一种基于大数据的户外锻炼规划系统和方法与流程

本发明涉及大数据分析技术领域，尤其涉及一种基于大数据的户外锻炼规划系统及其使用方法。

背景技术：

随着人民生活水平的提高，身体健康以及日常锻炼日益受到重视，大家经常为此在日常生活中安排时间进行不同的体育锻炼。此外，锻炼时晒太阳能补充维生素d，促进钙的吸收，强身健体。但是不管是运动还是日晒，都是过犹不及的。为此，经常需要制定个人日常的锻炼计划，其主要目的是为了使锻炼具有较强的科学性、目标性。制定锻炼计划，是一个既简单又复杂的过程，如果有了较为科学、专业的帮助，能够提高锻炼效果，避免盲目锻炼、盲目日晒造成对身体的伤害，带来不良后果。

目前有大量基于手机等移动端的锻炼应用方法，例如小米运动、乐动力、咕咚运动、春雨计步器、悦跑圈等，其功能主要集中在某一项运动(例如跑步、骑行)的记录、统计、排行，以及运动场所的预订、朋友圈社交等。而针对每个用户个人的综合锻炼计划的规划辅助方法则较少，仅有健身达人等少数几个针对健身房运动的应用，在综合室内运动和户外运动两方面的锻炼计划规划辅助方法上是一个空白。为了让用户在进行体育锻炼的同时，也能够尽量获得足够的日晒和新鲜空气，提出本发明。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于大数据的户外锻炼规划系统及其使用方法，能够根据天气、空气质量等因素，为用户规划满足其要求的锻炼计划。

本发明提出的一种基于大数据的户外锻炼规划系统的使用方法，包括以下步骤：

(1)拟定锻炼初始计划：首先选择锻炼项目，其次选择锻炼地点，然后选择锻炼时间，最后估算出锻炼量和日晒量，用户根据自身对锻炼量和日晒量这两个数值的要求进行锻炼初始计划的手工调整；

(2)调整锻炼计划：根据当天天气预报的实时情况、空气质量监测的数值，以及用户个人情况等因素，采用蚁群算法等机器学习方法，在锻炼初始计划的基础上，为用户动态调整并规划满足其锻炼要求的日锻炼计划；

(3)锻炼计划的反馈和调整：根据用户提供的反馈信息，采用人工神经网络等机器学习方法调整锻炼计划，用户通过适应计划和观察自身状态，检验之前锻炼计划的有效性，并进一步调整锻炼计划，以适宜自身的实际情况。

进一步的，步骤(1)中选择锻炼项目的方式是：用分类列表的方式给出可以选择的锻炼项目，将其分为户外运动和室内运动两大类，根据用户的身心条件，推荐一些项目，由用户根据自己的健康水平和锻炼基础等，在锻炼计划中自由组合，选择不同的锻炼项目，并且户外和室内两类运动都进行选择，以方便后期在两者间进行调整。

进一步的，步骤(1)中选择锻炼地点的方式是：用地图的方式根据用户定位的生活区域、工作区域，分别由用户选择锻炼地点，室内运动为固定地点，户外运动可选择距离、路线等，由于户外运动受环境因素影响较大，理想的环境是空气清新、阳光柔和之处，可以提供地图中相应区域在对应时节的空气质量的历史数据，以及未来一周的天气预报数据，帮助用户进行规划。

进一步的，步骤(1)中选择锻炼时间的方式是：用分时段日历的方式，由用户根据自己的个人爱好、工作性质、生活条件等选择锻炼时间，每天以0.5小时为单位，用户选择不同的运动项目、运动地点等填入日历表格中，形成日计划、周计划、月计划。

进一步的，步骤(1)中锻炼量和日晒量的估算方式是：根据每个运动项目不同的运动量和运动时间进行统计，初始采用用户所属人群的该项目平均运动强度进行锻炼量计算，随着该用户数据的积累，将其调整为用户该项目运动强度的具体值，利用地理定位将用户预计运动的地点与所处位置的天气预报同步，根据每天不同时段的日晒指数，估算用户受到的日晒量。

进一步的，步骤(1)中手工调整锻炼初始计划的方式是：在估算出的锻炼量和日晒量的基础上，用户根据自身对锻炼量和日晒量这两个数值的要求，对锻炼项目、锻炼地点和锻炼时间进行手工调整。

进一步的，步骤(2)中所述天气预报包括天气状况和日晒指数，所述的空气质量包括aqi和pm2.5。

本发明提出的一种基于大数据的户外锻炼规划系统，包括集成微处理器、显示屏和操作面板，所述显示屏和操作面板均匀所述集成微处理器通信连接，所述集成微处理器中存储有空气质量历史数据、天气预报历史数据和地图；

所述操作面板上设有锻炼项目选择按钮、锻炼地点选择按钮、锻炼时间选择按钮以及年龄、性别设定按钮；

还包括实时天气监测模块和实时空气质量监测模块，所述实时天气监测模块和实时空气质量监测模块均与所述集成微处理器通信连接；

所述集成微处理器中存储有各锻炼项目的平均运动强度并能够计算锻炼量和日晒量。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：该基于大数据的户外锻炼规划系统及其使用方法，能根据用户的要求，基于天气预报和空气质量的历史数据规划锻炼计划，根据每天的实时天气和空气质量调整锻炼计划，并根据用户的反馈调整锻炼计划，该系统具有规划智能，调整科学、使用方便等优点。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明一种基于大数据的户外锻炼规划系统的使用方法的步骤示意图；

图2为本发明一种基于大数据的户外锻炼规划系统的结构框架图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例：一种基于大数据的户外锻炼规划系统的使用方法，包括以下步骤：

第一，锻炼计划的初始化。由用户进行整个锻炼计划的初始设定，并估算其总锻炼量和日晒量，包括以下方面：

首先是锻炼项目的选择：用分类列表的方式给出可以选择的锻炼项目，将其分为户外运动和室内运动两大类，根据用户的身心条件(包括年龄、性别等因素)，推荐一些项目，由用户根据自己的健康水平和锻炼基础等，在锻炼计划中自由组合，选择不同的锻炼项目。如儿童推荐选择游戏、舞蹈、健康操等；青少年推荐选择跑步、跳绳、球类运动等；中青年推荐选择慢跑、游泳、骑单车等；老年推荐选择慢走、太极拳等。要求一个方案中应在户外和室内两类运动中都进行选择，以方便后期在两者间进行调整。

其次是锻炼地点的选择：用地图的方式根据用户定位的生活区域、工作区域，分别由用户选择锻炼地点。室内运动为固定地点，户外运动可选择距离、路线等。由于户外运动受环境因素影响较大，理想的环境是空气清新、阳光柔和之处，可以提供地图中相应区域在对应季节(月份)的空气质量的历史统计数据，以及未来一周的天气预报数据(包含天气状况和日晒指数)，帮助用户进行规划。

再次是锻炼时间的选择：用分时段日历的方式，由用户根据自己的个人爱好、工作性质、生活条件等选择锻炼时间。每天以0.5小时为单位，用户选择不同的运动项目、运动地点等填入日历表格中，形成日计划、周计划(工作日和周末有不同安排)、月计划(不同的月份、季节有不同的安排)。

最后，上述设置完成后，系统自动分类估算出用户锻炼的锻炼量(以卡路里为单位)。根据每个运动项目不同的运动量和运动时间进行统计，初始采用用户所属人群的该项目平均运动强度(每分钟/小时运动量)进行计算，随着该用户数据的积累，将其调整为用户该项目运动强度的具体值。此外，利用地理定位将用户预计运动的地点与所处位置的天气预报同步，根据每天不同时段的日晒指数，估算用户受到的日晒量，以调节曝晒水平。用户根据自身对这两个数值的要求，可以对整个锻炼计划进行一些手工调整。

第二，锻炼计划的每日动态调整。系统根据每天天气预报(包含天气状况和日晒指数)的实时情况、空气质量监测的数值(aqi、pm2.5数值)，以及用户个人情况(上下班时间)等因素，采用蚁群算法等机器学习方法，在用户设定初始计划的基础上，为用户动态调整并规划满足其锻炼要求(特别是锻炼量和日晒量)的日锻炼计划。

第三，锻炼计划的反馈和调整。根据用户提供的反馈信息，采用人工神经网络等机器学习方法调整锻炼计划。用户通过适应计划和观察自身状态，检验之前锻炼计划的有效性，并进一步调整锻炼计划(包括锻炼的时间和运动量)，以适宜自身的实际情况。

举例：用户为一位学生，初始化的锻炼计划如下：

1、工作日锻炼计划

上午7点-7点半，从家跑步到学校上课(地点a到地点b)；

下午4点半-5点半，在学校操场跑步(地点c)；

晚上6点半-7点，在家附近的健身布道慢走(地点d到地点e)。

2、周末锻炼计划

上午8点半-9点半，在公园慢走(地点f)；

下午3点-5点，在家附近的体育馆进行竞技运动，如羽毛球等(地点g)；

晚上8点半-9点，在卧室跳绳(地点a)。

在实际执行锻炼计划时，周一下午开始下雨，该系统根据天气预报提前将慢跑改为在家附近的体育馆游泳(4点半-5点半，地点g)；周五因为雾霾，空气质量不佳，取消了上午和下午的跑步，改为下午在家附近的体育馆跳健身操(4点半-5点半，地点g)，以及增加周六上午的慢走时间(8点-10点，地点f)。整个调整仍然满足用户要求的锻炼量和日晒量。

一个月后，由于用户已经适应了该锻炼计划，体质有了提高，根据用户的反馈，适当的增加了锻炼强度和时间：周末下午的竞技运动时间调整为3点-5点半。

一种基于大数据的户外锻炼规划系统，包括集成微处理器1、显示屏2和操作面板3，所述显示屏和操作面板均匀所述集成微处理器通信连接，所述集成微处理器中存储有空气质量历史数据、天气预报历史数据和地图；

所述操作面板上设有锻炼项目选择按钮、锻炼地点选择按钮、锻炼时间选择按钮以及年龄、性别设定按钮；

还包括实时天气监测模块4和实时空气质量监测模块5，所述实时天气监测模块和实时空气质量监测模块均与所述集成微处理器通信连接；

所述集成微处理器中存储有各锻炼项目的平均运动强度并能够计算锻炼量和日晒量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。