青少体育运动与健康管理方法及系统与流程

1.本发明涉及数据管理系统领域，特别地，涉及一种青少体育运动与健康管理方法及系统。


背景技术：

2.目前，基于大数据对青少体育运动可以进行收集和处理，有助于学校体育治理体系的建设，朴素贝叶斯模型是一种操作简单且性能较好的机器学习分类算法。
3.最近10年来，数据积累的急剧增加和针对数据的全链条技术整体成熟，催生了大数据以及接踵而来的人工智能的热潮。利用体质数据监测与人工智能分析技术。
4.朴素贝叶斯(naivebayes)是一种基于贝叶斯定理与特征条件独立假设的机器学习分类算法。它的思想基础是对于给出的待分类项，求解在此项出现的条件下各个类别出现的概率，哪个最大，就认为此待分类项属于哪个类别。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题，提供一种青少体育运动与健康管理方法及系统，具有提高数据收集后的处理能力，使得数据有效分类，得到可靠的数据分类结果，能够帮助用户获得运动健康数据的体制判断，能够尽早的去预估学生体能水平，的优势。
6.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种青少体育运动与健康管理方法，包括数据录入模块，数据分析处理模块，数据分析处理模块完成如下四个步骤：步骤一、确定特征属性与类别集合：设x(x1，x2，
……
，xm)为一个待分类处理项，而每个xi为x的一个特征属性向量，类别集合y=(y1，y2，
……
，yn)，每个yk为一个分类项，该集合是预先已得到的；步骤二、获取训练集：收集并准备训练数据，对连续型变量要进行离散化或分布处理；步骤三、分类模型训练：输入特征属性和训练样本，计算p(yk)，p(xi|yk)，即计算每个类别在训练样本中的出现频率及每个特征属性划分对每个类别的条件概率估计，生成分类器。
7.步骤四、验证与应用：使用分类器对待分类项进行分类，对于待分类项x，如果存在p(yk|x)=max(p(yk)πp(xi|yk)，则x∈yk。
8.优选的，在步骤一种，进行属性定义，设定了12项体质特征：性别、年龄、年级、籍贯、身高、体质量、身体质量指数(bmi)、肺活量、速度素质、爆发力素质、柔韧性素质、耐力素质、力量素质；设定分类集合为：优秀、良好、及格、不及格。
9.优选的，进一步将体质特征中性别的“男/女”分别转换为数值1/2，将体质指数的“优秀/良好/及格/不及格”分别转换为数值1/2/3/4，将身高、体质量两个数据项换算合并为bmi一个数据项；除了年龄、年级和籍贯属性是不需进一步处理，其他属性需要进行离散
化处理。
10.优选的，对学生的真实体测数据作为源数据，形成有体质分类结果的完整数据集。
11.优选的，设置第一分类器，特征：性别，身高，体质量，肺活量；其中，性别[x1]有两个取值[男，女]；年级[x2]有两个取值[高二，高三]；用身高、体质量换算成bmi[x3]，分成4个取值区间[≤17.1，17.2~23.9，24.0~27.9，≥28.0]；肺活量[x4]，按以下值[3400，3350，3300，3150，3000，2900，2800，2700，2600，2500，2400，2300，2200，2100，2000，1960，1920，1880，1840，1800]分成20个取值区间；分类：体质级别(优秀y1，良好y2，及格y3，不及格y4)。
[0012]
优选的，设置第二分类器，特征：性别，年级，身高，体质量，肺活量，速度，爆发力，体质等级；分类：耐力级别。
[0013]
优选的，包括数据录入模块，数据分析处理模块，数据分析处理模块完成如上所述的青少体育运动与健康管理方法，还包括人体运动参数采集模块，人体运动参数采集模块包括温度传感器、加速度传感器、脉搏传感器、以及无线传感器，温度传感器、加速度传感器、脉搏传感器分别连接在无线传感器上通过无线传感器进行数据发送，无线传感器通过zigbee协调器连接后台服务器，后台服务器收集运动数据进行数据处理和分析。
[0014]
优选的，人体运动参数采集模块具有多个形成数据采集节点，多个数据采集节点配合一个zigbee协调器构成数据网络，zigbee协调器为网络中的每个数据采集节点分配网络地址，允许各个数据采集节点的加入和离开。
[0015]
相比于背景技术，本发明技术效果主要体现在以下方面：1、能够对学生体质数据进行有效分类，对体质存在隐患的学生给出报警或提示，从而能够提前对学生体质可能的发展情况进行预先判断，而后学生获得警示之后，就可以进行有效锻炼和自我干预，并由此进行数据反馈后进行监督，以提高学生体质发展，辅助提高学生的体能水平；2、可靠的判断结果，能够提高学生对体质的认知和自我警示。
附图说明
[0016]
图1为实施例中系统结构示意图；图2为实施例中数据采集节点分布结构图。
[0017]
附图标记：1、数据录入模块；2、数据分析处理模块；3、人体运动参数采集模块；31、温度传感器；32、加速度传感器；33、脉搏传感器；34、无线传感器；4、zigbee协调器；5、后台服务器；6、数据采集节点。
具体实施方式
[0018]
以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
[0019]
实施例：一种青少体育运动与健康管理方法，包括数据录入模块1，数据分析处理模块2，数据分析处理模块2完成如下四个步骤：
步骤一、确定特征属性与类别集合：设x(x1，x2，
……
，xm)为一个待分类处理项，而每个xi为x的一个特征属性向量，类别集合y=(y1，y2，
……
，yn)，每个yk为一个分类项，该集合是预先已得到的；步骤二、获取训练集：收集并准备训练数据，对连续型变量要进行离散化或分布处理；步骤三、分类模型训练：输入特征属性和训练样本，计算p(yk)，p(xi|yk)，即计算每个类别在训练样本中的出现频率及每个特征属性划分对每个类别的条件概率估计，生成分类器。
[0020]
步骤四、验证与应用：使用分类器对待分类项进行分类，对于待分类项x，如果存在p(yk|x)=max(p(yk)πp(xi|yk)，则x∈yk。即计算每个类别在训练样本中的出现频率及每个特征属性划分对每个类别的条件概率估计，生成分类器。
[0021]
在步骤一种，进行属性定义，设定了12项体质特征：性别、年龄、年级、籍贯、身高、体质量、身体质量指数(bmi)、肺活量、速度素质、爆发力素质、柔韧性素质、耐力素质、力量素质；设定分类集合为：优秀、良好、及格、不及格。
[0022]
优选的，进一步将体质特征中性别的“男/女”分别转换为数值1/2，将体质指数的“优秀/良好/及格/不及格”分别转换为数值1/2/3/4，将身高、体质量两个数据项换算合并为bmi一个数据项；除了年龄、年级和籍贯属性是不需进一步处理，其他属性需要进行离散化处理。
[0023]
对学生的真实体测数据作为源数据，形成有体质分类结果的完整数据集。
[0024]
设置第一分类器，特征：性别，身高，体质量，肺活量；其中，性别[x1]有两个取值[男，女]；年级[x2]有两个取值[高二，高三]；用身高、体质量换算成bmi[x3]，分成4个取值区间[≤17.1，17.2~23.9，24.0~27.9，≥28.0]；肺活量[x4]，按以下值[3400，3350，3300，3150，3000，2900，2800，2700，2600，2500，2400，2300，2200，2100，2000，1960，1920，1880，1840，1800]分成20个取值区间；分类：体质级别(优秀y1，良好y2，及格y3，不及格y4)。
[0025]
设置第二分类器，特征：性别，年级，身高，体质量，肺活量，速度，爆发力，体质等级；分类：耐力级别。
[0026]
第一分类器：给定条件x=(女，1，160，45，2400)给出的结果是y3即身高160cm、体质量45kg、肺活量2400ml的高二女生，历史数据显示如果不加干预的话，其体质检测结果最可能是“不及格”。
[0027]
可以将全部学生的体质进行分类预测，按照分类结果将学生分成不同的组别，对于体质检测结果较大可能为“不及格”的那部分同学，可以制定特别的干预计划，加强体质锻炼。
[0028]
第二分类器：给定条件：x=(女，1，160，48，2700，10.2)结果为[103]，即160cm、体质量48kg、肺活量2700ml、50m跑成绩10.2s的高二女生800m要跑到3min3s以内，才最有可能得到“优秀”体质等级。如果现在的800m跑不能达到这个成绩，为达到“优秀”体质等级，就要加强耐力训
练。
[0029]
实施例2：基于上述方案，参考图1和图2所示，包括数据录入模块1，数据分析处理模块2，数据分析处理模块2完成如上的青少体育运动与健康管理方法，还包括人体运动参数采集模块3，人体运动参数采集模块3包括温度传感器31、加速度传感器32、脉搏传感器33、以及无线传感器34，温度传感器31、加速度传感器32、脉搏传感器33分别连接在无线传感器34上通过无线传感器34进行数据发送，无线传感器34通过zigbee协调器4连接后台服务器5，后台服务器5收集运动数据进行数据处理和分析。
[0030]
人体运动参数采集模块3具有多个形成数据采集节点6，多个数据采集节点6配合一个zigbee协调器4构成数据网络，zigbee协调器4为网络中的每个数据采集节点6分配网络地址，允许各个数据采集节点6的加入和离开。
[0031]
无线传感器34为zigbee无线传感器34。选用的传感器包括温度、脉搏、加速度传器,其中温度传感器31采用ds18b20,hkg-07b红外脉搏传感器33,加速度传感器32采用mma7455l。
[0032]
zigbee无线传感器34节点是作为zigbee网络中路由和采集功能的节点,需要执行协调器的控制命令,容许接收其他无线传感器34节点发来的数据且通过其加入网络。此外,完成数据采集后将3个加速度参数进行处理后转换得到能耗量,最后将结果进行显示,同时反馈至协调节点或由其他路由节点转送至协调节点。
[0033]
zigbee协调器4负责组织建立zigbee网络并为加入到网络中的各个采集节点分配网络地址,允许各采集节点的加入和离开,建立和维护绑定、路由信息,接收zigbee无线传感器34节点的反馈信息,最后通过usb串口连接到上位机。
[0034]
学生的能耗、脉搏和体温进行测试，结果表明,每个学生的人体运动参数能够即时显示并同步存入数据库中各自的参数信息表。
[0035]
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。