專利名稱：一種便攜式小型運(yùn)動負(fù)荷監(jiān)測設(shè)備及其監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種運(yùn)動監(jiān)測設(shè)備和監(jiān)測方法，尤其涉及的是一種便攜式小型運(yùn)動負(fù)荷監(jiān)測設(shè)備及其監(jiān)控方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前對學(xué)生體育課堂及課外體育活動中負(fù)荷的檢測一般以教師的人工測量為主， 如計(jì)時、計(jì)重、計(jì)次等，當(dāng)以心率測量來檢測運(yùn)動負(fù)荷時，需要教師通過秒表計(jì)時測量1分鐘心率，再利用公式計(jì)算獲得評價(jià)數(shù)據(jù)。該方法在測量心率操作上有誤差，準(zhǔn)確度低，且難以大范圍實(shí)施，不能及時記錄學(xué)生的運(yùn)動負(fù)荷狀況，作為課外鍛煉的數(shù)據(jù)難以核準(zhǔn)與統(tǒng)計(jì)?，F(xiàn)有的計(jì)步器可以為鍛煉者測量健身走的里程與卡路里消耗。運(yùn)動心率表為普通鍛煉者提供了以運(yùn)動心率指標(biāo)為反饋方式，有運(yùn)動強(qiáng)度、運(yùn)動卡路里消耗及最大心率百分比顯示等。這一類測量儀是針對普通人群，功能強(qiáng)大但沒有針對大學(xué)生制定評價(jià)等級，不能做到人表合一，所測數(shù)據(jù)不能作為學(xué)生的考核憑證。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種便攜式小型運(yùn)動負(fù)荷監(jiān)測設(shè)備及其監(jiān)控方法，對大學(xué)生課內(nèi)課外體育鍛煉的運(yùn)動負(fù)荷具有檢測、監(jiān)控功能， 為18-30歲成年人的運(yùn)動負(fù)荷提供具有個性化的運(yùn)動方案。技術(shù)方案本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括單片機(jī)、用于采集用戶脈搏信息的心率傳感器、用于確認(rèn)當(dāng)前用戶信息的指紋讀取模塊、用于存儲用戶數(shù)據(jù)信息的存儲模塊、用于顯示相應(yīng)信息的顯示模塊、用于設(shè)置相應(yīng)功能的按鍵模塊和用于傳送用戶數(shù)據(jù)信息到數(shù)據(jù)庫的無線傳輸模塊，其中單片機(jī)分別與心率傳感器、指紋讀取模塊、存儲模塊、顯示模塊、按鍵模塊和無線傳輸模塊相連。所述監(jiān)測設(shè)備還包括警報(bào)器，所述警報(bào)器和單片機(jī)相連，當(dāng)用戶運(yùn)動時心率超過最大心率的90%時，不僅在顯示模塊上出現(xiàn)警報(bào)標(biāo)記，同時通過語音系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)提醒用戶。所述監(jiān)測設(shè)備還包括電子寵物模塊，所述電子寵物模塊中電子寵物的生長和用戶的有效運(yùn)動時間成正比。指紋讀取模塊用來確認(rèn)當(dāng)前用戶信息，顯示模塊和按鍵模塊提供操作顯示平臺， 用戶可以根據(jù)使用手冊設(shè)置或切換相應(yīng)的功能。心率傳感器用來采集當(dāng)前使用者的脈搏信息，采集的脈搏信息經(jīng)過單片機(jī)運(yùn)算處理后在顯示模塊上顯示，或者存儲起來。同時用戶還可以使用其他功能，如電子寵物功能等。測得的數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊，將用戶的數(shù)據(jù)信息傳送到終端的數(shù)據(jù)庫中。一種便攜式小型運(yùn)動負(fù)荷監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測方法，包括以下步驟(1)預(yù)先設(shè)定用戶身份信息，監(jiān)測設(shè)備根據(jù)用戶身份信息生成用戶最大心率和靶心率范圍，并將上述數(shù)值作為常規(guī)值存儲在存儲模塊中；
(2)通過用戶指紋啟動心率傳感器(2)進(jìn)行測量，測量用戶安靜時的心率、用戶檢驗(yàn)運(yùn)動后測量運(yùn)動心率和1分鐘后心率，根據(jù)安靜時心率確定個人目標(biāo)心率，根據(jù)此時運(yùn)動心率和1分鐘后心率計(jì)算檢驗(yàn)用運(yùn)動后心臟恢復(fù)率，經(jīng)指紋認(rèn)證后將上述數(shù)值作為檢驗(yàn)數(shù)值存儲在存儲模塊中；(3)監(jiān)測設(shè)備采集用戶實(shí)時運(yùn)動中的心率，在任意一個持續(xù)運(yùn)動結(jié)束后立刻通過指紋啟動心率傳感器( 并儲存運(yùn)動心率和1分鐘后心率，所有運(yùn)動結(jié)束后，再次通過指紋啟動心率傳感器O)并將本次運(yùn)動的總時間、平均心率和實(shí)際運(yùn)動后心臟恢復(fù)率作為實(shí)際數(shù)值存儲在存儲模塊(4)中；(4)將步驟(3)中測得的實(shí)際數(shù)值與存儲模塊內(nèi)的常規(guī)值和檢驗(yàn)數(shù)值進(jìn)行比較若平均心率超出個人目標(biāo)心率的上限或者實(shí)際運(yùn)動后心臟恢復(fù)率超出設(shè)定范圍時提醒用戶修定個人目標(biāo)心率；若平均心率在最大心率的90%以上，說明用戶的運(yùn)動負(fù)荷過大， 有安全隱患，警報(bào)器報(bào)警；若平均心率在最大心率的60%以下，說明用戶的運(yùn)動負(fù)荷沒有達(dá)到運(yùn)動效果；若平均心率保持在靶心率范圍內(nèi)，則說明用戶的運(yùn)動負(fù)荷達(dá)到運(yùn)動效果且處于安全有效的心率范圍內(nèi)；(5)將步驟(4)中用戶的數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊傳輸至終端數(shù)據(jù)庫待評。所述步驟(1)中靶心率范圍為最大心率X60% 最大心率X85%，最大心率= 220-用戶年齡。所述運(yùn)動心率=運(yùn)動后即刻測得6秒心率X 10 ;1分鐘后心率=運(yùn)動結(jié)束1分鐘后測得6秒心率X 10 ；運(yùn)動后心臟恢復(fù)率=(運(yùn)動心率-1分鐘后心率)/10。所述步驟O)中檢驗(yàn)運(yùn)動的時間是5 10分鐘，步驟(3)中任意一個持續(xù)運(yùn)動的時間大于或等于30分鐘且小于120分鐘。有益效果本發(fā)明可以實(shí)時處理、顯示和存儲用戶在體育課堂或者課外鍛煉中的運(yùn)動負(fù)荷量，解決人表合一，達(dá)到確認(rèn)數(shù)據(jù)的作用，解決當(dāng)前學(xué)生體育鍛煉中的問題學(xué)生本人及教師有明確數(shù)據(jù)可及時了解鍛煉中運(yùn)動負(fù)荷是否具有有效性；以數(shù)據(jù)作為課堂、課外鍛煉的憑證，由系統(tǒng)自動評價(jià)學(xué)生課堂及課外鍛煉的效果，及時、明了的信息反饋便于使用者自我糾正；不拘泥于某一個運(yùn)動項(xiàng)目、時間和地點(diǎn)，便于學(xué)生以不同的形式參加鍛煉， 有較大的自主權(quán)，既滿足每天一小時體育鍛煉，又解決學(xué)校場館不足的問題；每日提醒使用者保持適當(dāng)運(yùn)動，有利于建立健康的生活方式。


附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。如附圖所示，本實(shí)施例使用時佩戴在用戶的手腕上，包括單片機(jī)1、用于采集用戶脈搏信息的心率傳感器2、用于確認(rèn)當(dāng)前用戶信息的指紋讀取模塊3、用于存儲用戶數(shù)據(jù)信息的存儲模塊4、用于顯示相應(yīng)信息的顯示模塊5、用于設(shè)置相應(yīng)功能的按鍵模塊6、用于傳送用戶數(shù)據(jù)信息到數(shù)據(jù)庫的無線傳輸模塊7、警報(bào)器和電子寵物模塊，其中單片機(jī)1分別與心率傳感器2、指紋讀取模塊3、存儲模塊4、顯示模塊5、按鍵模塊6和無線傳輸模塊7相連，警報(bào)器和單片機(jī)1相連，當(dāng)用戶運(yùn)動時心率超過最大心率的90%時，不僅在顯示模塊5 上出現(xiàn)警報(bào)標(biāo)記，同時通過語音系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)提醒用戶，電子寵物模塊中電子寵物的生長和用戶的有效運(yùn)動時間成正比，整個監(jiān)控設(shè)備的電源是采用電池8供電使用。一種便攜式小型運(yùn)動負(fù)荷監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測方法，包括以下步驟(1)預(yù)先設(shè)定用戶身份信息，監(jiān)測設(shè)備根據(jù)用戶身份信息生成用戶最大心率和靶心率范圍，并將上述數(shù)值作為常規(guī)值存儲在存儲模塊4中；(2)通過用戶指紋啟動心率傳感器2進(jìn)行測量，測量用戶安靜時的心率，用戶通過熱身運(yùn)動等5 10分鐘的檢驗(yàn)運(yùn)動后，測量運(yùn)動心率和1分鐘后心率，根據(jù)安靜時心率確定個人目標(biāo)心率，根據(jù)此時運(yùn)動心率和1分鐘后心率計(jì)算檢驗(yàn)用運(yùn)動后心臟恢復(fù)率，經(jīng)指紋認(rèn)證后將上述數(shù)值作為檢驗(yàn)數(shù)值存儲在存儲模塊4中，檢驗(yàn)數(shù)值可以反映當(dāng)前用戶的身體狀態(tài)，用于在運(yùn)動中與常規(guī)值和實(shí)際數(shù)值進(jìn)行比對，當(dāng)心率或心臟恢復(fù)率異常時提醒修定個人目標(biāo)心率；(3)監(jiān)測設(shè)備采集用戶實(shí)時運(yùn)動中的心率，在任意一個持續(xù)運(yùn)動結(jié)束后立刻通過指紋啟動心率傳感器2并儲存運(yùn)動心率和1分鐘后心率，每項(xiàng)儲存數(shù)據(jù)至少有兩個，所有運(yùn)動結(jié)束后，再次通過指紋啟動心率傳感器2并將本次運(yùn)動的總時間、平均心率和實(shí)際運(yùn)動后恢復(fù)心率作為實(shí)際數(shù)值存儲在存儲模塊4中；通過指紋啟動儲存可再次確認(rèn)數(shù)據(jù)所有人的身份，多次對心率和心臟恢復(fù)率的監(jiān)測可給下一個運(yùn)動負(fù)荷提供調(diào)整依據(jù)；(4)將步驟( 中測得的實(shí)際數(shù)值與存儲模塊4內(nèi)的常規(guī)值和檢驗(yàn)數(shù)值進(jìn)行比較 若平均心率超出個人目標(biāo)心率的上限或者實(shí)際運(yùn)動后心臟恢復(fù)率超出設(shè)定范圍時提醒用戶修定個人目標(biāo)心率；若平均心率在最大心率的90%以上，說明用戶的運(yùn)動負(fù)荷過大，有安全隱患，警報(bào)器報(bào)警；若平均心率在最大心率的60 %以下，說明用戶的運(yùn)動負(fù)荷沒有達(dá)到運(yùn)動效果；若平均心率保持在靶心率范圍內(nèi)，則說明用戶的運(yùn)動負(fù)荷達(dá)到運(yùn)動效果且處于安全有效的心率范圍內(nèi)；以一天為單位，監(jiān)測設(shè)備可累計(jì)有效運(yùn)動時間；以周為單位，監(jiān)測設(shè)備可累計(jì)周有效運(yùn)動次數(shù)(一天有效運(yùn)動時間累計(jì)合計(jì)為一次)；以學(xué)期為單位，監(jiān)測設(shè)備可累計(jì)一學(xué)期有效運(yùn)動次數(shù)；(5)將步驟中用戶的數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊傳輸至終端數(shù)據(jù)庫待評。所述步驟(1)中靶心率范圍為最大心率X60% 最大心率X85%，最大心率= 220-用戶年齡，用戶的身份信息包括性別、年齡、身高、體重、學(xué)期(學(xué)生用戶)、周運(yùn)動次數(shù)、一次有效運(yùn)動時間、目標(biāo)運(yùn)動強(qiáng)度和個人指紋等。所述運(yùn)動心率=運(yùn)動后即刻測得6秒心率X 10 ;1分鐘后心率=運(yùn)動結(jié)束1分鐘后測得6秒的心率X 10 ；運(yùn)動后心臟恢復(fù)率=(運(yùn)動心率-1分鐘后心率)/10。一次有效運(yùn)動時間是指在一天M小時(在一天之內(nèi)只要有鍛煉且平均心率在靶心率之中即可累計(jì)，適用于習(xí)慣分早、晚兩個時間段鍛煉的用戶)內(nèi)，平均心率持續(xù)保持在靶心率范圍，大于或等于30分鐘且小于120分鐘的時間；目標(biāo)運(yùn)動強(qiáng)度是根據(jù)個人心臟功能設(shè)定，評價(jià)指標(biāo)有低強(qiáng)度、中強(qiáng)度和高強(qiáng)度。步驟O)中運(yùn)動心率(次/分)=運(yùn)動后即刻測得6秒心率X 10 ;1分鐘后心率(次/分)=運(yùn)動結(jié)束1分鐘后測得6秒心率X 10 ；(運(yùn)動心率-1分鐘后心率)/10 =運(yùn)
動后心臟恢復(fù)率。
權(quán)利要求
1.一種便攜式小型運(yùn)動負(fù)荷監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，包括單片機(jī)(1)、用于采集用戶脈搏信息的心率傳感器O)、用于確認(rèn)當(dāng)前用戶信息的指紋讀取模塊(3)、用于存儲用戶數(shù)據(jù)信息的存儲模塊G)、用于顯示相應(yīng)信息的顯示模塊(5)、用于設(shè)置相應(yīng)功能的按鍵模塊(6)和用于傳送用戶數(shù)據(jù)信息到數(shù)據(jù)庫的無線傳輸模塊(7)，其中單片機(jī)(1)分別與心率傳感器( 、指紋讀取模塊( 、存儲模塊(4)、顯示模塊( 、按鍵模塊(6)和無線傳輸模塊(7)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式小型運(yùn)動負(fù)荷監(jiān)測設(shè)備，其特征在于所述監(jiān)測設(shè)備還包括警報(bào)器，所述警報(bào)器和單片機(jī)(1)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式小型運(yùn)動負(fù)荷監(jiān)測設(shè)備，其特征在于所述監(jiān)測設(shè)備還包括電子寵物模塊，所述電子寵物模塊中電子寵物的生長和用戶的有效運(yùn)動時間成正比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式小型運(yùn)動負(fù)荷監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟(1)預(yù)先設(shè)定用戶身份信息，監(jiān)測設(shè)備根據(jù)用戶身份信息生成用戶最大心率和靶心率范圍，并將上述數(shù)值作為常規(guī)值存儲在存儲模塊中；(2)通過用戶指紋啟動心率傳感器( 進(jìn)行測量，測量用戶安靜時的心率、用戶檢驗(yàn)運(yùn)動后測量運(yùn)動心率和1分鐘后心率，根據(jù)安靜時心率確定個人目標(biāo)心率，根據(jù)此時運(yùn)動心率和1分鐘后心率計(jì)算檢驗(yàn)用運(yùn)動后心臟恢復(fù)率，經(jīng)指紋認(rèn)證后將上述數(shù)值作為檢驗(yàn)數(shù)值存儲在存儲模塊(4)中；(3)監(jiān)測設(shè)備采集用戶實(shí)時運(yùn)動中的心率，在任意一個持續(xù)運(yùn)動結(jié)束后立刻通過指紋啟動心率傳感器( 并儲存運(yùn)動心率和1分鐘后心率，所有運(yùn)動結(jié)束后，再次通過指紋啟動心率傳感器O)并將本次運(yùn)動的總時間、平均心率和實(shí)際運(yùn)動后心臟恢復(fù)率作為實(shí)際數(shù)值存儲在存儲模塊中；(4)將步驟(3)中測得的實(shí)際數(shù)值與存儲模塊內(nèi)的常規(guī)值和檢驗(yàn)數(shù)值進(jìn)行比較: 若平均心率超出個人目標(biāo)心率的上限或者實(shí)際運(yùn)動后心臟恢復(fù)率超出設(shè)定范圍時提醒用戶修定個人目標(biāo)心率；若平均心率在最大心率的90%以上，說明用戶的運(yùn)動負(fù)荷過大，有安全隱患，警報(bào)器報(bào)警；若平均心率在最大心率的60 %以下，說明用戶的運(yùn)動負(fù)荷沒有達(dá)到運(yùn)動效果；若平均心率保持在靶心率范圍內(nèi)，則說明用戶的運(yùn)動負(fù)荷達(dá)到運(yùn)動效果且處于安全有效的心率范圍內(nèi)；(5)將步驟中用戶的數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊(7)傳輸至終端數(shù)據(jù)庫待評。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的便攜式小型運(yùn)動負(fù)荷監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟(1)中靶心率范圍為最大心率X60% 最大心率X85%，最大心率=220-用戶年齡。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的便攜式小型運(yùn)動負(fù)荷監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測方法，其特征在于，所述運(yùn)動心率=運(yùn)動后即刻測得6秒心率X 10 ;1分鐘后心率=運(yùn)動結(jié)束1分鐘后測得6秒心率X 10 ；運(yùn)動后心臟恢復(fù)率=(運(yùn)動心率-1分鐘后心率)/10。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的便攜式小型運(yùn)動負(fù)荷監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟( 中檢驗(yàn)運(yùn)動的時間是5 10分鐘，步驟(3)中任意一個持續(xù)運(yùn)動的時間大于或等于30分鐘且小于120分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種便攜式小型運(yùn)動負(fù)荷監(jiān)測設(shè)備及其監(jiān)控方法，包括單片機(jī)、用于采集用戶脈搏信息的心率傳感器、用于確認(rèn)當(dāng)前用戶信息的指紋讀取模塊、用于存儲用戶數(shù)據(jù)信息的存儲模塊、用于顯示相應(yīng)信息的顯示模塊、用于設(shè)置相應(yīng)功能的按鍵模塊和用于傳送用戶數(shù)據(jù)信息到數(shù)據(jù)庫的無線傳輸模塊，其中單片機(jī)分別與心率傳感器、指紋讀取模塊、存儲模塊、顯示模塊、按鍵模塊和無線傳輸模塊相連。本發(fā)明可以實(shí)時處理、顯示和存儲用戶在體育課堂或者課外鍛煉中的運(yùn)動負(fù)荷量，解決人表合一，達(dá)到確認(rèn)數(shù)據(jù)的作用，解決當(dāng)前學(xué)生體育鍛煉中的問題。
文檔編號A61B5/22GK102151136SQ20111000170
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月6日
發(fā)明者李海燕, 盛黨紅 申請人:南京工程學(xué)院