CN103830897B - 基于红外传感和物联网技术的智能力量训练器实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于红外传感和物联技术的智能力量训练器实现方法。智能力量训练器包含数据采集传感器单元、显示单元、数据读取单元、数据分析管理系统。训练者开始训练时，首先在数据读取单元上刷一下带有本人ID的RFID卡，训练处方通过无线方式从数据分析管理系统传送到数据读取单元和显示单元，显示在显示单元上，训练者根据显示的训练处方进行训练。数据采集传感器单元实时采集并通过算法求解出负荷、以及负荷运动的速度、次数、组数，显示单元实时对比显示当前的运动参数和训练处方。训练结束后，训练数据通过无线方式传送到数据分析管理系统，数据分析管理系统根据训练结果制定新的训练处方，提升训练计划的科学性和针对性。

Description

基于红外传感和物联网技术的智能力量训练器实现方法

技术领域

本发明涉及一种智能力量训练器实现方法，特别是一种基于红外传感技术和物联技术的智能力量训练器实现方法。

背景技术

从竞技训练的范畴来看，力量训练对大部分项目的运动员竞技成绩起到支撑作用。运动员在进行力量训练时，存在着训练指标难以手工采集、训练行为盲目性、训练计划难以保障等问题，可能会影响整体训练的效果。通过智能力量训练器的研发，在系统界面上实时显示训练时的配重负荷、速度、次数与组数等指标，并与教练员制定的训练计划进行匹配和对照，量化反映运动员的训练情况，综合运动员竞技成绩等因素，优化运动员的训练方案，提高运动员的竞技水平，具有较高的推广价值。

从大众健身的范畴来看，由于生活方式不良造成的疾病如高血压、糖尿病等越来越多，据权威部门统计，截止到2011年，全国的高血压人群已经超过2亿人，20岁以上的糖尿病患者超过9000万。如此庞大的患者不但要承受疾病带来的痛苦，而且也给国家财政带来巨大医药支出负担。众所周知，预防这些疾病的关键是改变现在的不良生活方式，适度增加体育锻炼和体力活动，其中通过力量训练去改善大众的健康水平是重要的方式之一。以糖尿病为例，研究表明，通过力量训练改善骨骼肌内代谢和骨骼肌功能对于控制糖尿病有着重要作用。但是对于已患病的人群来说，盲目进行力量训练更容易造成损伤，结果只能适得其反。利用智能力量训练器，根据锻炼者本身的身体情况制定个性化的运动处方，并在系统的数据指标量化监控下，进行处方和训练的实时调整，使之符合锻炼者的身体需求水平，对于提高大众的健康水平具有十分重要的意义。

目前国内也存在一些与智能力量训练器相关的技术，如利用机械开关检测配重块的技术、采用绳检测配重运动状态的技术以及通过角度传感器检测配重运动速度技术，但是这些技术都存在一个共同的缺点：(1)不能同时采集负荷重量和负荷运动的速度、次数；(2)没有训练指导功能。国外有些厂商生产出一些智能力量训练器产品，例如意大利泰诺健的电子教练系统力量练习器材，电子显示屏可显示运动时间，锻炼次数，所加配重负荷等运动数据并能对训练过程中发力大小进行曲线显示。其技术方案是采用激光测距技术，激光发射和接收装置设计在重块导向轴的上部，激光发射对正重块插销的柄部，通过检测插销柄部的位置确定重块的重量和重块运动的速度。芬兰的HUR公司推出的一系列力量训练产品，负荷采用电磁阻尼方式，通过电子表可控制力量大小以及运动功能的选择。这些产品不但可以采集负荷、速度、组数、次数等数据，而且具有训练指导功能，在电子屏幕上显示下个动作的详细要求，指导训练者按照要求进行科学有针对性的训练；但是这些产品也有其共同缺点：(1)价格昂贵，成本较高，难以普及；(2)训练指导方案非常有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于红外传感和物联网技术的智能力量训练器实现方法，可以实时采集训练者进行力量训练时的负荷、速度、次数、组数等参数，并在显示单元上显示出来，同时进行数据保存，供教练员日后分析；还可以把制定好的训练计划(包括负荷、速度、次数、组数)通过WiFi无线方式从数据分析管理系统传送到数据读取单元，然后在通过PCB总线方式从数据读取单元传送到显示单元，在LCD屏幕上显示出来，指导训练者按照训练方案进行训练。

为了实现上述目的，本发明的方法是：一种基于红外传感和物联网技术的智能力量训练器实现方法，包括：红外数据采集传感器单元、显示单元、数据读取单元、数据分析管理系统。所述红外数据采集传感器单元，包含若干个数据采集单元和一个MCU运算单元，其中每个数据采集单元由一个红外发光二极管和一个红外接收二极管组成；所述显示单元，包含一个LCD显示屏和操作界面；所述的数据读取单元包含一个RFID阅读器、一个WiFi无线模块，一个MCU运算单元及一个数据存储芯片；所述的数据分析管理系统具有管理训练者个人生理参数、训练数据、制定训练处方、与数据读取单元进行数据交互以及分析训练数据等功能。所述红外数据采集传感器单元与所述的显示单元通过导线相连接；所述的显示单元与所述的数据读取单元在同一个PCB上，通过PCB总线方式连接；所述的数据读取单元通过WiFi无线方式与数据分析管理系统进行数据存取交换。红外数据采集传感器单元通过若干个采集单元采集负荷的位置信息，其特征在于：采集单元由一个红外发光二极管和一个红外接收二极管一一对应组成，最下面一采集单元与最下面的重块的水平中心对齐；从下向上，每一采集单元对齐每一块重块的水平中心；插销末端处于发光管与接收管之间。训练者开始练习时，插销随着重块一起运动，插销末端在红外发光二极管与红外接收二极管管之间上下运动，当插销阻挡红外发光二极管时，与此红外发光二极管对应的红外接收二极管就会产生中断信号；红外数据采集传感器单元上的MCU运算单元，根据这些红外接收二极管发出的中断信号及对应的时间，运用相关算法，求解出负荷、速度、次数和组数；这些参数通过导线由红外数据采集传感器传送到显示单元，实时显示在显示单元的LCD显示屏幕上，同时把训练数据通过导线方式存储在数据读取单元上；训练结束后，训练数据通过WiFi无线方式把数据从数据读取单元传送到数据分析管理系统，数据分析管理系统对本次训练进行评估并根据分析结果制定下次训练处方；训练者下次进行训练时，数据分析管理系统首先把训练处方通过WiFi无线方式传送到数据读取单元，然后通过PCB总线方式把训练处方从读取单元传送到显示单元，在LCD显示屏上显示出来，指导训练者进行训练。

所述的数据采集单元与所述的显示单元之间传输的数据是负荷、速度、次数、组数。

本发明的有益效果是：

基于红外传感和物联网技术的智能力量训练器实现方法，红外数据采集传感器单元的主要零件是红外发光二极管和红外接收二极管，价格低廉，通过MCU运算单元对原始信号进行分析处理，通过算法可以准确计算出负荷、以及负荷运动的速度、次数、组数。显示单元实时显示当前的负荷、以及负荷运动的速度、次数、组数，速度以曲线的方式或柱型条的方式显示，令教练员和训练者一目了然；另外，显示单元还可以同时显示当前的速度与训练处方预设的速度，训练者根据预设的速度实时调整自己的训练速度，提高训练效果。数据读取单元，通过WiFi无线方式存取训练的结果和训练处方，把训练数据传送到数据分析管理系统，对训练数据进行科学分析，然后根据分析结果制订新的训练计划，提升了训练计划的科学性和针对性。由于本智能化技术方案结构简单，成本低廉，使用方便，更深受广大教练员及体育爱好者的欢迎。

附图说明

图1是基于红外传感和物联网技术的智能力量训练器实现方法的示意图；

图2是基于红外传感和物联网技术的智能力量训练器实现方法的工作流程图；

其中100是红外数据采集传感器单元；200是显示单元；300是数据读取单元；400是数据分析管理系统。110是红外接收二极管；120是插销；130是红外发光二极管；140是MCU运算单元。

具体实施方式

为方便对本发明的特征、目的及功能有更进一步的认知与了解，下文特将结合说明书附图1和附图2对本发明的细部结构及设计理念进行说明，详细陈述如下：

如附图1中300所指，是数据读取单元，当训练者开始训练时，首先把带有本人ID的RFID卡在数据读取单元300上刷一下，数据读取单元上的RFID阅读器读取到持卡人的ID，然后通过WiFi无线模块，把ID数据传输到数据分析管理系统，数据分析管理系统检索出本ID对应的最新的训练处方，通过WiFi无线方式传送给数据读取单元，数据读取单元接到训练处方后，通过PCB主线传送给显示单元200，显示在显示单元200的LCD显示屏上；训练者根据显示单元显示的训练处方设定的负荷，调整插销的位置，并根据处方设定的次数、组数、速度开始训练；附图1中100所指，是红外数据采集传感器单元，红外数据采集传感器单元垂直插销与重块平行安装，在插销尾部一侧；插销尾端插入到红外发射、接收二极管之间，当重块上下运动时，插销120尾端在红外发光二极管130与红外接收二极管110之间随重块上下切割红外光运动，红外接收二极管发出的中断信息经过MCU运算单元140计算分析求解出速度、负荷、次数、组数，把这些数据经红外数据采集传感器单元100与显示单元200间的导线传送到显示单元，在LCD显示屏上对比显示当前及处方设定的速度、负荷、次数、组数，训练者根据显示，随时调整训练的速度等参数，达到最佳训练效果；训练数据通过PCB总线从显示单元200传送并存放到数据读取单元300上，训练结束后，训练数据通过WiFi无线方式从数据读取单元传送到数据分析管理系统400上，数据分析管理系统对训练数据进行存储分析，并根据分析结果制订新的训练处方，训练者下次进行训练时，训练处方首先通过WiFi无线方式传送到数据读取单元300，然后通过PCB总线方式把训练处方从读取单元传送到显示单元，在LCD显示屏上显示出来，指导训练者根据显示的速度、负荷、次数、组数进行训练。

Claims (7)

1.一种基于红外传感和物联网技术的智能力量训练器实现方法，其特征在于所述智能力量训练器包含四个部分：红外数据采集传感器单元、显示单元、数据读取单元、数据分析管理系统，其中所述红外数据采集传感器单元包含若干个数据采集单元和一个MCU运算单元；所述红外数据采集传感器单元垂直于训练器的插销与训练器的重块平行，并安装于插销的尾部一侧；所述显示单元，包含一个LCD显示屏和操作界面；所述数据读取单元包含一个RFID阅读器、一个WiFi无线模块、一个MCU运算单元及一个数据存储芯片；所述数据分析管理系统具有管理训练者个人生理参数、训练数据、制定训练处方、与数据读取单元进行数据交互以及分析训练数据功能；其方法包括如下步骤：

a)数据读取单元通过RFID阅读器读取带有持卡人ID的RFID卡，获取卡内持卡人的ID，并通过WiFi无线模块，把ID数据传送到数据分析管理系统；

b)数据分析管理系统检索出与所述ID对应的最新的训练信息，并通过无线WiFi传送给数据读取单元；

c)数据读取单元接收到所述训练信息后通过PCB主线传送给显示单元；

d)显示单元在显示屏上显示上述训练信息，训练者基于显示的训练信息进行训练；

e)插销尾端插入到红外数据采集传感器单元的红外发射和红外接收二极管之间，基于重块上下切割红外光，红外接收二极管发出的中断信息通过MCU运算单元计算出实际训练数据；然后传送到显示单元

f)基于显示单元显示的从数据读取单元接收的训练信息和实际训练信息调整训练参数。

2.根据权利要求1所述的智能力量训练器实现方法，所述红外数据采集传感器单元与所述显示单元通过导线相连接。

3.根据权利要求1所述的智能力量训练器实现方法，所述显示单元与所述数据读取单元在同一个PCB上，通过PCB总线方式连接。

4.根据权利要求1所述的智能力量训练器实现方法，所述数据读取单元通过WiFi无线方式与数据分析管理系统进行数据存取交换。

5.根据权利要求1所述的智能力量训练器实现方法，所述红外数据采集传感器单元通过若干个数据采集单元采集负荷运动的信息，所述红外数据采集传感器单元由一个红外发射二极管和一个红外接收二极管组成。

6.根据权利要求1所述的智能力量训练器实现方法，所述红外数据采集传感器单元，最下面一采集单元与最下面的重块的水平中心对齐，从下向上，每一采集单元对齐第一块重块的水平中心；插销末端处于红外发光二极管和红外接收二极管之间。

7.根据权利要求1所述的智能力量训练器实现方法，所述红外数据采集传感器单元，其输出的数据为速度、负荷、次数和组数。