本发明设计一种游泳姿势矫系统构建方法，属于体育健身器材设计及计算机控制技术领域。
背景技术：
随着现代人们生活水平的提高，人们对高水平的生活质量的追求度越来越高，游泳不仅能强身健体，对人们的意志锻炼及身心的健康发展具有极大的促进作用，游泳也成为人们健身追求中的一项重要健身方式，而现实生活中，虽然各大中小城市都在不断开设游泳馆，但这些大型的游泳馆是十分有限的，并不能满足大部分人的游泳想法，同时由于缺乏专业性指导，人们对游泳类项的选择锻炼也是十分有限的，因此能设计出一种可供人们不用随时到大型游泳馆就能练习游泳并可根据自身需求选择游泳类型和游泳水流速度的游泳设施是十分有必要的。
此外，不少人选择花高额价钱请游泳教练来帮助纠正游泳姿势来进行游泳锻炼，这对于一般市民是很难开支这笔费用的，很难起到游泳动作的纠正效果，在现有的不少专利中也多是设计一些安装在人们身体肢体部位可调整人们呼吸与节奏的训练装置，这些装置的专业性强，但这些机械装置对人体的负载性强，价格昂贵，动作的纠正性不强，并不能满足大众的游泳需求，因此能设计出一种无需教练的自我矫正游泳机械装置，并能在动作上能与一些标准游泳姿势对比很大程度显示出人体的不标准游泳姿势来矫正人体的游泳姿势的一种机械装置是市场及很多普通大众的需求。
技术实现要素：
为解决现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提高一种游泳姿势矫系统构建方法，以克服上述不足。
本发明采用的技术方案是：一种游泳姿势矫系统构建方法，具体为，在长、宽、高一定的长方体式游泳箱的外边缘侧设置吸水管口与排水管口均水管连接的水泵，水泵处设有可检测水泵在有水阻时的实时电流的电流表，通过电流计算输出水泵标准功率与实时功率随时间的变化图像显示在显示屏上，水泵通过吸水与排水来对游泳箱内部的水产生定向性循环式流动，人在游泳前首先选择一种游泳类型并通过流速开关来控制水流速度，同时显示屏上会显示出该种游泳类型的标准动作，在游泳箱的内边缘的四周设有可采集人体游泳时水面下方的肢体姿势的摄像头，在水面的上部还设有可采集人体水面上方的游泳姿势的180度方位的摄像头，摄像头数据处理系统存有各种游泳类型的标准动作，可将摄像头采集到的人体游泳姿势与标准动作做对比得出不标准游泳姿势数据信息并将信息传输给单片机，单片机通过数据信息转换将不标准动作和对应的标准动作显示在lcd液晶显示屏，同时输出水泵功率随工作时间变化的图像，通过图片信息和功率数据信息的对比来对不标准游泳动作进行矫正。
本发明可通过标准电流与实时电流的对比近似检测出水阻的大小与人体动作的不标准性，其检测方法如下：
在无人游泳时水泵促使水体在游泳箱内部流动时，此时没有水阻，水泵所做的功为标准功率p1即为轴功率，此时可通过数据计算得出水泵的标准电流数据i1，在不计水泵自身机械功率的损失下，在有人游泳时将会产生水阻，水泵做的功为总功p，此时水泵可通过电流表检测出水泵工作的实时电流数据i，水泵将克服水阻做额外功p2，电机的额定电压u不变，则:
在电机电压u不变时，i1为标准电流，水泵的标准功率p1不变，在显示屏上输出的标准功率p1随时间t变化的图像将是一条平行于t坐标轴的直线；由于在不同时刻t，电流i的变化不同，p的大小不同，p随时间t变化的图像将是一条类似于心电图式的折线，通过两条功率线的对比可以得出在不同时刻水泵做功的情况，同时可得：
p=p1+p2；
p=ui；
由p1=ui1得出i1=p1/u；
若△表示标准电流i1与实时电流i的比值，则有：
△=i1/i=p1/p=p1/（p1+p2）；
若△值越小，p2越大，水泵工作时克服水阻所做额外功越大，则水阻越大，此时人体在游泳箱中使水花的飞溅性会更大，则可推算出人体的动作会越不标准，此时单片机可通过控制电磁阀的开度来调解水的流量进而控制水体流速。
所述的游泳箱底部前后端分别设有进水口与排水口，游泳箱主要对水进行储存及排放。
进一步的，在游泳箱的外边缘部设有水泵，为了减小水泵出水管的水头损失，水泵的吸水管口与排水管口均采用喇叭式状管口，排水口与吸水口均与水管连接。
进一步的，水泵外还设有流速开关，人可根据需求选择水流速度，水泵可通过单片机来控制水泵的管口处的电磁阀阀门的开度来调节水体的流量大小进而控制水流速度的大小。进一步的，水泵上还连有电流表，电流表可对人体游泳时水泵的电流进行实时检测，通过实时电流在lcd显示屏输出无水阻时水泵标准功率随时间变化的图像并计算输出有水阻水泵实时功率随时间变化的图像。进一步的，与水泵相连的水管与游泳箱的前后端相连，水管主要对水体进行吸入与排放促使水体在游泳箱内部进行循环式流动。
进一步的，在游泳箱的内部四周边缘均设有摄像头，用于采集人体在水面下部的游泳身体姿势，在水面上端高出游泳箱的上端还设有180°方位的平面摄像头可采集人体水面上部的游泳姿势。
进一步的，在游泳箱外部还设有摄像头数据处理系统，该摄像头数据处理系统内部储存有国家及世界游泳界认可的各种游泳类型的标准游泳姿势数据，该摄像头数据处理系统接收到摄像头的图像信息，对信息进行分析，与标准动作姿势作比较，获得对应的不标准姿势信息并传输给单片机。
进一步的，所述的lcd液晶显示屏设置在游泳箱内表面，且不限于一个显示屏。
进一步的，lcd液晶显示屏还包括设置在游泳箱外部的显示屏。
进一步的，所述的显示屏为12846液晶显示屏，显示屏与单片机连接，显示屏为一整块，分两部分显示，一部分显示水泵功率随时间变化图像，包括水泵在无水阻条件下的标准功率随时间变化图像和水泵有水阻条件下的实时功率随时间变化的图像，一部分显示各种游泳姿势的标准动作和由单片机接收到摄像头数据处理系统的不标准动作数据信息并通过信息转换显示的不标准动作。
进一步的，人在游泳前可根据自身需要选择一种游泳类型及游泳的水流速度，则lcd显示屏上将会显示出与选择游泳类型对应的标准动作姿势，人可参照依据这种标准动作来游泳，同时游泳过程中lcd显示屏可将游泳过程中水泵的功率随时间变化的图像输出，并可将标准姿势与人体实时游泳姿势图片对比来对人体不标准动作矫正。
所述的单片机（7）的型号为at89c51。
一种游泳姿势矫系统构建方法，其方法具体包括以下步骤：
步骤1.人在进入长、宽、高一定的长方体游泳箱游泳前，首先根据自身需求来确定所需的游泳类型并通过流速开关来控制水流速度，根据人体的游泳类型选择来显示相对应的游泳类型的标准游泳姿势，并将其在lcd显示屏上显示；
步骤2.游泳箱的底部设有进水口与排水口，游泳箱将进水口的水进行储存，在必要时可对水进行排放；
步骤3.游泳箱外边缘设有的吸水口与排水口与水管连接的水泵通过吸水与排水可对游泳箱内部的水体进行方向式循环流动，单片机通过控制水泵的电磁阀阀门开度来对水泵管口的水流量进行流量大小的调节进而控制水流速度的大小；
步骤4.人体游动方向与水体循环的水流方向相反时，在水流的冲击阻力下，人体可在游泳箱内进行短距离式游动或原地游动，此时水泵处的电流表可记录人体在有水阻产生情况下的实时电流值，通过该电流值来输出水泵在无水阻时标准功率和有水阻时实时功率随工作时间的变化图像并显示在lcd显示屏上；
步骤5.在游泳箱内边缘四周均设有摄像头来对人体水面下部的游泳姿势进行采集，在水面上方设置的180°方位的摄像头可对人体水面上方的游泳姿势进行采集；
步骤6.摄像头采集的人体整体游泳姿势经摄像头数据处理系统的数据分析，该数据系统中存有国家级世界级标准游泳运动各种类型的标准游泳姿势，可对摄像头采集的图片信息进行比较对照，将对比得到的不标准的游泳动作姿势数据传输给单片机；
步骤7.单片机接收到来自摄像头数据处理模块的不标准游泳动作数据信息，将该信息通过信息转换显示在lcd显示屏上，该显示屏为一整块，分两部分显示，一部分显示单片机处理的人游泳的实时姿势和与该游泳姿势对应的标准游泳姿势，另一部分可显示无水阻情况下的水泵标准功率随时间变化图像和有水阻时的实时功率随时间的变化图像，通过姿势的对比和标准功率与实时功率变化图像的对比进一步来对人体游泳姿势的不标准性进行矫正；同时lcd显示屏显示的标准游泳姿势根据摄像头采集到的游泳者的游动速度、姿势及水泵标准功率变化实时调整，让标准游泳姿势图像与游泳者的游泳速度和划水频率相匹配。
本发明的有益效果是：通过循环式定向水流可提供小面积游泳箱式的游泳自我训练，提高了人们对游泳训练的需求性；可实现自我式游泳与可选择性游泳锻炼，提高了游泳训练的效率，比一般的游泳装置效率更高；通过人体的自我姿势与标准化动作做对比，其对比性更强，更能直观反映人体姿势的不标准性；装置结构设计简单，操作方法易于实施，作用效果更显著。
附图说明：
图1为本发明设计的系统中的装置结构图。
图2为本发明设计的系统中的装置俯视图。
图3为本发明的系统电路图。
图中各标号为1-游泳箱；2-水泵；3-水管；4-摄像头；5-摄像头数据处理模块；6-lcd显示屏；7-单片机。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明：
如图1-3所示，一种游泳姿势矫系统构建方法，具体为：在长方体式游泳箱1的外边缘出设有的出水管口和进水管口均与水管3连接的水泵2，通过电流表测出在水阻时的实时电流，通过计算输出水泵2无水阻时标准功率与有水阻时的实时功率随工作时间变化的图像显示在lcd显示屏6上，通过吸水与排水来使游泳箱1内部的水循环式流动，人可根据自我需求选择一种游泳类型并通过流速开关来控制水体流速，此时在lcd液晶显示屏6上将会显示出该种类型的游泳姿势的标准动作，在游泳箱1的内部四周设有的各个方向的摄像头4可采集人体水面下方的游泳姿势，在水面上方的摄像头可采集到人体水面上方的游泳姿势，将摄像头4采集的整体游泳姿势通过存有各种游泳类型的标准动作的摄像头数据处理系统5的数据处理，将信息发送到单片机7，单片机7将对数据信息进行转换将不标准的动作及对应的标准动作显示在显示屏6的一部分，显示屏的另一部分将显示水泵工作过程中的功率随时间变化图像，通过标准功率与实时功率的对比，通过人体游泳姿势与标准游泳姿势的对比可对人体游泳姿势进行矫正。
本发明可通过标准电流与实时电流的对比近似检测出水阻的大小与人体动作的不标准性，其检测方法如下：
在无人游泳时水泵2促使水体在游泳箱1内部流动时，此时没有水阻，水泵2所做的功为标准功率p1即为轴功率，此时可通过数据计算得出水泵2的标准电流数据i1，在不计水泵2自身机械功率的损失下，在有人游泳时将会产生水阻，水泵2做的功为总功p，此时水泵2可通过电流表检测出水泵2工作的实时电流数据i，水泵2将克服水阻做额外功p2，电机的额定电压u不变，则:
在电机电压u不变时，i1为标准电流，水泵2的标准功率p1不变，在显示屏上输出的标准功率p1随时间t变化的图像将是一条平行于t坐标轴的直线；由于在不同时刻t，电流i的变化不同，p的大小不同，p随时间t变化的图像将是一条类似于心电图式的折线，通过两条功率线的对比可以得出在不同时刻水泵做功的情况，同时可得：
p=p1+p2；
p=ui；
由p1=ui1得出i1=p1/u；
若△表示标准电流i1与实时电流i的比值，则有：
△=i1/i=p1/p=p1/（p1+p2）；
若△值越小，p2越大，水泵2工作时克服水阻所做额外功越大，则水阻越大，此时人体在游泳箱1中使水花的飞溅性会更大，则可推算出人体的动作会越不标准，此时单片机7可通过控制电磁阀的开度来调解水的流量进而控制水体流速。
所述的游泳箱1下底部前后端分别设有进水口与排水口，游泳箱1主要对水进行储存及排放。
进一步的，在游泳箱1的外边缘部设有水泵，为了减小水泵出水管的水头损失，水泵的吸水管口与排水管口均采用喇叭式状管口，排水口与吸水口均与水管连接。
进一步的，水泵外还设有流速开关，人可根据需求选择水流速度，水泵可通过单片机来控制水泵的管口处的电磁阀阀门的开度来调节水体的流量大小进而控制水流速度的大小。进一步的，水泵上还连有电流表，电流表可对人体游泳时水泵的电流进行实时检测，通过实时电流在lcd显示屏输出无水阻时水泵标准功率随时间变化的图像并计算输出有水阻水泵实时功率随时间变化的图像。进一步的，与水泵相连的水管与游泳箱1的前后端相连，水管主要对水体进行吸入与排放促使水体在游泳箱1内部进行循环式流动。
进一步的，在游泳箱1的内部四周边缘均设有摄像头，用于采集人体在水面下部的游泳身体姿势，在水面上端高出游泳箱1的上端还设有180°方位的平面摄像头可采集人体水面上部的游泳姿势。
进一步的，在游泳箱1外部还设有摄像头数据处理系统，该摄像头数据处理系统内部储存有国家及世界游泳界认可的各种游泳类型的标准游泳姿势数据，该摄像头数据处理系统接收到摄像头4的图像信息，对信息进行分析，与标准动作姿势作比较，获得对应的不标准姿势信息并传输给单片机7。
进一步的，所述的lcd液晶显示屏设置在游泳箱1内表面，且不限于一个显示屏。
进一步的，lcd液晶显示屏还包括设置在游泳箱1外部的显示屏。
进一步的，所述的显示屏为12846液晶显示屏，显示屏与单片机连接，显示屏为一整块，分两部分显示，一部分显示水泵功率随时间变化图像，包括水泵在无水阻条件下的标准功率随时间变化图像和水泵有水阻条件下的实时功率随时间变化的图像，一部分显示各种游泳姿势的标准动作和由单片机接收到摄像头数据处理系统的不标准动作数据信息并通过信息转换显示的不标准动作。
进一步的，人在游泳前可根据自身需要选择一种游泳类型及游泳的水流速度，则lcd显示屏上将会显示出与选择游泳类型对应的标准动作姿势，人可参照依据这种标准动作来游泳，同时游泳过程中lcd显示屏可将游泳过程中水泵的功率随时间变化的图像输出，并可将标准姿势与人体实时游泳姿势图片对比来对人体不标准动作矫正。
所述的单片机（7）的型号为at89c51。
一种游泳姿势矫系统构建方法，其方法具体包括以下步骤：
步骤1.人在进入长、宽、高一定的长方体游泳游泳箱1游泳前，首先根据自身需求来确定所需的游泳类型并通过流速开关来控制水流速度，根据人体的游泳类型选择来显示相对应的游泳类型的标准游泳姿势，并将其在lcd显示屏上显示；
步骤2.游泳箱1的底部设有进水口与排水口，游泳箱1将进水口的水进行储存，在必要时可对水进行排放；
步骤3.游泳箱1外边缘设有的吸水口与排水口与水管连接的水泵通过吸水与排水可对游泳箱1内部的水体进行方向式循环流动，单片机通过控制水泵的电磁阀阀门开度来对水泵管口的水流量进行流量大小的调节进而控制水流速度的大小；
步骤4.人体游动方向与水体循环的水流方向相反时，在水流的冲击阻力下，人体可在游泳箱1内进行短距离式游动或原地游动，此时水泵处的电流表可记录人体在有水阻产生情况下的实时电流值，通过该电流值来输出水泵在无水阻时标准功率和有水阻时实时功率随工作时间的变化图像并显示在lcd显示屏上；
步骤5.在游泳箱1内边缘四周均设有摄像头来对人体水面下部的游泳姿势进行采集，在水面上方设置的180°方位的摄像头可对人体水面上方的游泳姿势进行采集；
步骤6.摄像头采集的人体整体游泳姿势经摄像头数据处理系统的数据分析，该数据系统中存有国家级世界级标准游泳运动各种类型的标准游泳姿势，可对摄像头采集的图片信息进行比较对照，将对比得到的不标准的游泳动作姿势数据传输给单片机；
步骤7.单片机接收到来自摄像头数据处理模块的不标准游泳动作数据信息，将该信息通过信息转换显示在lcd显示屏上，该显示屏为一整块，分两部分显示，一部分显示单片机处理的人游泳的实时姿势和与该游泳姿势对应的标准游泳姿势，另一部分可显示无水阻情况下的水泵标准功率随时间变化图像和有水阻时的实时功率随时间的变化图像，通过姿势的对比和标准功率与实时功率变化图像的对比进一步来对人体游泳姿势的不标准性进行矫正；同时lcd显示屏显示的标准游泳姿势根据摄像头采集到的游泳者的游动速度、姿势及水泵标准功率变化实时调整，让标准游泳姿势图像与游泳者的游泳速度和划水频率相匹配。
如图3所示，与xtal1，xtal2相接的电路为单片机7工作所必须的起震电路，单片机7由起震电路供电。与rst相接的是单片机7开关，可通过按键控制整个电路的开关。lcd1为12846液晶显示屏6，可以显示无水阻时的标准功率随时间变化图像和有水阻时的实时功率随时间变化图像，可直观的进行对比，同时显示人体游泳时的不标准动作和对应的标准动作。与p0.0相接的是摄像头数据处理模块5，可采集人体的游泳姿势并对游泳姿势作处理与标准游泳姿势作对比获得对应的信息数据。与p0.1相接的是水泵模块2，单片机通过控制电磁阀来控制水泵2电机来控制水体流速并接有电流表测回路的实时电流。单片机型号为at89c51。摄像头4采集整体姿势，将采集后的姿势进行图像处理，最后将不标准动作投影在显示屏6上。电流表测水泵回路中的电流，当无水阻时时产生的为标准电流可通过数据计算得出，人体游泳时产生的电流为实时电流由电流表测出，通过计算将标准功率和实时功率投影在显示屏6上作对比，同时通过显示在显示屏6的标准动作与人体动作的对比来对游泳动作进行矫正。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应在本发明的保护范围之内。