跑步机及其监控系统的制作方法

本实用新型涉及一种跑步机及其监控系统，尤其是指一种具有智能感测及运算装置的跑步机及其监控系统。

背景技术：

如今的电动跑步机几乎都带有一些智能设置和感测功能，例如可根据使用者的需求调节跑步机履带转动速度、跑道坡度以及能够在使用者运动时感测其心率、心电图等数据并显示在跑步机的面板上供使用者读取；有些跑步机甚至可连网并将该等数据发送至网络上以方便使用者浏览，但是现有的跑步机品牌厂商所搜集的数据是不对外公开的，一般都需要在有利益交换的条件下才能使用，例如加入该品牌的会员等等。

面对室内健身房里众多不同品牌不同型号的跑步机，其管理者很难从外部获取以上数据并进行汇整和数据管理以方便使用者对其运动和健康状况进行了解和阶段性的规划，室内健身房如何更好地管理好各种跑步机或让使用者更好地与跑步机结合从而达到真正健身的目的正成为日益急待解决的问题。

因此，确有必要提供一种改良的跑步机及其监控系统，以满足上述需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种跑步机及其监控系统，该监控系统运用到跑步机后可对各项运动参数进行管理和汇整，方便跑步机使用者对其运动和健康状况进行了解和阶段性的规划。

本实用新型的目的通过以下技术方案一来实现：一种跑步机监控系统，包括可安装在跑步机上的智能感测运算系统，所述智能感测运算系统包括数据撷取盒以及跑步机感测元件，所述跑步机感测元件包括用于感测速度的红外线感测器、用于感测坡度和使用者踏步步频相关数据的六轴感测器以及感测运动者心率的心电信号感测器，所述各跑步机感测元件与所述数据撷取盒之间通过通用串行总线数据线或者无线个人网络进行有线或无线连接以将所述各跑步机感测元件所感测到的信号传输至所述数据撷取盒。

进一步地，所述跑步机监控系统还包括网关、无线射频辨识系统、Wi-Fi无线网络基地台以及伺服器系统，所述Wi-Fi无线网络基地台与伺服器系统连接，所述无线射频辨识系统与Wi-Fi无线网络基地台连接，所述网关与所述数据撷取盒通过个人区域网络连接，所述网关与Wi-Fi无线网络基地台通过局域网或广域网进行双向连接。

进一步地，所述数据撷取盒通过蓝牙技术将其从所述跑步机感测元件上撷取的各项参数资料发送至网关，网关进一步将该参数资料传输至Wi-Fi无线网络基地台进而传送到伺服器系统以供浏览器浏览或通过移动装置上的应用程序使用运作。

进一步地，所述无线射频辨识系统包括射频标签及读取该射频标签的读卡机，所述射频标签与每个使用者一一对应，所述读卡机对应于每台跑步机。

进一步地，所述跑步机监控系统还包括智能电源，所述网关与智能电源之间通过紫蜂（ZigBee）技术进行无线连接，当使用者将射频标签对准读卡机进行读取后，所述无线射频辨识系统会将读取的用户资料传输至Wi-Fi无线网络基地台，该用户资料再经由Wi-Fi无线网络基地台发送至网关后，网关会根据使用者的用户资料通过紫蜂技术控制对应的跑步机的智能电源进行开启，进而使跑步机处于待机状态。

本实用新型的目的还通过以下技术方案二来实现：一种跑步机，所述跑步机包括一跑步机主体以及可安装在所述跑步机主体上的智能感测运算系统，所述智能感测运算系统包括数据撷取盒以及跑步机感测元件，所述跑步机感测元件包括用于感测速度的红外线感测器、用于感测坡度和使用者踏步步频相关数据的六轴感测器以及感测运动者心率的心电信号感测器，所述各跑步机感测元件与所述数据撷取盒之间通过通用串行总线数据线或者无线个人网络进行有线或无线连接以将所述各跑步机感测元件所感测到的信号传输至所述数据撷取盒，所述数据撷取盒可通过个人区域网络将各项参数资料发送至网关。

进一步地，所述数据撷取盒包括一用以开启及关闭电源的电源键、一用以充电用的Micro USB接口、三个USB接口以及印刷电路板组件，所述USB接口可分别针对所述跑步机感测元件进行连接以撷取跑步机感测元件上的各种参数资料。

进一步地，所述红外线感测器包括第一电路板、安装于所述第一电路板上的红外线反射式模组、组装于所述第一电路板上的第一Micro USB接口、用于收容所述第一电路板的底盖、上盖以及包覆在最外侧的安装固定模组，所述第一Micro USB接口通过Micro USB转USB通用串行总线数据线与所述数据撷取盒上的USB接口达成连接并进行信号和电传输。

进一步地，所述六轴感测器包括第二电路板、安装于所述第二电路板上的芯片模组、组装于所述第二电路板上的第二Micro USB接口、包覆在外侧的上壳体和下壳体，所述芯片模组内置了加速度计和陀螺仪，所述第二Micro USB接口通过Micro USB转USB通用串行总线数据线与所述数据撷取盒上的USB接口达成连接并进行信号和电传输。

进一步地，所述心电信号感测器包括电极板和与所述电极板连接的导线，所述电极板安装于跑步机原有的带有金属接触点的把手上并与之进行触碰连接，所述电极板可将侦测到的微弱的人体生理心电信号通过所述导线传至所述数据撷取盒。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：所述智能感测运算系统可安装于不同品牌及型号的跑步机上，其从跑步机上感测到的各项运动参数能够通过数据撷取盒发送至网关，网关进一步将该参数资料传输至Wi-Fi无线网络基地台进而传送到伺服器系统以供使用者在浏览器或应用程序浏览，不仅能够统一管理各种参数资料，而且适用性广，同时也提升了本实用新型跑步机监控系统的智能化管理水平。

【附图说明】

图1为本实用新型跑步机监控系统的流程示意图。

图2为使用者到跑步机时跑步机监控系统的信号流程示意图。

图3为跑步机的智能电源开启时跑步机监控系统的信号流程示意图。

图4为室内环境感测时跑步机监控系统的信号流程示意图。

图5为使用者在跑步机上进行运动时跑步机监控系统的信号流程示意图。

图6为本实用新型跑步机的立体组合示意图。

图7为本实用新型数据撷取盒的立体组合示意图。

图8为本实用新型数据撷取盒的立体分解示意图。

图9为本实用新型数据撷取盒另一角度的立体分解示意图。

图10为本实用新型红外线感测器的立体组合示意图。

图11为本实用新型红外线感测器另一角度的立体组合示意图。

图12为本实用新型红外线感测器的部分立体分解图。

图13为本实用新型红外线感测器除去安装固定模组后的的立体分解图。

图14为本实用新型六轴感测器的立体组合示意图。

图15为本实用新型六轴感测器的立体分解示意图。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

【具体实施方式】

如图1至图5所示为一种用于跑步机的监控系统。所述跑步机监控系统包括可安装于跑步机上的智能感测运算系统（未标示）、网关3、无线射频辨识系统(Radio Frequency Identification, RFID)4、智能电源2、室内环境感测元件7、Wi-Fi无线网络基地台5以及伺服器系统6。所述Wi-Fi无线网络基地台5与伺服器系统6连接，所述无线射频辨识系统4与Wi-Fi无线网络基地台5连接，所述网关3与所述智能感测运算系统通过个人区域网络连接，所述网关3与Wi-Fi无线网络基地台5通过局域网或广域网进行双向连接。

如图5与图6所示，所述智能感测运算系统包括数据撷取盒8以及跑步机感测元件1，所述跑步机感测元件1包括用于感测速度的红外线感测器11、用于感测坡度及使用者踏步步频相关数据的六轴感测器12以及感测运动者心率的心电信号感测器13，上述各跑步机感测元件1的体积小、安装方便、不受跑步机型号的限制且不会对跑步机本体造成破坏。在本实施例中，所述各跑步机感测元件1均通过通用串行总线（USB）数据线14将其所感测到的数据信号传输至所述数据撷取盒8。在本实用新型的其他实施例中，所述数据撷取盒8也可以通过无线个人网络（WPAN，IEEE802.15.1）连接至所述跑步机感测元件1，如可通过蓝牙（BlueTooth）技术进行无线连接，采用蓝牙技术的无线连接覆盖距离可达到10米，适用于短距离资料交换。

参阅图6至图9，所述数据撷取盒8可安装于跑步机前部侧方，所述数据撷取盒8一侧设有一用以开启及关闭电源的电源键81以及一用于充电的Micro USB接口82，所述数据撷取盒8另一侧设有三个并排设置的USB接口83，所述USB接口83可分别针对所述跑步机感测元件1进行连接以撷取跑步机感测元件1上的各种参数资料。所述数据撷取盒8包括印刷电路板组件80、包覆所述印刷电路板组件80的外壳85以及组装在外壳一侧的盖体86，所述印刷电路板组件80可用于将接收到的数据信息进行整合及运算处理，所述电源键81及Micro USB接口82安装在所述印刷电路板组件80上方的一侧，所述盖体86设有供所述电源键81及Micro USB接口82外露的开孔861，所述USB接口83安装在所述印刷电路板组件80上方的另一侧。

如图10与图13所示，所述红外线感测器11包括第一电路板110、安装于所述第一电路板110上的红外线反射式模组111、组装于所述第一电路板110上的第一micro-USB接口112、用于收容所述第一电路板110的底盖113、上盖114以及包覆在最外侧的安装固定模组115。所述上盖114的一侧设有开口1140以用于所述第一Micro USB接口112与所述数据撷取盒8上的USB接口82通过所述Micro USB转USB通用串行总线数据线14达成连接并进行信号和电传输。所述红外线反射式模组111露于外侧且包括发射器（未标示）、接收器（未标示）和隔板1110，工作时，所述发射器的发光组件1111发出光，再由接收器的受光组件1112接收来自检测物体的反射光。所述发光组件1111和所述受光组件1112都装在传感器放大器（未图示）中，所述隔板1110用于阻挡所述发光组件1111发出的光以避免其直接照射在所述受光组件1112上。待受光组件1112感知检测物体回弹的反射光，基于光电转换效应会形成微小的电流信号，此信号经过所述放大器增益后，会输出一个特定长度脉波，以表示感测到有一物体经过检测区。

如图6所示，所述红外线感测器11安装于跑步机平台101之下，与之配合地在跑步机履带102上贴上反光贴纸103，同时对所安装的跑步机的履带102长度进行确认并设定。当所述履带102转动一圈时，所述红外线感测器11可侦测到两次所述反光贴纸103所反射回的信号，借此得出所述履带102转动一圈所用的时间，并结合已设定的履带102长度可得知履带的运动速度。同时，所述红外线反射式模组111还能够侦测履带102转动的圈数，结合所述履带102长度可得知行进距离。

如图14至图15所示，所述六轴感测器12包括第二电路板120、安装于所述第二电路板120上的芯片模组121、组装于所述第二电路板120上的第二Micro USB接口122、包覆在外侧的下壳体123和上壳体124，所述芯片模组121内置了加速度计和陀螺仪，所述上壳体124的一侧设有插口1240以用于所述第二Micro USB接口122与所述数据撷取盒8上的USB接口82通过所述Micro USB转USB通用串行总线数据线14达成连接并进行信号和电传输。所述六轴感测器12安装于跑步机平台101之下，所述加速度计可测量跑步机跑道的倾角（即坡度），所述加速度计和陀螺仪所侦测到的使用者的踏步步频相关数据通过所述通用串行总线数据线14传输到所述数据撷取盒8后，经过所述数据撷取盒8中电路板模组80的运算处理可得出使用者的踏步步频。

由于目前市场上几乎所有的电动跑步机上都设有手握式心率监测器，但其测得的心率、脉搏、心电图等数据只能显示在跑步机的面板上供使用者读取而无法对外进行共享，因此可通过安装外挂式的所述心电信号感测器13测得以上数据并对外共享。重点参阅图6，所述心电信号感测器13包括电极板130、导线131和分接头（未标示）。所述电极板130一左一右地安装于跑步机原有的带有金属接触点的金属把手104上并与之进行触碰连接，所述导线131分别连接于所述两个电极板130，所述分接头把两根导线131汇合在一起以方便将测得的人体心电信号一同传至所述数据撷取盒8。具体地，运动者在运动时将手掌握在所述金属把手104上，与所述金属把手104连接的电极板130可将侦测到的微弱的生理电压信号传导到所述数据撷取盒8。

参阅图1，所述网关3与数据撷取盒8之间通过无线个人网络（WPAN，IEEE802.15.1）进行连接，如数据撷取盒8可通过蓝牙（BlueTooth）技术无线连接到网关3进而将跑步机感测元件1所侦测到的信号资料通过数据撷取盒8传输至网关3，所述数据撷取盒8与网关3相互之间可进行资料的传输。本实用新型通过所述通用串行总线数据线14或蓝牙技术连接数据撷取盒8与所述跑步机感测元件1以撷取特定的感测数据并进行融合后传输至网关3。

所述网关3与Wi-Fi无线网络基地台5之间通过局域网（Local Area Network, LAN）或广域网(Wide Area Network, WAN)进行双向连接以进行资料的双向传输，所述广域网包含因特网(Internet)。所述Wi-Fi无线网络基地台5包括Wi-Fi模块及无线网络基地台(Access Point, AP)。

请继续参阅图1，所述Wi-Fi无线网络基地台5通过局域网（Local Area Network, LAN）或广域网(Wide Area Network, WAN)连接至伺服器系统6，所述伺服器系统6可以包括网页伺服器61以及资料伺服器62，所述网页伺服器61具有无线射频辨识系统4读取的资料信息即识别使用者身份及登入信息的登入服务、计算跑步机感测元件1感测的各种参数资料即计算使用者及跑步机等各种动态信息的运算服务以及提供网页浏览的网页浏览服务等功能，所述资料伺服器62可存储各种使用者、跑步机等各种数据资料。该伺服器系统6可透过广域网将使用者、跑步机、智能电源2、室内环境感测元件7等所产生的各种信息传送至浏览器9或移动装置如手机、移动电话、平板电脑等上的应用程序10(如 :iOS App、Android App等)，该浏览器9包括手机、个人电脑、平板电脑或其他具备浏览功能的任意电子产品之浏览器9。

本实用新型的服务器系统6将部分用于提供对外服务的服务器主机划分到一个特定的子网络内形成边界网络区63（Demilitarized Zone，DMZ），在边界网络区63的主机能与同处边界网络区内的主机和外部网络的主机通讯，而同企业网络主机的通讯则会被受到限制，这使边界网络区63的主机能被企业网络和外部网络所存取，而企业网络又能避免外部网络所得知，进而使得边界网络区63能提供对外部入侵的防护。

本实用新型的网关3分别与数据撷取盒8、智能电源2、室内环境感测元件7及Wi-Fi无线网络基地台5连接以进行信号的相互传递，所述网关3可以在各种不同协定的元件间移动资料，进而使得所有与网关3相连的数据撷取盒8、智能电源2及室内环境感测元件7在接收或发送资料时都先指向网关3，再由网关3统一发号施令。

本实用新型的数据撷取盒8与跑步机感测元件1之间，数据撷取盒8、智能电源2、室内环境感测元件7与网关3之间通过个人区域网络（Personal Area Network，PAN）进行连接，而本实用新型的网关3、无线射频辨识系统4、Wi-Fi无线网络基地台5以及伺服器系统6之间的连接即可以采用局域网（Local Area Network, LAN）也可以透过广域网(Wide Area Network, WAN)进行连接。

参阅图2，所述无线射频辨识系统4包括射频标签(Tag)41及读取该射频标签(Tag)41的读卡机(Reader)42，所述射频标签41与每个使用者一一对应，所述用于读取射频标签41的读卡机42对应于每台跑步机。所述读卡机42与Wi-Fi无线网络基地台5连接，当使用者到跑步机时，将射频标签41对准读卡机42进行读取，该读卡机42会将读取的用户资料传输至Wi-Fi无线网络基地台5，再经由Wi-Fi无线网络基地台5发送至Wi-Fi无线网络基地台5的无线网络基地台，所述无线网络基地台透过广域网(Wide Area Network, WAN)或局域网（Local Area Network, LAN）将资料传输至网页伺服器61，网页伺服器61根据使用者提供的用户资料与资料伺服器62内存储的用户资料比对后提取，进而供使用者或管理员通过浏览器9进行浏览，或是让使用者或管理员通过移动装置上的应用程序10(如 :iOS App、Android App)使用运作。因而本实用新型的跑步机监控系统不仅可以通过该无线射频辨识系统4识别使用者身份，而且可以将使用者的运动数据、身体生理参数等相关资料提取出来给使用者浏览，进而实现了本实用新型的跑步机监控系统对使用者信息的智能化管理。

图3为跑步机的智能电源2开启时所述跑步机监控系统信号流程示意图，所述网关3与智能电源2之间通过低速无线个人网络（LR-WPAN，IEEE802.15.4）进行无线连接，如智能电源2与网关3之间可通过紫蜂（ZigBee）技术进行连接进而实现网关3与智能电源2之间的资料传输，所述智能电源2与网关3之间可实现双向连接，即所述智能电源2可通过网关3控制其开或关，同时所述智能电源2的开或关的信号也可以传递至所述网关3。采用紫蜂技术的无线连接覆盖距离可达到50米，适用于长距离资料交换。

参阅图1与图3，当无线射频辨识系统4将读取的用户资料经由Wi-Fi无线网络基地台5发送至网关3后，网关3会根据使用者的用户资料通过紫蜂（ZigBee）技术控制对应的跑步机的智能电源2进行开启，进而使跑步机处于待机状态，因而不仅节省了用电时间和成本，而且实现了本实用新型的跑步机监控系统对电源2的智能化管理。

图4为室内环境感测时所述跑步机监控系统信号流程示意图，所述网关3与室内环境感测元件7之间通过低速无线个人网络（LR-WPAN，IEEE802.15.4）进行双向无线连接，其同样可以采用紫蜂（ZigBee）技术进行连接进而实现网关3与室内环境感测元件7之间的资料传输，所述室内环境感测元件7与网关3之间也可实现双向资料传输。所述室内环境感测元件7可以包括温度感测器71、湿度感测器72等各种感测室内环境变化的感测器。

室内环境感测元件7将感测到的环境如温度、湿度等参数通过紫蜂（ZigBee）技术发送至网关3，网关3进一步将相关参数资料传输至Wi-Fi无线网络基地台5进而传送到伺服器系统6以供使用者或管理员通过浏览器9进行浏览，或是让使用者或管理员通过移动装置上的应用程序10(如 :iOS App、Android App)使用运作，进而根据需求去调控室内的环境变化，因而通过本实用新型的跑步机监控系统可对室内环境随时进行改善，实现了对室内环境的智能化管理。

进一步地，请参阅图5所示的使用者在跑步机上进行运动时所述跑步机监控系统信号流程示意图，当使用者在跑步机上运动时，所述红外线感测器11、六轴感测器12、心电信号感测器13将感测到的使用者身体参数如心率及使用者踏步步频相关数据、各种运动参数如跑步机速度坡度及行进路程等资料通过所述通用串行总线数据线14或蓝牙技术（BlueTooth）发送至数据撷取盒8，数据撷取盒8将撷取的上述感测数据资料进行运算并融合后通过蓝牙技术（BlueTooth）传输发送至网关3，网关3进一步将相关资料传输至Wi-Fi无线网络基地台5进而传送到伺服器系统6，从而使得使用者或管理员通过手机、个人电脑、平板电脑等各种电子产品的浏览器9观察使用者的身体状态或运动状态，或是让使用者或管理员通过移动装置上的应用程序10(如 :iOS App、Android App)使用运作，使用者可以结合观察到的数据对其运动状态、运动时间等进行调整，从而更加有利于其提高自身的身体健康指数。因而通过本实用新型的跑步机监控系统可对使用者与跑步机进行更好地检测与控制，也有利于使用者与跑步机进行更好地结合，进而实现了对跑步机的智能化监控与管理。

综上所述，本实用新型的智能感测运算系统可安装在各种不同型号的跑步机上并利用所述跑步机感测元件1感测各项运动参数，例如使用者心率、跑步机速度、行进距离、坡度等，再经由所述通用串行总线数据线14或蓝牙技术将上述运动参数传输至所述数据撷取盒8，所述数据撷取盒8将接到的信息进行运算处理和第一阶的资料融合后传送至网关3。本实用新型针对数据撷取盒8、智能电源2、室内环境感测元件7及Wi-Fi无线网络基地台5等不同协议的器材由网关3通过蓝牙技术或紫蜂技术连接并进行第二阶的融合后传送至伺服器系统6，本实用新型的跑步机监控系统通过网关3同时控制，统一管理资料的接收与发送，不仅提升了资料传输效率，节省了时间成本，而且提升了本实用新型的跑步机监控系统的智能化管理水平。

上所述仅为本实用新型的部分实施方式，不是全部的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变化，均为本发明的权利要求所涵盖。