CN107736886A - 运用实时心率遥感运动负荷监测与评估方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

一种运用实时心率遥感运动负荷监测与评估方法及其系统，实现对运动员在训练或比赛过程中，通过实时采集、记录运动员心率信息,计算、分析运动员一段时间内部负荷量，并通过软件自动进行分析、评估，从而方便教练员对运动员管理。该系统设备包括运动采集终端、监控分析终端、无线移动基站，其中运动采集终端能够通过无线移动基站、蓝牙或移动4G网与监控分析终端建立通信连接。本发明采用传感器技术、生物检测技术、无线通信技术、数据分析技术等，能够对运动员的运动过程中的心率信息进行实时监测，并依据心率信息自动评估运动员内部负荷量。

Description

运用实时心率遥感运动负荷监测与评估方法及其系统
技术领域
本发明属于体育运动监测应用领域，具体是涉及一种运用实时心率遥感技术对运动员运动过程中运动内部负荷进行监测与评估的方法及其系统。
背景技术
所谓运动负荷，就是人体在运动活动中所承受的生理负荷，它包括负荷强度和负荷量两方面。有研究表明，只有使体育锻炼的运动负荷达到极限的压力下，体力、心理和智力的自然潜力才能得到充分发挥，达到增强体能的目的；但是，运动负荷过大，又容易引起疲劳和损伤。因此，对于生长发育期的运动员，合理安排有效的运动负荷是体育训练中必须解决的主要问题。
目前，传统上最常用到的运动负荷检测方法就是询问法和观察法。询问法，通过询问运动员锻炼后的自我感受，判断运动员承受运动负荷的情况；观察法，教练员通过观察运动员的脸色、表情、喘气、出汗量、反应速度等表现来判断所承受运动负荷的大小。由以上可知，传统的检测方法为主要是通过教练员的眼睛和询问进行事后经验判断，不能通过科学手段对运动员运动负荷数据进行实时监测、分析与评估，在体育运动训练或比赛过程不利于教练员根据现场情况进行科学决策，同时不利于运动员能力提升；伴随着体育产业的发展得到国家各个层面的高度重视，以及科学技术的快速发展，国内高技术体育设备的研发处于加速追赶状态，特别是对运动员训练信息采集、记录及分析逐渐受到重视。
发明内容
本发明目的是通过研制运用实时心率遥感运动负荷监测与评估方法及其系统，实现对运动员在训练或比赛过程中，通过实时采集、记录运动员心率信息,计算、分析运动员一段时间内部负荷量，并通过软件自动进行分析、评估，从而方便教练员对运动员管理，制定针对性训练计划，提高运动训练效果。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种运用实时心率遥感运动负荷监测与评估方法及其系统，它包括运动采集终端、监控分析终端、无线移动基站；所述运动采集终端能够通过无线移动基站、蓝牙或移动4G网与监控分析终端建立通信连接；
所述运动采集终端，用于采集运动员的加速度信息、位移信息及心率信息，同时将采集信息传输至监控分析终端；
所述无线移动基站，用于接收各运动采集终端采集的心率信息及运动信息，并转发给监控分析终端；
所述监控分析终端，用于接收运动员训练或比赛过程中各运动采集终端采集的原始数据，并对原始数据进行解析、计算和分析处理，评估运动员内在负荷大小。
所述运动采集终端，是一种可穿戴设备，通过臂带或背带固定在人体手臂或背部；所述运动采集终端，能够通过不同无线方式与监控分析终端相连接，并将采集心率信息发送至监控分析终端；
所述运动采集终端与监控分析终端无线通信方式，包括采用无线移动基站、蓝牙、移动4G三种方式建立通信数据连接；
所述运动采集终端无线通信方式选择，能够通过人工进行软件选择设定；在运动采集终端与监控分析分析终端设定距离范围时选择无线移动基站或蓝牙无线通信；在运动采集终端与监控分析分析终端超过设定距离范围时选择移动4G进行数据通信。
所述无线移动基站，通过移动可伸缩三角支架进行固定，能够方便安装在室内、室外不同场景下。
所述监控分析终端，采用PAD终端，内部嵌入监控分析软件，能够接收多个运动采集终端发送的不同运动员心率信息，并进行纵向、横向的负荷分析；
所述监控分析软件，包括信息采集模块、数据显示模块、负荷分析模块、负荷评估模块、参数配置模块、数据存储模块；
所述信息采集模块，用于对接收数据信息进行解码并发送至数据显示模块、负荷分析分析模块；
所述数据显示模块，用于显示采集心率信息、运动员负荷信息、负荷分析信息及负荷评估数据信息；
所述负荷分析模块，用于分析运动员一段时间运动的内部负荷量，并通过内部负荷量大小，分析运动员的运动强度；
所述负荷评估模块，用于横向和纵向评估运动员一段时间范围内运动内部负荷；
所述参数配置模块，用于配置运动员基本信息、运动员基础心率信息；
所述数据存储模块，用于存储数据管理。
所述监控分析软件负荷分析模块，通过分析运动员的训练刺激量TRIMP来衡量运动员的内部负荷量；
所述训练刺激量TRIMP，是基于对负荷的精确控制上提出的，训练刺激量TRIMP计算的是运动员所受的实际运动负荷，是运动员对于外部负荷的综合反应；
所述训练刺激量TRIMP＝运动时间*运动强度
所述运动强度＝[(平均心率-基础心率)/(最大心率-基础心率)]*运动员系数；
所述平均心率，在设定时间内所采集运动员心率的平均值；
所述基础心率，指运动员在静止状态下规定时间内测定的心率值；基础心率测定完毕后，通过人工配置在软件基础数据库内；
所述最大心率，在设定时间内所采集运动员心率的最大值；
所述运动员系数＝xeDB，其中x为设置的任意数值；e为自然对数，由人工在软件中预先进行设定；D为类型值，根据男、女运动员类别进行预先设置数值；B为计算值，B＝(平均心率-基础心率)/(最大心率-基础心率)；
所述运动员负荷分析模块，分析项目包括每个运动员在每节训练课的负荷量、在一周时间内的负荷量、一个赛季准备期的负荷量及职业生涯中的负荷量变化；所述运动员负荷分析模块，分析类别包括运动员训练科目分布、运动员每个赛季不同时间分布及不同运动员负荷量分布。
所述监控分析软件负荷评估模块，根据运动员负荷分析结果及设定负荷量基准参数，评估运动员在运动训练或比赛过程中内部负荷量是否超限值，避免运动员运动过度疲劳和运动损伤发生；
所述运动员负荷量基准获取，通过一个正常运动训练周期内采集运动员内部负荷量计算的均值，由人工确认获得。
所述监控分析软件参数配置模块，所配置运动员基本信息包括姓名、性别、年龄、身高、体重；所述运动员基础心率信息，在运动员静止状态下设定时间内测定心率值，由人工确认后配置在软件基础库内。
采用上述技术方案的本发明，它具有以下优点：
(1)本发明采用传感器技术、生物检测技术、无线通信技术、数据分析技术等，能够对运动员的运动过程中的心率信息进行实时监测，并依据心率信息自动评估运动员内部负荷量。
(2)本发明能够以时间段、运动周期、运动类型等方式对运动员内部负荷量进行纵向分析、评估，同时能够对不同运动员内部负荷量进行横向分析、评估，从而方便制定针对性训练计划，提高运动训练效果。
附图说明
图1为本发明的系统结构图。
图2为本发明的监控分析软件结构图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。但是本发明并不仅仅限于这些实施例。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”“包含”等类似词语应当解释为包含的含义，而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1所示，运用实时心率遥感运动负荷监测与评估方法及其系统，它包括运动采集终端、监控分析终端、无线移动基站；所述运动采集终端能够通过无线移动基站、蓝牙或移动4G网与监控分析终端建立通信连接；
所述运动采集终端，用于采集运动员的加速度信息、位移信息及心率信息，同时将采集信息传输至监控分析终端；
所述无线移动基站，用于接收各运动采集终端采集的心率信息及运动信息，并转发给监控分析终端；
所述监控分析终端，用于接收运动员训练或比赛过程中各运动采集终端采集的原始数据，并对原始数据进行解析、计算和分析处理，评估运动员内在负荷大小。
所述运动采集终端，是一种可穿戴设备，通过臂带或背带固定在人体手臂或背部；所述运动采集终端，能够通过不同无线方式与监控分析终端相连接，并将采集心率信息发送至监控分析终端；
所述运动采集终端与监控分析终端无线通信方式，包括采用无线移动基站、蓝牙、移动4G三种方式建立通信数据连接；
所述运动采集终端无线通信方式选择，能够通过人工进行软件选择设定；在运动采集终端与监控分析分析终端设定距离范围时选择无线移动基站或蓝牙无线通信；在运动采集终端与监控分析分析终端超过设定距离范围时选择移动4G进行数据通信。
所述无线移动基站，通过移动可伸缩三角支架进行固定，能够方便安装在室内、室外不同场景下。
所述监控分析终端，采用PAD终端，内部嵌入监控分析软件，能够接收多个运动采集终端发送的不同运动员心率信息，并进行横向、纵向的负荷分析；
如图2所示，监控分析软件包括信息采集模块、数据显示模块、负荷分析模块、负荷评估模块、参数配置模块、数据存储模块；
所述信息采集模块，用于对接收数据信息进行解码并发送至数据显示模块、负荷分析分析模块；
所述数据显示模块，用于显示采集心率信息、运动员负荷信息、负荷分析信息及负荷评估数据信息；
所述负荷分析模块，用于分析运动员一段时间运动的内部负荷量，并通过内部负荷量大小，分析运动员的运动强度；
所述负荷评估模块，用于横向和纵向评估运动员一段时间范围内运动内部负荷；
所述参数配置模块，用于配置运动员基本信息、运动员基础心率信息；
所述数据存储模块，用于存储数据管理。
所述监控分析软件负荷分析模块，通过分析运动员的训练刺激量TRIMP来衡量运动员的内部负荷量；
所述训练刺激量TRIMP，是基于对负荷的精确控制上提出的，训练刺激量TRIMP计算的是运动员所受的实际运动负荷，是运动员对于外部负荷的综合反应；
所述训练刺激量TRIMP＝运动时间*运动强度
所述运动强度＝[(平均心率-基础心率)/(最大心率-基础心率)]*运动员系数；
所述平均心率，在设定时间内所采集运动员心率的平均值；
所述基础心率，指运动员在静止状态下规定时间内测定的心率值；基础心率测定完毕后，通过人工配置在软件基础数据库内；
所述最大心率，在设定时间内所采集运动员心率的最大值；
所述运动员系数＝xeDB，其中x为设置的任意数值；e为自然对数，由人工在软件中预先进行设定；D为类型值，根据男、女运动员类别进行预先设置数值；B为计算值，B＝(平均心率-基础心率)/(最大心率-基础心率)；
所述运动员负荷分析模块，分析项目包括每个运动员在每节训练课的负荷量、在一周时间内的负荷量、一个赛季准备期的负荷量及职业生涯中的负荷量变化；所述运动员负荷分析模块，分析类别包括运动员训练科目分布、运动员每个赛季不同时间分布及不同运动员负荷量分布。
所述监控分析软件负荷评估模块，根据运动员负荷分析结果及设定负荷量基准参数，评估运动员在运动训练或比赛过程中内部负荷量是否超限值，避免运动员运动过度疲劳和运动损伤发生；
所述运动员负荷量基准获取，通过一个正常运动训练周期内采集运动员内部负荷量计算的均值，由人工确认获得。
所述监控分析软件参数配置模块，所配置运动员基本信息包括姓名、性别、年龄、身高、体重；所述运动员基础心率信息，在运动员静止状态下设定时间内测定心率值，由人工确认后配置在软件基础库内。
本发明采用传感器技术、生物检测技术、无线通信技术、数据分析技术等，能够对运动员的运动过程中的心率信息进行实时监测，并依据心率信息自动评估运动员内部负荷量。
本发明能够以时间段、运动周期、运动类型等方式对运动员内部负荷量进行纵向分析、评估，同时能够对不同运动员内部负荷量进行横向分析、评估，从而方便制定针对性训练计划，提高运动训练效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种运用实时心率遥感运动负荷监测与评估方法及其系统，其特征在于，它包括运动采集终端、监控分析终端、无线移动基站；所述运动采集终端能够通过无线移动基站、蓝牙或移动4G网与监控分析终端建立通信连接；
所述运动采集终端，用于采集运动员的加速度信息、位移信息及心率信息，同时将采集信息传输至监控分析终端；
所述无线移动基站，用于接收各运动采集终端采集的心率信息及运动信息，并转发给监控分析终端；
所述监控分析终端，用于接收运动员训练或比赛过程中各运动采集终端采集的原始数据，并对原始数据进行解析、计算和分析处理，评估运动员内在负荷大小。
2.根据权利要求1所述的运用实时心率遥感运动负荷监测与评估方法及其系统，其特征是：所述运动采集终端，是一种可穿戴设备，通过臂带或背带固定在人体手臂或背部；所述运动采集终端，能够通过不同无线方式与监控分析终端相连接，并将采集心率信息发送至监控分析终端；
所述运动采集终端与监控分析终端无线通信方式，包括采用无线移动基站、蓝牙、移动4G三种方式建立通信数据连接；
所述运动采集终端无线通信方式选择，能够通过人工进行软件选择设定；在运动采集终端与监控分析分析终端设定距离范围时选择无线移动基站或蓝牙无线通信；在运动采集终端与监控分析分析终端超过设定距离范围时选择移动4G进行数据通信。
3.根据权利要求1所述的运用实时心率遥感运动负荷监测与评估方法及其系统，其特征是：所述监控分析终端，采用PAD终端，内部嵌入监控分析软件，能够接收多个运动采集终端发送的不同运动员心率信息，并进行负荷分析；
所述监控分析软件，包括信息采集模块、数据显示模块、负荷分析模块、负荷评估模块、参数配置模块、数据存储模块；
所述信息采集模块，用于对接收数据信息进行解码并发送至数据显示模块、负荷分析分析模块；
所述数据显示模块，用于显示采集心率信息、运动员负荷信息、负荷分析信息及负荷评估数据信息；
所述负荷分析模块，用于分析运动员一段时间运动的内部负荷量，并通过内部负荷量大小，分析运动员的运动强度；
所述负荷评估模块，用于横向和纵向评估运动员一段时间范围内运动内部负荷；
所述参数配置模块，用于配置运动员基本信息、运动员基础心率信息；
所述数据存储模块，用于存储数据管理。
4.根据权利要求1所述的运用实时心率遥感运动负荷监测与评估方法及其系统，其特征是：所述监控分析软件负荷分析模块，通过分析运动员的训练刺激量TRIMP来衡量运动员的内部负荷量；
所述训练刺激量TRIMP，是基于对负荷的精确控制上提出的，训练刺激量TRIMP计算的是运动员所受的实际运动负荷，是运动员对于外部负荷的综合反应；
所述训练刺激量TRIMP＝运动时间*运动强度
所述运动强度＝[(平均心率-基础心率)/(最大心率-基础心率)]*运动员系数；
所述平均心率，指在设定时间内所采集运动员心率的平均值；
所述基础心率，指运动员在静止状态下规定时间内测定的心率值；基础心率测定完毕后，通过人工配置在软件基础数据库内；
所述最大心率，在设定时间内所采集运动员心率的最大值；
所述运动员系数＝xeDB，其中x为设置的任意数值；e为自然对数，由人工在软件中预先进行设定；D为类型值，根据男、女运动员类别进行预先设置数值；B为计算值，B＝(平均心率-基础心率)/(最大心率-基础心率)；
所述运动员负荷分析模块，分析项目包括每个运动员在每节训练课的负荷量、在一周时间内的负荷量、一个赛季准备期的负荷量及职业生涯中的负荷量变化；所述运动员负荷分析模块，分析类别包括运动员训练科目分布、运动员每个赛季不同时间分布及不同运动员负荷量分布。
5.根据权利要求1所述的运用实时心率遥感运动负荷监测与评估方法及其系统，其特征是：所述监控分析软件负荷评估模块，根据运动员负荷分析结果及设定负荷量基准参数，评估运动员在运动训练或比赛过程中内部负荷量是否超限值，避免运动员运动过度疲劳和运动损伤发生；
所述运动员负荷量基准获取，通过一个正常运动训练周期内采集运动员内部负荷量计算的均值，由人工确认获得。
6.根据权利要求1所述的运用实时心率遥感运动负荷监测与评估方法及其系统，其特征是：所述监控分析软件参数配置模块，所配置运动员基本信息包括姓名、性别、年龄、身高、体重；所述运动员基础心率信息，在运动员静止状态下设定时间内测定心率值，由人工确认后配置在软件基础库内。
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