CN108970089B - 基于心率检测的人体训练和智能健身系统 - Google Patents

基于心率检测的人体训练和智能健身系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于心率检测的人体训练和智能健身系统,包括数据输入模块、计划集成模块、大数据模块、数据修正模块、计时模块、心率检测模块、数据观察模块、实时测速模块、距离获取模块、控制器、显示器、存储模块和私人定制模块；所述数据输入模块用于用户输入自己基本信息用，当用户第一次使用本系统不知道如何规划自己的跑步计划时，可通过所述数据输入模块输入自己的基本信息用；本发明通过数据输入模块输入用户的基本信息之后，将其传输到计划集成模块，之后计划集成模块会通过大数据获取大量的健身数据样本，再之后利用计划集成模块根据大量的健身数据样本和用户的基本身体素质信息提供一份初次跑步计划。

Description

基于心率检测的人体训练和智能健身系统
技术领域
本发明属于健身领域，涉及一种基于心率检测的人体训练技术，具体是基于心率检测的人体训练和智能健身系统。
背景技术
健身是一种体育项目，如各种徒手健美操、韵律操、形体操以及各种自抗力动作，体操可以增强力量、柔韧性，增加耐力，提高协调，控制身体各部分的能力，从而使身体强健。如果要达到缓解压力的目的，至少一周锻炼3次。
游泳、快走、慢跑、骑自行车，及一切有氧运动都能锻炼心脏。有氧运动好处多：能锻炼心肺、增强循环系统功能、燃烧脂肪、加大肺活量、降低血压，甚至能预防糖尿病，减少心脏病的发生。美国运动医学院建议，想知道有氧运动强度是否合适，可在运动后测试心率，以达到最高心率的60％—90％为宜。
心率在跑步过程中，能够在一定的程度上反映了跑步的强度、性质、能量代谢和氧气消耗、乳酸积累及机体的疲劳与恢复等等。因此，我们可以利用心率做为跑步的计量标准，以控制跑步的强度、密度和量，使跑步锻炼实现科学化，达到最佳效果。
而当前，跑步为最简单，对场地也没有太多要求的一项健身运动，而且很多人也很喜欢这项运动，但是因为不够专业，或者对人体不够了解的情况下，很少能做到健康科学的去进行跑步健身；而为了解决上述缺陷，现提供一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供基于心率检测的人体训练和智能健身系统。
本发明所要解决的技术问题为：
(1)：如何能够根据心率信息来对用户经过锻炼后身体素质增强的评断；
(2)：如何给不了解的用户提供初次健身计划；
(3)：如何智能的给用户推荐一种能够层层推进的健身计划；且在此过程总如何判定用户是否能够进入下一阶段的锻炼；
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
基于心率检测的人体训练和智能健身系统，包括数据输入模块、计划集成模块、大数据模块、数据修正模块、计时模块、心率检测模块、数据观察模块、实时测速模块、距离获取模块、控制器、显示器、存储模块和私人定制模块；
其中，所述数据输入模块用于用户输入自己基本信息用，当用户第一次使用本系统不知道如何规划自己的跑步计划时，可通过所述数据输入模块输入自己的基本信息用，所述基本信息包括性别、身高、体重、年龄和跑步情况，所述跑步情况为之前的跑步锻炼情况；所述数据输入模块用于将基本信息传输到计划集成模块，所述大数据模块与互联网实时连通，用于获取大量用户的跑步数据，所述计划集成模块用于根据大数据模块对基本信息进行相关处理之后集成初次跑步计划，具体处理步骤如下：
步骤一：获取到基本信息内的性别、身高、体重和年龄情况，结合大数据模块内的当前满足上述信息的所有初学者的跑步计划，将跑步计划标记为待选跑步计划；
步骤二：获取步骤一中初学者的具体信息，具体信息为初学者的跑步情况并将其标记为参考跑步情况；
步骤三：将用户的跑步情况与步骤二中的参考跑步情况进行比对，获取到与用户跑步情况最接近的参考跑步情况，并自动获取该参考跑步情况的待选跑步计划；将待选跑步计划标记为初次跑步计划，所述初次跑步计划为每次跑步的跑步时间；
所述计划集成模块用于将初次跑步计划传输到控制器，所述控制器用于将初次跑步计划传输到显示器，所述显示器接收控制器传输的初次跑步计划并进行实时显示；所述控制器还用于将初次跑步计划传输到存储模块进行实时存储；
其中，所述心率检测模块用于实时监控用户的实时心率信息；所述距离获取模块用于获取每次用户跑步距离；
所述实时测速模块用于实时监测用户锻炼时的移动速度，用户在开始锻炼时会启动所述实时测速模块开始测速；所述实时测速模块用于将移速信息传输到数据观察模块；所述数据观察模块在检测到移速信息超过预设值时判断此时用户开始跑步，所述数据观察模块用于在检测到移速信息低于预设值时判断此时用户停止跑步；所述数据观察模块用于在用户开始跑步时向计时模块传输开始计时信号；
所述心率检测模块用于将实时心率信息传输到数据观察模块，所述实时测速模块用于将移速信息传输到数据观察模块；所述计时模块用于将时间信息传输到数据观察模块；
刚跑步时所述数据观察模块判定此时用户处于观察期，用户处于观察期时每次均按照初次跑步计划进行跑步；所述数据观察模块在观察期时对移速信息、实时心率信息和时间信息做相关处理，具体处理步骤如下：
S1：用户处于观察期的跑步均按照初次跑步计划进行跑步锻炼，当用户第一次跑步时获取跑步的全程移速信息；
S2：用户跑步时，将开始跑步之前的心率信息标记为正常心率U1，获取开始跑步时的时间信息T1；利用心率信息变化情况来衡量用户的身体素质；
S3：获取到本次跑步过程中实时心率信息最高值并将其标记为U2，获取到此时的移速信息V1；同时获取此时对应的时间信息T2；利用公式
Figure GDA0002387000410000041
获取得到跑步心率的增长速度，并将Q标记为用户的运动素质信息；
S4：获取本次跑步结束时的实时心率信息并将其标记为U3，获取此时对应的时间信息并将其标记为T3；
S5：根据公式G＝T3-T1；获取得到本次锻炼时间G；同时通过距离获取模块获取得到本次用户的跑步距离S；所述锻炼时间G与跑步计划内跑步时间保持一致；
S6：同时获取到跑步接收后实时心率信息从U3恢复至正常心率U1时的时间信息，并将其标记为T4；
S7：利用公式
Figure GDA0002387000410000042
获取到此次用户跑步结束后心率信息恢复到正常值的速度P，并将P标记为用户的恢复素质信息；
S8：在观察期内第一次跑步之后，用户跑步每次按照步骤S1～S7获取每一次用户的运动素质信息Qi和恢复素质信息Pi；
S9：利用公式
Figure GDA0002387000410000043
获取得到用户的素质增强值W；
所述数据观察模块用于将素质增强值W传输到控制器，所述数据观察模块用于将锻炼时间G和跑步距离S传输到控制器；所述控制器在W超过预设值时自动获取存储模块内的初次跑步计划，所述控制器用于判定用户脱离观察期处于增强期，所述控制器用于做出指定处理获得增强计划；具体处理步骤如下：
SS1：在上次跑步计划的基础上对于锻炼时间增加预设值G1，将此时的G+G1重新标定为锻炼时间G；
SS2：按照公式S1＝(S/G)*G1+S,得到此时应跑的跑步距离S1，将S1重新标定为跑步距离S；
SS3：按照上述步骤S1-S9，重新获取计算得到用户的最新的素质增强值W，并将该最新的素质增强值W标定为第二素质增强值W；
SS4：当判定得到第二素质增强值W低于预设值时重复上述步骤SS1-SS2,继续增加跑步计划；
SS5：当判定得到第二素质增强值W高于预设值时，判定用户脱离增强期，处于维持期，用户按照最后一次的跑步计划进行跑步锻炼；
所述控制器用于将每一次的跑步计划打上次数标记之后传输到存储模块进行存储；所述控制器还用于将当前的跑步计划传输到显示器进行实时显示；所述控制器还用于将每一次的素质增强值W打上次数标记之后传输到存储模块进行存储。
进一步地，所述私人定制模块用于用户查看自己的跑步计划和每一次的素质增强值，所述私人定制模块用于向控制器传输查询信息，所述查询信息为要查询的第几次的素质增强值和跑步计划；所述控制器用于根据查询信息自动从存储模块获取对应的素质增强值和跑步计划；所述控制器用于将素质增强值和跑步计划传输到显示器进行实时显示。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过数据观察模块获取到相应的数值之后根据公式
Figure GDA0002387000410000051
计算得到用户的运动素质信息Q，利用公式
Figure GDA0002387000410000052
获取得到用户的回复素质信息P；之后利用公式
Figure GDA0002387000410000053
获取得到用户的素质增强值W，通过素质增强值来判定用户身体素质增强的情况；
(2)同时本发明通过数据输入模块输入用户的基本信息之后，将其传输到计划集成模块，之后计划集成模块会通过大数据获取大量的健身数据样本，再之后利用计划集成模块根据大量的健身数据样本和用户的基本身体素质信息提供一份初次跑步计划；
(3)本发明通过控制器的设置，能够根据数据观察模块获取得到的素质增强值，将用户的锻炼分为观察期、增强期和维持期三个阶段；当用户经过观察期的锻炼，素质增强值满足一定值之后，用户进入增强期，之后通过控制器内的相关增强计划给用户进行增强；之后当素质增强值满足预设值之后会自动进入维持期，用户之后的每一次锻炼都会按照最后一次进行锻炼，经过上述三个阶段，用户的身体素质很快就能达到一个理想的状态；本发明简单有效，且易于实用。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的系统框图。
具体实施方式
如图1所示，基于心率检测的人体训练和智能健身系统，包括数据输入模块、计划集成模块、大数据模块、数据修正模块、计时模块、心率检测模块、数据观察模块、实时测速模块、距离获取模块、控制器、显示器、存储模块和私人定制模块；
其中，所述数据输入模块用于用户输入自己基本信息用，当用户第一次使用本系统不知道如何规划自己的跑步计划时，可通过所述数据输入模块输入自己的基本信息用，所述基本信息包括性别、身高、体重、年龄和跑步情况，所述跑步情况为之前的跑步锻炼情况；所述数据输入模块用于将基本信息传输到计划集成模块，所述大数据模块与互联网实时连通，用于获取大量用户的跑步数据，所述计划集成模块用于根据大数据模块对基本信息进行相关处理之后集成初次跑步计划，具体处理步骤如下：
步骤一：获取到基本信息内的性别、身高、体重和年龄情况，结合大数据模块内的当前满足上述信息的所有初学者的跑步计划，将跑步计划标记为待选跑步计划；
步骤二：获取步骤一中初学者的具体信息，具体信息为初学者的跑步情况并将其标记为参考跑步情况；
步骤三：将用户的跑步情况与步骤二中的参考跑步情况进行比对，获取到与用户跑步情况最接近的参考跑步情况，并自动获取该参考跑步情况的待选跑步计划；将待选跑步计划标记为初次跑步计划，所述初次跑步计划为每次跑步的跑步时间；
所述计划集成模块用于将初次跑步计划传输到控制器，所述控制器用于将初次跑步计划传输到显示器，所述显示器接收控制器传输的初次跑步计划并进行实时显示；所述控制器还用于将初次跑步计划传输到存储模块进行实时存储；
其中，所述心率检测模块用于实时监控用户的实时心率信息；所述距离获取模块用于获取每次用户跑步距离；
所述实时测速模块用于实时监测用户锻炼时的移动速度，用户在开始锻炼时会启动所述实时测速模块开始测速；所述实时测速模块用于将移速信息传输到数据观察模块；所述数据观察模块在检测到移速信息超过预设值时判断此时用户开始跑步，所述数据观察模块用于在检测到移速信息低于预设值时判断此时用户停止跑步；所述数据观察模块用于在用户开始跑步时向计时模块传输开始计时信号；
所述心率检测模块用于将实时心率信息传输到数据观察模块，所述实时测速模块用于将移速信息传输到数据观察模块；所述计时模块用于将时间信息传输到数据观察模块；
刚跑步时所述数据观察模块判定此时用户处于观察期，用户处于观察期时每次均按照初次跑步计划进行跑步；所述数据观察模块在观察期时对移速信息、实时心率信息和时间信息做相关处理，具体处理步骤如下：
S1：用户处于观察期的跑步均按照初次跑步计划进行跑步锻炼，当用户第一次跑步时获取跑步的全程移速信息；
S2：用户跑步时，将开始跑步之前的心率信息标记为正常心率U1，获取开始跑步时的时间信息T1；利用心率信息变化情况来衡量用户的身体素质；
S3：获取到本次跑步过程中实时心率信息最高值并将其标记为U2，获取到此时的移速信息V1；同时获取此时对应的时间信息T2；利用公式
Figure GDA0002387000410000081
获取得到跑步心率的增长速度，并将Q标记为用户的运动素质信息；
S4：获取本次跑步结束时的实时心率信息并将其标记为U3，获取此时对应的时间信息并将其标记为T3；
S5：根据公式G＝T3-T1；获取得到本次锻炼时间G；同时通过距离获取模块获取得到本次用户的跑步距离S；所述锻炼时间G与跑步计划内跑步时间保持一致；
S6：同时获取到跑步接收后实时心率信息从U3恢复至正常心率U1时的时间信息，并将其标记为T4；
S7：利用公式
Figure GDA0002387000410000082
获取到此次用户跑步结束后心率信息恢复到正常值的速度P，并将P标记为用户的恢复素质信息；
S8：在观察期内第一次跑步之后，用户跑步每次按照步骤S1～S7获取每一次用户的运动素质信息Qi(i＝1...n)和恢复素质信息Pi(i＝1...n)；
S9：利用公式
Figure GDA0002387000410000083
获取得到用户第i次锻炼后的素质增强值W；
所述数据观察模块用于将素质增强值W传输到控制器，所述数据观察模块用于将锻炼时间G和跑步距离S传输到控制器；所述控制器在W超过预设值时自动获取存储模块内的初次跑步计划，所述控制器用于判定用户脱离观察期处于增强期，所述控制器用于做出指定处理获得增强计划；具体处理步骤如下：
SS1：在上次跑步计划的基础上对于锻炼时间增加预设值G1，将此时的G+G1重新标定为锻炼时间G；
SS2：按照公式S1＝(S/G)*G1+S,得到此时应跑的跑步距离S1，将S1重新标定为跑步距离S；
SS3：按照上述步骤S1-S9，重新获取计算得到用户的最新的素质增强值W，并将该最新的素质增强值W标定为第二素质增强值W；
SS4：当判定得到第二素质增强值W低于预设值时重复上述步骤SS1-SS2,继续增加跑步计划；
SS5：当判定得到第二素质增强值W高于预设值时，判定用户脱离增强期，处于维持期，用户按照最后一次的跑步计划进行跑步锻炼；
所述控制器用于将每一次的跑步计划打上次数标记之后传输到存储模块进行存储；所述控制器还用于将当前的跑步计划传输到显示器进行实时显示；所述控制器还用于将每一次的素质增强值W打上次数标记之后传输到存储模块进行存储；
所述私人定制模块用于用户查看自己的跑步计划和每一次的素质增强值，所述私人定制模块用于向控制器传输查询信息，所述查询信息为要查询的第几次的素质增强值和跑步计划；所述控制器用于根据查询信息自动从存储模块获取对应的素质增强值和跑步计划；所述控制器用于将素质增强值和跑步计划传输到显示器进行实时显示。
基于心率检测的人体训练和智能健身系统，在工作时，首先通过数据输入模块输入用户的基本信息，之后根据用户的基本信息结合大数据模块的若干健身样本信息自动为用户指定一份初次跑步计划，之后指定初次跑步计划之后，利用计时模块记录若干时间节点的时间信息，心率检测模块实时监测用户的心率信息，之后利用数据观察模块计算得到用户在观察期的每一次锻炼的身体素质增强值，之后再素质增强值达到预设值之后进入增强期，且通过控制器按照相应规则给在增强期的用户制定增强计划，同时获取每一次的素质增强值，当素质增强值达到一定的预设值之后，处于维持期，之后每一次都会向用户推荐最后一次跑步计划来进行跑步；
本发明的有益效果为：
(4)本发明通过数据观察模块获取到相应的数值之后根据公式
Figure GDA0002387000410000101
计算得到用户的运动素质信息Q，利用公式
Figure GDA0002387000410000102
获取得到用户的回复素质信息P；之后利用公式
Figure GDA0002387000410000103
获取得到用户的素质增强值W，通过素质增强值来判定用户身体素质增强的情况；
(5)同时本发明通过数据输入模块输入用户的基本信息之后，将其传输到计划集成模块，之后计划集成模块会通过大数据获取大量的健身数据样本，再之后利用计划集成模块根据大量的健身数据样本和用户的基本身体素质信息提供一份初次跑步计划；
(6)本发明通过控制器的设置，能够根据数据观察模块获取得到的素质增强值，将用户的锻炼分为观察期、增强期和维持期三个阶段；当用户经过观察期的锻炼，素质增强值满足一定值之后，用户进入增强期，之后通过控制器内的相关增强计划给用户进行增强；之后当素质增强值满足预设值之后会自动进入维持期，用户之后的每一次锻炼都会按照最后一次进行锻炼，经过上述三个阶段，用户的身体素质很快就能达到一个理想的状态；本发明简单有效，且易于实用。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.基于心率检测的人体训练和智能健身系统,其特征在于，包括数据输入模块、计划集成模块、大数据模块、数据修正模块、计时模块、心率检测模块、数据观察模块、实时测速模块、距离获取模块、控制器、显示器、存储模块和私人定制模块；
其中，所述数据输入模块用于用户输入自己基本信息用，当用户第一次使用本系统不知道如何规划自己的跑步计划时，可通过所述数据输入模块输入自己的基本信息用，所述基本信息包括性别、身高、体重、年龄和跑步情况，所述跑步情况为之前的跑步锻炼情况；所述数据输入模块用于将基本信息传输到计划集成模块，所述大数据模块与互联网实时连通，用于获取大量用户的跑步数据，所述计划集成模块用于根据大数据模块对基本信息进行相关处理之后集成初次跑步计划，具体处理步骤如下：
步骤一：获取到基本信息内的性别、身高、体重和年龄情况，结合大数据模块内的当前满足上述信息的所有初学者的跑步计划，将跑步计划标记为待选跑步计划；
步骤二：获取步骤一中初学者的具体信息，具体信息为初学者的跑步情况并将其标记为参考跑步情况；
步骤三：将用户的跑步情况与步骤二中的参考跑步情况进行比对，获取到与用户跑步情况最接近的参考跑步情况，并自动获取该参考跑步情况的待选跑步计划；将待选跑步计划标记为初次跑步计划，所述初次跑步计划为每次跑步的跑步时间；
所述计划集成模块用于将初次跑步计划传输到控制器，所述控制器用于将初次跑步计划传输到显示器，所述显示器接收控制器传输的初次跑步计划并进行实时显示；所述控制器还用于将初次跑步计划传输到存储模块进行实时存储；
其中，所述心率检测模块用于实时监控用户的实时心率信息；所述距离获取模块用于获取每次用户跑步距离；
所述实时测速模块用于实时监测用户锻炼时的移动速度，用户在开始锻炼时会启动所述实时测速模块开始测速；所述实时测速模块用于将移速信息传输到数据观察模块；所述数据观察模块在检测到移速信息超过预设值时判断此时用户开始跑步，所述数据观察模块用于在检测到移速信息低于预设值时判断此时用户停止跑步；所述数据观察模块用于在用户开始跑步时向计时模块传输开始计时信号；
所述心率检测模块用于将实时心率信息传输到数据观察模块，所述实时测速模块用于将移速信息传输到数据观察模块；所述计时模块用于将时间信息传输到数据观察模块；
刚跑步时所述数据观察模块判定此时用户处于观察期，用户处于观察期时每次均按照初次跑步计划进行跑步；所述数据观察模块在观察期时对移速信息、实时心率信息和时间信息做相关处理，具体处理步骤如下：
S1：用户处于观察期的跑步均按照初次跑步计划进行跑步锻炼，当用户第一次跑步时获取跑步的全程移速信息；
S2：用户跑步时，将开始跑步之前的心率信息标记为正常心率U1，获取开始跑步时的时间信息T1；利用心率信息变化情况来衡量用户的身体素质；
S3：获取到本次跑步过程中实时心率信息最高值并将其标记为U2，获取到此时的移速信息V1；同时获取此时对应的时间信息T2；利用公式
Figure FDA0002387000400000021
获取得到跑步心率的增长速度，并将Q标记为用户的运动素质信息；
S4：获取本次跑步结束时的实时心率信息并将其标记为U3，获取此时对应的时间信息并将其标记为T3；
S5：根据公式G＝T3-T1；获取得到本次锻炼时间G；同时通过距离获取模块获取得到本次用户的跑步距离S；所述锻炼时间G与跑步计划内跑步时间保持一致；
S6：同时获取到跑步接收后实时心率信息从U3恢复至正常心率U1时的时间信息，并将其标记为T4；
S7：利用公式
Figure FDA0002387000400000031
获取到此次用户跑步结束后心率信息恢复到正常值的速度P，并将P标记为用户的恢复素质信息；
S8：在观察期内第一次跑步之后，用户跑步每次按照步骤S1～S7获取每一次用户的运动素质信息Qi和恢复素质信息Pi；
S9：利用公式
Figure FDA0002387000400000032
获取得到用户的素质增强值W；
所述数据观察模块用于将素质增强值W传输到控制器，所述数据观察模块用于将锻炼时间G和跑步距离S传输到控制器；所述控制器在W超过预设值时自动获取存储模块内的初次跑步计划，所述控制器用于判定用户脱离观察期处于增强期，所述控制器用于做出指定处理获得增强计划；具体处理步骤如下：
SS1：在上次跑步计划的基础上对于锻炼时间增加预设值G1，将此时的G+G1重新标定为锻炼时间G；
SS2：按照公式S1＝(S/G)*G1+S,得到此时应跑的跑步距离S1，将S1重新标定为跑步距离S；
SS3：按照上述步骤S1-S9，重新获取计算得到用户的最新的素质增强值W，并将该最新的素质增强值W标定为第二素质增强值W；
SS4：当判定得到第二素质增强值W低于预设值时重复上述步骤SS1-SS2,继续增加跑步计划；
SS5：当判定得到第二素质增强值W高于预设值时，判定用户脱离增强期，处于维持期，用户按照最后一次的跑步计划进行跑步锻炼；
所述控制器用于将每一次的跑步计划打上次数标记之后传输到存储模块进行存储；所述控制器还用于将当前的跑步计划传输到显示器进行实时显示；所述控制器还用于将每一次的素质增强值W打上次数标记之后传输到存储模块进行存储。
2.根据权利要求1所述的基于心率检测的人体训练和智能健身系统，其特征在于，所述私人定制模块用于用户查看自己的跑步计划和每一次的素质增强值，所述私人定制模块用于向控制器传输查询信息，所述查询信息为要查询的第几次的素质增强值和跑步计划；所述控制器用于根据查询信息自动从存储模块获取对应的素质增强值和跑步计划；所述控制器用于将素质增强值和跑步计划传输到显示器进行实时显示。
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