学生提前进行预警及干预。同时，体成分中包括与骨密度和肌肉等与体质健康水平相关的内部指标，能够反映出被测者的身体内部各指标的现有水平以及平衡协调的能力，而平衡能力则是通过给定动作的完成结果分析个体平衡能力状况。在某学生体成分和平衡能力这两个指数太低时则需要预警及干预，辅助其进行针对性的锻炼，提升该学生的体质健康水平。所以，本方法通过分析学生体质健康数据，不仅可以为学生制定个性化运动方案、调整运动习惯、弥补健康短板提供可靠的支撑；而且本方法的分析结果还帮助教育行政部门、学校、体育老师以及学生家长及时了解学生的体质状况，为后期对他们进行运动干预提供科学依据，达到改善体质健康状况的目的。
[0072]
如图5所示，本发明还提供一种学生体质健康数据预警及干预系统，所述系统包括有：
[0073]
数据采集模块m10，用于获取目标学生的学生体质健康数据；
[0074]
指数计算模块m20，用于根据所述学生体质健康数据分别计算目标学生的肺活量指数、身高体重指数、体成分指数和平衡能力指数；
[0075]
数据比对模块m30，用于将所述肺活量指数、身高体重指数、体成分指数、平衡能力指数分别与对应的预设标准指数进行比对；
[0076]
预警及干预模块m40，用于在所述目标学生的肺活量指数、身高体重指数、体成分指数和/或平衡能力指数不满足预设标准指数，对所述目标学生进行预警及干预。
[0077]
由于人体所具备的肺活量以及最高的吸氧量和体重、身高、体表面积、胸围、坐高等都存在着十分密切的关系，所以本系统通过利用肺活量指数来分析目标学生的学生体质健康数据，可以十分客观的将不同学生之间存在的差异反映出来，从而方便学校或体育教育对体质健康较差的学生进行预警及干预，帮助他们提高身体素质。此外，学生个体的胖瘦直接影响体质健康水平，而衡量个体胖瘦的一个标准就是身高体重指数(bmi)，根据bmi数值的大小就可以得知个体身材的胖瘦水平，所以本系统通过分析身高体重指数bmi，可以辅助学校或体育老师进一步地控制学生的肥胖率和超重率，并辅助学校或体育老师对可能会存在超重或肥胖的学生提前进行预警及干预。同时，体成分中包括与骨密度和肌肉等与体质健康水平相关的内部指标，能够反映出被测者的身体内部各指标的现有水平以及平衡协调的能力，而平衡能力则是通过给定动作的完成结果分析个体平衡能力状况。在某学生体成分和平衡能力这两个指数太低时则需要预警及干预，辅助其进行针对性的锻炼，提升该学生的体质健康水平。其中，本系统中的学生体质健康数据所包含的体能测试包括：身高测试、体重测试、一分钟跳绳测试、五十米短跑测试、坐体位前屈测试和肺活量测试。
[0078]
根据上述记载，本系统将预警程度分为三级预警。对于身高体重指数bmi而言，若
所述目标学生的身高体重指数小于18.5，则对所述目标学生进行第一级预警；若所述目标学生的身高体重指数大于等于24且小于26.9，则对所述目标学生进行第二级预警；若所述目标学生的身高体重指数大于等于27，则对所述目标学生进行第三级预警。其中，在所述目标学生的身高体重指数大于等于27且小于29.9时，将当前时刻的第三级预警记为肥胖i度类的第三级预警；以及，在所述目标学生的身高体重指数大于等于30时，将当前时刻的第三级预警记为肥胖ⅱ度类的第三级预警。由此可知，由于学生个体的胖瘦直接影响体质健康水平，而衡量个体胖瘦的一个标准就是身高体重指数(bmi)，根据bmi数值的大小就可以得知个体身材的胖瘦水平，所以本实施例通过分析身高体重指数bmi，可以辅助学校或体育老师进一步地控制学生的肥胖率和超重率，并辅助学校或体育老师对可能会存在超重或肥胖的学生提前进行预警及干预。本系统中的bmi对应的标准参数参见《国家学生体质健康标准(2014年修订)》中的bmi参数。
[0079]
根据上述记载，在本系统中，肺活量指数＝当前时刻学生的肺活量
÷
体重；其中肺活量的单位为毫升，体重的单位为千克。本系统中的肺活量指数所对应的标准指数由《国家学生体质健康标准(2014年修订)》中的标准肺活量和标准体重计算得到。在本系统中，体成分指数可以有人体成分分析仪得到，体成分指数所对应的标准指数参照所使用的人体成分分析仪。其中，体成分指数包括有：代谢率、水分含量、体脂率、腰臀比、肌肉含量等。在本系统中，平衡能力指数包括静态平衡能力指数和动态平衡能力指数。其中，静态平衡能力测试包括：正常站立睁眼、正常站立闭眼、单脚站立、闭眼单脚站立；动态平衡能力测试包括：得分、最大角速度、平均角速度、在前、中、后、左、中、右区域所占的时间与该测试者的测试总时间的百分比、球在中心区、1、2、3、4区域内各停留的时间、测试结果等级。其中，本系统可以利用静态平衡仪进行静态平衡能力测试，为使受试者不受干扰，静态平衡仪放于安静，光线适中无噪声的空间中，距离平衡仪应力平板中心正前方1.50米，高约1.70米处放置一十字，并使靶心处清晰易见。利用静态平衡仪进行静态平衡能力测试的测试方法如下：
[0080]
(1)正常站立睁眼：受试者双脚站于应力平板中心圆两侧平行相对，且距中心线的距离均为4cm.双手放于骼部，两眼直视前方靶心，并在测试过程中保持安静，尽量使身体直立不要随意晃动，持续20秒钟。
[0081]
(2)正常站立闭眼：受试者双脚站于应力平板中心圆两侧平行相对，且距中心线的距离均为4cm.双手放于骼部，闭上双眼，并在测试过程中保持安静，尽量使身体直立不要随意晃动，持续20秒钟。
[0082]
(3)单脚站立：受试者优势脚脚心站于应力平板中心圆上，双手放于骼部，非优势脚抬起，且不能靠于支撑腿，两眼直视前方靶心，并在测试过程中保持安静，尽量维持身体直立不要随意晃动，持续30秒钟。
[0083]
(4)闭眼单脚站立：受试者优势脚脚心站于应力平板中心圆上，双手放于骼部，非优势脚抬起，且不能靠于支撑腿，闭上双眼，并在测试过程中保持安静，尽量维持身体直立不要随意晃动，持续30秒钟。注意事项:所有测试均需要测试人员在旁边密切关注，防止受试者眩晕或者跌倒。
[0084]
此外，本系统也可以利用动态平衡仪来进行动态平衡能力测试。动态平衡能力测试仪器：动态平衡仪，由一台电脑，一个连接传感器的上下踏板和一个扶手组成。动态平衡测试原理：测试屏幕上由内到外分成中心区、第一区、第二区、第三区和第四区这五个环形
区，测试开始后位于中心区域的红球会因受试者两下肢的用力不同而移动，小球在这五个不同的区域里每停留50ms就会被记录一次，并同时获得不同的点数即获得相应的得分，每在中心区、第一区、第二区、第三区和第四区停留50ms，则分别获得30，5，2，1，0分。由受试者的下肢控制球的移动，尽量让球保持在中心区域，如红球有滑出中心区的趋势，受试者提前预判，并主观上使脚下用力，用力方向与小球运动方向相反，使红球尽快回到中心区域，并使红球尽可能多的时间维持在中心区域内，以获得尽可能高的分数。测试指标：最大角速度、平均角速度、在前、中、后、左、中、右区域所占的时间与该测试者的测试总时间的百分比、球在中心区、第一区、第二区、第三区和第四区内各停留的时间、测试结果等级。测试方法：建立并进入系统，双击启动图标，于patient处建立受试者信息，包括姓名，年龄，身高，体重，性别后保存，并选定该受试者。然后让受试者脱去鞋袜，手扶扶手站于连接着传感器的上下踏板上的固定位置，放开扶手可站稳，能维持自身平衡且无头晕状况者即可开始实验。点击开始设置，测试开始时计算机显示屏上有一个倒计时十秒钟，倒计时至0时，受试者放开扶手，位于中心区域的红色小球会因下肢的用力不均而滑动，受试者一方面要维持身体稳定，保持身体不从上下踏板上滑下，另一方面要全身协调用力使小球尽量保持在中间的区域中，已获得尽可能高的分数。巧分钟的测试体验结束后，在相同的测试模式和测试难度下，将测试时间改为1分钟进行正式测试，实验结束，结果打印。得到该受试者测试分数，上下踏板间旋转轴的最大角速度和平均角速度，小球在不同区域停留的时间及各区域停留的时间百分比，测试结束后打印结果，并手动输入至excel表中进行分析。
[0085]
在一示例性实施例中，在计算目标学生的肺活量指数、身高体重指数、体成分指数或平衡能力指数时，还包括：对学生体质健康数据进行规范化处理，有：
[0086][0087]
式中，x
i
为学生体质健康数据中包含的第i项体能测试；x
i，min
为学生体质健康数据中包含的第i项体能测试的最小值；x
i，max
为学生体质健康数据中包含的第i项体能测试的最大值；x
′
i
为第i项体能测试经过规范化后的学生体质健康数据。本系统通过对学生体质健康数据进行规范化处理，可以方便建立统一的预警标准，方便学校或体育老师了解当前区域所有学生的体质健康状态。同时也为学校或体育老师建立标准运动方案提供帮助。
[0088]
根据上述记载，所述系统还包括：视力比对模块m50，用于获取目标学生在当前时刻的视力测试数据，并将目标学生在当前时刻的视力测试数据与视力标准表进行比对；以及当目标学生的视力测试数据低于视力标准表中的1.0时，对所述目标学生进行预警及干预。本系统通过对学生视力进行预警及干预，可以提前保护学生的视力，避免学生出现近视。
[0089]
在一示例性实施例中，根据所述学生体质健康数据分别计算目标学生的肺活量指数、身高体重指数、体成分指数和平衡能力指数前，还包括判断所述学生体质健康数据的可信度，包括：获取目标区域中历史年度和当前年度的学生体质健康数据；根据所获取的学生体质健康数据确定目标区域在两个相邻历史年度的数据增长幅度；根据所获取的学生体质健康数据确定目标区域在同一历史年度的数据离散程度；获取所述目标区域的数据增长幅度和数据离散程度，并根据所述目标区域的数据增长幅度和数据离散程度建立数据可信度评价模型；利用所述数据可信度评价模型对当前年度中目标区域的学生体质健康数据进行
验证，确定当前年度中目标区域的学生体质健康数据的可信度。在本实施例中，在利用所述数据可信度评价模型对当前年度的学生体质健康数据进行验证时，若所述目标区域中的数据增长幅度和数据离散程度中的任意一个出现异常，则判定当前年度中该目标区域的学生体质健康数据不可信；若所述目标区域中的数据增长幅度和数据离散程度全部出现异常，则判定所述数据可信度评价模型异常；若所述目标区域中的数据增长幅度和数据离散程度全部正常，则判定当前年度中该目标区域的学生体质健康数据可信。
[0090]
作为一个具体示例，如图2所示，以部分体能测试项目为例，构建数据可信度评价模型。其中，数据可信度评价模型的评价指标包括定性指标和定量指标，定性指标包括：数据增长幅度和数据离散程度；定量指标为学生体质健康数据所包含的测试项目。例如数据增长幅度的定量指标可以是身高测试、体重测试、一分钟跳绳测试、五十米短跑测试、坐体位前屈测试和肺活量测试等；数据离散程度的定量指标可以是身高测试、体重测试、一分钟跳绳测试、五十米短跑测试、坐体位前屈测试和肺活量测试等。
[0091]
对目标区域a中2019年和2020年的学生体质健康数据进行分析，确定目标区域a的数据增长幅度。作为示例，例如目标区域a中的所有学生在2019年的平均身高为1.20米，目标区域a中的所有学生在2020年的平均身高为1.32米，则目标区域a的身高增长幅度为：(1.56
‑
1.50)
÷
1.50
×
100％＝10％。同理，分别获取目标区域a中所有学生的体重测试数据、一分钟跳绳测试数据、五十米短跑测试数据、坐体位前屈测试数据和肺活量测试数据，然后分别计算体重、一分钟跳绳、五十米短跑、坐体位前屈和肺活量的数据增长幅度，然后根据身高、体重、一分钟跳绳、五十米短跑、坐体位前屈和肺活量的数据增长幅度形成一个数据集合，并将所形成的数据集合作为目标区域a的数据增长幅度。
[0092]
计算目标区域a中2020年度年级m学生的身高、体重的标准差，并根据计算出的数值形成对应的身高和体重的标准差分布图，如图3所示。从图3中可以看出，目标区域a中2020年度年级m学生的身高在区间[4，8]之间，并且基本在多个数值靠近数值6；而大部分体重的标准差取值范围为[4，6]，但是目标区域a中第五个学校中的年级m学生的体重超过了数值12，则说明目标区域a中第五个学校的学生体质健康数据可能存在错误或不真实，因为同一年龄段的孩子身高体重的差异不会这么大。同样，计算目标区域a中2020年度年级m的学生的一分钟跳绳、五十米短跑、坐体位前屈的标准差，并根据计算出的数值形成对应的一分钟跳绳、五十米短跑、坐体位前屈的标准差分布图，如图4所示。从图4可以看出，年级m的学生的一分钟跳绳、50米跑以及坐体位前屈的标准差取值分布；其中，年级m的学生的一分钟跳绳的标准差范围为[10，19]，年级m的学生的50米跑的标准差范围为[10，20]，年级m的学生的坐体位前屈的标准差范围为[9，13]。根据图4可以看出，目标区域a中第十二和第十五个学校中的年级m学生的50米跑超过了数值20，则说明目标区域a中第十二和第十五个学校的学生体质健康数据可能存在错误或不真实，因为同一年龄段的孩子50米跑差异不会这么大。此外，目标区域a中第十五个学校中的年级m学生的坐体位前屈超过了数值13，则说明目标区域a中第十五个学校的学生体质健康数据可能存在错误或不真实，因为同一年龄段的坐体位前屈差异不会这么大。所以，本实施例可以依据对应测试项目的标准差范围衡量数据的真实性，如果有数据超出了该范围，则说明对应的数据不合理，进而认为对应学校的学生体质健康数据可能存在错误或不真实。
[0093]
由此可知，本系统还可以基于同一批学生在相邻两个年度中的学生体质健康数据
开始分析，从中选择学生在某些测量项目的增长幅度作为第一个衡量指标；其次，依据对同一年数据内部一致性信度的考虑，选择数据离散程度作为另外一个衡量指标，从而建立测评数据可信度评价模型；同时，再以当前年度的体测数据来对数据可信度模型进行验证，验证数据可信度模型是否合理可行，以及判断对应的学生体质健康数据是否可信。
[0094]
综上所述，本发明提供一种学生体质健康数据预警及干预方法，通过获取目标学生的学生体质健康数据，然后根据所述学生体质健康数据分别计算目标学生的肺活量指数、身高体重指数、体成分指数和平衡能力指数；再将所述肺活量指数、身高体重指数、体成分指数、平衡能力指数分别与对应的预设标准指数进行比对，若所述目标学生的肺活量指数、身高体重指数、体成分指数和/或平衡能力指数不满足预设标准指数，则对所述目标学生进行预警及干预。由于人体所具备的肺活量以及最高的吸氧量和体重、身高、体表面积、胸围、坐高等都存在着十分密切的关系，所以本系统通过利用肺活量指数来分析目标学生的学生体质健康数据，可以十分客观的将不同学生之间存在的差异反映出来，从而方便学校或体育教育对体质健康较差的学生进行预警及干预，帮助他们提高身体素质。此外，学生个体的胖瘦直接影响体质健康水平，而衡量个体胖瘦的一个标准就是身高体重指数(bmi)，根据bmi数值的大小就可以得知个体身材的胖瘦水平，所以本系统通过分析身高体重指数bmi，可以辅助学校或体育老师进一步地控制学生的肥胖率和超重率，并辅助学校或体育老师对可能会存在超重或肥胖的学生提前进行预警及干预。同时，体成分中包括与骨密度和肌肉等与体质健康水平相关的内部指标，能够反映出被测者的身体内部各指标的现有水平以及平衡协调的能力，而平衡能力则是通过给定动作的完成结果分析个体平衡能力状况。在某学生体成分和平衡能力这两个指数太低时则需要预警及干预，辅助其进行针对性的锻炼，提升该学生的体质健康水平。所以，本系统通过分析学生体质健康数据，不仅可以为学生制定个性化运动方案、调整运动习惯、弥补健康短板提供可靠的支撑；而且本系统的分析结果还帮助教育行政部门、学校、体育老师以及学生家长及时了解学生的体质状况，为后期对他们进行运动干预提供科学依据，达到改善体质健康状况的目的。综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0095]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。