本发明涉及运动健身设施，尤其涉及一种智慧健身系统及控制方法。[
背景技术：
：]近年来，随着科技的发展和生活水平的提高，人们开始更加注重个人的生活品质、健康素养以及身体体型。越来越多的人通过加入室外运动、健身房健身等方式来进行塑型、减脂以及提高身体素质。传统的运动模式中，健身房门店几乎都是用传统方式登记课程的，每位教练几乎只用微信联系学员，训练的课程记录、教练员和学员的信息也都是以网页的形式进行管理，对于学员的运动详细数据几乎没有进行有效的存储和详细的展示，教练员很难管理学员的训练课程、历史和训练成果，学员也无法有效的管理自己的课程、运动计划、以及查看运动历史数据等信息，管理方式非常落后，耗费人力物力，很难快速的、有效的、科学的、简便的达到健身目标。随着互联网科技的发展，智能通讯设备的普及以及云服务的快速发展和完善，传统的运动模式已经不能很好满足人们现代化的健身需求，人们需要一个基于互联网、智能通讯设备、智能穿戴设备和云服务来更好的协助运动，帮助他们用科学的、简便的、智能化的方式来制定健身计划、管理个人或团队训练数据、甚至可以通过可视化的运动数据进行运动竞赛来达到更好的健身效果、运动目标和比赛成果。专利号为201620835349.1的实用新型公开了一种智能健身房系统，包括服务台、服务器、若干健身设备数据采集单元，若干便携式低功耗蓝牙识别设备和若干辅助设备控制器单元；低功耗蓝牙识别设备发送设别信号；在健身设备数据采集单元中，中央处理器收集健身设备的运动数据和设备信息并控制健身设备的开启，并根据蓝牙识别设备的距离控制健身设备和辅助设备的开启，通过通信单元与服务器交互通信传送健身设备的数据信息和广播帧识别信号，并接收服务器发送的控制信号；服务器对运动数据等集合统计、分析处理。该智能健身房系统存在如下缺点：1.由于蓝牙信号强度会受距离、周边环境、空气指数的影响，再加上根据信号计算距离精度不高，所以中央处理器根据便携式低功耗蓝牙识别设备辨识用户的方式不可靠。2.每台健身设备都需要一台辅助设备控制器单元，以及一台健身设备数据采集单元，成本较高，安装麻烦。3.无法使用小型的可移动便携式智能健身设备，如智能心率带、智能跳绳等。[技术实现要素：]本发明要解决的技术问题是提供一种搭建、安装简单，成本较低的智慧健身系统。本发明另一个要解决的技术问题是提供一种上述智慧健身系统的控制方法。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种智慧健身系统，包括hub数据采集器、云服务器、无线路由器、智能无线通信终端和智能健身设备；hub数据采集器包括微控制器、rf信号收发电路和wifi模块，hub数据采集器的微处理器为带有分时工作在ble及ant+两种通讯协议模式的rf模块的微控制器，rf信号收发电路和wifi模块分别接hub数据采集器的微控制器；所述的智能健身设备为具有ble或ant+无线通信功能的健身设备；hub数据采集器的rf信号收发电路与智能健身设备通信连接，wifi模块分别与智能无线通信终端和无线路由器通信连接；无线路由器通过互联网与云服务器连接。以上所述的智慧健身系统，hub数据采集器包括可充电的电源和电源电压过低时向微处理器输出关闭wifi模块信号的电源电压检测电路，电源电压检测电路的采样端接电源，输出端接hub数据采集器的微控制器。以上所述的智慧健身系统，包括具有wifi或ble通信功能的健身设备，具有wifi或ble通信功能的健身设备分别与智能无线通信终端和无线路由器通信连接；具有wifi或ble通信功能的健身设备包括电子秤，所述的智能健身设备包括心率设备、踏频设备或跳绳设备。以上所述的智慧健身系统，智能健身设备包括带心率检测功能的跳绳，带心率检测功能的跳绳包括两个手柄、连接两个手柄的绳索和控制电路，控制电路布置在第一手柄的内腔中，包括电源、微控制器、ble及ant+发射电路、跳绳计数电路、人机交互模块和心率信号处理电路，ant+发射电路、跳绳计数电路、人机交互模块和心率信号处理电路分别接跳绳的微控制器，跳绳的微处理器为带有分时工作在ble及ant+两种通讯协议模式的rf模块的微控制器。以上所述的智慧健身系统，每个手柄包括两个表皮电极，第二手柄的表皮电极通过埋设在绳索中的信号线与布置在第一手柄中的控制电路连接；控制电路包括用于存储并发送rf模块ble及ant+id号的nfc模块。以上所述的智慧健身系统，控制电路包括报警模块，报警模块包括提示报警驱动电路，提示报警驱动电路接微控制器；跳绳计数电路包括三个沿周向均布的三个磁控传感器，三个磁控传感器分别接微控制器；人机交互模块包括安装在第一手柄表面的按键和显示屏，按键和显示屏分别接微控制器。以上所述的智慧健身系统，第一手柄包括手柄本体和旋转头，旋转头的后部由布置在手柄本体内腔前部的轴承支承；控制电路的电路板布置在手柄本体内腔的中部，第一手柄的两个表皮电极布置在手柄本体表面，与电路板电连接；旋转头包括旋转夹头和旋转轴，旋转夹头的后端由安装在手柄本体内腔前端的轴承支承；旋转轴的前端固定在旋转夹头后端的内孔中，旋转轴的后部由安装在手柄本体内腔中部的轴承支承；与第一手柄连接的绳索，固定在旋转夹头中；以上所述的智慧健身系统，第一手柄包括转子和两个电刷，转子固定在旋转轴的中部；转子包括两个导电环和两根导电引线，导电环布置在转子的外周，导电引线布置在转子内部；两个电刷安装在手柄本体的内腔中，分别与两个导电环电连接，电刷通过导线与电路板电连接；旋转夹头后端包括引线孔，导电引线的一端与导电环电连接，另一端从转子的前端引出，通过引线孔进入旋转夹头的内腔中，与绳索中的信号线连接；旋转夹头后端的内孔为螺纹孔，旋转轴的前端与旋转夹头后端的内孔螺纹连接。一种上述的智慧健身系统的控制方法，包括以下控制步骤：1)hub数据采集器采集智能健身设备广播的健身数据，并将获取的健身数据通过互联网上传至云服务器；2)云服务器集获取健身数据后，进行相应处理后存储，并将健身数据与具体的使用者相关联；3)使用者通过智能无线通信终端，使用轮询或推送/长连接的方式获取云服务器中自己的健身数据进行可视化展示，实现实时查看自己的健身数据和历史健身数据。本发明系统内部通信过程均采用无线通信,安装简单、搭建方便，成本较低。[附图说明]下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。图1是本发明实施例智慧健身系统的原理框图。图2是本发明实施例hub数据采集器的电路框图。图3是本发明实施例跳绳手柄的主视图。图4是本发明实施例跳绳手柄的俯视图。图5是本发明实施例跳绳手柄的右视图。图6是本发明实施例跳绳手柄的左视图。图7是图4中的a向剖视图。图8是本发明主副电路板组合的俯视图。图9是本发明实施例跳绳控制电路的框图。图10是本发明实施例智慧健身系统的流程图。[具体实施方式]本发明实施例智慧健身系统的结构如图1所示，包括hub数据采集器、云服务器(群)、无线路由器、智能无线通信终端、智能健身设备和具有wifi或ble通信功能的健身设备。hub数据采集器包括微控制器、rf信号收发电路和wifi模块，hub数据采集器的微处理器为带有分时工作在ble及ant+两种通讯协议模式的rf模块的微控制器，rf信号收发电路和wifi模块分别接hub数据采集器的微控制器。智能健身设备为具有ble或ant+无线通信功能的健身设备，包括电子秤，所述的智能健身设备包括心率设备、踏频设备或跳绳设备。hub数据采集器的rf信号收发电路与智能健身设备通信连接，wifi模块分别与智能无线通信终端和无线路由器通信连接；无线路由器通过互联网与云服务器连接。具有wifi或ble通信功能的健身设备分别与智能无线通信终端和无线路由器通信连接。本发明实施例的hub数据收集器是一种在一定通讯范围内，通过ant+收集协议，最多可同时接收100个智能运动设备(例心率设备、踏频设备、跳绳设备)的运动数据，并可通过udp、tcp，http等协议将采集到的运动数据发送至云端服务器。本发明实施例hub数据采集器的电路如图2所示，包括电源模块、微控制器、wifi模块、rf信号收发放大电路和外置天线，微处理器为带有分时工作在ble及ant+两种通讯协议模式的rf模，rf模块通过rf信号收发放大电路接外置天线。wifi模块接微控制器，微控制器通过wifi模块外接互联网中的服务器或局域网中的移动通信终端。电源模块包括usb接口、锂电池、电池充电电路，稳压电路和电源电压检测电路，usb接口接电池充电电路，电池充电电路接锂电池，锂电池的输出端接稳压电路。usb接口用于连接usb线，从外部给锂电池充电线路供电。锂电池充电线路，通过usb接从外部输入进来的5v电，除了给系统供电，同时还给内置的锂电池充电。系统在没外部电的条件下，依据锂电池存储的电能，还能工作十多小时稳压电路将外部的直流5v电或锂电池稳压到3.3v。如图2所示：带rf模块的soc芯片，分时工作在ble&ant+两种通讯协议模式。按键输入用于开关机，或恢复出厂设置。2.4ghz信号收发放大器，将输入及输出的ble及ant+信号放大，达到扩展设备射频接收距离的目的。wifi模块将soc芯片收集到的数据上传到后台服务器。工作状态指示灯用于指示是否在充电状态或hub是否在工作状态。电源电压检测电路在电源模块电压过低时向微处理器输出信号，关闭wifi模块。关闭wifi高耗能的功能后，只运行基本的功能。ant+是加拿大dynastreaminnovations公司发起并推动的低功耗无线网络标准，极低的功耗、网络部署极为灵活，工作于2.457ghz频率，有人称之为“蚂蚁协议”。ant+类型设备(如ant+心率设备、ant+踏频设备、ant+跳绳设备等)向周围传送运动数据，hub数据采集器采集周边的ant+运动数据，将数据通过wifi发送至互联网服务器或直接在局域网终端显示。互联网移动通信终端(如手机、平板)可以从互联网服务器上获取相关运动数据，局域网显示终端可以直接显示hub上行的数据或者从互联网服务器上获取相关运动数据。hub数据采集器包括用于接收可穿戴运动健康型产品发出的各个信息单元数据，并将收集到的数据转发到后台服务器加以处理、归纳、识别、储存。用于实现运动项目在一定空间范围内的数据传送与分析，及时发出当前收集到的运动信息，同时可以提醒被收集人的运动极限，确保健康安全运动。本发明实施例的hub数据采集器采用rf信号收发放大电路和外置天线，增加了ant+数据的接收范围，可以采集方圆50m范围内的ant+广播数据；可以通过wifi模块接入互联网，并将采集到的ant+数据传至服务器。本发明实施例的跳绳包括两个手柄、连接两个手柄的绳索和控制电路，控制电路布置在第一手柄的内腔中。如图9所示，跳绳的控制电路包括电源、微控制器、跳绳计数电路、人机交互模块、nfc模块、报警模块和心率信号处理电路。跳绳计数电路、人机交互模块、nfc模块、报警模块和心率信号处理电路分别接微控制器。每个手柄包括两个表皮电极，第二手柄的表皮电极通过埋设在绳索中的信号线与布置在第一手柄中的控制电路连接，信号线采用屏蔽线。左右两个手柄的4个电极采集人体的心电信号，心电信号通过心率信号处理电路处理，输出与人体心率频率一致的脉冲信号给微处理器。微处理器为分时工作在ble及ant+两种通讯协议模式的、带rf模块能的soc芯片，控制电路包括ble及ant+发射电路，ble及ant+发射电路接soc芯片。因soc芯片已经内嵌ble&ant+收发线路，外围加上匹配线路及发射天线即可。本发明实施例的跳绳通过ble及ant+无线协议与周边的智能穿戴设备相连，将跳绳次数、心率等运动数据传到智能设备显示或处理；还可以通过无线通讯方式(ble或ant+)与hub相连，将使用者的运动数据上传到后台处理。跳绳的控制电路包括用于存储并发送rf模块ble及ant+id号的nfc模块，方便健身房识别某段时间内，此跳绳发出的运动数据是那个用户的，便于健身房管理该跳绳，及对该跳绳发生的运动数据按登记的使用者归类处理。用户在健身房使用跳绳前，在前台登记到归还跳绳这个时候段，该跳绳就与该用户绑定，后台根据那些运动数据中含有的id信息来确定用户，健身房的智能管理系统归类保存运动数据后，再传给用户，方便管理跳绳计数电路包括三个沿周向均布的三个磁控传感器(霍尔开关)和和磁铁，三个磁控传感器分别接微控制器。第一手柄中旋转轴上的磁铁转一圈，均匀分布在360度的三个磁控传感器依次导通一次。依据三个磁控传感器的导致顺序，除了可以计数，还可以判断出绳索是正转还是反转。人机交互模块包括安装在第一手柄表面的按键和显示屏，按键和显示屏分别接微控制器。lcd显示屏，用于显示时间、跳绳次数、心率值、显示所设置的用户信息等。按键输入可以输入用户信息：身高、体重、性别、年龄等数据，微控制器依此计算出用户适合的心率值区间。或是设定倒计数次数等应用。报警模块包括提示报警驱动电路和语音提示报警电路，提示报警驱动电路接微控制器。soc芯片产生不同频率，不同间隙的脉冲信号给此驱动线路，用于产生不同的用户易辨认的提示音。跳绳第一手柄的结构如图3至图8所示，包括手柄本体10、支架11、后盖13、旋转头和布置在手柄本体10内腔中的控制电路。旋转头的后部由布置在手柄本体10内腔前部的轴承21支承，支架11安装在手柄本体10的内腔的中部和后部；电源电路板15和钮扣电池14安装在手柄本体10的后端，手柄本体10的后端用后盖13封堵。控制电路的电路板布置在手柄本体10内腔的中部，心率传感器的两个表皮电极16布置在手柄本体10表面，与电路板电连接。旋转头包括旋转夹头、旋转轴1、转子2和两个电刷15。旋转夹头包括压帽4、弹性内套管5和弹性收缩夹头6，弹性内套管5的后端由安装在手柄本体10内腔前端的轴承21支承，压帽4套在弹性套管的前部，两者锥形螺纹连接。弹性收缩夹头6布置在弹性内套管5的锥形内腔中。弹性内套管5后端的内孔为螺纹孔，旋转轴1的前端与旋转夹头后端的内孔螺纹连接。旋转轴1的后部由安装在手柄本体10内腔中部的轴承22支承，承22安装在支架11前端的承孔中，。转子2固定在旋转轴1的中部。转子2包括两个导电环201和两根导电引线202，导电环201布置在转子2的外周，导电引线202布置在转子2内部。两个电刷15安装在手柄本体10的内腔中，分别与两个导电环201电连接，电刷15再通过导线26与电路板电连接。弹性内套管5后端有两个引线孔501，导电引线202的一端在转子内部与导电环201电连接，另一端从转子2的前端引出，通过引线孔501进入弹性内套管5的内腔中，与绳索中的信号线连接，实现第二手柄的表皮电极的信号向电路板传递。电路板还包括主电路板7和副电路板8，副电路板8为l形，由一块立板和一块横板组成，立板的下端固定在主电路板7的中部，横板位于主电路板7的上方，与主电路板7平行。主电路板7固定在支架11上。磁控传感器17布置在横板的下方，与副电路板8电连接。磁控传感器18和磁控传感器19布置在主电路板7上方，与主电路板7电连接。三个磁控传感器布置成等边三角形，旋转轴1的后端插入到三个磁控传感器围成的等边三角形中，磁铁20固定在旋转轴1的后端。本发明实施例采用的电子体重秤按数据传输方式的不同可分为wifi秤和蓝牙秤。本发明实施例中的需求使用者指参与到智慧健身系统的相关人员，例如：教练、学员、管理员、运动员、教师或裁判等使用人员。本发明实施例的智能健身设备包括心率设备、踏频设备、跳绳设备。心率设备指穿戴在人体胸前、手臂、手腕等部位，监测心率数据，存储心率数据，发送心率数据的智能心率设备。一般可分为心率胸带，心率臂带，心率腕表等。踏频设备指可以绑在单车踏板上、踩踏时可以获取踩踏的圈数和所使用的时间的智能踏频设备。跳绳设备指可以记录人在使用跳绳运动时跳动的圈数和所使用时间的智能跳绳设备。图10为本发明实施例智慧健身系统数据流程图，智慧健身系统的工作过程如下：1)智能穿戴设备，比如心率设备，需求使用者将心率设备佩戴在胸口、手臂或者手腕进行运动，心率设备通过心率采集系统每秒钟采集4次心率数据，通过无线通讯方式ble(ble是bluetoothlowenergy)或ant+与hub数据采集器相连广播心率数据。2)通过使用智能手机或网页端对hub数据采集器进行路由信息配置和云服务器域名、请求接口配置，在一定通讯范围内(例如10米)，hub数据采集器通过ant+协议采集心率设备广播的心率数据，并通过udp、tcp，http等协议将心率数据通过互联网上传至云服务器集群。3)云服务器集群收到hub数据采集器发送数据的请求后，获取心率数据，并进行相应逻辑处理，比如统计分析心率数据，并将数据归纳到具体某个团队或者个人，然后将数据存储在服务器中。4)：需求使用者通过智能通信终端，比如pad、智能电视通过http请求的方式获取云服务器中自己的心率数据并进行可视化展示，即可达到实时查看自己运动过程中的心率数据和历史数据。5)需求使用者通过使用ble通信技术将智能通信终端绑定ble或wifi体重秤，然后需求使用者使用ble或wifi体重秤进行称重，体重秤获取需求使用者的体重、体脂等数据，并通过ble或wifi通信技术将需求使用者的体重、体脂等数据通过互联网上传至云服务器。6)云服务器获取到ble或wifi体重秤通过http请求上传的数据，对数据进行逻辑处理，比如统计分析心率数据，并将数据归纳到具体某个团队或者个人，然后将数据存储在服务器中。7)需求使用者通过智能通信终端，比如pad、智能电视通过http请求的方式获取云服务器中自己的体重数据并进行可视化展示，即可达到实时查看自己的体重数据和历史数据。本发明实施例的智慧健身系统通过运动员使用智能穿戴设备，由hub数据采集器对智能穿戴设备的运动数据进行采集，并将数据实时发送到云服务端进行缓存或存储。再由智能通信终端从云端服务器获取运动数据进行可视化展示。不限场地，可在有网络的室内、室外环境中使用，个人运动或团队运动都可以使用智慧健身系统。教练、老师、裁判员等可对学员或运动员等使用者的数据进行有效观察、管理，以便于更好的通过详细的数据对学员进行更为专业的指导和锻炼。甚至可以用于竞赛活动，专业培训，专业训练等科目。学员也可通过app可以查看个人信息和运动数据，以此来制定自己的训练计划、运动目标，了解自己的锻炼历史和成果等。在健身房健身过程中，学员通过使用智能穿戴设备进行运动，由hub数据采集器对数据进行接收，并将运动数据发送到云端服务器，学员和教练员通过pad、智能电视机等方式观看个人或团队课程详细运动数据。在校园，学生上体育课或者参加运动比赛活动，学生通过使用智能穿戴设备进行运动，由hub数据采集器对数据进行接收，并将运动数据发送到云端服务器，学生和老师通过pad、微信等方式观看个人或团队课程详细运动数据。在户外活动中，参与者通过使用智能穿戴设备进行运动，由hub数据采集器对数据进行接收，并将运动数据发送到云端服务器，参与者通过pad、微信等方式观看个人或团队课程详细运动数据。图1示出了本次申请的智慧健身系统的网络拓扑图，其中包含若干智能穿戴设备、若干智能通信终端设备、路由器、若干hub数据采集器以及云服务器集群服务。配置hub数据采集器：hub数据采集器开机后，管理员可使用pad应用程序采用蓝牙连接hub数据采集器或者以网页的形式对hub数据采集器进行wifi、socket信息配置。所述socket：网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个socket。所述wifi配置，即配置hub数据采集器当前局域网中可用的wifi信息，扫描当前局域网中可用的wifi，然后设置正确的wifi密码，选择模式。所述socket信息配置，即配置hub数据采集器的数据发送地址，可以填服务器域名或者ip地址，然后还有服务器提供的数据接收端口以及数据传输协议，可以设置为udp/http/tcp。在整个系统中可以存在多个hub数据采集器，一个hub稳定状态下最多可同时采集100个智能穿戴设备，每个hub覆盖范围以hub为中心半径60m。hub数据采集器通过两个socket上行数据，一个socket创建局域网连接，向局域网内广播运动数据；一个socket创建互联网连接，向服务器传输数据。健身员正确佩戴智能穿戴设备进行运动，hub数据采集器自动实时接收以hub为中心半径60m内的运动数据，通过hub与服务器的通信协议实时将采集的运动数据上传至云端服务器。本发明实施例hub数据采集器与云服务器的通信协议示例如下：数据格式命令列表命令编号描述0x01运动数据0x02心跳包数据(命令编号:0x01)心跳包(hub数据收集器id:0x02)云服务端获取到hub数据采集器上发的数据包后，对数据进行解析、统计分析和相应逻辑处理后，云服务器获取数据库连接，通过数据库服务器提供的相关组件，将hub数据采集器上发的数据实例化到数据库服务器或缓存到缓存服务器中。pad端应用程序、web、智能手机、tv等终端设备应用程序，通过云服务器提供的api接口，使用轮询或推送/长连接的方式请求hub数据采集器上发到云服务器的运动数据，并实时展示在智能通讯设备上，此时教练即可看到学员的实时运动数据信息，根据这些信息可以提供更加科学的、有效的、健康的运动课程。所述轮询，即这是最早的一种实现实时web应用的方案。客户端以一定的时间间隔向服务端发出请求，以频繁请求的方式来保持客户端和服务器端的同步。不管服务器端有没有更新，客户端都定时的发送请求进行查询，轮询的结果可能是服务器端有新的更新过来，也可能什么也没有，只是返回个空的信息。不管结果如何，客户端处理完后到下一个定时时间点将继续下一轮的轮询。所述推送/长连接，即客户端在发起一次请求后立即挂起，一直到服务器端有更新的时候，服务器才会主动推送信息到客户端。在服务器端有更新并推送信息过来之前这个周期内，客户端不会有新的多余的请求发生，服务器端对此客户端也啥都不用干，只保留最基本的连接信息，一旦服务器有更新将推送给客户端，客户端将相应的做出处理，处理完后再重新发起下一轮请求。本申请以上实施例具有以下优点：1)系统内部通信过程均采用无线通信,智慧健身系统搭建方便、简单；2)hub数据采集器信号强，数据采集范围广，只需几台hub就覆盖整个健身系统，可以最大限度降低成本；3)智能健身设备多种多样，可扩展性强，设备可以是大型固定设备，也可以是小型移动设备。当前第1页12