一种基于可穿戴电子设备的青少年汗液采集系统及方法与流程

本发明涉及可穿戴电子设备技术领域，具体是指一种基于可穿戴电子设备的青少年汗液采集系统及方法。

背景技术

近年来，我国青少年的体质持续下降，反映心肺功能的肺活量指标继续呈下降趋势，学生的速度、爆发力、力量素质、耐力素质水平不容乐观，中小学生超重比例增加，视力不良检出率仍然居高不下。我国目前未出现对学生体育锻炼的实时监测系统。在评价与反馈我国青少年学生体质变化的方式是，国家每隔5年进行一次全国范围的学生体质测试。北京市教委通过每年9-12月要求学校自行对学生进行国家学生体质健康测试并将数据上传，以及抽查各区的中小学进行学生体质健康测试赛的方式评价学生体育工作开展的情况。

然而现有技术中的测评，均需要用户手动进行操作，使用十分不便，并且不能做到大范围内的综合快速统计。

技术实现要素：

本发明提供了一种基于可穿戴电子设备的青少年汗液采集系统及方法，其目的在于克服现有技术中的缺陷，通过可穿戴电子设备和云服务器结合，实现对青少年体质的自动测评，通过汗液采集和多种测量参数结合，实现体质测评的准确性。

为了实现上述目的，本发明具有如下构成：

该基于可穿戴电子设备的青少年汗液采集系统，包括可穿戴电子设备和云服务器，所述云服务器中存储有青少年的体质测评等级评价模型；

所述可穿戴电子设备为手环，所述手环的内侧设置有汗液采集腔和汗液检测传感器，所述汗液采集腔的外侧覆盖有网格布，所述汗液检测传感器检测所述汗液采集腔中汗液的钠离子浓度；

所述手环的内部还设置有计时器、控制器、温度传感器、速度传感器和加速度传感器，所述计时器、温度传感器、速度传感器、加速度传感器和汗液检测传感器分别与所述控制器进行通信，所述控制器从所述计时器、温度传感器、速度传感器、加速度传感器和汗液检测传感器获取到检测数据后，将检测数据发送至所述云服务器；

所述云服务器根据所述可穿戴电子设备的识别码确定佩戴所述可穿戴电子设备的用户的身份；

所述加速度传感器实时检测用户的加速度；

所述控制器获取到加速度传感器的检测数据超过预设启动加速度值时，启动所述汗液检测传感器、所述温度传感器和所述速度传感器对用户进行检测；

所述控制器获取所述加速度传感器的检测数据，当所述加速度传感器的检测数据小于预设停止加速度值时，启动所述计时器开始计时，当计时超过预设时间时，停止所述汗液检测传感器、所述温度传感器和所述速度传感器对用户的检测，并且将所述计时器清零；

所述控制器获取此次测量时长、所述汗液检测传感器、所述温度传感器和所述速度传感器的检测数据，将检测数据发送至所述云服务器；

所述云服务器根据用户的测量时长、所述汗液检测传感器、所述温度传感器和所述速度传感器的检测数据，根据所述青少年的体质测评等级评价模型确定用户的体质测评等级；

所述云服务器将所述体质测评等级发送至所述控制器。

可选地，所述青少年的体质测评等级评价模型包括多个青少年的体质测评等级以及各个青少年的体质测评等级所对应的在不同时长范围内的评价条件，所述评价条件包括该体质测评等级在该测量市场内各项测量参数的数值范围；

所述云服务器根据用户的测量时长、所述汗液检测传感器、所述温度传感器和所述速度传感器的检测数据，根据所述青少年的体质测评等级评价模型确定用户的体质测评等级，包括如下步骤：

所述云服务器计算用户的汗液传感器检测到的钠离子浓度在测量时长内的平均值、所述温度传感器检测到的温度值在测量时长内的平均值以及所述速度传感器检测到的速度值在测量时长内的平均值；

所述云服务器根据所述测量时长、钠离子浓度平均值、温度平均值和速度平均值确定体质测评等级。

可选地，所述可穿戴电子设备还包括语音提醒模块；

所述控制器接收到所述体质测评等级后，判断所述体质测评等级是否低于预设最低等级；

如果是，则所述控制器控制所述语音提醒模块提醒用户休息。

可选地，还包括用户终端，所述用户终端与所述云服务器进行通信；

所述云服务器中绑定所述用户终端与所述可穿戴电子设备；

所述云服务器得到用户的体质测评等级时，将用户的体质测评等级和用户此次测量时段内的测量数据发送至用户终端。

可选地，所述云服务器记录各个所述可穿戴电子设备所对应的用户的所属区域；

每隔预设时间，所述云服务器统计各个区域中各个用户的在该统计时段内的体质测评等级平均值，并计算同一区域中所有用户的体质测评等级平均值。

可选地，所述云服务器还存储有多个体质测评等级与多个运动强度等级的对应关系；

所述系统还包括多个区域服务器，各个所述区域服务器与属于该区域的用户的可穿戴电子设备通信；

所述云服务器查找各个区域当前的运动强度等级，判断当前体质测评等级是否低于当前运动强度等级所对应的体质测评等级；

如果是，则下调该区域当前的运动强度等级至运动强度等级对应的体质测评等级与当前体质测评等级一致；

如果当前体质测评等级高于当前运动强度等级所对应的体质测评等级，则上调该区域当前的运动强度等级至运动强度等级对应的体质测评等级与当前体质测评等级一致；

所述云服务器判断各个区域的运动强度等级是否有所调整，如果存在调整，则发送调整通知至所述区域服务器；

接收到调整通知的区域服务器将调整计划发送至对应的可穿戴电子设备。

本发明还提供一种基于可穿戴电子设备的青少年汗液采集方法，采用所述的基于可穿戴电子设备的青少年汗液采集系统，所述方法包括如下步骤：

所述加速度传感器实时检测用户的加速度；

所述控制器获取到加速度传感器的检测数据超过预设启动加速度值时，启动所述汗液检测传感器、所述温度传感器和所述速度传感器对用户进行检测；

所述控制器获取所述加速度传感器的检测数据，当所述加速度传感器的检测数据小于预设停止加速度值时，启动所述计时器开始计时，当计时超过预设时间时，停止所述汗液检测传感器、所述温度传感器和所述速度传感器对用户的检测，并且将所述计时器清零；

所述控制器获取此次测量时长、所述汗液检测传感器、所述温度传感器和所述速度传感器的检测数据，将检测数据发送至所述云服务器；

所述云服务器根据用户的测量时长、所述汗液检测传感器、所述温度传感器和所述速度传感器的检测数据，根据所述青少年的体质测评等级评价模型确定用户的体质测评等级；

所述云服务器将所述体质测评等级发送至所述控制器。

可选地，所述云服务器记录各个所述可穿戴电子设备所对应的用户的所属区域；

所述方法还包括如下步骤：

每隔预设时间，所述云服务器统计各个区域中各个用户的在该统计时段内的体质测评等级平均值，并计算同一区域中所有用户的体质测评等级平均值。

可选地，所述云服务器还存储有多个体质测评等级与多个运动强度等级的对应关系；

所述系统还包括多个区域服务器，各个所述区域服务器与属于该区域的用户的可穿戴电子设备通信；

所述方法还包括如下步骤：

所述云服务器查找各个区域当前的运动强度等级，判断当前体质测评等级是否低于当前运动强度等级所对应的体质测评等级；

如果是，则下调该区域当前的运动强度等级至运动强度等级对应的体质测评等级与当前体质测评等级一致；

如果当前体质测评等级高于当前运动强度等级所对应的体质测评等级，则上调该区域当前的运动强度等级至运动强度等级对应的体质测评等级与当前体质测评等级一致；

所述云服务器判断各个区域的运动强度等级是否有所调整，如果存在调整，则发送调整通知至所述区域服务器；

接收到调整通知的区域服务器将调整计划发送至对应的可穿戴电子设备。

采用了该发明中的基于可穿戴电子设备的青少年汗液采集系统及方法，具有如下有益效果：

(1)通过可穿戴电子设备和云服务器结合，实现对青少年体质的自动测评，通过汗液采集和多种测量参数结合，实现体质测评的准确性；

(2)通过汗液采集，可以测量汗液中钠离子的浓度，从而可以判断青少年的脱水情况，通过温度测量，可以确定青少年的体表温度，并且由于温度对于汗液检测的数据有一定的影响，因此结合温度值，也可以使得钠离子浓度测量更准确，通过速度传感器可以确定青少年运动的速度；

(3)可穿戴电子设备平时处于休眠状态，仅当加速度达到一定值时才启动各个传感器进行测量，并且在用户加速度恢复正常后一段时间后再次停止测量；

(4)云服务器可以统计各个区域内的青少年体质测评等级，各个区域可以是各区县、各个学校或者各个训练小组等等，更好地指导青少年的体质训练。

附图说明

图1为本发明一实施例的基于可穿戴电子设备的青少年汗液采集系统的结构框图；

图2为本发明一实施例的可穿戴电子设备的结构示意图；

图3为本发明一实施例的基于可穿戴电子设备的青少年汗液采集方法的流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

如图1所示，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于可穿戴电子设备的青少年汗液采集系统，包括可穿戴电子设备100和云服务器200，所述云服务器200中存储有青少年的体质测评等级评价模型；

所述可穿戴电子设备100为手环，所述手环的内侧设置有汗液采集腔和汗液检测传感器101，所述汗液采集腔的外侧覆盖有网格布，从而可以吸收汗液的同时可以加速汗液的蒸发，由于汗液检测传感器仅需要测量很小容量的汗液，因此多余汗液可以通过网格快速蒸发；所述汗液检测传感器101检测所述汗液采集腔中汗液的钠离子浓度；

此处汗液检测传感器可以采用现有技术中的柔性汗液检测传感器。检测的指标也不限于钠离子浓度，例如可以5种检测维度：葡萄糖、乳酸、钠离子、钾离子还有体表温度。这些参数可以反映身体的状态，例如，血液中的钠离子可以检测身体的脱水情况，氯离子可以用来诊断囊肿型纤维化，再比如人体中的葡萄糖和血液中的葡萄糖相关，可以来检测糖尿病。本发明主要利用钠离子浓度来评价青少年的脱水情况。传感器监测到的信息最终要以数据的方式呈现。具体而言，不同的检测对象，传感器的工作原理也有所不同。葡萄糖和乳酸是基于催化酶的电流传感器，当汗液中葡萄糖和乳酸的浓度上升时，电流大小也会相应提高。而钠离子和钾离子不同，是电压传感器，电压输出的大小和汗液中两种离子浓度的对数成正比。

通过把传感器做成了柔性材料，实现全设备柔性。如此一来，这条集成的腕带可以真正像防汗带一样，形成弯度，和皮肤更贴合。柔性材料带来的好处不仅是佩戴更舒适，因为和皮肤接触更好，也为提供可靠数据助力。

如图2所示，所述手环的内部还设置有计时器102、控制器103、温度传感器104、速度传感器105和加速度传感器106，所述计时器102、温度传感器104、速度传感器105、加速度传感器106和汗液检测传感器101分别与所述控制器103进行通信，所述控制器103从所述计时器102、温度传感器104、速度传感器105、加速度传感器106和汗液检测传感器101获取到检测数据后，将检测数据发送至所述云服务器；

所述云服务器200根据所述可穿戴电子设备100的识别码确定佩戴所述可穿戴电子设备100的用户的身份；

所述加速度传感器106实时检测用户的加速度；

所述控制器103获取到加速度传感器106的检测数据超过预设启动加速度值时，启动所述汗液检测传感器101、所述温度传感器104和所述速度传感器105对用户进行检测；

所述控制器103获取所述加速度传感器106的检测数据，当所述加速度传感器106的检测数据小于预设停止加速度值时，启动所述计时器102开始计时，当计时超过预设时间时，停止所述汗液检测传感器101、所述温度传感器104和所述速度传感器105对用户的检测，并且将所述计时器101清零；

所述控制器103获取此次测量时长、所述汗液检测传感器101、所述温度传感器104和所述速度传感器105的检测数据，将检测数据发送至所述云服务器200；

所述云服务器200根据用户的测量时长、所述汗液检测传感器101、所述温度传感器104和所述速度传感器105的检测数据，根据所述青少年的体质测评等级评价模型确定用户的体质测评等级；

所述云服务器200将所述体质测评等级发送至所述控制器103。

在一种优选的实施方式中，所述青少年的体质测评等级评价模型包括多个青少年的体质测评等级以及各个青少年的体质测评等级所对应的在不同时长范围内的评价条件，所述评价条件包括该体质测评等级在该测量市场内各项测量参数的数值范围；

所述云服务器根据用户的测量时长、所述汗液检测传感器、所述温度传感器和所述速度传感器的检测数据，根据所述青少年的体质测评等级评价模型确定用户的体质测评等级，包括如下步骤：

所述云服务器计算用户的汗液传感器检测到的钠离子浓度在测量时长内的平均值、所述温度传感器检测到的温度值在测量时长内的平均值以及所述速度传感器检测到的速度值在测量时长内的平均值；

所述云服务器根据所述测量时长、钠离子浓度平均值、温度平均值和速度平均值确定体质测评等级。

在一种优选的实施方式中，所述可穿戴电子设备还包括语音提醒模块；

所述控制器接收到所述体质测评等级后，判断所述体质测评等级是否低于预设最低等级；

如果是，则所述控制器控制所述语音提醒模块提醒用户休息。

在一种优选的实施方式中，还包括用户终端300，所述用户终端300与所述云服务器200进行通信；

所述云服务器200中绑定所述用户终端300与所述可穿戴电子设备100；

所述云服务器200得到用户的体质测评等级时，将用户的体质测评等级和用户此次测量时段内的测量数据发送至用户终端300。

在一种优选的实施方式中，所述云服务器200记录各个所述可穿戴电子设备所对应的用户的所属区域；

每隔预设时间，所述云服务器200统计各个区域中各个用户的在该统计时段内的体质测评等级平均值，并计算同一区域中所有用户的体质测评等级平均值。

在一种优选的实施方式中，所述云服务器200还存储有多个体质测评等级与多个运动强度等级的对应关系；

所述系统还包括多个区域服务器400，各个所述区域服务器400与属于该区域的用户的可穿戴电子设备100通信；

所述云服务器200查找各个区域当前的运动强度等级，判断当前体质测评等级是否低于当前运动强度等级所对应的体质测评等级；

如果是，则下调该区域当前的运动强度等级至运动强度等级对应的体质测评等级与当前体质测评等级一致；

如果当前体质测评等级高于当前运动强度等级所对应的体质测评等级，则上调该区域当前的运动强度等级至运动强度等级对应的体质测评等级与当前体质测评等级一致；

所述云服务器200判断各个区域的运动强度等级是否有所调整，如果存在调整，则发送调整通知至所述区域服务器400；

接收到调整通知的区域服务器400将调整计划发送至对应的可穿戴电子设备100。

如图3所示，本发明还提供一种基于可穿戴电子设备的青少年汗液采集方法，采用所述的基于可穿戴电子设备的青少年汗液采集系统，所述方法包括如下步骤：

所述加速度传感器实时检测用户的加速度；

所述控制器获取到加速度传感器的检测数据超过预设启动加速度值时，启动所述汗液检测传感器、所述温度传感器和所述速度传感器对用户进行检测；

所述控制器获取所述加速度传感器的检测数据，当所述加速度传感器的检测数据小于预设停止加速度值时，启动所述计时器开始计时，当计时超过预设时间时，停止所述汗液检测传感器、所述温度传感器和所述速度传感器对用户的检测，并且将所述计时器清零；

所述控制器获取此次测量时长、所述汗液检测传感器、所述温度传感器和所述速度传感器的检测数据，将检测数据发送至所述云服务器；

所述云服务器根据用户的测量时长、所述汗液检测传感器、所述温度传感器和所述速度传感器的检测数据，根据所述青少年的体质测评等级评价模型确定用户的体质测评等级；

所述云服务器将所述体质测评等级发送至所述控制器。

在一种优选的实施方式中，所述云服务器记录各个所述可穿戴电子设备所对应的用户的所属区域；

所述方法还包括如下步骤：

每隔预设时间，所述云服务器统计各个区域中各个用户的在该统计时段内的体质测评等级平均值，并计算同一区域中所有用户的体质测评等级平均值。

在一种优选的实施方式中，所述云服务器还存储有多个体质测评等级与多个运动强度等级的对应关系；

所述系统还包括多个区域服务器，各个所述区域服务器与属于该区域的用户的可穿戴电子设备通信；

所述方法还包括如下步骤：

所述云服务器查找各个区域当前的运动强度等级，判断当前体质测评等级是否低于当前运动强度等级所对应的体质测评等级；

如果是，则下调该区域当前的运动强度等级至运动强度等级对应的体质测评等级与当前体质测评等级一致；

如果当前体质测评等级高于当前运动强度等级所对应的体质测评等级，则上调该区域当前的运动强度等级至运动强度等级对应的体质测评等级与当前体质测评等级一致；

所述云服务器判断各个区域的运动强度等级是否有所调整，如果存在调整，则发送调整通知至所述区域服务器；

接收到调整通知的区域服务器将调整计划发送至对应的可穿戴电子设备。

与现有技术相比，采用了该发明中的基于可穿戴电子设备的青少年汗液采集系统及方法，具有如下有益效果：

(1)通过可穿戴电子设备和云服务器结合，实现对青少年体质的自动测评，通过汗液采集和多种测量参数结合，实现体质测评的准确性；

(2)通过汗液采集，可以测量汗液中钠离子的浓度，从而可以判断青少年的脱水情况，通过温度测量，可以确定青少年的体表温度，并且由于温度对于汗液检测的数据有一定的影响，因此结合温度值，也可以使得钠离子浓度测量更准确，通过速度传感器可以确定青少年运动的速度；

(3)可穿戴电子设备平时处于休眠状态，仅当加速度达到一定值时才启动各个传感器进行测量，并且在用户加速度恢复正常后一段时间后再次停止测量；

(4)云服务器可以统计各个区域内的青少年体质测评等级，各个区域可以是各区县、各个学校或者各个训练小组等等，更好地指导青少年的体质训练。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。