CN108364674A - 一种利用运动处方的智能健身指导方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用运动处方完成的智能健身指导方法，包括运动处方设计：采集使用者个人健康数据，生成个性化的运动处方；实时运动指标采集：使用者佩戴智能穿戴设备，实时采集运动数据及生理指标；健身指导：通过分析比对，制定相应的健身指导，通过语音实时反馈使用者。本发明提供了一种智能运动指导的方法，通过实时监测使用者在运动中的各项指标，分析指标与目标值的关系，生成指导建议，并通过语音方式给予提示。使用者在运动过程中及时、方便的了解到当前运动与目标值的差距，快速作出调整，用尽量短的时间，高效完成运动处方任务。建立了一套完整的信息化、系统化的智能健身指导系统平台，使得智能健身指导具备实用性和便捷性。

Description

一种利用运动处方的智能健身指导方法和系统

技术领域

本发明涉及健康管理领域，尤其涉及一种利用运动处方的智能健身指导方法和系统。

背景技术

当今社会，由于工业化、城镇化、人口老龄化、疾病谱变化、生态环境及生活方式变化等因素影响，我国亚健康人群和饱受各类慢病困扰的人群逐年增加，人们已深刻认识到健康的重要性，对健康的关注也越来越强烈。2016年中共中央、国务院印发了《“健康中国2030”规划纲要》，掀起了全民健身健康的新高潮，人们清楚认识到体育锻炼是提高自身健康水平的重要因素。

国内大众对于体育锻炼的认识可以分为三个阶段：

第一阶段：对运动方式、运动量没有明确认识，仅根据个人喜好进行运动，导致很多运动损伤的发生。

第二阶段：经过国家和一些机构的大力宣传推广，健步走逐渐成为一种通用的运动方式。但大家的焦点集中在每天走多少步，有些人按照《中国居民膳食指南》说每天走6000步就好，有些人参考国外的经验，号召大家每天走一万步，还有些人完全按照自己的感觉，每天都达到了2万步到3万步。因此，这种盲目的运动量产生了很多问题，有些人运动量不足，虽然运动了，但效果不明显；有些人运动量比较大，虽然减重有效果，但膝盖受到严重损伤，最终导致无法继续运动。

第三阶段：运动处方阶段。运动处方是指针对个人的身体状况，采用处方的形式规定健身者锻炼的运动方式和运动量的方法。运动处方的运动方式可以因人而异，对“症”下药，但这种方式的实施和监测条件要求很高，只有专业研究机构和研究人员才有条件执行，在普通大众层面知晓率和普及率极低。

经过上述分析发现，虽然体育锻炼方式在不断改进，但有一个问题却一直没有被很好的解决，那就是对于体育锻炼过程的指导。由于体育锻炼过程的不当强度，导致无效运动或运动损伤的案例不胜枚举，现在急需一种方法和系统，不仅能获取到用户运动方式、运动强度，还能实时监测用户在运动过程中的身体指标，并给出及时指导，保证用户花费最少时间，取得最好的锻炼效果。

发明内容

本发明的目的是以运动处方、智能云计算等为基础，设计一套智能健身指导方法，基于用户已有的运动处方数据，实时采集用户运动中的运动及生理指标，及时给予运动反馈，指导用户有效完成运动处方。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种利用运动处方完成的智能健身指导方法，具体包括如下步骤：

1）运动处方设计：采集使用者个人健康数据，生成个性化的运动处方；

2）实时运动指标采集：使用者佩戴智能穿戴设备，实时采集使用者的运动数据及生理指标；

3）健身指导：通过对实时运动数据及生理指标的分析，比对使用者运动处方，制定相应的健身指导，实时对使用者进行相应的运动指导，通过语音实时反馈使用者。

进一步，使用者个人健康数据包括生理数据、生化指标、病史情况。

进一步，运动处方的内容包括运动种类、运动目标、运动强度、运动时间、运动频率、运动进度及注意事项。

进一步，运动处方的运动强度有两种判定方式，分别对应不同运动类型：

a）各种活动类型均可以通过每分钟心脏跳动次数判定运动强度；

b）健走类运动还可以通过每分钟行走的步数判定运动强度；

运动目标包括目标心率、目标步速。

进一步，步骤2）中实时采集运动数据包括：实时步速、总运动时长、总步数、总距离、有效运动时长、有效步数、有效距离、最高步速、最低步速、平均步速；实时采集的生理指标包括：实时心率、最高心率、最低心率、平均心率、总热量。

进一步，有效运动时长指运动处方定义的目标心率或目标步速范围内的运动时长，与总运动时长的比值能真实反映使用者的运动效果；有效步数指在有效运动时长内完成的步数，与总步数的比值能真实反映使用者的运动效果；总热量指运动消耗的热量。

进一步，健身指导及对应的语音反馈为：

运动目标指导，运动初始时，语音播报本次运动的目标心率和/或目标步速，和目标运动时长，方便使用者了解本次运动目标；

实时运动心率指导，当处方为心率处方时，通过对实时运动心率的分析，给出如下指导建议：

a）实时心率低于目标心率范围下限时，播报“低于目标心率，请加速”；

b）实时心率达到目标心率范围时，播报“达到目标心率，请保持”；

c）实时心率超出目标心率范围上限时，播报“超出目标心率，请减速”；

d）实时心率超出最大心率的95%时，播报“当前心率过高，请立即减速”；

实时运动步速指导，当处方为步速处方时，通过对实时运动步速的分析，给出如下指导建议：

a）实时步速低于目标步速范围下限时，播报“低于目标步速，请加速”；

b）实时步速达到目标步速范围时，播报“达到目标步速，请保持”；

c）实时步速超出目标步速范围上限时，播报“超出目标步速，请减速”；

长时间无运动的指导：

a）当检测到使用者在1分钟内距离没有发生变化时，播报“您已1分钟没有运动，是否结束本次运动”

b）当使用者15分钟没有运动时，提示“您已长时间没有运动，本次运动将自动结束”；

阶段运动目标指导，每5分钟提示使用者的阶段运动完成情况，包括总运动时长、有效运动时长、运动距离，语音指导使用者调整下一阶段运动状态；

完成运动目标指导，当运动目标完成时进行提示，并语音建议进行放松整理。

一种利用运动处方的智能健身指导系统，包括健康终端设备、移动终端设备、智能云平台；

健康终端设备，采用智能可穿戴设备，采集使用者在运动过程中的运动数据及身体指标，并将数据传输给移动终端设备；

移动终端设备，运行有 APP 程序，APP 程序通过和可穿戴设备的连接，在运动过程中实时将监测数据传输至智能云平台进行分析存储；通过可视化界面将实时监测数据直观地展示给使用者；接收来自智能云平台的智能指导建议，通过语音方式播放给使用者；

智能云平台存储个人用户健康采集数据、运动处方信息、实时运动数据，以及运动处方评估模型；对移动终端上传的实时运动数据进行分析，匹配相应的健身指导建议；将分析生成的指导方案发送至移动终端设备，指导用户运动。

本发明的有益效果是：

1.本发明提供了一种智能运动指导的方法，通过实时监测使用者在运动中的各项指标，分析指标与目标值的关系，生成指导建议，并通过语音方式给予提示。该方法可以让使用者在运动过程中及时、方便的了解到当前运动与目标值的差距，快速作出调整，用尽量短的时间，高效完成运动处方任务；

2.本发明的应用实现中，通过健康终端设备，移动终端设备和智能云平台相互协同配合，建立了一套完整的信息化、系统化的智能健身指导系统平台，使得智能健身指导具备实用性和便捷性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

运动处方是指导人们有目的、有计划和科学地锻炼的一种方法。运动处方是对从事体育锻炼者，根据医学检查资料（包括体检资料、运动试验、体力测验），按其健康、体力以及心血管等各项功能状况，用处方的形式规定运动种类、运动强度、运动时间及运动频率，提出运动中的注意事项。其特点是目的性强、计划性强、科学性强、针对性强、普及面广。

一种利用运动处方完成的智能健身指导方法，具体包括如下步骤：

1）运动处方设计：采集使用者个人健康数据，使用者个人健康数据包括生理数据、生化指标、病史情况。生成个性化的运动处方；运动处方的内容一般包括运动种类、运动目标、运动强度、运动时间、运动频率、运动进度及注意事项等。

运动强度有两种判定方式，分别对应不同运动类型：

a）心率处方：各种活动类型均可以通过每分钟心脏跳动次数判定运动强度；

b）步速处方健走类运动还可以通过每分钟行走的步数判定运动强度；

运动目标主要包括目标心率、目标步速。目标心率，指通过有氧运动提高心血管循环系统的机能时有效而安全的运动心率，不同的运动目标，有不同的目标心率范围

目标步速，也是基于使用者生理情况制定的有效而安全的步速。

2）实时运动指标采集：使用者佩戴智能穿戴设备，实时采集运动数据及生理指标；

实时采集运动数据包括：实时步速、总运动时长、总步数、总距离、有效运动时长、有效步数、有效距离、最高步速、最低步速、平均步速；实时采集的生理指标包括：实时心率、最高心率、最低心率、平均心率、总热量。

实时心率：单位：次/分钟，每5秒采集一次。

实时步速：单位：步/分钟，每5秒采集一次。

总运动时长：本次运动消耗的时间，精确到秒。

总步数：本次运动完成的步数，适用于健步走、跑步、登山等运动方式，其它运动方式可不采集。

总距离：本次运动完成的距离，单位：公里。距离=步数*步距，步距根据使用者个人的身高进行计算而得。

总热量：本次运动消耗的热量，消耗热量通过运动方式，使用者身高、体重、性别，运动时长等指标计算而得。

例如，已知体重、时间和速度

跑步热量（kcal）＝体重（kg）×运动时间（小时）×指数K

指数K＝30÷速度（分钟/400米）

某人体重60公斤，长跑1小时，速度是3分钟/400米或8公里/小时，那么他跑步过程中消耗的热量＝60×1×30/3=600kcal(千卡)。

有效运动时长：指在运动处方定义的目标心率或目标步速范围内的运动时长，与总运动时长的比值能真实反映使用者的运动效果。

有效步数：指在有效运动时长内完成的步数，与总步数的比值能真实反映使用者的运动效果。

有效距离：指在有效运动时长内完成的距离，与总距离的比值能真实反映使用者的运动效果。

最高/最低/平均心率：运动过程中，使用者心率的极值和平均值。

最高/最低/平均步速：运动过程中，使用者步速的极值和平均值。

3）健身指导：通过对实时运动数据及生理指标的分析，比对使用者运动处方，制定相应的健身指导，实时对使用者进行相应的运动指导，通过语音实时反馈使用者。

健身指导及对应的语音反馈具体包括：

运动目标指导，运动初始时，语音播报本次运动的目标心率和/或目标步速，和目标运动时长，方便使用者了解本次运动目标；

实时运动心率指导，当处方为心率处方时，通过对实时运动心率的分析，给出如下指导建议：

a）实时心率低于目标心率范围下限时，播报“低于目标心率，请加速”；

b）实时心率达到目标心率范围时，播报“达到目标心率，请保持”；

c）实时心率超出目标心率范围上限时，播报“超出目标心率，请减速”；

d）实时心率超出最大心率的95%时，播报“当前心率过高，请立即减速”。

为了达到既能实时指导用户高效运动，同时减少频繁指导对使用者带来骚扰的目标，上述建议的执行，只有当实时心率发生状态变化时，才会播放语音；每条语音在一分钟内只会播放一次。

实时运动步速指导，当处方为步速处方时，通过对实时运动步速的分析，给出如下指导建议：

a）实时步速低于目标步速范围下限时，播报“低于目标步速，请加速”；

b）实时步速达到目标步速范围时，播报“达到目标步速，请保持”；

c）实时步速超出目标步速范围上限时，播报“超出目标步速，请减速”；

为了达到既能实时指导用户高效运动，同时减少频繁指导对使用者带来骚扰的目标，上述建议的执行，只有当实时心率发生状态变化时，才会播放语音；每条语音在一分钟内只会播放一次。

l 长时间无运动的指导：

a）当检测到使用者在1分钟内距离没有发生变化时，播报“您已1分钟没有运动，是否结束本次运动”

b）当使用者15分钟没有运动时，提示“您已长时间没有运动，本次运动将自动结束”；

阶段运动目标指导，每5分钟提示使用者的阶段运动完成情况，包括总运动时长、有效运动时长、运动距离，语音指导使用者调整下一阶段运动状态；

完成运动目标指导，当运动目标完成时进行提示，并语音建议进行放松整理。

为了实现本发明所涉及的智能健身指导方法，需要设计一种利用运动处方的智能健身指导系统，如图1所示，包括健康终端设备、移动终端设备、智能云平台；

健康终端设备，采用智能可穿戴设备，主要用于采集使用者在运动过程中的运动及身体指标，并将数据传输给移动终端设备。

移动终端设备，是带有移动网络的手持计算终端，包含手机，Pad等。运行有 APP程序，主要提供三方面功能：

a）通过和可穿戴设备的连接，在运动过程中实时将监测数据传输至智能云平台进行分析存储；b）通过可视化界面将实时监测数据直观地展示给使用者；c）接收来自智能云平台的智能指导建议，通过语音方式播放给使用者。

智能云平台主要提供数据存储、分析、智能指导方案功能，通过互联网为用户提供个性化的智能服务。存储个人用户健康采集数据、运动处方信息、实时运动数据，以及运动处方评估模型；对移动终端上传的实时运动数据进行分析，匹配相应的健身指导建议；将分析生成的指导方案发送至移动终端设备，指导用户运动。

本发明的使用流程如下：

①首先，使用者通过移动终端APP登录至系统中，系统记录用户的个人信息。

②使用者通过APP登录系统后，将账号和健康终端设备绑定，健康终端设备及设备测量的数据保存在对应账号中，通过网络上传至智能云平台；

③使用者通过网络将已制定好的运动处方下载至绑定账号的移动终端中，移动终端中展示运动任务，包括：运动强度、运动时间、运动频率等；

④使用者佩戴健康终端设备，根据运动处方内容进行运动；

⑤运动过程中，健康终端设备通过近距离无线传输技术，实时将监测数据传输给移动终端；

⑥移动终端采用可视化界面展示监测数据，并通过网络将监测数据传输至智能云平台；

⑦智能云平台对获取到的监测数据进行分析，匹配最适合的指导建议，通过网络发送至移动终端设备；

⑧移动终端通过语音播放模块，将运动指导建议实时播放给用户；

⑨整个使用流程中，第5-8步循环往复，在运动过程中不断给予使用者智能指导。

所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种利用运动处方完成的智能健身指导方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1）运动处方设计：采集使用者个人健康数据，生成个性化的运动处方；

2）实时运动指标采集：使用者佩戴智能穿戴设备，实时采集使用者的运动数据及生理指标；

3）健身指导：通过对实时运动数据及生理指标的分析，比对使用者运动处方，制定相应的健身指导，实时对使用者进行相应的运动指导，通过语音实时反馈使用者。

2.根据权利要求1所述的利用运动处方完成的智能健身指导方法，其特征在于，使用者个人健康数据包括生理数据、生化指标、病史情况。

3.根据权利要求1所述的利用运动处方完成的智能健身指导方法，其特征在于，运动处方的内容包括运动种类、运动目标、运动强度、运动时间、运动频率、运动进度及注意事项。

4.根据权利要求1-3任一所述的利用运动处方完成的智能健身指导方法，其特征在于，运动处方的运动强度有两种判定方式，分别对应不同运动类型：

a）各种活动类型均可以通过每分钟心脏跳动次数判定运动强度；

b）健走类运动还可以通过每分钟行走的步数判定运动强度；

运动目标包括目标心率、目标步速。

5.根据权利要求4所述的利用运动处方完成的智能健身指导方法，其特征在于，步骤2）中实时采集运动数据包括：实时步速、总运动时长、总步数、总距离、有效运动时长、有效步数、有效距离、最高步速、最低步速、平均步速；实时采集的生理指标包括：实时心率、最高心率、最低心率、平均心率、总热量。

6.根据权利要求5所述的利用运动处方完成的智能健身指导方法，其特征在于，有效运动时长指运动处方定义的目标心率或目标步速范围内的运动时长，与总运动时长的比值能真实反映使用者的运动效果；有效步数指在有效运动时长内完成的步数，与总步数的比值能真实反映使用者的运动效果；总热量指运动消耗的热量。

7.根据权利要求6所述的利用运动处方完成的智能健身指导方法，其特征在于，健身指导及对应的语音反馈为：

运动目标指导，运动初始时，语音播报本次运动的目标心率和/或目标步速，和目标运动时长，方便使用者了解本次运动目标；

实时运动心率指导，当运动处方为心率处方时，通过对实时运动心率的分析，给出如下指导建议：

a）实时心率低于目标心率范围下限时，播报“低于目标心率，请加速”；

b）实时心率达到目标心率范围时，播报“达到目标心率，请保持”；

c）实时心率超出目标心率范围上限时，播报“超出目标心率，请减速”；

d）实时心率超出最大心率的95%时，播报“当前心率过高，请立即减速”；

实时运动步速指导，当运动处方为步速处方时，通过对实时运动步速的分析，给出如下指导建议：

a）实时步速低于目标步速范围下限时，播报“低于目标步速，请加速”；

b）实时步速达到目标步速范围时，播报“达到目标步速，请保持”；

c）实时步速超出目标步速范围上限时，播报“超出目标步速，请减速”；

长时间无运动的指导：

a）当检测到使用者在1分钟内距离没有发生变化时，播报“您已1分钟没有运动，是否结束本次运动”

b）当使用者15分钟没有运动时，提示“您已长时间没有运动，本次运动将自动结束”；

阶段运动目标指导，每5分钟提示使用者的阶段运动完成情况，包括总运动时长、有效运动时长、运动距离，语音指导使用者调整下一阶段运动状态；

完成运动目标指导，当运动目标完成时进行提示，并语音建议进行放松整理。

8.一种利用运动处方的智能健身指导系统，其特征在于，包括健康终端设备、移动终端设备、智能云平台；

健康终端设备，采用智能可穿戴设备，采集使用者在运动过程中的运动数据及身体指标，并将数据传输给移动终端设备；

移动终端设备，运行有 APP 程序，APP 程序通过和可穿戴设备的连接，在运动过程中实时将监测数据传输至智能云平台进行分析存储；通过可视化界面将实时监测数据直观地展示给使用者；接收来自智能云平台的智能指导建议，通过语音方式播放给使用者；

智能云平台存储个人用户健康采集数据、运动处方信息、实时运动数据，以及运动处方评估模型；对移动终端上传的实时运动数据进行分析，匹配相应的健身指导建议；将分析生成的指导方案发送至移动终端设备，指导用户运动。