专利名称：一种便携式小型运动负荷监测设备及其监控方法
技术领域：
本发明涉及的是一种运动监测设备和监测方法，尤其涉及的是一种便携式小型运动负荷监测设备及其监控方法。
背景技术：
当前对学生体育课堂及课外体育活动中负荷的检测一般以教师的人工测量为主， 如计时、计重、计次等，当以心率测量来检测运动负荷时，需要教师通过秒表计时测量1分钟心率，再利用公式计算获得评价数据。该方法在测量心率操作上有误差，准确度低，且难以大范围实施，不能及时记录学生的运动负荷状况，作为课外锻炼的数据难以核准与统计。现有的计步器可以为锻炼者测量健身走的里程与卡路里消耗。运动心率表为普通锻炼者提供了以运动心率指标为反馈方式，有运动强度、运动卡路里消耗及最大心率百分比显示等。这一类测量仪是针对普通人群，功能强大但没有针对大学生制定评价等级，不能做到人表合一，所测数据不能作为学生的考核凭证。
发明内容
发明目的本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种便携式小型运动负荷监测设备及其监控方法，对大学生课内课外体育锻炼的运动负荷具有检测、监控功能， 为18-30岁成年人的运动负荷提供具有个性化的运动方案。技术方案本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括单片机、用于采集用户脉搏信息的心率传感器、用于确认当前用户信息的指纹读取模块、用于存储用户数据信息的存储模块、用于显示相应信息的显示模块、用于设置相应功能的按键模块和用于传送用户数据信息到数据库的无线传输模块，其中单片机分别与心率传感器、指纹读取模块、存储模块、显示模块、按键模块和无线传输模块相连。所述监测设备还包括警报器，所述警报器和单片机相连，当用户运动时心率超过最大心率的90%时，不仅在显示模块上出现警报标记，同时通过语音系统发出警报提醒用户。所述监测设备还包括电子宠物模块，所述电子宠物模块中电子宠物的生长和用户的有效运动时间成正比。指纹读取模块用来确认当前用户信息，显示模块和按键模块提供操作显示平台， 用户可以根据使用手册设置或切换相应的功能。心率传感器用来采集当前使用者的脉搏信息，采集的脉搏信息经过单片机运算处理后在显示模块上显示，或者存储起来。同时用户还可以使用其他功能，如电子宠物功能等。测得的数据通过无线传输模块，将用户的数据信息传送到终端的数据库中。一种便携式小型运动负荷监测设备的监测方法，包括以下步骤(1)预先设定用户身份信息，监测设备根据用户身份信息生成用户最大心率和靶心率范围，并将上述数值作为常规值存储在存储模块中；
(2)通过用户指纹启动心率传感器(2)进行测量，测量用户安静时的心率、用户检验运动后测量运动心率和1分钟后心率，根据安静时心率确定个人目标心率，根据此时运动心率和1分钟后心率计算检验用运动后心脏恢复率，经指纹认证后将上述数值作为检验数值存储在存储模块中；(3)监测设备采集用户实时运动中的心率，在任意一个持续运动结束后立刻通过指纹启动心率传感器( 并储存运动心率和1分钟后心率，所有运动结束后，再次通过指纹启动心率传感器O)并将本次运动的总时间、平均心率和实际运动后心脏恢复率作为实际数值存储在存储模块(4)中；(4)将步骤(3)中测得的实际数值与存储模块内的常规值和检验数值进行比较若平均心率超出个人目标心率的上限或者实际运动后心脏恢复率超出设定范围时提醒用户修定个人目标心率；若平均心率在最大心率的90%以上，说明用户的运动负荷过大， 有安全隐患，警报器报警；若平均心率在最大心率的60%以下，说明用户的运动负荷没有达到运动效果；若平均心率保持在靶心率范围内，则说明用户的运动负荷达到运动效果且处于安全有效的心率范围内；(5)将步骤(4)中用户的数据通过无线传输模块传输至终端数据库待评。所述步骤(1)中靶心率范围为最大心率X60% 最大心率X85%，最大心率= 220-用户年龄。所述运动心率=运动后即刻测得6秒心率X 10 ;1分钟后心率=运动结束1分钟后测得6秒心率X 10 ；运动后心脏恢复率=(运动心率-1分钟后心率)/10。所述步骤O)中检验运动的时间是5 10分钟，步骤(3)中任意一个持续运动的时间大于或等于30分钟且小于120分钟。有益效果本发明可以实时处理、显示和存储用户在体育课堂或者课外锻炼中的运动负荷量，解决人表合一，达到确认数据的作用，解决当前学生体育锻炼中的问题学生本人及教师有明确数据可及时了解锻炼中运动负荷是否具有有效性；以数据作为课堂、课外锻炼的凭证，由系统自动评价学生课堂及课外锻炼的效果，及时、明了的信息反馈便于使用者自我纠正；不拘泥于某一个运动项目、时间和地点，便于学生以不同的形式参加锻炼， 有较大的自主权，既满足每天一小时体育锻炼，又解决学校场馆不足的问题；每日提醒使用者保持适当运动，有利于建立健康的生活方式。
附图是本发明的结构示意图。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。如附图所示，本实施例使用时佩戴在用户的手腕上，包括单片机1、用于采集用户脉搏信息的心率传感器2、用于确认当前用户信息的指纹读取模块3、用于存储用户数据信息的存储模块4、用于显示相应信息的显示模块5、用于设置相应功能的按键模块6、用于传送用户数据信息到数据库的无线传输模块7、警报器和电子宠物模块，其中单片机1分别与心率传感器2、指纹读取模块3、存储模块4、显示模块5、按键模块6和无线传输模块7相连，警报器和单片机1相连，当用户运动时心率超过最大心率的90%时，不仅在显示模块5 上出现警报标记，同时通过语音系统发出警报提醒用户，电子宠物模块中电子宠物的生长和用户的有效运动时间成正比，整个监控设备的电源是采用电池8供电使用。一种便携式小型运动负荷监测设备的监测方法，包括以下步骤(1)预先设定用户身份信息，监测设备根据用户身份信息生成用户最大心率和靶心率范围，并将上述数值作为常规值存储在存储模块4中；(2)通过用户指纹启动心率传感器2进行测量，测量用户安静时的心率，用户通过热身运动等5 10分钟的检验运动后，测量运动心率和1分钟后心率，根据安静时心率确定个人目标心率，根据此时运动心率和1分钟后心率计算检验用运动后心脏恢复率，经指纹认证后将上述数值作为检验数值存储在存储模块4中，检验数值可以反映当前用户的身体状态，用于在运动中与常规值和实际数值进行比对，当心率或心脏恢复率异常时提醒修定个人目标心率；(3)监测设备采集用户实时运动中的心率，在任意一个持续运动结束后立刻通过指纹启动心率传感器2并储存运动心率和1分钟后心率，每项储存数据至少有两个，所有运动结束后，再次通过指纹启动心率传感器2并将本次运动的总时间、平均心率和实际运动后恢复心率作为实际数值存储在存储模块4中；通过指纹启动储存可再次确认数据所有人的身份，多次对心率和心脏恢复率的监测可给下一个运动负荷提供调整依据；(4)将步骤( 中测得的实际数值与存储模块4内的常规值和检验数值进行比较 若平均心率超出个人目标心率的上限或者实际运动后心脏恢复率超出设定范围时提醒用户修定个人目标心率；若平均心率在最大心率的90%以上，说明用户的运动负荷过大，有安全隐患，警报器报警；若平均心率在最大心率的60 %以下，说明用户的运动负荷没有达到运动效果；若平均心率保持在靶心率范围内，则说明用户的运动负荷达到运动效果且处于安全有效的心率范围内；以一天为单位，监测设备可累计有效运动时间；以周为单位，监测设备可累计周有效运动次数(一天有效运动时间累计合计为一次)；以学期为单位，监测设备可累计一学期有效运动次数；(5)将步骤中用户的数据通过无线传输模块传输至终端数据库待评。所述步骤(1)中靶心率范围为最大心率X60% 最大心率X85%，最大心率= 220-用户年龄，用户的身份信息包括性别、年龄、身高、体重、学期(学生用户)、周运动次数、一次有效运动时间、目标运动强度和个人指纹等。所述运动心率=运动后即刻测得6秒心率X 10 ;1分钟后心率=运动结束1分钟后测得6秒的心率X 10 ；运动后心脏恢复率=(运动心率-1分钟后心率)/10。一次有效运动时间是指在一天M小时(在一天之内只要有锻炼且平均心率在靶心率之中即可累计，适用于习惯分早、晚两个时间段锻炼的用户)内，平均心率持续保持在靶心率范围，大于或等于30分钟且小于120分钟的时间；目标运动强度是根据个人心脏功能设定，评价指标有低强度、中强度和高强度。步骤O)中运动心率(次/分)=运动后即刻测得6秒心率X 10 ;1分钟后心率(次/分)=运动结束1分钟后测得6秒心率X 10 ；(运动心率-1分钟后心率)/10 =运
动后心脏恢复率。
权利要求
1.一种便携式小型运动负荷监测设备，其特征在于，包括单片机(1)、用于采集用户脉搏信息的心率传感器O)、用于确认当前用户信息的指纹读取模块(3)、用于存储用户数据信息的存储模块G)、用于显示相应信息的显示模块(5)、用于设置相应功能的按键模块(6)和用于传送用户数据信息到数据库的无线传输模块(7)，其中单片机(1)分别与心率传感器( 、指纹读取模块( 、存储模块(4)、显示模块( 、按键模块(6)和无线传输模块(7)相连。
2.根据权利要求1所述的便携式小型运动负荷监测设备，其特征在于所述监测设备还包括警报器，所述警报器和单片机(1)相连。
3.根据权利要求1所述的便携式小型运动负荷监测设备，其特征在于所述监测设备还包括电子宠物模块，所述电子宠物模块中电子宠物的生长和用户的有效运动时间成正比。
4.根据权利要求1所述的便携式小型运动负荷监测设备的监测方法，其特征在于，包括以下步骤(1)预先设定用户身份信息，监测设备根据用户身份信息生成用户最大心率和靶心率范围，并将上述数值作为常规值存储在存储模块中；(2)通过用户指纹启动心率传感器( 进行测量，测量用户安静时的心率、用户检验运动后测量运动心率和1分钟后心率，根据安静时心率确定个人目标心率，根据此时运动心率和1分钟后心率计算检验用运动后心脏恢复率，经指纹认证后将上述数值作为检验数值存储在存储模块(4)中；(3)监测设备采集用户实时运动中的心率，在任意一个持续运动结束后立刻通过指纹启动心率传感器( 并储存运动心率和1分钟后心率，所有运动结束后，再次通过指纹启动心率传感器O)并将本次运动的总时间、平均心率和实际运动后心脏恢复率作为实际数值存储在存储模块中；(4)将步骤(3)中测得的实际数值与存储模块内的常规值和检验数值进行比较: 若平均心率超出个人目标心率的上限或者实际运动后心脏恢复率超出设定范围时提醒用户修定个人目标心率；若平均心率在最大心率的90%以上，说明用户的运动负荷过大，有安全隐患，警报器报警；若平均心率在最大心率的60 %以下，说明用户的运动负荷没有达到运动效果；若平均心率保持在靶心率范围内，则说明用户的运动负荷达到运动效果且处于安全有效的心率范围内；(5)将步骤中用户的数据通过无线传输模块(7)传输至终端数据库待评。
5.根据权利要求4所述的便携式小型运动负荷监测设备的监测方法，其特征在于，所述步骤(1)中靶心率范围为最大心率X60% 最大心率X85%，最大心率=220-用户年龄。
6.根据权利要求4所述的便携式小型运动负荷监测设备的监测方法，其特征在于，所述运动心率=运动后即刻测得6秒心率X 10 ;1分钟后心率=运动结束1分钟后测得6秒心率X 10 ；运动后心脏恢复率=(运动心率-1分钟后心率)/10。
7.根据权利要求4所述的便携式小型运动负荷监测设备的监测方法，其特征在于，所述步骤( 中检验运动的时间是5 10分钟，步骤(3)中任意一个持续运动的时间大于或等于30分钟且小于120分钟。
全文摘要
本发明公开了一种便携式小型运动负荷监测设备及其监控方法，包括单片机、用于采集用户脉搏信息的心率传感器、用于确认当前用户信息的指纹读取模块、用于存储用户数据信息的存储模块、用于显示相应信息的显示模块、用于设置相应功能的按键模块和用于传送用户数据信息到数据库的无线传输模块，其中单片机分别与心率传感器、指纹读取模块、存储模块、显示模块、按键模块和无线传输模块相连。本发明可以实时处理、显示和存储用户在体育课堂或者课外锻炼中的运动负荷量，解决人表合一，达到确认数据的作用，解决当前学生体育锻炼中的问题。
文档编号A61B5/22GK102151136SQ20111000170
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月6日 优先权日2011年1月6日
发明者李海燕, 盛党红 申请人:南京工程学院