李珊红，程龙巧，孟芳芳

合肥学院电子信息与电气工程系，合肥，230601

柔性人体运动学建模数据管理平台设计与实现

李珊红，程龙巧，孟芳芳

合肥学院电子信息与电气工程系，合肥，230601

针对柔性人体动力学模型建模的海量数据难以管理的问题，基于java和SQL Server设计并开发了适用于柔性人体运动学建模的数据管理平台。该平台采用C/S结构，能够对人体进行三维力学刺激的有效特征，如力的大小、方向、频率、作用时间等力学量参数，以及受力者相关的一系列生理参数进行数据上传、修改删除、查询统计等操作，且后台数据库能够将实验数据进行分类和保存。前端的操作界面基于Java开发，后台数据库采用SQL Server，具有跨平台、易操作等优点，有利于后期的数据处理。

管理平台；实验数据管理；Java；SQL Server

1 相关研究

传统实验数据依靠纸质文本、电子文本等方式进行记录和保留。而现代实验往往需要采集大量的数据，庞大的数据仅靠上述方式进行记录则有可能造成堆积成山、数据难以找到等现象。数据库技术的出现极大地减少了纸质文本的存在，可将海量的实验数据通过系统的分类存储在数据库中进行管理。通过对数据的分析，建立相应的关系，同时构造一定的模型，然后对数据进行有概念的分类。这些具有整体结构特征的数据不再针对某个单独的应用程序，而是面向整个组织[1]。现代数据库的管理性能高，且能支持更多的用户共享同一数据库的信息，这是传统纸质记录无法达到的。用户之间若需进行数据之间的信息交流，则可以很便捷地通过网络甚至是本地进行互通，这极大地提高了信息的共享性[2]。这种数据管理方式不仅能保证不会出现纸质文本的损耗现象，还提高了数据的安全性。

本文针对柔性人体动力学模型建模所需大量实验数据的实际情况，基于java和SQL Server进行包括体表力学量与相关生理学参数的综合数据库的建设和应用系统开发。该系统可进行实验数据管理、查询及统计，能够及时更新实验数据；所建立的综合数据库可方便快捷地实现大数据的检索。

2 整体设计

柔性人体动力学模型建模需要大量实验数据，包括对人体进行三维力学刺激的有效特征，如力的大小、方向、频率、作用时间等力学量参数，以及受力者相关的一系列生理参数。根据柔性人体运动学数据的特点及数据管理要求，将该平台设计为三大模块，每个模块有相应的子模块。系统总体结构框图如图1所示。

图1 系统总体结构框图

在确定数据库结构时，由于实验室采用的计算机均为高处理性能的硬件，且考虑到系统的运行环境，本系统采用C/S结构(Client/Server结构)，可以充分利用硬件优势[3]。在本次开发的系统平台中，客户端作为操作端可以被安装在任何一台计算机上[4]，而服务器端由于采用的是Microsoft SQL Server数据库，故其支持多个客户端同时向数据库(服务器端)进行访问、获取信息资源[5]。C/S框架结构图如图2所示。

图2 C/S架构图

3 系统数据表

在设计系统数据库时需要四张数据表，分别对实验对象信息、实验时受力属性的信息、受力所产生的人体相应生理信息参数进行记录、存储。下面以生理信息表为例进行介绍。

生理信息表主要用来记录实验对象在不同属性力的作用下产生不同的生理反应，而这一生理反应则对应一些生理信息参数的变化，如呼吸、脉搏、血氧饱和度、肌电变化、肌张力变化、阻力指数、血流量变化等。该数据表部分结构如表1所示。

表1 生理信息表

4 系统功能调试与结果

4.1 实验信息管理模块

柔性人体运动数据管理平台的实验信息管理模块主要包括生理信息模块、受力信息模块、对象信息模块三大部分，本文以生理信息模块为例进行介绍。受力信息模块及对象信息模块与生理信息模块的调试类似。

生理信息添加功能主要负责为系统添加实验对象不同受力下的生理信息，如图3所示。生理信息修改与删除功能主要用于维护系统中的生理信息，如图4所示。

图3 生理信息添加

图4 生理信息修改与删除

4.2 查询统计模块

柔性人体运动数据管理平台的查询统计模块主要包括生理信息查询、受力信息查询、对象信息查询三大部分。其中生理信息查询主要用于系统中生理信息的查询，其查询方式可以按照实验日期、人体部位进行匹配查询或者模糊查询。程序界面如图5所示。

图5 生理信息查询

4.3 系统管理模块

柔性人体运动数据管理平台的系统管理模块主要包括操作员管理、更改密码、权限管理这三大部分。更改密码的操作界面如图6所示。

5 结 论

本平台通过Java语言进行编写，具有较好的实用性和便捷性。数据库采用SQL Server 2008进行搭建，可保证数据库的稳定性及数据的可操控性。调试结果表明，柔性人体运动数据管理平台不但可以实现数据管理所需要的功能，还可更合理、快捷地帮助实验操作员对数据进行整理，极大地减少了工作量，同时也避免了记录的数据丢失、损坏。

图6 更改密码

对用户界面进行整体美化，包括背景、文字排版等方面。界面整体美观度较好，程序操作界面没有过多无用的功能选项，总体系统平台的功能实现符合项目要求，该系统平台将会对实验数据的后续处理提供重要帮助。

[1]王珊，萨师煊. 数据库系统概论[M].5版.北京:高等教育出版社,2014:9-10

[2]周屹，李艳娟. 数据库原理及开发应用 [M].2版.北京:清华大学出版社,2013:56-57

[3]宋崴.浅谈对C/S结构与B/S结构的特点解析[J].硅谷,2009(3):61-61

[4]丁龙.计算机数据库的管理技术及应用[J].智能城市,2016(4):82-83

[5]张薇.计算机数据库技术在信息管理中的运用[J].工程技术,2016(3): 308-308

10.3969/j.issn.1673-2006.2017.12.022

TP311

A

1673-2006(2017)12-0083-03

2017-06-29

国家自然科学基金面上项目“柔性人体动力学建模分析与仿真研究”(61673369)；安徽省高校自然科学研究重点项目“基于导电橡胶的柔性三维力传感器性能优化研究”(KJ2016A598)。

李珊红(1985-)，女，山东威海人，博士，讲师，主要研究方向：智能传感技术。

刘小阳)