CN107803013A - 智能运动健康数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及健身数据采集技术领域，具体涉及一种智能运动健康数据采集系统。包括用户体型扫描装置、心肺运动能力检测装置、基因检测装置和后台分析系统，所述用户体型扫描装置用来获取用户身体的体态数据和体型数据，同时获取用户身体的成分数据；心肺运动能力检测装置用于检测用户的心肺运动能力，生成用户心肺运动能力数据；基因检测装置用于对用户进行运动基因的检测。本发明提供的智能运动健康数据采集系统，能够解决现有健身舱或健身房由于体测仪器缺失或仅使用电阻式体测仪而引起的体测数据不全面、无法有效地指导用户健身的问题。

Description

智能运动健康数据采集系统

技术领域

本发明涉及健身数据采集技术领域，具体而言，涉及一种智能运动健康数据采集系统。

背景技术

健康的体魄是人们工作和生活的基础，拥有健康的体魄需要人们进行合适且有效的身体锻炼，目前国家已把全民健身上升为了国家战略。

由于每个人所处的年龄阶层不同、所具有的身体体质不同且运动的目的也不尽相同，因而健身的过程应当因人而异，如果不能科学地配制运动项目与运动强度而盲目健身，不仅健身效果有限，还可能产生运动损伤风险。

为了制定个性化运动健身指导方案，就要全面准确了解体育锻炼者的身体机能状况，特别是与运动机能高度相关的心血管、呼吸、肌肉的运动能力及对运动的承受能力，以充分体现运动健身指导方案的个性化特征，确保健身活动的科学、安全、有效。

现有的健身房中通常会配备一个生物电阻式体测仪，用以测量用户的体脂率、肌肉量等数据，然后教练根据这些数据为用户制定健身计划，但是通过这种方式得到的体测结果存在较大的误差，且不够全面，用户不能对自己的身体状态有充分的了解，对于用户的健身的指导意义不大。

发明内容

本发明意在提供一种智能运动健康数据采集系统，能够解决现有健身舱或健身房由于体测仪器缺失或仅使用电阻式体测仪而引起的体测数据不全面、无法有效地指导用户健身的问题。

为了解决上述技术问题，本专利提供如下基础技术方案：

智能运动健康数据采集系统，包括：

用户体型扫描装置，所述用户体型扫描装置用来获取用户身体的体型或/和体态数据，同时获取用户身体的成分数据；

心肺运动能力检测装置，用于检测用户的心肺运动能力，生成用户心肺运动能力数据；

基因检测装置，用于对用户进行运动基因的检测；

后台分析系统，后台分析系统用于对用户体型扫描装置、心肺运动评测装置以及运动基因检测装置的检测结果和数据进行分析，生成检测报告和运动方案；

通信模块，所述通信模块用于实现后台分析系统与用户体型扫描装置、心肺运动评测装置以及运动基因检测装置之间的数据传输。

本发明的工作原理及有益效果为：

本发明技术方案中，通过设置用户体型扫描装置可以快速获取用户身体体态数据、体型数据和用户身体的成分数据，使用户在健身前了解自己的身体状态和存在的问题，有利于用户建立科学的健身目标；用户体型扫描装置检测的是人体静态体型和体态的数据，本发明还通过心肺运动评测装置来评测用户的运动时的心肺能力，进而使用户能够选取适合自己的健身项目，并通过基因检测装置检测用户的运动基因，使用户了解自己的运动潜能，方便用户确定自己的运动类型(爆发力还是耐力型)、有氧能力(最大摄氧量)、运动后恢复速度、恢复所需营养以及受伤风险等，进而指导用户制定合适的健身方案，避免不当健身造成额外伤害。用户可能不了解每一项数据的具体意义，通过后台分析系统对用户数据的分析，生成检测报告并推荐合适和运动方案，减少用户的盲目性，快速帮助用户建立健身计划。

本发明技术方案通过用户体型扫描装置、心肺运动评测装置、运动基因检测装置，从用户身体当前状态、身体运动能力以及身体的先天基因三个角度，对用户由外向内，由静态到动态进行全方位地体测，有利于用户快速确定健身目标、健身方案和健身项目。

进一步，所述用户体型扫描装置包括生物电阻式体测仪、图像采集装置、显示设备以及输入设备，所述生物电阻式体测仪用来检测用户身体成分数据，所述图像采集装置用来获取用户的体态图像和动态运动图像，所述显示设备用来显示问卷，所述显示设备还用于指示用户做出要求的姿势和动作，所述输入设备用于用户输入问卷答案，所述后台分析系统通过用户的体态图像、动态运动图像和输入的问卷答案来获取用户的体态数据。

通过图像采集装置采集用户体态图像和动态运动图像，云端后台分析系统通过图像识别以及动作识别的方式对用户的体态做出判断，通过使用问卷，使用户回答预设的问题，可以了解更多用户的信息，如生活习惯、工作种类，可以使用户的数据更加全面丰富，提高云端分析结果的准确度，通过问卷调查和体态图像的方式获取用户的体态数据，部署更加简单，有利于大范围使用。

进一步，所述图像采集装置包括摄像头和背景板，所述背景板上绘有由水平方向线条和竖直方向线条组成的方格。

方格可以为后台分析系统的图像识别或动作识别提供参考，提高判断结果准确度。

进一步，所述图像采集装置还包括踩踏板、步进电机以及控制器，所述踩踏板用于标识用户拍摄站立的位置，所述步进电机用于带动踩踏板旋转，所述控制器用于控制摄像头拍摄，所述控制器能够在控制摄像头拍摄体态图像后控制步进电机旋转。

进一步，所述用户体型扫描装置为3D体型扫描装置，所述3D体型扫描装置用来获取用户身体的3D影像，同时生成用户身体成分数据。

通过扫描获取3D影像更加全面，相比采用照片来判断体态问题，使用3D影像更加精准，通过人体体型测算用户体型数据，相比于生物电阻式的体测仪，3D体型扫描装置的数据输出不易受到水分摄入、餐食和运动状态的影响，更加精准。

进一步，所述检测报告包括身体功能综合评估报告和健康风险评估报告，所述运动方案包括运动建议方案、针对性训练计划、矫正康复方案和辅助方案，所述辅助方案包括营养方案和作息方案。

矫正康复方案可以指导用户矫正身形体态，避免用户在未矫正体态的情形下进行健身而导致体态问题加重，通过辅助方案给用户合理的饮食营养方案和作息方案，减少用户运动疲劳，提高用户运动恢复速度，增强健身效果。

进一步，还包括柔韧度与平衡性检测装置和肌肉力量检测装置，所述柔韧性与平衡性检测装置包括显示器、摄像头和动作分析模块，所述显示器用于引导用户做出指定动作以及显示检测结果，所述摄像头用于采集用户动作，所述动作分析模块用于从用户动作中分析用户的柔韧度和平衡性。

通过柔韧度与平衡性检测装置以及肌肉力量检测装置可以检测用户的柔韧度、平衡性以及肌肉力量，便于后台分析系统在制定运动计划时选择适合用户的运动项目和类型，减少运动风险。

进一步，所述心肺运动评测装置包括装置主体，所述装置主体上设置有气体采集器、心电采集器、运动血压监测器、运动血氧采集器和分析计算机，所述气体采集器、心电采集器、运动血压监测器和运动血氧采集器通过数据线连接到分析计算机上，所述气体采集器包括涡轮流量传感器、氧浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、湿度传感器、气压传感器和温度传感器，所述涡轮流量传感器用于检测用户呼出气体的流量，氧浓度传感器用于检测氧气浓度、二氧化碳浓度传感器用于检测气体二氧化碳浓度、湿度传感器用于检测气体湿度、气压传感器用于检测气体气压，温度传感器用于检测气体温度，分析计算机用于根据这些数据生成用户心肺运动能力的评估结果。

通过各个传感器，精准的获取用户运动评测时的心肺功能参数，更加精确。

进一步，所述心肺运动评测装置包括心率采集器、智能手环以及分析计算机，智能手环以及心率采集器均与分析计算机数据连接，智能手环用来指示用户进行与心肺运动评测相关的运动，所述心率采集器为心率带、心率手环、心率臂带中的一种，心率采集器用于实时获取用户运动时的心率、血压和温度，智能手环还用来获取用户运动时的脉搏，分析计算机用于根据这些数据生成用户心肺运动能力的评估结果。

通过心率采集器和智能手环来检测用户的心肺参数，比使用多个传感器组合检测更加简便，部署成本更低，心率采集器和智能手环可以使用现有的成品，维护更加方便。

进一步，所述基因检测装置采用实时荧光定量PCR检测仪。

可以实现实时自动化基因检测，检测所需时间短，快速生产检测结果。

附图说明

图1为本发明智能运动健康数据采集系统实施例一中的逻辑框图；

图2为本发明智能运动健康数据采集系统实施例一中的心肺运动评测装置的逻辑框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

实施例一

如图1所示，本实施例的智能运动健康数据采集系统包括：

用户体型扫描装置，用户体型扫描装置用来获取用户身体的体态数据，同时获取用户身体的成分数据；

心肺运动能力检测装置，心肺运动能力检测装置用于检测用户的心肺运动能力，生成用户心肺运动能力数据。

基因检测装置，基因检测装置用于对用户进行运动基因的检测；

柔韧度与平衡性检测装置，柔韧度与平衡性检测装置用来检测用户的身体柔韧性；

肌肉力量检测装置，肌肉力量检测装置用来检测用户肌肉力量。

具体的，本实施例中，用户体型扫描装置包括生物电阻式体测仪、图像采集装置、显示设备以及输入设备，生物电阻式体测仪用来检测用户身体成分数据，图像采集装置用来获取用户的体态图像和动态运动图像，显示设备用来指示用户做出要求的动作以及显示问卷，输入设备用于用户输入问卷答案，后台分析系统通过用户的体态图像、动态运动图像和输入的问卷答案来获取用户的体态数据；

图像采集装置包括摄像头和背景板，背景板上绘有由水平方向线条和竖直方向线条组成的方格。图像采集装置还包括踩踏板、步进电机以及控制器，踩踏板用于标识用户拍摄站立的位置，步进电机用于带动踩踏板旋转，控制器用于控制摄像头拍摄，控制器能够在控制摄像头拍摄体态图像后控制步进电机旋转90度。

柔韧度与平衡性检测装置包括显示器、摄像头和动作分析模块，显示器用于引导用户做出指定动作以及显示检测结果，摄像头用于采集用户动作，显示器、摄像头可以使用用户提醒扫描装置的图像采集装置和显示设备，动作分析模块用于从用户动作中分析用户的柔韧度和平衡性，动作分析模块采用图像识别算法，识别用户动作，并与预先存储的标准动作对比，进而判断用户的柔韧度和平衡性，如显示器指示用户做出坐位体前屈的动作，通过图像识别算法检测用户手向前推的距离，然后通过与标准动作进行比较，生成相应的评分；

肌肉力量检测装置可以采用现有的肌肉力量检测装置，肌肉力量检测装置用于检测用户肌肉耐力，本实施例中，肌肉力量的检测装置可以和柔韧度与平衡性检测装置共用一套装置，通过显示器指示用户做出一定的动作，如俯卧撑、仰卧起坐等，通过摄像头和动作分析模块分析用户的动作并记录个数，然后由后台分析系统根据用户的体重以及相应动作的个数来计算用户的肌肉耐力参数，为了更全面的检测肌肉力量，还可以检测肌肉爆发力，肌肉爆发力主要通过瞬间产生的力量大小来判定，如举起多大重量的哑铃等。

还包括通信模块和后台分析系统，后台分析系统用于对用户体型扫描装置、心肺运动评测装置以及运动基因检测装置的检测结果和数据进行分析，生成检测报告并推荐运动方案，通信模块用于实现后台分析系统与用户体型扫描装置、心肺运动评测装置、运动基因检测装置、柔韧度与平衡性检测装置以及肌肉力量检测装置之间的数据传输。

后台分析系统包括数据库和分析匹配模块，数据库存储有系统所需的所有业务数据，如每个用户的用户数据，包括基本信息、检测结果、运动方案等，还包括用于健康分析的各种数据，如各个年龄段的正常人体的标准数据模型，各种疾病的数据范围，针对于各种检测结果和疾病的运动建议方案、针对性训练计划、矫正康复方案作息方案、饮食营养方案等，分析匹配模块根据用户的基本信息选取系统中相应的模型，并将系统获取的用户体型扫描、心肺运动评测、基因检测、柔韧度与平衡性检测以及肌肉力量检测这几个方面的数据与标准数据模型的各项数据进行对比，判断用户各项数据是否合格，并根据相应的疾病的数据范围，判断用户是否存在一些疾病，如根据用户两肩高度差值与数据库中设定的范围判断用户是否患有斜肩，根据这些判断结果出具检测报告，具体为身体功能综合评估报告和健康风险评估报告，并根据判断的结果，从数据库中选取相应的运动建议方案、针对性训练计划、矫正康复方案作息方案、饮食营养方案等。

心肺运动评测装置可以采用市场上成熟的心肺运动评测系统，其结构框架通常如图2所示，包括装置主体，装置主体上设置有气体采集器、心电采集器、运动血压监测器、运动血氧采集器和分析计算机，所述气体采集器、心电采集器、运动血压监测器和运动血氧采集器通过数据线连接到分析计算机上，所述气体采集器包括涡轮流量传感器、氧浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、湿度传感器、气压传感器和温度传感器，优选的，还可以为心肺运动评测装置配备一台跑步机。

气体采集器、心电采集器、运动血压监测器、运动血氧采集器通常集成到一起，采用便携结构方式，可穿戴在测试者身上，气体采集器采集用户呼出的空气，并分别由涡轮流量传感器、氧浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、湿度传感器、气压传感器和温度传感器检测呼出气体的流量、氧气浓度、二氧化碳浓度、湿度、气压以及温度。

心电采集器采集用户运动过程中的心电图，运动血氧采集器用于采集人体的血氧饱和度信息，运动血压监测器用来检测用户运动过程中的血压状态，分析计算机通过收集用户运动过程中的各个传感器的检测结果，并统计分析出被检测用户的身体心肺功能参数，如每分通气量、呼吸频率、潮气量、脉搏、血压、血氧、O2浓度、CO2浓度、十二导联心电图等，教练或用户可以根据这些心肺功能参数为自己制定合适的健身方案。

本发明的另一个实施例中，采用心率采集器和智能手环来检测用户的心肺参数，心率采集器为心率带、心率手环、心率臂带中的一种，相比使用多个传感器组合检测心肺运动功能更加简便，部署成本更低，心率采集器和智能手环可以使用现有的成品，维护更加方便。

运动基因检测装置采用现有的快速实时荧光定量PCR检测仪，其可以快速实时进行基因检测并出具报告，通过运动基因检测装置可以得到用户先天的身体状态，确定用户的运动类型(爆发力还是耐力型)、有氧能力(最大摄氧量)、运动后恢复速度、恢复所需营养、受伤风险等，帮助用户和教练找到更加适合用户的运动方式，降低用户运动风险。

通过用户体型扫描装置、心肺运动评测装置、运动基因检测装置可以实现对用户由外向内，由静态到动态的全方位体测，帮助用户快速确定健身目标、健身方案、健身项目。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于本实施例中，用户体型扫描装置为3D体型扫描装置，3D体型扫描装置用来获取用户身体的3D影像，同时生成用户身体成分数据，包括体重指数、体格构成、体脂率、肌肉量等，3D体型扫描装置采用现有的3D体型追踪仪，其可以通过扫描快速建立用户3D图像，并通过BDA体成分算法分析用户身体成分数据如脂肪比例、肌肉量等，相比于使用生物电阻式体测仪器，BDA体成分算法的结果不受用户当前状态的影响，更加准确，还可以快速判断用户体态，方便教练和用户定制恰当合适的体态矫正方案和健身目标。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.智能运动健康数据采集系统，其特征在于：包括：

用户体型扫描装置，所述用户体型扫描装置用来获取用户身体的体型数据或/和体态数据，同时获取用户身体的成分数据；

心肺运动能力检测装置，用于检测用户的心肺运动能力，生成用户心肺运动能力数据；

基因检测装置，用于对用户进行运动基因的检测；

后台分析系统，后台分析系统用于对用户体型扫描装置、心肺运动评测装置以及运动基因检测装置的检测结果和数据进行分析，生成检测报告和运动方案；

通信模块，所述通信模块用于实现后台分析系统与用户体型扫描装置、心肺运动评测装置以及运动基因检测装置之间的数据传输。

2.如权利要求1所述的智能运动健康数据采集系统，其特征在于：所述用户体型扫描装置包括生物电阻式体测仪、图像采集装置、显示设备以及输入设备，所述生物电阻式体测仪用来检测用户身体成分数据，所述图像采集装置用来获取用户的体态图像和动态运动图像，所述显示设备用来显示问卷，所述显示设备还用于指示用户做出要求的姿势和动作，所述输入设备用于用户输入问卷答案，所述后台分析系统通过用户的体态图像、动态运动图像和输入的问卷答案来获取用户的体态数据。

3.如权利要求2所述的智能运动健康数据采集系统，其特征在于：所述图像采集装置包括摄像头和背景板，所述背景板上绘有由水平方向线条和竖直方向线条组成的方格。

4.如权利要求3所述的智能运动健康数据采集系统，其特征在于：所述图像采集装置还包括踩踏板、步进电机以及控制器，所述踩踏板用于标识用户拍摄站立的位置，所述步进电机用于带动踩踏板旋转，所述控制器用于控制摄像头拍摄，所述控制器能够在控制摄像头拍摄体态图像后控制步进电机旋转。

5.如权利要求1所述的智能运动健康数据采集系统，其特征在于：所述用户体型扫描装置为3D体型扫描装置，所述3D体型扫描装置能够扫描用户身体的3D影像，进而获取用户的体型数据和体态数据，同时生成用户身体成分数据。

6.如权利要求1所述的智能运动健康数据采集系统，其特征在于：所述检测报告包括身体功能综合评估报告和健康风险评估报告，所述运动方案包括运动建议方案、针对性训练计划、矫正康复方案和辅助方案，所述辅助方案包括营养方案和作息方案。

7.如权利要求1所述的智能运动健康数据采集系统，其特征在于：还包括柔韧度与平衡性检测装置和肌肉力量检测装置，所述柔韧性与平衡性检测装置包括显示器、摄像头和动作分析模块，所述显示器用于引导用户做出指定动作以及显示检测结果，所述摄像头用于采集用户动作，所述动作分析模块用于从用户动作中分析用户的柔韧度和平衡性。

8.如权利要求1至7任一项所述的智能运动健康数据采集系统，其特征在于：所述心肺运动评测装置包括装置主体，所述装置主体上设置有气体采集器、心电采集器、运动血压监测器、运动血氧采集器和分析计算机，所述气体采集器、心电采集器、运动血压监测器和运动血氧采集器通过数据线连接到分析计算机上，所述气体采集器包括涡轮流量传感器、氧浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、湿度传感器、气压传感器和温度传感器，所述涡轮流量传感器用于检测用户呼出气体的流量，氧浓度传感器用于检测氧气浓度、二氧化碳浓度传感器用于检测气体二氧化碳浓度、湿度传感器用于检测气体湿度、气压传感器用于检测气体气压，温度传感器用于检测气体温度，分析计算机用于根据这些数据生成用户心肺运动能力的评估结果。

9.如权利要求1至7任一项所述的智能运动健康数据采集系统，其特征在于：所述心肺运动评测装置包括心率采集器、智能手环以及分析计算机，智能手环以及心率采集器均与分析计算机数据连接，智能手环用来指示用户进行与心肺运动评测相关的运动，所述心率采集器为心率带、心率手环、心率臂带中的一种，心率采集器用于实时获取用户运动时的心率、血压和温度，智能手环还用来获取用户运动时的脉搏，分析计算机用于根据这些数据生成用户心肺运动能力的评估结果。

10.如权利要求9所述的智能运动健康数据采集系统，其特征在于：所述基因检测装置采用实时荧光定量PCR检测仪。