针对学生答题过程的身体状态监测方法与系统与流程

本发明涉及智能教学的技术领域，特别涉及针对学生答题过程的身体状态监测方法与系统。

背景技术：

大型考场中通常包含数百名学生参加考试，而监考老师的数量则相对较少。学生在考试答题过程中可能会由于身体不适而发生晕倒等突发情况，并且还有可能发生学生摔倒等严重意外。由于考场学生人数众多，监考老师无法及时的到达发生意外的学生所在的位置区域，这不仅严重威胁到学生的生命安全，同时还会扰乱考试的正常进行。可见，现有技术需要能够对学生在考试答题过程中的身体状态进行实时监测以及及时向监考老师发生关于学生的身体状态正常与否的报警信号的方法。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供针对学生答题过程的身体状态监测方法与系统，其通过采集学生在答题过程中的上肢动作姿势数据，并分析该上肢动作姿势数据，从而判断学生在答题过程中的身体平衡状态，并采集学生在答题过程中的下肢运动状态数据和下肢与地面之间的高度数据；再根据学生在答题过程中的身体平衡状态判断结果、该下肢运动状态数据和该下肢与地面之间的高度数据，判断学生在答题过程中是否处于预设身体状态，以及当确定学生在答题过程中处于预设身体状态时，采集学生与教师之间的相对位置关系，并根据该相位位置关系的远近，向教师发送对应音量的报警信号；可见，该针对学生答题过程的身体状态监测方法与系统以学生在答题过程中上肢动作姿势数据判断学生的身体平衡状态，并集合学生的下肢运动状态数据和下肢与地面之间的高度数据，判断学生在答题过程中是否处于预设身体状态；并且还能够根据学生与教师之间的相对位置关系，向距离学生不同远近的教师发送不同音量的报警信号，以使教师能够及时前往处于预设身体状态的学生所在的位置区域，从而为学生在答题过程中提供有效的安全保证，并且还能够改善对学生身体状态监测的全面性和保证答题现场的有序性。

本发明提供针对学生答题过程的身体状态监测方法，其特征在于，其包括如下步骤：

步骤s1，采集学生在答题过程中的上肢动作姿势数据，并分析所述上肢动作姿势数据，从而判断学生在答题过程中的身体平衡状态；

步骤s2，采集学生在答题过程中的下肢运动状态数据和下肢与地面之间的高度数据；再根据学生在答题过程中的身体平衡状态判断结果、所述下肢运动状态数据和所述下肢与地面之间的高度数据，判断学生在答题过程中是否处于预设身体状态；

步骤s3，当确定学生在答题过程中处于预设身体状态时，采集学生与教师之间的相对位置关系，并根据所述相位位置关系的远近，向教师发送对应音量的报警信号；

进一步，在所述步骤s1中，采集学生在答题过程中的上肢动作姿势数据，并分析所述上肢动作姿势数据，从而判断学生在答题过程中的身体平衡状态具体包括：

步骤s101，采集学生在答题过程的任意三秒时间内上肢在空间三轴方向上的运动加速度，并利用下面公式(1)，确定学生在答题过程中身体的俯仰摇摆角度，

在上述公式(1)中，α表示学生在答题过程的任意三秒时间内躯体的前后俯仰角度，β表示学生在答题过程的任意三秒时间内躯体的左右侧偏角度，γ表示学生在答题过程中的任意三秒时间内躯体相对于竖直方向的旋转角度，分别表示学生在答题过程的任意三秒时间内上肢在空间x轴、y轴、z轴对应的运动加速度，t表示学生在答题过程的任意三秒时间内对应的时刻、且t＝0、1、2、3；

步骤s102，利用下面公式(2)，确定学生在答题过程中躯体瞬时姿态角度的变化值f，

在上述公式(2)中，at和at+1表示学生在答题过程的任意三秒时间内的t时刻和t+1时刻上肢的运动角速度向量、即at＝(axt，ayt，azt)，at+1＝(axt+1，ayt+1，azt+1)，axt、ayt、azt表示学生在答题过程的任意三秒时间内的t时刻上肢在空间x轴、y轴、z轴对应的运动加速度，axt+1、ayt+1、azt+1表示学生在答题过程的任意三秒时间内的t+1时刻上肢在空间x轴、y轴、z轴对应的运动加速度，||||表示向量取模运算；

步骤s103，利用下面公式(3)，确定学生在答题过程中的身体平衡状态，

h＝u(t-max(α，β，γ))*u(t-f)(3)

在上述公式(3)中，h表示学生在答题过程中的身体平衡状态评判值，max(α，β，γ)表示取括号内的三个角度α，β，γ中的最大值，u()表示阶跃函数，当括号内的数值大于0时阶跃函数的取值为1，当括号内的数值小于或等于0时阶跃函数的取值为0，t表示学生在答题过程中躯体最大允许倾斜角度值、且t的取值范围为30°-45°；

当h＝1时，表明学生在答题过程中身体处于平衡状态；当h＝0时，表明学生在答题过程中身体处于不平衡状态；

进一步，在所述步骤s2中，采集学生在答题过程中的下肢运动状态数据和下肢与地面之间的高度数据；再根据学生在答题过程中的身体平衡状态判断结果、所述下肢运动状态数据和所述下肢与地面之间的高度数据，判断学生在答题过程中是否处于预设身体状态具体包括：

步骤s201，采集学生在答题过程中的下肢运动速度和下肢相对于地面的高度；

步骤s202，利用下面公式(4)，判断学生在答题过程中是否处于预设身体状态，

在上述公式(4)中，λ表示学生在答题过程中摔倒与否的判断值，vr(t)表示学生在答题过程中的t时刻右下肢的运动速度，vr(t-t0)表示学生在答题过程中的t-t0时刻右下肢的运动速度，vl(t)表示学生在答题过程中的t时刻左下肢的运动速度，vl(t-t0)表示学生在答题过程中的t-t0时刻左下肢的运动速度，hr(t)表示学生在答题过程中的t时刻右下肢相对于地面的高度，hl(t)表示学生在答题过程中的t时刻左下肢相对于地面的高度，t0表示学生答题过程中的预设初始时刻，δ()表示单位脉冲函数，当括号内的数值等于0时单位脉冲函数的取值为1，当括号内的数值不等于0时单位脉冲函数的取值为0，u()表示阶跃函数，当括号内的数值大于0时阶跃函数的取值为1，当括号内的数值小于或等于0时阶跃函数的取值为0；

当λ＝0时，表明学生在答题过程中不处于预设身体状态；当λ＝1时，表明学生在答题过程中处于预设身体状态；

进一步，在所述步骤s3中，当确定学生在答题过程中处于预设身体状态时，采集学生与教师之间的相对位置关系，并根据所述相位位置关系的远近，向教师发送对应音量的报警信号具体包括：

当确定学生在答题过程中处于预设身体状态时，采集学生所处的地理位置信息和教师所处的地理位置信息，并利用下面公式(5)，确定向教师发送报警信号对应的音量值，

在上述公式(5)中，fi表示向与学生处于同一区域的第i个老师发送报警信号对应的音量值，fmax表示发送警报信号允许的最大音量值，(x,y)表示学生所处地理位置的经纬度坐标，(xi,yi)表示的第i个老师所处地理位置的经纬度坐标，n表示与学生处于同一区域的老师的总数量，表示对括号内的数值取最大值运算；

最后根据上述确定的音量值fi，向不同老师发送具有相应音量值的警告信号。

本发明还提供针对学生答题过程的身体状态监测系统，其特征在于，其包括上肢动作姿势数据采集与分析模块，下肢运动状态数据采集模块，学生身体状态判断模块和报警信号发送模块；其中，

所述上肢动作姿势数据采集与分析模块用于采集学生在答题过程中的上肢动作姿势数据，并分析所述上肢动作姿势数据，从而判断学生在答题过程中的身体平衡状态；

所述下肢运动状态数据采集模块用于采集学生在答题过程中的下肢运动状态数据和下肢与地面之间的高度数据；

所述学生身体状态判断模块用于根据学生在答题过程中的身体平衡状态判断结果、所述下肢运动状态数据和所述下肢与地面之间的高度数据，判断学生在答题过程中是否处于预设身体状态；

所述报警信号发送模块用于当确定学生在答题过程中处于预设身体状态时，采集学生与教师之间的相对位置关系，并根据所述相位位置关系的远近，向教师发送对应音量的报警信号；

进一步，所述上肢动作姿势数据采集与分析模块采集学生在答题过程中的上肢动作姿势数据，并分析所述上肢动作姿势数据，从而判断学生在答题过程中的身体平衡状态具体包括：

采集学生在答题过程的任意三秒时间内上肢在空间三轴方向上的运动加速度，并利用下面公式(1)，确定学生在答题过程中身体的俯仰摇摆角度，

在上述公式(1)中，α表示学生在答题过程的任意三秒时间内躯体的前后俯仰角度，β表示学生在答题过程的任意三秒时间内躯体的左右侧偏角度，γ表示学生在答题过程中的任意三秒时间内躯体相对于竖直方向的旋转角度，分别表示学生在答题过程的任意三秒时间内上肢在空间x轴、y轴、z轴对应的运动加速度，t表示学生在答题过程的任意三秒时间内对应的时刻、且t＝0、1、2、3；

接着利用下面公式(2)，确定学生在答题过程中躯体瞬时姿态角度的变化值f，

在上述公式(2)中，at和at+1表示学生在答题过程的任意三秒时间内的t时刻和t+1时刻上肢的运动角速度向量、即at＝(axt，ayt，azt)，at+1＝(axt+1，ayt+1，azt+1)，axt、ayt、azt表示学生在答题过程的任意三秒时间内的t时刻上肢在空间x轴、y轴、z轴对应的运动加速度，axt+1、ayt+1、azt+1表示学生在答题过程的任意三秒时间内的t+1时刻上肢在空间x轴、y轴、z轴对应的运动加速度，||||表示向量取模运算；

最后利用下面公式(3)，确定学生在答题过程中的身体平衡状态，

h＝u(t-max(α，β，γ))*u(t-f)(3)

在上述公式(3)中，h表示学生在答题过程中的身体平衡状态评判值，max(α，β，γ)表示取括号内的三个角度α，β，γ中的最大值，u()表示阶跃函数，当括号内的数值大于0时阶跃函数的取值为1，当括号内的数值小于或等于0时阶跃函数的取值为0，t表示学生在答题过程中躯体最大允许倾斜角度值、且t的取值范围为30°-45°；

当h＝1时，表明学生在答题过程中身体处于平衡状态；当h＝0时，表明学生在答题过程中身体处于不平衡状态；

进一步，所述下肢运动状态数据采集模块采集学生在答题过程中的下肢运动状态数据和下肢与地面之间的高度数据具体包括：

采集学生在答题过程中的下肢运动速度和下肢相对于地面的高度；

以及，

所述学生身体状态判断模块根据学生在答题过程中的身体平衡状态判断结果、所述下肢运动状态数据和所述下肢与地面之间的高度数据，判断学生在答题过程中是否处于预设身体状态具体包括：

利用下面公式(4)，判断学生在答题过程中是否处于预设身体状态，

在上述公式(4)中，λ表示学生在答题过程中摔倒与否的判断值，vr(t)表示学生在答题过程中的t时刻右下肢的运动速度，vr(t-t0)表示学生在答题过程中的t-t0时刻右下肢的运动速度，vl(t)表示学生在答题过程中的t时刻左下肢的运动速度，vl(t-t0)表示学生在答题过程中的t-t0时刻左下肢的运动速度，hr(t)表示学生在答题过程中的t时刻右下肢相对于地面的高度，hl(t)表示学生在答题过程中的t时刻左下肢相对于地面的高度，t0表示学生答题过程中的预设初始时刻，δ()表示单位脉冲函数，当括号内的数值等于0时单位脉冲函数的取值为1，当括号内的数值不等于0时单位脉冲函数的取值为0，u()表示阶跃函数，当括号内的数值大于0时阶跃函数的取值为1，当括号内的数值小于或等于0时阶跃函数的取值为0；

当λ＝0时，表明学生在答题过程中不处于预设身体状态；当λ＝1时，表明学生在答题过程中处于预设身体状态；

进一步，所述报警信号发送模块当确定学生在答题过程中处于预设身体状态时，采集学生与教师之间的相对位置关系，并根据所述相位位置关系的远近，向教师发送对应音量的报警信号具体包括：

当确定学生在答题过程中处于预设身体状态时，采集学生所处的地理位置信息和教师所处的地理位置信息，并利用下面公式(5)，确定向教师发送报警信号对应的音量值，

在上述公式(5)中，fi表示向与学生处于同一区域的第i个老师发送报警信号对应的音量值，fmax表示发送警报信号允许的最大音量值，(x,y)表示学生所处地理位置的经纬度坐标，(xi,yi)表示的第i个老师所处地理位置的经纬度坐标，n表示与学生处于同一区域的老师的总数量，表示对括号内的数值取最大值运算；

最后根据上述确定的音量值fi，向不同老师发送具有相应音量值的警告信号。

相比于现有技术，该针对学生答题过程的身体状态监测方法与系统通过采集学生在答题过程中的上肢动作姿势数据，并分析该上肢动作姿势数据，从而判断学生在答题过程中的身体平衡状态，并采集学生在答题过程中的下肢运动状态数据和下肢与地面之间的高度数据；再根据学生在答题过程中的身体平衡状态判断结果、该下肢运动状态数据和该下肢与地面之间的高度数据，判断学生在答题过程中是否处于预设身体状态，以及当确定学生在答题过程中处于预设身体状态时，采集学生与教师之间的相对位置关系，并根据该相位位置关系的远近，向教师发送对应音量的报警信号；可见，该针对学生答题过程的身体状态监测方法与系统以学生在答题过程中上肢动作姿势数据判断学生的身体平衡状态，并集合学生的下肢运动状态数据和下肢与地面之间的高度数据，判断学生在答题过程中是否处于预设身体状态；并且还能够根据学生与教师之间的相对位置关系，向距离学生不同远近的教师发送不同音量的报警信号，以使教师能够及时前往处于预设身体状态的学生所在的位置区域，从而为学生在答题过程中提供有效的安全保证，并且还能够改善对学生身体状态监测的全面性和保证答题现场的有序性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的针对学生答题过程的身体状态监测方法的流程示意图。

图2为本发明提供的针对学生答题过程的身体状态监测系统的结构示意图。

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作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。

参阅图1，为本发明实施例提供的针对学生答题过程的身体状态监测方法的流程示意图。该针对学生答题过程的身体状态监测方法包括如下步骤：

步骤s1，采集学生在答题过程中的上肢动作姿势数据，并分析该上肢动作姿势数据，从而判断学生在答题过程中的身体平衡状态；

步骤s2，采集学生在答题过程中的下肢运动状态数据和下肢与地面之间的高度数据；再根据学生在答题过程中的身体平衡状态判断结果、该下肢运动状态数据和该下肢与地面之间的高度数据，判断学生在答题过程中是否处于预设身体状态；其中，预设身体状态可为但不限于是预设的身体摔倒状态、预设的肢体活动范围过大状态或者预设的头部转向幅度过大状态；

步骤s3，当确定学生在答题过程中处于预设身体状态时，采集学生与教师之间的相对位置关系，并根据该相位位置关系的远近，向教师发送对应音量的报警信号。

上述技术方案的有益效果为：该针对学生答题过程的身体状态监测系统以学生在答题过程中上肢动作姿势数据判断学生的身体平衡状态，并集合学生的下肢运动状态数据和下肢与地面之间的高度数据，判断学生在答题过程中是否处于摔倒状态；并且还能够根据学生与教师之间的相对位置关系，向距离学生不同远近的教师发送不同音量的报警信号，以使教师能够及时前往处于预设身体状态的学生所在的位置区域，从而为学生在答题过程中提供有效的安全保证，并且还能够改善对学生身体状态监测的全面性和保证答题现场的有序性。

优选地，在该步骤s1中，采集学生在答题过程中的上肢动作姿势数据，并分析该上肢动作姿势数据，从而判断学生在答题过程中的身体平衡状态具体包括：

步骤s101，采集学生在答题过程的任意三秒时间内上肢在空间三轴方向上的运动加速度，并利用下面公式(1)，确定学生在答题过程中身体的俯仰摇摆角度，

在上述公式(1)中，α表示学生在答题过程的任意三秒时间内躯体的前后俯仰角度，β表示学生在答题过程的任意三秒时间内躯体的左右侧偏角度，γ表示学生在答题过程中的任意三秒时间内躯体相对于竖直方向的旋转角度，分别表示学生在答题过程的任意三秒时间内上肢在空间x轴、y轴、z轴对应的运动加速度，t表示学生在答题过程的任意三秒时间内对应的时刻、且t＝0、1、2、3；

步骤s102，利用下面公式(2)，确定学生在答题过程中躯体瞬时姿态角度的变化值f，

在上述公式(2)中，at和at+1表示学生在答题过程的任意三秒时间内的t时刻和t+1时刻上肢的运动角速度向量、即at＝(axt，ayt，azt)，at+1＝(axt+1，ayt+1，azt+1)，axt、ayt、azt表示学生在答题过程的任意三秒时间内的t时刻上肢在空间x轴、y轴、z轴对应的运动加速度，axt+1、ayt+1、azt+1表示学生在答题过程的任意三秒时间内的t+1时刻上肢在空间x轴、y轴、z轴对应的运动加速度，||||表示向量取模运算；

步骤s103，利用下面公式(3)，确定学生在答题过程中的身体平衡状态，

h＝u(t-max(α，β，γ))*u(t-f)(3)

在上述公式(3)中，h表示学生在答题过程中的身体平衡状态评判值，max(α，β，γ)表示取括号内的三个角度α，β，γ中的最大值，u()表示阶跃函数，当括号内的数值大于0时阶跃函数的取值为1，当括号内的数值小于或等于0时阶跃函数的取值为0，t表示学生在答题过程中躯体最大允许倾斜角度值、且t的取值范围为30°-45°；

当h＝1时，表明学生在答题过程中身体处于平衡状态；当h＝0时，表明学生在答题过程中身体处于不平衡状态。

上述技术方案的有益效果为：学生的上肢动作姿势会影响学生身体整体的平衡状态，通过上述公式(1)，能够准确地和有效地计算学生在答题过程中任意三秒时间内躯体的俯仰角度、侧偏角度和旋转角度，当学生躯体的俯仰角度、侧偏角度和旋转角度在三秒时间内发生巨大变化时，学生躯体整体会在平衡状态和失平衡状态之间转换，即学生躯体会在瞬间发生失平衡。上述公式(2)以学生躯体的俯仰角度、侧偏角度和旋转角度作为基准，来计算躯体瞬时姿态角度的变化值，其能够作为衡量学生平衡与否的重要影响因素。最后利用上述公式(3)，对学生在答题过程中的身体平衡状态进行评判，这样能够提高学生身体平衡状态的判断置信度和可靠性。

优选地，在该步骤s2中，采集学生在答题过程中的下肢运动状态数据和下肢与地面之间的高度数据；再根据学生在答题过程中的身体平衡状态判断结果、该下肢运动状态数据和该下肢与地面之间的高度数据，判断学生在答题过程中是否处于预设身体状态具体包括：

步骤s201，采集学生在答题过程中的下肢运动速度和下肢相对于地面的高度；

步骤s202，利用下面公式(4)，判断学生在答题过程中是否处于预设身体状态，

在上述公式(4)中，λ表示学生在答题过程中摔倒与否的判断值，vr(t)表示学生在答题过程中的t时刻右下肢的运动速度，vr(t-t0)表示学生在答题过程中的t-t0时刻右下肢的运动速度，vl(t)表示学生在答题过程中的t时刻左下肢的运动速度，vl(t-t0)表示学生在答题过程中的t-t0时刻左下肢的运动速度，hr(t)表示学生在答题过程中的t时刻右下肢相对于地面的高度，hl(t)表示学生在答题过程中的t时刻左下肢相对于地面的高度，t0表示学生答题过程中的预设初始时刻，δ()表示单位脉冲函数，当括号内的数值等于0时单位脉冲函数的取值为1，当括号内的数值不等于0时单位脉冲函数的取值为0，u()表示阶跃函数，当括号内的数值大于0时阶跃函数的取值为1，当括号内的数值小于或等于0时阶跃函数的取值为0；

当λ＝0时，表明学生在答题过程中不处于预设身体状态；当λ＝1时，表明学生在答题过程中处于预设身体状态。

上述技术方案的有益效果为：当学生处于预设身体状态时，学生的下肢运动速度和下肢相对于地面的高度会与处于非预设身体状态时存在显著的区别，通过上述公式(4)，能够为判断学生是否处于预设身体状态提供唯一可靠的依据，从而大大提高学生身体状态的判断准确性。

优选地，在该步骤s3中，当确定学生在答题过程中处于预设身体状态时，采集学生与教师之间的相对位置关系，并根据该相位位置关系的远近，向教师发送对应音量的报警信号具体包括：

当确定学生在答题过程中处于预设身体状态时，采集学生所处的地理位置信息和教师所处的地理位置信息，并利用下面公式(5)，确定向教师发送报警信号对应的音量值，

在上述公式(5)中，fi表示向与学生处于同一区域的第i个老师发送报警信号对应的音量值，fmax表示发送警报信号允许的最大音量值，(x,y)表示学生所处地理位置的经纬度坐标，(xi,yi)表示的第i个老师所处地理位置的经纬度坐标，n表示与学生处于同一区域的老师的总数量，表示对括号内的数值取最大值运算；

最后根据上述确定的音量值fi，向不同老师发送具有相应音量值的警告信号。

上述技术方案的有益效果为：由于考场中学生的数量众多以及监考老师的数量较少，并且不同监考老师会分布在考场的不同位置，当学生处于预设身体状态时，不同监考老师与该学生之间的距离并不相同，而通过上述公式(5)，能够为处于考场不同位置的监考老师提供具有与其距离相适应的声量值的警告信号，若某一监考老师距离学生较远，向该监考老师发送的警告信号的声量值也相应较大，这样能够为学生在答题过程中提供有效的安全保证，并且还能够改善对学生身体状态监测的全面性和保证答题现场的有序性。

参阅图2，为本发明实施例提供的针对学生答题过程的身体状态监测系统的结构示意图。该针对学生答题过程的身体状态监测系统包括上肢动作姿势数据采集与分析模块，下肢运动状态数据采集模块，学生身体状态判断模块和报警信号发送模块；其中，

该上肢动作姿势数据采集与分析模块用于采集学生在答题过程中的上肢动作姿势数据，并分析该上肢动作姿势数据，从而判断学生在答题过程中的身体平衡状态；

该下肢运动状态数据采集模块用于采集学生在答题过程中的下肢运动状态数据和下肢与地面之间的高度数据；

该学生身体状态判断模块用于根据学生在答题过程中的身体平衡状态判断结果、该下肢运动状态数据和该下肢与地面之间的高度数据，判断学生在答题过程中是否处于预设身体状态；其中，预设身体状态可为但不限于是身体摔倒状态、肢体活动范围过大状态或者头部转向幅度过大状态；

该报警信号发送模块用于当确定学生在答题过程中处于预设身体状态时，采集学生与教师之间的相对位置关系，并根据该相位位置关系的远近，向教师发送对应音量的报警信号。

上述技术方案的有益效果为：该针对学生答题过程的身体状态监测系统以学生在答题过程中上肢动作姿势数据判断学生的身体平衡状态，并集合学生的下肢运动状态数据和下肢与地面之间的高度数据，判断学生在答题过程中是否处于摔倒状态；并且还能够根据学生与教师之间的相对位置关系，向距离学生不同远近的教师发送不同音量的报警信号，以使教师能够及时前往处于预设身体状态的学生所在的位置区域，从而为学生在答题过程中提供有效的安全保证，并且还能够改善对学生身体状态监测的全面性和保证答题现场的有序性。

优选地，该上肢动作姿势数据采集与分析模块采集学生在答题过程中的上肢动作姿势数据，并分析该上肢动作姿势数据，从而判断学生在答题过程中的身体平衡状态具体包括：

采集学生在答题过程的任意三秒时间内上肢在空间三轴方向上的运动加速度，并利用下面公式(1)，确定学生在答题过程中身体的俯仰摇摆角度，

在上述公式(1)中，α表示学生在答题过程的任意三秒时间内躯体的前后俯仰角度，β表示学生在答题过程的任意三秒时间内躯体的左右侧偏角度，γ表示学生在答题过程中的任意三秒时间内躯体相对于竖直方向的旋转角度，分别表示学生在答题过程的任意三秒时间内上肢在空间x轴、y轴、z轴对应的运动加速度，t表示学生在答题过程的任意三秒时间内对应的时刻、且t＝0、1、2、3；

接着利用下面公式(2)，确定学生在答题过程中躯体瞬时姿态角度的变化值f，

在上述公式(2)中，at和at+1表示学生在答题过程的任意三秒时间内的t时刻和t+1时刻上肢的运动角速度向量、即at＝(axt，ayt，azt)，at+1＝(axt+1，ayt+1，azt+1)，axt、ayt、azt表示学生在答题过程的任意三秒时间内的t时刻上肢在空间x轴、y轴、z轴对应的运动加速度，axt+1、ayt+1、azt+1表示学生在答题过程的任意三秒时间内的t+1时刻上肢在空间x轴、y轴、z轴对应的运动加速度，||||表示向量取模运算；

最后利用下面公式(3)，确定学生在答题过程中的身体平衡状态，

h＝u(t-max(α，β，γ))*u(t-f)(3)

在上述公式(3)中，h表示学生在答题过程中的身体平衡状态评判值，max(α，β，γ)表示取括号内的三个角度α，β，γ中的最大值，u()表示阶跃函数，当括号内的数值大于0时阶跃函数的取值为1，当括号内的数值小于或等于0时阶跃函数的取值为0，t表示学生在答题过程中躯体最大允许倾斜角度值、且t的取值范围为30°-45°；

当h＝1时，表明学生在答题过程中身体处于平衡状态；当h＝0时，表明学生在答题过程中身体处于不平衡状态。

上述技术方案的有益效果为：学生的上肢动作姿势会影响学生身体整体的平衡状态，通过上述公式(1)，能够准确地和有效地计算学生在答题过程中任意三秒时间内躯体的俯仰角度、侧偏角度和旋转角度，当学生躯体的俯仰角度、侧偏角度和旋转角度在三秒时间内发生巨大变化时，学生躯体整体会在平衡状态和失平衡状态之间转换，即学生躯体会在瞬间发生失平衡。上述公式(2)以学生躯体的俯仰角度、侧偏角度和旋转角度作为基准，来计算躯体瞬时姿态角度的变化值，其能够作为衡量学生平衡与否的重要影响因素。最后利用上述公式(3)，对学生在答题过程中的身体平衡状态进行评判，这样能够提高学生身体平衡状态的判断置信度和可靠性。

优选地，该下肢运动状态数据采集模块采集学生在答题过程中的下肢运动状态数据和下肢与地面之间的高度数据具体包括：

采集学生在答题过程中的下肢运动速度和下肢相对于地面的高度；

以及，

该学生身体状态判断模块根据学生在答题过程中的身体平衡状态判断结果、该下肢运动状态数据和该下肢与地面之间的高度数据，判断学生在答题过程中是否处于预设身体状态具体包括：

利用下面公式(4)，判断学生在答题过程中是否处于预设身体状态，

在上述公式(4)中，λ表示学生在答题过程中摔倒与否的判断值，vr(t)表示学生在答题过程中的t时刻右下肢的运动速度，vr(t-t0)表示学生在答题过程中的t-t0时刻右下肢的运动速度，vl(t)表示学生在答题过程中的t时刻左下肢的运动速度，vl(t-t0)表示学生在答题过程中的t-t0时刻左下肢的运动速度，hr(t)表示学生在答题过程中的t时刻右下肢相对于地面的高度，hl(t)表示学生在答题过程中的t时刻左下肢相对于地面的高度，t0表示学生答题过程中的预设初始时刻，δ()表示单位脉冲函数，当括号内的数值等于0时单位脉冲函数的取值为1，当括号内的数值不等于0时单位脉冲函数的取值为0，u()表示阶跃函数，当括号内的数值大于0时阶跃函数的取值为1，当括号内的数值小于或等于0时阶跃函数的取值为0；

当λ＝0时，表明学生在答题过程中不处于预设身体状态；当λ＝1时，表明学生在答题过程中处于预设身体状态。

上述技术方案的有益效果为：当学生处于预设身体状态时，学生的下肢运动速度和下肢相对于地面的高度会与处于非预设身体状态时存在显著的区别，通过上述公式(4)，能够为判断学生是否处于预设身体状态提供唯一可靠的依据，从而大大提高学生身体状态的判断准确性。

优选地，该报警信号发送模块当确定学生在答题过程中处于预设身体状态时，采集学生与教师之间的相对位置关系，并根据该相位位置关系的远近，向教师发送对应音量的报警信号具体包括：

当确定学生在答题过程中处于预设身体状态时，采集学生所处的地理位置信息和教师所处的地理位置信息，并利用下面公式(5)，确定向教师发送报警信号对应的音量值，

在上述公式(5)中，fi表示向与学生处于同一区域的第i个老师发送报警信号对应的音量值，fmax表示发送警报信号允许的最大音量值，(x,y)表示学生所处地理位置的经纬度坐标，(xi,yi)表示的第i个老师所处地理位置的经纬度坐标，n表示与学生处于同一区域的老师的总数量，表示对括号内的数值取最大值运算；

最后根据上述确定的音量值fi，向不同老师发送具有相应音量值的警告信号。

上述技术方案的有益效果为：由于考场中学生的数量众多以及监考老师的数量较少，并且不同监考老师会分布在考场的不同位置，当学生处于预设身体状态时，不同监考老师与该学生之间的距离并不相同，而通过上述公式(5)，能够为处于考场不同位置的监考老师提供具有与其距离相适应的声量值的警告信号，若某一监考老师距离学生较远，向该监考老师发送的警告信号的声量值也相应较大，这样能够为学生在答题过程中提供有效的安全保证，并且还能够改善对学生身体状态监测的全面性和保证答题现场的有序性。

从上述实施例的内容可知，该针对学生答题过程的身体状态监测方法与系统通过采集学生在答题过程中的上肢动作姿势数据，并分析该上肢动作姿势数据，从而判断学生在答题过程中的身体平衡状态，并采集学生在答题过程中的下肢运动状态数据和下肢与地面之间的高度数据；再根据学生在答题过程中的身体平衡状态判断结果、该下肢运动状态数据和该下肢与地面之间的高度数据，判断学生在答题过程中是否处于预设身体状态，以及当确定学生在答题过程中处于预设身体状态时，采集学生与教师之间的相对位置关系，并根据该相位位置关系的远近，向教师发送对应音量的报警信号；可见，该针对学生答题过程的身体状态监测方法与系统以学生在答题过程中上肢动作姿势数据判断学生的身体平衡状态，并集合学生的下肢运动状态数据和下肢与地面之间的高度数据，判断学生在答题过程中是否处于预设身体状态；并且还能够根据学生与教师之间的相对位置关系，向距离学生不同远近的教师发送不同音量的报警信号，以使教师能够及时前往处于预设身体状态的学生所在的位置区域，从而为学生在答题过程中提供有效的安全保证，并且还能够改善对学生身体状态监测的全面性和保证答题现场的有序性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。