一种体育健康管理系统及其使用方法与流程

本发明涉及体育健康管理技术领域，具体涉及一种体育健康管理系统及其使用方法。

背景技术：

体育设施器材即健身锻炼所使用的各种器械、装备及用品的总称，体育设施器材与体育运动相互依存，相互促进，随着科学技术的进步和人类生活水平的提高，人们对健康的重视程度已越来越高，为了保持健康，人们一方面采取运动健身的方式增强体质，另一方面则是定期进行健康体检，了解自身的身体状况。然而，由于现在生活节奏的加快，而且医院的检查往往操作流程繁琐，使得人们难以挤出整块的时间去医院进行常态化的健康监测。此外，运动本身存在风险，由于人与人在身体机能与素质方面存在着必然的差异，很多时候，不适当的运动反而会造成身体健康的损伤，因此，在选择运动项目和运动负荷上应该因人而异，要依据年龄特征、健康状况及锻炼目标来选择不同的运动内容，使运动锻炼与身体状况互为针对性。随着社会的发展，选择室内健身运动的人会越来越多，提高体育设施器材的智能化、加强对运动者的保护，都是当前需要解决的问题。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本发明旨在于提供一种体育健康管理系统及其使用方法，通过智能穿戴设备、健身指导终端和耦合有运动数据传感器的健身设备的互联互通，实现了实时的智能健身训练反馈，健身过程更透明更科学。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种体育健康管理系统，包括：

健身指导终端，配备于教练端，用于获取学员的健身运动数据和生理健康数据，并根据数据分析结果向学员发送健康信息和对应健身指导计划；

智能健身设备，耦合有至少一种运动数据传感器，用于实时监测在训学员的健身运动数据，并实时反馈给当前在训学员以及所述健身指导终端；

智能穿戴设备，佩戴在学员端，与所述健身指导终端和所述智能健身设备连接，用于实时监测人体的生理指标数据。

优选地，在上述的体育健康管理系统中，所述智能健身设备包括健身运动数据测量单元。

优选地，在上述的体育健康管理系统中，所述健身运动数据测量单元包括测重单元、测体脂单元和测力量单元；

所述测重单元采用单杠悬挂式称重，用于将学员的体重毛重采用悬挂方式进行测量；

所述测体脂单元采用bia测量法对学员进行体脂测量，所述测力量单元通过压力传感器对学员在运动训练时施加在所述智能健身设备上的作用力进行测量，获得学员当前的训练施力强度以及运动频次强度。

优选地，在上述的体育健康管理系统中，所述智能健身设备还包括交互式显示屏，所述交互式显示屏还包括内置的语音播放器，所述交互式显示屏分别与所述健身运动数据测量单元、所述健身指导终端和所述智能穿戴设备连接，用于显示和播报所述健身运动数据测量单元、所述健身指导终端和所述智能穿戴设备传送的数据信息。

优选地，在上述的体育健康管理系统中，所述测重单元包括弹簧称重单元，所述弹簧称重单元设在单杠臂的上端，与单杠架连接。

优选地，在上述的体育健康管理系统中，所述测重单元包括应变式力传感器，所述应变式力传感器设在单杠臂的两端。

优选地，在上述的体育健康管理系统中，所述智能穿戴设备用于实时监测的人体生理健康数据包括出汗量、体表温度、心率、呼吸频率，通过无线数据传输方式传送给所述智能健身设备连接，进行信息同步。

优选地，在上述的体育健康管理系统中，所述智能穿戴设备设有支付模块，并关联对应有余额储值账户，所述智能健身设备还设有收费模块、报警模块和锁死机构，在所述智能穿戴设备对应的余额储值账户的余额储值不足以支付当前健身器械的训练使用费时，所述智能穿戴设备向所述智能健身设备发起报警信号，使所述智能健身设备执行报警或锁死动作。

优选地，在上述的体育健康管理系统中，所述健身指导终端向学员发送的健康信息包括：疾病预警信息、身体状况信息；

所述健身指导终端向学员发送的对应健身指导计划包括：根据体脂率执行的健身项目、对应的健身运动时长以及相应的饮食安排。

一种基于上述的体育健康管理系统的使用方法，包括步骤：

s1、佩戴所述智能穿戴设备，建立关联对应的余额储值账户并储值；

s2、将所述智能穿戴设备分别与所述健身指导终端和当前即将使用的所述智能健身设备无线连接，用于数据信息同步；

s3、在对应的所述智能健身设备上分别进行体重毛重测量、体脂测量和运动力量测量，体重毛重测量采用悬挂式单杠进行测量，体脂测量采用bia测量法进行测量，运动力量测量采用压力传感器进行测量，根据所述压力传感器测得的压力值突变次数判定健身动作的次数；

s4、所述智能健身设备根据当前连接的所述智能穿戴设备的对应所述健身指导终端同步过来的健身指导信息，通过语音播报的形式将当前连接的所述智能穿戴设备的对应学员的每个动作的指标数目、剩余指标数目、超出指标数目、健身强度播报出来，以指导当前对应的学员进行健康有计划的健身运动；

s5、健身过程中的健身数据、生理信息通过所述智能穿戴设备传输到所述健身指导终端，健身教练根据学员的不同情况，给出对应的健身指导建议。

s6、健身结束，持所述智能穿戴设备与对应的所述智能健身设备上的收费模块进行无线通讯，通过后台服务器进行费用扣除。

本发明的有益效果：本发明的体育健康管理系统可以方便教练管理学员，通过智能穿戴设备、健身指导终端和耦合有运动数据传感器的健身设备的互联互通，实现了实时的智能健身训练反馈，健身过程更透明，具有较强的科学指导性，健身运动效果更好，推动健身大数据库的建立。

附图说明

图1为本发明的系统的原理结构框图；

图2为本发明的一个实施例的智能健身设备的结构示意图；

图3为本发明的另一实施例的智能健身设备的结构示意图；

图4为本发明的体脂测量的测量示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合各个图和实施例对本发明的技术方案进行多方面的描述。

如图1所示，本发明提供一种体育健康管理系统，该体育健康管理系统具体包括：健身指导终端、智能健身设备和智能穿戴设备。健身指导终端配备于教练端，用于获取学员的健身运动数据和生理健康数据，并根据数据分析结果向学员发送健康信息和对应健身指导计划。智能健身设备，耦合有至少一种运动数据传感器，用于实时监测在训学员的健身运动数据，并实时反馈给当前在训学员以及健身指导终端。智能穿戴设备，佩戴在学员端，与健身指导终端和智能健身设备连接，用于实时监测人体的生理健康数据。

健身指导终端向学员发送的健康信息包括：疾病预警信息、身体状况信息；健身指导终端向学员发送的对应健身指导计划包括：根据体脂率执行的健身项目、对应的健身运动时长以及相应的饮食安排。

进一步地，智能健身设备包括健身运动数据测量单元，健身运动数据测量单元包括测重单元、测体脂单元和测力量单元。上述不同测量功能的健身运动数据测量单元可以是集成在一台健身设备器械上，也可以是分开设置在对应不同的健身设备器械上。

在本发明的实施例中，测重单元采用单杠悬挂式称重，用于将学员的体重毛重采用悬挂方式进行测量。单杠悬挂式称重可以免去称重时脱鞋的问题，避免脱鞋造成的异味和尴尬。

在一个实施例中，如图2所示，本发明的测重单元包括弹簧称重单元1，该弹簧称重单元1设在单杠臂2的上端，该单杠臂2为斜拉式设置，上端与单杠架3连接。测重时，学员可以穿着健身训练鞋或自己的鞋子进行直接测重，通过将双手握抓在单杠臂2上，向上拉伸身体，保持身体悬空，使身体重量完全施加在弹簧称重单元1上，通过弹簧的伸长形变转换为对应的重量，测得学员的毛重。弹簧称重单元1的称重原理与弹簧拉力计的原理相同，此处不在赘述。

在一些其他实施例中，如图3所示，本发明的测重单元包括应变式力传感器4，该应变式力传感器4设在一水平横向设置的抓握单杠5的两端，抓握单杠5的两端固定在竖直设在的单杠架3的上端。测重时，学员同样可以穿着健身训练鞋或自己的鞋子进行直接测重，通过将双手握抓在水平横向设置的抓握单杠5的中间，向上拉伸身体，保持身体悬空，使身体重量完全施加在水平横向设置的抓握单杠5上，通过抓握单杠5两端的压力产生的形变，应变式力传感器4将形变转换为对应的重量，测得学员的毛重。

应变式力传感器的工作原理：将应变式力传感器4粘贴到受力的抓握单杠5的两端,当抓握单杠5受力产生变形时,应变式力传感器4产生相应的应变，转化成电阻变化,从而引起测量电路的电压变化,通过测量输出电压的数值,再通过换算即可得到所测量物体的重量。在本发明的实施例中，选用双孔悬臂平行梁应变式承重传感器，其精度高、易加工、结构简单紧凑、抗偏载能力强、固有频率高。作为间接式称重的一种现有技术，应变式力传感器的具体称重原理此处不作赘述。

进一步地，在本发明的实施例中，测体脂单元采用bia测量法对学员进行体脂测量，即生物电阻测量法。bia测量法可以在很短的时间内即可获得颇准确的测量值，适合日常生活使用，具有方便快捷准确的优点。bia测量法的主要原理是将身体简单分为导电的体液、肌肉等，以及不导电的脂肪组织，测量时由电极片发出极微小电流经过身体，若脂肪比率高，则所测得的生物电阻较大，反之亦然，bia就是经由此种机转来做体脂率的测量。

本发明的测体脂单元采用支持4电极交流测脂的csu18m91集成电路芯片，信号产生电路产生的正弦电流源作为系统的激励信号通过电极施加到人体的相应部位上。通过激励电极产生正弦激励信号，分别加在人体的两个脚上，然后另外两个电极分别在两个脚上采集电压，其阻抗测量电路便通过人体四肢接触的金属电极片测出人体电阻抗，然后mcu微处理器根据电阻抗数值结合人体相关数据(如年龄、身高、体重等)，建立回归方程，从而综合分析出人体脂肪率、bmi(身体质量指数)、基础代谢、人体水分含量、肌肉和骨盐量、人体内脏脂肪量等多种数据。

在本发明的实施例中，csu18m91集成电路芯片设置在测体脂率的智能健身设备上，其包括四个金属电极片，其中两个设在设备的托板上，另两个设置在设备的头顶支架的左右两侧握把上，四个金属电极片依次相连构成一个长方形。测量时，两手抓握在头顶支架的左右两侧的握把上，两脚裸足踩踏在设备托板上的两个金属电极片上，完成测量。具体如图4所示，为了测量人体各部分的阻抗，将人体分为左上肢、右上肢、躯干、左下肢和右下肢共5段，信号产生电路产生的正弦电流源作为系统的激励信号通过电极施加到人体的相应部位上。通过激励电极产生正弦激励信号，分别加在人体的两个脚上，然后另外两个电极分别在两个脚上采集电压。各躯干段对应的阻抗进行加权计算，得到加权阻抗，加权计算公式为：r＝0.6rt+0.05rra+0.15rrl+0.05rla+0.15rll。然后mcu微处理器根据电阻抗数值结合人体相关数据(如年龄、身高、体重等)，建立回归方程，从而综合分析出体脂率。上述的体脂率分析计算为现有技术，此处不在赘述具体的回归方程，在本发明中，与上述现有的体脂率分析计算不同的是，对四个金属电极片的设置位置进行了变换，通过双手双足来完成四肢和躯干的人体阻抗测量，并加权计算得到人体阻抗，其测量准确性更高。现有的双足测量因腹部脂肪没有得到测量，其人体阻抗测量不太准确，会存在一定的误差，而本发明的人体阻抗测量相比现有的双足测量，本发明的人体阻抗测量能够体现出更准确的人体阻抗。

具体地，在本发明的实施例中，测力量单元通过压力传感器对学员在运动训练时施加在智能健身设备上的作用力进行测量，获得学员当前的训练施力强度以及运动频次强度。运动频次强度是通过压力传感器测得压力值的突变次数来判定的，准确性高，相比现有的红外感应测量，本发明的压力值突变次数判定法不会存在误判。

进一步地，在本发明的实施例中，智能健身设备还包括交互式显示屏6，交互式显示屏6还包括内置的语音播放器，交互式显示屏6分别与健身运动数据测量单元、健身指导终端和智能穿戴设备连接，用于显示和播报健身运动数据测量单元、健身指导终端和智能穿戴设备传送的数据信息。智能穿戴设备用于实时监测的人体生理健康数据包括出汗量、体表温度、心率、呼吸频率，通过无线数据传输方式传送给所述智能健身设备连接，进行信息同步。无线通讯方式可以通过蓝牙模块、wi-fi模块、zigbee模块来实现。

进一步地，在本发明的一些实施例中，智能穿戴设备设有支付模块，并关联对应有余额储值账户，智能健身设备还设有收费模块、报警模块和锁死机构，在智能穿戴设备对应的余额储值账户的余额储值不足以支付当前健身器械的训练使用费时，智能穿戴设备向智能健身设备发起报警信号，使智能健身设备执行报警或锁死动作。锁死动作采用现有技术中的电子锁死装置对设备实现电子锁死，控制方式简单，安全。智能健身设备可以是手环或脖环，手环具有nfc模块。相比以往健身房按年或者月收费存在的有些人长期不练仍然有储值或者可以退款等问题，本系统可以实现及时的按时收费，且针对每个健身机械的时费不同，可以做到灵活使用，健身设备的价值可以得到针对性的体现。在健身不刷手环或者储值不够，健身器械会亮红灯甚至锁死。

进一步地，本发明还提出了一种基于上述体育健康管理系统的使用方法，其包括步骤：

s1、佩戴智能穿戴设备，建立关联对应的余额储值账户并储值；

s2、将智能穿戴设备分别与健身指导终端和当前即将使用的智能健身设备无线连接，用于数据信息同步；

s3、在对应的智能健身设备上分别进行体重毛重测量、体脂测量和运动力量测量，体重毛重测量采用悬挂式单杠进行测量，体脂测量采用bia测量法进行测量，运动力量测量采用压力传感器进行测量，根据压力传感器测得的压力值突变次数判定健身动作的次数；

s4、智能健身设备根据当前连接的智能穿戴设备的对应健身指导终端同步过来的健身指导信息，通过语音播报的形式将当前连接的智能穿戴设备的对应学员的每个动作的指标数目、剩余指标数目、超出指标数目、健身强度播报出来，以指导当前对应的学员进行健康有计划的健身运动；

s5、健身过程中的健身数据、生理信息通过智能穿戴设备传输到健身指导终端，健身教练根据学员的不同情况，给出对应的健身指导建议。

s6、健身结束，持智能穿戴设备与对应的智能健身设备上的收费模块进行无线通讯，通过后台服务器进行费用扣除。

在本发明中，健身指导终端向学员发送的健身指导计划主要依据体脂率来制定，具体是依据体脂率分别划分为：

男性：10-20％、女性：18-25％；

拥有健康、较完美的体型，平时不能懈怠运动、要继续合理控制饮食，让身材一直保持。

男性：20-25％、女性：25-30％；

属于微胖体型，需开始减肥，运动、饮食控制要同时进行。

男性：25-30％、女性：30-35％；

中度肥胖了，若不及时进行减肥，会影响身体健康。

男性：高于30％、女性：高于35％；

严重肥胖，不仅影响身材，还会引发各种健康问题。

针对上述四类人群，分别给出的健身指导计划为：

男性体脂率高于25％、女性体脂率高于30％；

身材肥胖问题明显、肌肉力量不足，首先要做的就是减脂。

1.以有氧运动为主。因为体内脂肪较高，可先进行简单、安全的有氧运动燃烧多余脂肪。等到体脂率降低后再适当增加力量训练；

2.有氧强度不要过高。高强度的减脂运动比较容易造成过度肥胖者膝盖以及关节部位受伤。可进行走跑结合、骑行或者游泳等中低强度的有氧运动。每次保证至少30分钟，每周规律地运动3-4次，等身体逐渐适应后再循序渐进提高运动强度；

3.高频次、低运动量的运动效果要比低频次、高运动量的运动燃脂效果好。

男性20-25％、女性25-30％；

属于肥胖范畴，运动依旧是以减脂为目标，但是可以加入一定量的无氧运动，通过无氧运动与有氧运动的适当结合，可以加快脂肪燃烧，强化肌肉结构。

1.做有氧运动时，可以尝试40分钟以上慢跑、游泳或骑行等运动，每周进行4次。无氧运动可以进行开合跳、平板支撑等，增加肌肉量，帮助提升燃脂效率；

2.做一些hiit或者tabata帮助高效燃脂，还有塑形的效果；

3.无论是有氧还是无氧运动，都要循序渐进，不要为了减肥效果而盲目增加运动强度，造成运动损伤。先进行无氧运动，再进行有氧运动，可以有更好的燃脂效果；

男性低于20％、女性低于25％；

属于比较健康的体型了，主要面临身形不够匀称、肌肉量低或者局部脂肪囤积的问题。

1.此时你的体重是在正常范围内的，可以进行较高强度的运动，在进行有氧运动的同时可加强局部部位的无氧训练；

打造腹肌可以练习卷腹、俯卧撑。

想要练就“蜜桃臀”，深蹲是不错的选择，还可以根据训练情况,适当进行负重深蹲的训练。

坚持做仰卧踩单车、向后踢腿、瑜伽侧抬腿等练腿动作可以拥有一双纤细美腿。

结合上述的指导建议，可以使得学员获得及时正确的健身运动指导，更好地进行健身锻炼，相比现有的盲目健身运动和一对一的精细化辅导或游击式的粗放式辅导，本发明提供的管理系统能够更高效更便捷地为学员建立科学有效的健身运动管理。

综上所述，本发明的体育健康管理系统可以方便教练管理学员，通过智能穿戴设备、健身指导终端和耦合有运动数据传感器的健身设备的互联互通，实现了实时的智能健身训练反馈，健身过程更透明，具有较强的科学指导性，健身运动效果更好。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。