一种可为用户提供适宜有氧运动量的系统及其实现方法与流程

本发明涉及一种运动实时监控的技术领域，具体地说，是涉及一种可为用户提供适宜有氧运动量的系统及其实现方法。

背景技术

随着生活水平的提高，运动健身逐渐成为人民生活中的重要需求，对于亚健康及慢性疾病人群来说，运动就显得更加重要。大量的科学研究已经证实，科学有效的运动可以有效的改善亚健康状态，提高心肺耐力。对于三高(高血糖、高血脂、高血压)疾病状态也有显著的改善，在帮助控糖、降压和降脂方面有着很好的疗效，特别是对于三高早期的患者，已经为国内外专家共识所推荐。然而，现实生活中大部分人的运动都没有达到有效的区间，或者又运动过量，这不仅使得运动的效果大打折扣，还容易造成运动伤害。现在的智能穿戴设备及移动网络应用可以实时监测用户运动过程的数据，但是均不能根据用户的运动数据进行反馈，统计实际运动量。

acsm指南推荐每周150分钟中等强度或75分钟较大强度运动，实际上运动是可能有时在中等强度、有时在较大强度，而目前无任何方法根据强度的变化，对运动时间长度进行相应的调整，且过度运动会带来运动损伤风险增加，运动量不足可能导致心肺耐力下降，影响总体健康水平。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可为用户提供适宜有氧运动量的系统及其实现方法，通过对运动过程进行实时监控、分析和反馈，使用户获得更为健康的运动指导，避免盲目的运动，导致运动效果不佳，或运动不当给身体造成伤害，实现了用户可根据自身的运动强度及时长调整适合自己的有氧运动量，使运动更具科学性、针对性，达到科学运动的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可为用户提供适宜有氧运动量的系统，包括中央处理器，均与该中央处理器连接的心率检测带、运动动作库、运动检测模块、运动指导模块和运动自评模块，以及台阶，其中：

心率检测带，佩戴在用户身上，用于检测其静息心率和运动心率；

运动动作库，用于存储各种示范运动模型并为用户提供动作指导，包括运动前热身、运动中动作推荐、运动后拉伸动作；

台阶，用于帮助用户进行三分钟台阶实验，并由心率检测带获得静息心率数据，用作确定用户心肺耐力情况的评估标准；

运动检测模块，用于实时检测用户的运动时长；

中央处理器，用于采集用户静息心率、运动心率及运动时长数据，根据用户静息心率设定运动过程中安全有效的运动靶心率区间范围以及用户所需的有氧运动量，然后判断用户的运动心率是否有效，如果运动心率未在有效运动靶心率区间范围内，则通过运动指导模块对用户进行提醒；

运动自评模块，用于运动结束后对用户运动数据进行统计，给出当前运动强度及运动时长，并提供该周剩余所需运动时长。

进一步的，所述心率检测带、运动动作库、运动检测模块、运动指导模块和运动自评模块均通过无线通讯模块与中央处理器连接。

一种可为用户提供适宜有氧运动量的系统的实现方法，包括以下步骤：

(1)用户进行三分钟台阶实验，然后由心率检测带获得用户的静息心率；

(2)利用下列公式得到用户安全有效的运动靶心率区间范围：

运动靶心率区间范围＝(理想状态下的最大心率-静息心率)*强度+静息心率

理想状态下的最大心率＝220-年龄；

强度为40％～90％hrr，且当强度为40％～60％hrr时，属于中等强度，此时1分钟的运动量＝实际运动时间的运动量；当强度大于60％、小于等于90％hrr时，属于高等强度，此时1分钟的运动量＝2倍实际运动时间的运动量；

(3)中央处理器根据靶心率区间给出用户每周的有氧运动量和相应的运动时长，该运动时长为每周150～300分钟；

(4)根据确定的运动时长，用户根据运动动作库的指导开展有氧运动，心率检测带实时检测用户在有氧运动过程中的即时运动心率，并将检测结果传输至中央处理器；

(5)中央处理器根据即时运动心率的大小确定用户的实际运动时间，并确定用户即时运动心率是否处于安全有效的运动靶心率区间范围，是，则不提醒，否则提醒用户停止动作；

(6)用户运动结束后，运动自评对用户运动数据进行统计，给出当前运动强度及运动时长，并提供该周剩余所需运动时长。

本发明的工作原理：用户预先佩戴心率检测带，通过对用户进行三分钟台阶实验，由此心率检测带对的静息心率进行检测，再利用运动靶心率区间的计算公式计算出用户当前身份状态下的运动靶心率区间，从而对用户的心肺耐力情况进行全面的评估，并以此作为判断用户安全、有效的有氧运动的重要依据，以及根据运动靶心率区间确定用户当前身份状态下每周的有氧运动量和相应的运动时长，根据当前确定的运动时长，用户根据运动动作库的指导开展有氧运动，心率检测带实时检测用户在有氧运动过程中的即时运动心率，一旦出现即时心率未达到或超出安全有效的运动靶心率区间范围，中央处理器将对用户进行实时提醒，提醒用户停止动作，当运动强度过高，中央处理器调用运动动作库内的动作内容，对当前运动强度进行动作指导，防止用户突然进入运动强度较大的运动时对身体造成伤害。当用户运动结束后，运动自评模块对用户运动数据进行统计，给出当前运动强度及运动时长，并提供该周剩余所需运动时长。用户在完成一个周期的有氧运动后，中央处理器控制心率检测带对用户的静息心率进行重新检测，并得到新的运动靶心率区间，中央处理器根据最新检测到的用户信息对原有用户信息进行覆盖更新，并通过运动自评模块向用户显示最新的安全运动时长。

为了保证运动效果和运动安全，靶心率区间还应该根据具体情况灵活变化，不同时期的健康状态、环境、季节、心情等对选择运动量会产生一定的影响，例如受感冒、闷热气候或暴晒环境等外因影响，运动强度和运动时间均要相应降低，心率指标亦相应降低，以保证安全。相反，随着有氧运动能力的提高，靶心率区间将会自动提高，以确保后续运动对身体产生实质上的效果。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过心率检测带对用户的静息心率进行检测，从而确定用户的运动靶心率区间，进而得到一个周期内可靠的安全运动时长，再利用该周运动时长去判断用户在周期内的实际运动量是否有效和安全，如此可保证在该周期内用户进行的有氧运动既能实现预期效果，又不会超出其身体承受能力，安全高效。

(2)本发明在每一个周期结束后均对用户的身体状况进行重新检测，由此对用户的心肺耐力情况进行重新评估，重新确定其最新的安全运动时长，如此可保证用户在每一个周期内的运动都能达到最理想的效果，避免重复无用的运动。

(3)本发明通过心率检测带对用户运动过程中的即时心率变化进行实时检测，并进行实时判断分析，再利用运动指导模块提醒用户当前运动的即时心率是否在有效的运动靶心率区间，未达到或超出则提醒用户停止运动，可实时、有效地避免用户因运动强度过弱未达到有效的运动效果，或运动强度过强给身体造成的伤害。

(4)本发明中采用的三分钟台阶实验经过了科学合理的分析实验，能够对人体的运动强度与心率变化进行科学的换算，确保对人体生理状况进行全面准确的判断，保证后期运动的合理性。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

图2为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例1

如图1所示，本发明公开的一种可为用户提供适宜有氧运动量的系统的实现方法，包括以下步骤：

(1)用户进行三分钟台阶实验，然后由心率检测带获得用户的静息心率；

(2)利用下列公式得到用户安全有效的运动靶心率区间范围：

运动靶心率区间范围＝(理想状态下的最大心率-静息心率)*强度+静息心率

理想状态下的最大心率＝220-年龄；

强度为40％～90％hrr，且当强度为40％～60％hrr时，属于中等强度，此时1分钟的运动量＝实际运动时间的运动量；当强度大于60％、小于等于90％hrr时，属于高等强度，此时1分钟的运动量＝2倍实际运动时间的运动量；

(3)中央处理器根据靶心率区间给出用户每周的有氧运动量和相应的运动时长，该运动时长为每周150～300分钟；

(4)根据确定的运动时长，用户根据运动动作库的指导开展有氧运动，心率检测带实时检测用户在有氧运动过程中的即时运动心率，并将检测结果传输至中央处理器；

(5)中央处理器根据即时运动心率的大小确定用户的实际运动时间，并确定用户即时运动心率是否处于安全有效的运动靶心率区间范围，是，则不提醒，否则提醒用户停止动作；

(6)用户运动结束后，运动自评对用户运动数据进行统计，给出当前运动强度及运动时长，并提供该周剩余所需运动时长。

剩余有氧运动量的计算方式：

首先，利用三分钟台阶实验，通过心率检测带对用户的静息心率进行检测，进而根据测得的静息心率决定运动靶心率区间，运动靶心率区间的计算方式：运动靶心率区间＝(理想状态下的最大心率-静息心率)*强度+静息心率，其中，理想状态下的最大心率＝220-年龄。

比如，用户30岁，通过三分钟台阶实验测出静息心率60。

(1)当在高等强度下心率到达60～90％hrr时，此时的运动时长：1分钟＝2倍实际运动时长，那么剩余有氧运动量的计算方式如下：

运动靶心率区间＝(理想状态下的最大心率-静息心率)*高等强度(60％-90％)+静息心率＝(190-60)*(60％-90％)+60＝138-177次/分钟，即该周期内用户需要在138-177次/分钟的心率区间运动75-150分钟，若在运动过程中，当心率检测带监测到运动心率在138-177区间运动10分钟，在此高等强度条件下的运动时长相当于中等强度的运动时长的2倍，即20分钟，其中，运动心率低于138不计入有效运动，高于177系统自动提醒不安全，请停止运动。那么用户在138-177次/分钟的心率区间条件下的剩余有氧运动时长为55-130分钟，其中55分钟为低限，130分钟为高限。

(2)当在中等强度下心率达到40～60％hrr时，此时的运动时长：1分钟＝实际运动时间，那么剩余有氧运动量的计算方式如下：

运动靶心率区间＝(理想状态下的最大心率-静息心率)*中等强度(40％-60％)+静息心率＝(190-60)*(40％-60％)+60＝112-138次/分钟，即该周期内用户需要在112-138次/分钟的心率区间运动150-300分钟，若在运动过程中，112-138区间为10分钟，138-164区间为10分钟，相当于总共中等强度运动时长为10+10*2＝30分钟，其中运动心率低于112不计入有效运动，高于164系统自动提醒不安全，请停止运动。那么用户心率区间在112-138次/分钟的心率区间条件上的剩余有氧运动时长为120-270分钟，其中120分钟为低限，270分钟为高限。

再如，对于中老年或慢性病人群来说，安全靶心率大致控制在(170－年龄)～(180－年龄)。例如患者为70岁的老人，他的有氧心率一般控制在(170－70)～(180－70)＝100～110次/每分钟。对刚刚开始采用运动干预的患者，则增加0.9的安全系数更为安全，如同为70岁的患者，他的安全靶心率开始宜先控制在(170－70)×0.9～(180－70)×0.9＝90～99次/每分钟，再根据实时运动时长，确定剩余有氧运动量。

基于上述方法，本发明提供了下列可为用户提供适宜有氧运动量的系统，如图2所示，包括中央处理器，均与该中央处理器连接的心率检测带、运动动作库、运动检测模块、运动指导模块和运动自评模块，以及台阶，其中：

心率检测带，佩戴在用户身上，用于检测其静息心率和运动心率；

运动动作库，用于存储各种示范运动模型并为用户提供动作指导，包括运动前热身、运动中动作推荐、运动后拉伸动作；

台阶，用于帮助用户进行三分钟台阶实验，并由心率检测带获得静息心率数据，用作确定用户心肺耐力情况的评估标准；

运动检测模块，用于实时检测用户的运动时长；

中央处理器，用于采集用户静息心率、运动心率及运动时长数据，根据用户静息心率设定运动过程中安全有效的运动靶心率区间范围以及用户所需的有氧运动量，然后判断用户的运动心率是否有效，如果运动心率未在有效运动靶心率区间范围内，则通过运动指导模块对用户进行提醒；

运动自评模块，用于运动结束后对用户运动数据进行统计，给出当前运动强度及运动时长，并提供该周剩余所需运动时长。

所述心率检测带、运动动作库、运动检测模块、运动指导模块和运动自评模块均通过无线通讯模块与中央处理器连接。

本发明通过上述设计，有效地解决了用户无法根据自身运动强度的变化及运动时长而对有氧运动量进行相应的调整，从而避免盲目的运动，导致运动效果不佳，或运动强度过高给身体造成伤害的现有问题，实现了用户可根据自身的运动强度及时长调整适合自己的有氧运动量，使运动更具科学性、针对性，达到科学运动的目的。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。