公务员体质运动健康促进决策支持系统的研发与应用

虞丽娟， 考书健， 王继红， 凌培亮， 陈佩杰， 吴卫兵， 孟宪明

（1.上海体育学院运动科学学院，上海200438；2.同济大学网络教育学院，上海200092）

·运动人体科学·

公务员体质运动健康促进决策支持系统的研发与应用

虞丽娟1， 考书健1， 王继红1， 凌培亮2， 陈佩杰1， 吴卫兵1， 孟宪明2

（1.上海体育学院运动科学学院，上海200438；2.同济大学网络教育学院，上海200092）

从公务员人群运动锻炼科学指导的需求出发，基于体质测试指标、基本医学指标和日常行为方式等建立公务员个体体质状况数据库，构建包括运动处方、营养处方、心理调控和生活方式调控4块主要内容的公务员体质运动健康促进决策支持系统。案例研究结果显示：该系统为公务员人群提供运动健康促进科学支持平台，有效地指导公务员进行科学运动锻炼，从而提升其体质健康水平。

公务员；体质运动决策支持系统；研发；应用

Author’s address1.School of Kinesiology，Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China；2.School of Network Education，Tongji University，Shanghai200092，China

作为国家机关的人才资源和政府管理社会事务者，公务员的健康状况直接影响着政府的工作效能。近年研究资料显示，由于工作压力大、工作时间长、久坐、运动不足等，导致公务员较易患如高血压、高血脂、糖尿病等一些慢性病，其健康状况不容乐观［1-4］。最近，由中华预防医学会主办的第3届中国健康管理论坛发布的《2012中国公务员健康绿皮书》称：超过70%的公务员存在健康问题。基于此，本研究根据公务员人群特征和体质健康状况，研发了公务员体质运动健康促进决策支持系统，对于科学、有效地指导公务员运动锻炼，提高公务员身体健康素质有着重要意义。

1 公务员体质运动健康促进决策支持系统框架

1.1 系统功能框架 该系统由以下4个子系统组成：运动处方子系统、营养处方子系统、心理调控子系统、生活方式调控子系统（图1）。

图1 公务员体质运动健康促进决策支持系统功能框架Figure 1. Functional Frame of Decision Support System on Exercise Health Promotion of Civil Servants’Fitness

1.2 系统组成部分

1.2.1 运动处方子系统 测试身体形态、身体机能、身体素质基础数据；分析与评价体质测试数据，重点分析和评价公务员骨密度、血糖、血脂、心肺耐力和下肢爆发力；根据对公务员的体质测试、分析与评价，研究并制订公务员体质健康促进个性化的运动处方。

1.2.2 营养处方子系统 采用三维食物模型，应用24 h回顾法记录3～5 d膳食，通过膳食营养分析软件进行营养分析；评价3餐总热量的摄取，与该类人群的推荐量比较，制订合理的调整方案；研究相应能量的膳食配餐，评估干预前后营养改善的程度。具体评价通过体成分、血红蛋白及血清相关营养指标，评价蛋白质营养状况，维生素A、D及铁、锌等指标。

1.2.3 心理调控子系统 通过公务员心理压力特征诊断问卷，调查和分析不同性别、级别、年龄的公务员的心理压力特征；应用公务员心理压力状态评价量表，分析公务员心理状态特点，并建立公务员心理压力状态评价常模；根据心理压力状态分类的不同级别，选取适宜的心理调控方法和手段，建立公务员心理个性化调控方案。

1.2.4 生活方式调控子系统 对公务员生活方式进行调查，分析公务员生活方式特征及不同性别、不同年龄、不同级别公务员生活方式的差异；从生物—心理—社会医学模式角度，建立公务员健康生活方式模式；运用公务员健康生活方式模式及评价系统，研究并制订公务员个性化生活方式调控方案。

2 公务员体质运动健康促进决策支持系统的研发

2.1 系统结构 整个系统结构按3个层次构建，包括资源层、资源管理层、人机交互层（图2）。

就层次结构而言：资源层主要由数据库、知识库、规则库和模型库构成；资源管理层由4个库的管理系统构成，各管理系统之间是相互关联的，便于准确、合理、便捷地调用资源；人机交互层实现系统与用户的直接对话。就构成系统的要素而言，系统由数据库子系统、知识库子系统、规则库子系统、模型库子系统4大子系统构成［5-7］。

图2 公务员体质运动健康促进决策支持系统结构Figure 2. Structure of Decision Support System on Exercise Health Promotion of Civil Servants’Fitness

2.2 系统处方 处方是本系统研究的重要内容，本系统输出的处方可直接指导公务员。系统处方包括定量处方和定性处方，定量处方分为运动处方和营养处方，定性处方包括心理处方和生活方式处方。

运动处方最大的特点就是有针对性地增强个体体质。在运动处方研发过程中，首先要了解公务员个体的体质状况，然后进行相关的运动能力测试，最后根据运动能力测试评价结果选择适当的运动项目以及适宜运动强度、持续时间、运动频率、处方持续时间。需要注意的是，运动是某些疾病的诱发因素，设计运动处方时需要考虑对象相关的医学检查结果，排除运动诱发疾病的危险。

2.2.1 指标体系及信息处理

2.2.1.1 确定指标体系 根据对公务员体质状况、医学健康检查、慢性疾病调查等相关文献的研究，从体质测试、医学检查和慢性病调查3个方面研究和采集相关数据，这是生成运动处方的信息基础。

体质测试信息：在《国民体质健康标准》的基础上，针对公务员工作性质和体质健康状况，有针对性地增加相应的体质指标（表1）。

表1 公务员体质测试指标Table 1 The Indicator of Civil Servants’Fitness

医学监测信息：公务员是心血管类、代谢类慢性病的高危人群，故将血糖、血脂（总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白）、骨密度纳入健康评价体系，作为运动处方的依据。

慢性病问卷调查信息：高血压、动脉硬化、骨质疏松、糖尿病、冠心病、高血脂、呼吸道疾病和痛风史。

2.2.1.2 采集指标数据 通过自主研发的公务员体质运动健康促进知识获取系统采集各指标数据，进入数据库的数据有可能存在大量“脏”数据，缺失值、语法错误、重复记录、歧义值等都是“脏”数据的来源。“脏”数据将严重影响决策分析系统提供的信息支持，因此，应对“脏”数据进行清洗，并进行数据加载。数据加载是将清洗过的数据加载到数据库中的过程，数据加载的方式与原始数据的提取即转换后的数据存储方式有关。

2.2.1.3 处理指标数据 进入数据库的原始数据，在不同需求时须作相应的转换，以不同的形式显示。本系统根据不同功能的需要，通过以下3种形式显示数据。

数据的原始显示：主要是体质指标测试数据、医学指标录入信息。

数据的等级显示：对于体质测试指标，按不同性别、年龄段，以A、B、C、D、E划分为5个等级，分别对应优、良、中、及格、差。对于医学指标，按不同的年龄、性别分为A、B、C 3个等级，对应正常、偏低、偏高。

评价的得分显示：为了对用户整体体质状况进行评价，需要将指标原始结果进行模糊处理、量化、模糊评价。指标结果优、良、中、及格、差分别对应得分5、4、3、2、1分，分值越高说明该项指标所代表的体质状况越好。

2.2.2 决策推理技术 公务员体质运动健康促进决策支持系统的决策方案是：根据公务员体质指标信息及体质评估结果，需要从各类数据库、知识库中获取研究对象的各种体质信息进行决策推理，根据公务员体质健康状态，不断地搜索、匹配相应的运动项目，确定所应采取的处方。下文以运动处方为例进行分析。

2.2.2.1 知识表示与决策推理 指标信息用S表示，体质评估结果用H表示，运动处方用F表示，则F=（F1，F2，F3，…，F7）T。其中，F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7分别表示运动目的、运动项目、运动强度、运动时间、运动频率、运动周期、运动注意事项。

运动目的是运动处方首先要确定的要素，其余的要素是达到此目的的必要条件。确定运动目的之依据为国民体质测定标准：凡某项指标评分≤2分，该指标对应的形态、机能、素质应被纳入锻炼目标。

F是根据S、H的状态，通过知识获取，选择合适的模型进行推理，并对结果进行分析，得出科学、合理的决策方案。即F=f（S，H）。其中，S表示公务员指标信息，H表示体质评估结果。

在决策推理过程中，决策推理机是整个决策模型的关键部分，它不仅依赖于推理方式，更依赖于推理的控制策略。推理方式即运用知识的模式，推理控制即合理的知识选择。推理控制直接决定着推理的效果与效率，而推理的控制策略是推理控制的核心。推理的控制策略是为了防止无穷的推理过程，或者说为了防止推理过程太长导致时间及空间的复杂性增加，而对推理的深度、宽度、时间、空间等进行了限制［8-9］。本系统主要采用产生式知识表示和框架式知识表示，采用的推理主要为正向推理，其推理控制策略见图3。

图3 系统知识推理控制策略Figure 3. Inferential Controlled Strategy of System Know ledge

2.2.2.2 处方生成 运用面向对象的框架知识表示建模方法，构建了针对不同体质状况的运动处方模型库，具体包括提高心肺机能模型、减体重模型、骨健康模型、增体重模型、躯干力量模型、四肢力量模型、反应时模型、柔韧性模型和平衡性模型［10-11］。以心肺功能运动处方模型为例进行分析，心肺功能运动处方组成如表2所示。

运动项目的选择：提高心肺功能的运动主要采用低强度、长时间、周期性、全身大肌群参加的有氧运动项目，将运动中心率提高到靶心率区间并较好地持续，能有效提高心肺功能。发展心肺功能的运动处方运动项目选择的知识推理伪代码为：

表2 心肺功能运动处方组成Table 2 Constitutes of Cardiopulmonary Exercise Prescription

运动强度的控制：以心率储备表示运动处方的运动强度，根据运动者的体质状况，运动中的靶心率区间为（40%～80%）HRs+HRr/（次/min）。确定发展心肺功能的运动强度的知识推理伪代码为：

运动时间的确定：一般要求20～60 min，达到靶心率的时间至少为15 min。运动时间与运动强度是密切相关的：强度大、时间短；强度小、时间长。运动持续时间根据运动强度而定，其知识推理伪代码为：

3 公务员体质运动健康促进决策支持系统应用案例

本系统在经过多次测试和升级后，于2011年9月开始在上海市民体质研究中心应用。结果表明，系统功能完善、运行稳定，能满足测试人群的需要，实现了科学指导公务员运动健康促进的目的。下面以公务员人群心肺功能低下的体质状况制订运动处方为案例，分析本系统的操作流程和功能实现情况。

3.1 录入数据 用户体质测试数据经读卡器导入系统后，系统自动生成体质测试记录。本案例数据从数据库中调用ID为ad12的56岁女性。

3.2 诊断体质状况 体质测试数据生成后，用户可以选择体质评价及诊断界面，了解自己的体质状况。图4为体质评价结果，图5为体质单项指标详细评价结果。通过对比测试结果，明确自身体质存在的问题，为用户改善体质提供明确的目标。

由图4可知，该用户体质测试结果评价得分小于3分的项目为：握力得1分，闭眼单脚站立和坐位体前屈得2分，下肢爆发力和心肺耐力得1分。最后从图6综合评价报告中发现，该用户雷达图面积很小，说明体质状况差，需要进行运动处方锻炼，增强体质。

图4 体质状况评价Figure 4. Assessment of Civil Servants’Fitness

图5 心肺机能评定Figure 5. Assessment of Civil Servants’Cardiopulmonary Function

图6 体质综合评价报告Figure 6. Report of Comprehensive Assessment on Civil Servants’Fitness

3.3 设置运动处方 用户根据自身工作、生活实际状况确定运动频率即可，一般不建议修改默认的运动周期。然后确定开始运动日期，系统将提示下次体检和体质测试的日期。

设置好运动频率之后，用户需要根据自身的运动史和兴趣爱好，选择适合自己的运动项目。在选择运动项目的同时，还要结合自身的工作、生活习惯、兴趣、运动时间等因素综合考量。

如果有用户比较满意建议的运动项目，那么该运动项目即可作为处方运动项目。运动项目的选择涉及用户的体质状况、慢性病状况、生活习惯、运动爱好等因素。选择好运动项目之后，系统流程将进入生成运动处方报告阶段。

3.4 生成运动处方 最终生成的运动处方报告包括：体质测试的结果及其评价（制订运动处方的依据）；运动周期一般为默认；建议运动频率不少于3次/周，用户须结合自己的生活、工作状况灵活确定；运动强度须结合用户的年龄、性别、安静心率、心率储备等因素综合确定，也是降低运动危险因素的重要措施，用户在运动中须严格将心率控制在指定范围；运动处方的效果和注意事项。

4 小结

从公务员人群运动锻炼科学指导需求出发，构建公务员体质运动健康促进决策支持系统。该系统集成了公务员运动健康指导的数据库、知识库、模型库和规则库，为不同年龄、性别、体质状况的公务员人群提供了一个科学的运动健康促进平台，实现运动处方、营养处方、心理调控和生活方式调控为一体的公务员健康促进决策支持系统，为提升公务员人群体质健康水平提供指导和决策支持。

［1］ 赵芳红，刘敏，万国锋，等.北京市公务员超重、肥胖及生活方式调查［J］.中国健康教育，2011，27（2）：87-90

［2］ 文治禄，王曼.健康素质是公务员全面和谐发展的基础［J］.中国行政管理，2008（10）：25-27

［3］ 马佳，李双飞，贺晓红.白领健康促进生活方式现状调查及对策研究［J］.健康教育研究，2011，14（3）：788-790

［4］ 安徽行政学院调查组.中年公务员遭遇健康危机［J］.决策，2010（2）：46-48

［5］ 熊媛，张毅，陈小平，等.跳水训练数据库管理与分析系统设计与应用［J］.体育科学，2004，24（10）：41-42

［6］ 边卫，黄黎.专业运动队信息管理系统的设计与实现［J］.体育科学，2004，24（3）：20-23

［7］ 苗东升.系统科学精要［M］.北京：中国人民大学出版社，2006：298-312

［8］ 高洪深.决策支持系统理论·方法·案例［M］.北京：清华大学出版社，2005：22-58

［9］ 杨善林.智能决策方法与智能决策支持系统［M］.北京：科学出版社，2005：89-130

［10］ 吴卫兵，虞丽娟.运动训练机能监控决策支持系统的构建［J］.上海体育学院学报，2007，31（5）：55-59

［11］ 孙亚男，宁士勇，鲁明羽，等.中医诊疗决策支持系统中的OLAP与DM融合［J］.计算机工程，2006，32（9）：251-252

The Development and Application of Decision Support System for Civil Servants’Physique and Exercise Health Promotion

∥YU Lijuan1，KAO Shujian1，WANG Jihong1，LING Peiliang2，CHEN Peijie1，WU Weibing1，MENG Xianming2

The study，from the needs of scientific guidance for public servants’exercise，establishes the Decision Support System for Civil Servants’Physique and Exercise Health Promotion，where a database of civil servants’individual constitution in terms of their fitness index，medical index and daily behaviors has been built.The decision support system covers 4 sections，that is，exercise prescription，nutrition prescription，psychological control and lifestyle.A case study shows that the system provides a scientific support platform for exercise health promotion of civil servants.Moreover，it can effectively guide them to exercise scientifically and thus improve their physical fitness.

civil servant；decision support system for physique and exercise；development；application

G804

A

1000 -5498（2013）03 -0051 -05

2013 -01 -16；

2013 -03 -01

上海市科委创新行动计划建设资助项目（10490503500）

虞丽娟（1963 -），女，浙江义乌人，上海体育学院教授，博士，博士生导师；Tel：（021）61900521，E- mail：ljyu@shou.edu.cn