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一种具有供装置的高原环境下使用的健身房

阅读:176发布:2022-05-21

专利汇可以提供一种具有供装置的高原环境下使用的健身房专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供一种具有供 氧 装置的高原环境下使用的健身房,健身房由 底板 、墙体和顶盖合围而成;健身房内包括:安置在健身房内的多种健身器材,健身房外部设有供氧装置;供氧装置包括:空气瓶、干燥器、 过滤器 、氧氮分离器、混合瓶、氧氮控 制模 块 ;空气瓶出口通过输气管路与干燥器入口连接,干燥器出口与过滤器入口连接,过滤器出口与氧氮分离器入口连接,氧氮分离器的氧气出口一通过输气管路与健身房内部连通;空气瓶与干燥器的输气管路上设有针型 阀 和稳压阀;过滤器与氧氮分离器之间的输气管路上设有流量计、压 力 表和针型阀;健身房外部具有保温 棉 ,在寒冷天气使用时,保证室内 温度 ,而且有供氧装置给室内供氧适合高原环境使用。,下面是一种具有供装置的高原环境下使用的健身房专利的具体信息内容。

1.一种具有供装置的高原环境下使用的健身房,其特征在于,健身房由底板、墙体和顶盖合围而成;
所述墙体上开设有窗和,窗上设有通装置,墙体上设有多个通风装置;所述顶盖上设有太阳能发电板,健身房内设有电池、整流电路、变压电路,太阳能发电板与蓄电池电连接,蓄电池通过整流电路和变压电路给健身房内的灯具供电;
所述墙体设有内层板和外层钢板,在内层钢板和外层钢板之间设有空腔,空腔内部设有保温;外层钢板表面涂有防腐涂料;所述内层钢板和外层钢板通过螺栓连接;所述顶盖的表面涂有防腐涂料;
门包括:单门和折叠门;单门与墙体铰接,折叠门设有折门一、折门二和折门三;
所述折门一上设有件,折门二上设有与锁件相适配的锁别,锁件与锁别相配合使折门一与折门二锁合;所述折门二一端与折门三铰接,所述折门三另一端与墙体铰接;
健身房内包括:安置在健身房内的多种健身器材,设置在健身房内的服务器;健身房外部设有通过输气管路与健身房内部连通的供氧装置;
每种健身器材上均设有吸氧面罩、体感采集处理系统以及正对使用者正面的显示屏、光源收发器;显示屏、光源收发器与体感采集处理系统连接,显示屏用于显示体感采集处理系统发送的数据信息以及健身器材的运行状态;
每个吸氧面罩分别与供氧装置连接;
健身房内还设有用于感应健身房内氧含量的氧含量传感器、用于感应健身房内温度的温度传感器、用于感应健身房内湿度的湿度传感器
所述供氧装置包括:空气瓶、干燥器、过滤器、氧氮分离器、混合瓶、氧氮控制模
所述空气瓶出口通过输气管路与干燥器入口连接,干燥器出口与过滤器入口连接,过滤器出口与氧氮分离器入口连接,氧氮分离器的氧气出口一通过输气管路与健身房内部连通;
所述空气瓶与干燥器的输气管路上设有针型和稳压阀;过滤器与氧氮分离器之间的输气管路上设有流量计、压表和针型阀;
氧氮分离器的氧气出口一与健身房的输气管路上设有氧量分析仪、流量计、电磁阀、压力表和针型阀;
氧氮分离器的氮气出口和氧气出口二分别与混合瓶的入口连接,混合瓶的出口与吸氧面罩连接;氧气出口二与混合瓶之间设有氧气流量计和氧气阀,氮气出口与混合瓶之间设有氮气流量计和氮气阀;混合瓶上设有氧浓度测量仪和氮浓度测量仪;氧气阀、氮气阀、氧浓度测量仪和氮浓度测量仪分别与氧氮控制模块连接,氧氮控制模块用于通过氧气阀和氮气阀调节混合瓶内的氧氮混合比例,通过氧浓度测量仪和氮浓度测量仪获取混合瓶氧氮混合比例;
氧氮控制模块还与服务器通信连接,使服务器获取混合瓶内的氧氮混合比例,并且服务器根据所处的高原环境对氧氮控制模块设置氧氮混合比例;
所述体感采集处理系统包括:氧含量接收模块、温度接收模块、湿度接收模块、身份ID模块、面部区域设置模块、面部识别模块、视频预处理模块、视频放大处理模块、心率信号消噪处理模块、心率值转换模块、氧含量接收模块、心率与耗氧量折算模块、心率持续时间计量模块、体感通信模块;
温度接收模块用于接收温度传感器感应健身房内的温度;湿度接收模块用于接收湿度传感器感应健身房内的湿度;氧含量接收模块用于接收氧含量传感器感应健身房内的氧含量;
身份ID模块用于使用户设置个人身份ID,并将个人身份ID传输给服务器;
所述面部区域设置模块用于设置面部敏感区域;
所述光源收发器用于获取面部视频图像;
所述面部识别模块用于从获取的面部视频图像中的每一中选取面部敏感区域作为后续的心率信号的提取区域;当在获取的视频中,某一帧中的选取面部敏感区域失败时,使用上一帧中的面部敏感区域作为当前帧中的面部敏感区域;
所述视频预处理模块用于对选取的面部敏感区域的视频帧进行计量,当计量的帧数达到预设帧数时,将所述视频帧发送至视频放大处理模块;当计量的帧数未达到预设帧数时,继续计量视频帧直至达到预设帧数;
所述视频放大处理模块用于对所述视频预处理模块发送的视频帧进行视频放大处理,将放大处理后的视频帧在RGB颜色空间内进行分解,形成三幅单通道图像;分别计算三通道图像的面部敏感区域内像素的空间平均值,形成对应每一帧的红绿蓝三个信号值,信号值范围在0 255之间,每一帧的红绿蓝三个信号值形成三个原始信号序列,以使从每一帧中放~
大出心率信号;
所述心率信号消噪处理模块用于对原始心率信号序列进行带通滤波处理,以调整信号波形和消除噪声的影响;
所述心率计算模块用于对消除噪声的三个信号序列分别进行FFT变换,计算三个信号序列的对应功率谱密度,选取G通道信号序列中最大功率对应的频率作为心率的计算值;
所述心率与耗氧量折算模块用于将心率的计算值折算成使用人员的耗氧量,并通过体感通信模块向服务器发出计算耗氧量信号;
所述心率持续时间计量模块用于当某一健身器材使用人员的心率在170次/分持续预设的时长时,所述健身器材的体感采集处理系统通过体感通信模块向服务器发出心率负荷信号;
服务器包括:通风控制模块、供氧控制模块、供氧单控模块、数据处理模块、数据存储模块、人机交互模块、计时模块、计速模块、计量模块、卡路里消耗计算模块、个性化设置模块、时间模块、网络管理模块、数据管理模块、事件管理模块、报表模块、IP地址管理模块、安防模块、信息交流模块、服务器通信模块、海拔高度设置模块、海拔高度与含氧量折算模块、氧量比较提示模块;
所述海拔高度设置模块用于设置健身器材所处环境的海拔高度;
所述海拔高度与含氧量折算模块用于根据健身器材所处环境的海拔高度折算成所述海拔高度的含氧量;
所述通风控制模块分别与每个通风装置连接,通风控制模块用于分别控制每个通风装置的启停;
所述服务器通信模块与健身房内每个健身器材的体感通信模块建立通信连接,使服务器与健身房内每个健身器材的体感采集处理系统进行交互;
个性化设置模块用于用户根据个人特质设置当次健身阈值,阈值包括:健身的时长、或健身的消耗量、或跑步距离、或骑车的距离;
IP地址管理模块用于对健身房内的每个健身器材设置唯一的IP地址,使服务器通过IP地址查询的健身器材的数据信息,或向健身器材发送数据信息、或接收健身器材发送数据信息;
所述供氧控制模块与供氧装置连接,供氧控制模块用于根据数据处理模块发出的控制指令控制供氧装置开启或停止供氧;
所述供氧单控模块分别与吸氧面罩和供氧装置连接,供氧单控模块用于当用户带上吸氧面罩上,通过操作设置在吸氧面罩上的开关,使供氧单控模块控制供氧装置对吸氧面罩进行供氧;
数据处理模块用于根据健身器材所处环境的海拔高度,折算出该海拔高度下的含氧量,并将该含氧量与零海拔地区进行比较得出含氧量的数据差,再通过控制供氧装置对健身房内进行加氧,使健身房内的含氧量保持与零海拔地区的含氧量相同;
还用于将体感采集处理系统发送的各种数据信息进行整理,对体感采集处理系统发送的各种数据信息与个性化设置模块设置的阈值进行对比形成资源统计信息以及将体感采集处理系统发送的各种数据信息与用户身份ID所对应往期使用健身器材数据进行对比形成资源统计信息,并将资源统计信息反馈至体感采集处理系统,通过显示屏显示;
所述氧量比较提示模块用于接收每个健身器材的心率与耗氧量折算模块发出使用该健身器材用户的耗氧量,当用户的耗氧量大于最大吸氧量时,氧量比较提示模块通过服务器通信模块向体感采集处理系统发送提示信号,体感采集处理系统在接收到提示信号后,通过显示屏显示提示信号,提示用户使用吸氧面罩进行吸氧;
计时模块用于计量用户当次使用健身器材的时长;
计速模块用于计量用户当次使用健身器材的平均速度、最大速度、最小速度;
计量模块用于计量用户当次使用跑步机、或骑行车的距离;
所述卡路里消耗计算模块用于计量用户当次使用健身器材所消耗的卡路里;
所述数据存储模块用于采用开放的存储平台Oracle、MySQL或者Sybase来进行系统的数据存储,并保存每个用户历史数据,生成相应的趋势分析报告,进行保存;
所述时间模块用于根据获取的北斗时钟源时间信息设置服务器运行时间,同时统一设置每个健身器材的体感采集处理系统运行时间;
所述网络管理模块用于使服务器与健身器材之间通过WIFI或者zigee或CAN的形式通信连接,共享数据存储模块储存的数据信息,对网拓扑管理、健身器材管理、网络性能管理,实现了网络环境透明化,达到高效管理目的;
所述数据管理模块用于从数据度同时整合用户的距离数据、环境数据、消耗卡路里数据、计速数据、计时数据、温度数据、湿度数据、心率数据、耗氧量数据、海拔高度数据,通过线路、表格、图形的展现形式进行有机整合,通过对数据的可视化管理,让所有数据关键参数醒目地投射到显示屏上,帮助用户了解健身状况,对健身过程跟踪管理;
所述事件管理模块用于将服务器得到的各类原始数据信息与个性化设置模块设置的阈值以及往期使用健身器材数据进行对比,当前数据未达到设置的阈值或者与往期数据比较产生不良的效果时,进行报警提示;将报警信息形成报警统计,并存储;
所述报表模块用于将用户的数据形成分析报告,用户通过分析报告准确评估整个运动情况,获悉用户自身的情况,整理形成系统整体的运动信息,按照时间段、或按照个人体貌特征、或按照性别形成一系统报告,通过梯形图、或曲线图、或图表展现在显示器上,实现运动经验的共享和管理;
所述安防模块用于对服务器进行防护,防止非授权用户登录,以及非授权软件进行安装及登录系统;
所述信息交流模块用于使具有身份ID的用户,通过移动终端与服务器建立通信连接,共享运动信息,并与其他用户共享运动信息。
2.根据权利要求1所述的具有供氧装置的高原环境下使用的健身房,其特征在于,所述服务器还包括:服务器数据收发送模块;
所述服务器数据收发送模块包括:发送数据处理模块、差分编码模块、PN码频谱扩展模块、调制模块、数控振荡器模块、解调模块、带通滤波器、差分解调模块、输出处理模块、频率控制模块;
发送数据处理模块用于对服务器将要发送数据字符,进行由单I/O数据转换为双位数据;
差分编码器用于对转换为双位的数据字符,进行差分编码以避免相位模糊;
PN码频谱扩展模块用于使PN码与I通道和O通道的数据字符分别进行模二加,对每个要发送的数据字符都用扩频器的全码序列进行运算,其中PN码预先存储在移位寄存器中,扩频后的I通道和Q通道的数据分别送到调制模块;
调制模块用于利用NCO输出的正弦和余弦信号来调制经过编码和扩频的数字信号,产生一个数字化的已调制的中频输出信号
数控振荡器模块用于以系统时钟为时钟信号产生高频率分辨率的正弦和余弦信号输出,用来对发射信号进行调制,使体感采集处理系统接收使用;
解调模块用于对经过采样和量化接收的中频信号进行数字式下变频,产生基带信号,完成相应解调;
带通滤波器用于在滤波器中,用存储在其中的PN码进行相关运算,并分别计算出I通道和Q通道的相关运算的和;
差分解调模块用于根据带通滤波器传输的I通道和Q通道信息,进行差分解调运算,以恢复原始信息;
输出处理模块用于将差分解调模块送来的I通道和Q通道信息经过处理,恢复出原始数据;
频率控制模块用于利用I通道和Q通道产生的信息进行运算,产生频率控制信号对下变频中的输出频率进行控制和调节。
3.根据权利要求2所述的具有供氧装置的高原环境下使用的健身房,其特征在于,所述体感采集处理系统还包括:体感数据收发送模块;
所述体感数据收发送模块包括:体感发送数据处理模块、体感差分编码模块、体感PN码频谱扩展模块、体感调制模块、体感数控振荡器模块、体感解调模块、体感带通滤波器、体感差分解调模块、体感输出处理模块、体感频率控制模块;
体感发送数据处理模块用于对体感采集处理系统将要发送数据字符,进行由单位I/O数据转换为双位数据;
体感差分编码器用于对转换为双位的数据字符,进行差分编码以避免相位模糊;
体感PN码频谱扩展模块用于使PN码与I通道和 O通道的数据字符分别进行模二加,对每个要发送的数据字符都用扩频器的全码序列进行运算,其中PN码预先存储在移位寄存器中,扩频后的I通道和Q通道的数据分别送到调制模块;
体感调制模块用于利用NCO输出的正弦和余弦信号来调制经过编码和扩频的数字信号,产生一个数字化的已调制的中频输出信号;
体感数控振荡器模块用于以系统时钟为时钟信号产生高频率分辨率的正弦和余弦信号输出,用来对发射信号进行调制,使服务器接收使用;
体感解调模块用于对经过采样和量化接收的中频信号进行数字式下变频,产生基带信号;
完成相应解调;
体感带通滤波器用于在滤波器中,用存储在其中的PN码进行相关运算,并分别计算出I通道和Q通道的相关运算的和;
体感差分解调模块用于根据带通滤波器传输的I通道和Q通道信息,进行差分解调运算,以恢复原始信息;
体感输出处理模块用于将差分解调模块送来的I通道和Q通道信息经过处理,恢复出原始数据;
体感频率控制模块用于利用I通道和Q通道产生的信息进行运算,产生频率控制信号对下变频中的输出频率进行控制和调节。
4.根据权利要求1所述的具有供氧装置的高原环境下使用的健身房,其特征在于,所述健身器材还设有接触式心率检测仪;
所述接触式心率检测仪用于使用户佩戴,使接触式心率检测仪实时感应用户的心率,心率与耗氧量折算模块将所述心率折算成用户的耗氧量,发送至服务器。
5.根据权利要求1所述的具有供氧装置的高原环境下使用的健身房,其特征在于,所述体感采集处理系统还包括:套接字信息发送模块;所述套接字信息发送模块用于向服务器发送套接字申请请求信息;
所述服务器还包括:套接字信息接收模块、套接字信息排序模块、套接字信息分配模块优先级排序设置模块、套接字信息调整模块、套接字信息分配模块;
所述套接字信息接收模块,用于接收套接字信息发送模块发送的套接字申请请求信息;
所述优先级排序设置模块用于根据接收数据的类型进行排序,其中优选级排序为心率与耗氧量折算模块计算的耗氧量信号,心率计算模块计算的心率,身份ID信息,健身房环境信息,系统运行信息;
所述套接字信息排序模块用于根据套接字申请请求信息的优先级,对接收每个健身器材发送的数据信息进行接收次序的排队,并按照优先级从高到低顺序排列,得到分配队列,若有至少两个优先级相同的套接字信息发送模块发送套接字申请请求信息,则按照发送套接字申请请求信息的接收时间先后,对所述至少两个优先级相同的套接字信息发送模块进行排序;
所述套接字信息分配模块用于根据所述套接字信息排序模块得到的分配队列,为所述请求套接字资源的套接字信息发送模块分配套接字资源;
所述套接字信息调整模块用于当套接字信息发送模块向套接字信息接收模块含有某一健身器材使用人员的心率在170次/分持续预设的时长信息时,或心率与耗氧量折算模块折算成使用人员的耗氧量大于最大吸氧量时,或健身房某一环境信息低于设定阈值时,套接字信息调整模块将上述请求信息调整为最先级;
所述套接字数量调整模块用于预设所述套接字信息接收模块中单个套接字的需求传输速率,并根据实际传输速率和单个套接字的需求传输速率,来调整套接字信息接收模块的最大套接字数量;
所述套接字管理模块用于在所述套接字信息接收模块中的已创建套接字数量超过所述最大套接字数量时,销毁所述套接字信息接收模块的已创建套接字中优先级最低的一个,以使所述已创建套接字数量少于或等于所述最大套接字数量;或在所述套接字信息接收模块中存在创建新套接字的请求时,如果新创建套接字含有故障的请求信息,则创建新套接字,或者如果所述已创建的套接字的优先级比新套接字的优先级低,创建所述新套接字,并销毁所述已创建套接字中优先级最低的套接字;
如果所述已创建套接字数量达到所述最大套接字数量,则比较所述新套接字与所述已创建套接字的优先级高低,如果所述已创建套接字的优选级均比所述新套接字的优先级高,则不创建所述新套接字;
在确定不创建新套接字后,等待至已创建套接字数量低于最大套接字数量时,再响应请求创建所述新套接字,在创建新套接字后,根据已销毁的套接字生成新的创建套接字的请求,等待至已创建套接字数量低于最大套接字数量时,再响应所述新的请求。

说明书全文

一种具有供装置的高原环境下使用的健身房

技术领域

[0001] 本发明涉及健身器材领域,尤其涉及一种具有供氧装置的高原环境下使用的健身房。

背景技术

[0002] 所谓的复合健身运动就是既有健体运动,也有健脑运动,而健体运动也应该包括有氧运动、量练习、柔软体操等多种健身方式。复合健身运动是指将有氧运动、力量训练、柔韧练习等运动方式与日常生活、娱乐休闲结合起来,这样对促进身体健康才更有效。复合健身运动是指采取有氧运动、力量练习、柔软体操以及休闲娱乐相结合的复合式健身方案。复合健身运动是指以有氧运动、肌力练习、柔软体操与传统养生相结合的复合型健身。
[0003] 高原指的是海拔3000米以上的高度为高原。国内尚无有关对高原一词的明确定义及划分的数据。几十年来,运动生理学家对高原低氧环境引起的生理变化,进行了大量的人体和动物实验研究,研究发现海拔高度不同的高原低氧环境对人体生理的影响程度不同。当人体进入海拔高度在 1500-3000米之间,人们的身体承受能力可以适应此海拔高度,没有任何不舒服的反应,每个人的身体存在着差异性,有些人会感觉到呼吸节奏慢慢加快,身体各个方面的功能会下降,呼吸系统促进身体的各个功能交换基本正常。多数人进入海拔高度在3000-4500 米之间时会出现明显的缺氧状态,如呼吸和脉搏增加、头痛、食欲不振、睡眠差、导致高山病的发生,如果再进一步增加海拔高度将使人们更不适应。所以在现有技术中,在海拔3000米以上的高度进行健身时,使人很难进行,并且即使在健身过程中极易导致高山病的发生。

发明内容

[0004] 为了克服上述现有技术中的不足,本发明的目的在于,提供一种具有供氧装置的高原环境下使用的健身房,健身房由底板、墙体和顶盖合围而成;所述墙体上开设有窗和,窗上设有通装置,墙体上设有多个通风装置;所述顶盖上设有太阳能发电板,健身房内设有电池、整流电路、变压电路,太阳能发电板与蓄电池电连接,蓄电池通过整流电路和变压电路给健身房内的灯具供电;
所述墙体设有内层板和外层钢板,在内层钢板和外层钢板之间设有空腔,空腔内部设有保温;外层钢板表面涂有防腐涂料;所述内层钢板和外层钢板通过螺栓连接;所述顶盖的表面涂有防腐涂料;
门包括:单门和折叠门;单门与墙体铰接,折叠门设有折门一、折门二和折门三;
所述折门一上设有件,折门二上设有与锁件相适配的锁别,锁件与锁别相配合使折门一与折门二锁合;所述折门二一端与折门三铰接,所述折门三另一端与墙体铰接;
健身房内包括:安置在健身房内的多种健身器材,设置在健身房内的服务器;健身房外部设有通过输气管路与健身房内部连通的供氧装置;
每种健身器材上均设有吸氧面罩、体感采集处理系统以及正对使用者正面的显示屏、光源收发器;显示屏、光源收发器与体感采集处理系统连接,显示屏用于显示体感采集处理系统发送的数据信息以及健身器材的运行状态;
每个吸氧面罩分别与供氧装置连接;
健身房内还设有用于感应健身房内氧含量的氧含量传感器、用于感应健身房内温度的温度传感器、用于感应健身房内湿度的湿度传感器
所述供氧装置包括:空气瓶、干燥器、过滤器、氧氮分离器、混合瓶、氧氮控制模
所述空气瓶出口通过输气管路与干燥器入口连接,干燥器出口与过滤器入口连接,过滤器出口与氧氮分离器入口连接,氧氮分离器的氧气出口一通过输气管路与健身房内部连通;
所述空气瓶与干燥器的输气管路上设有针型和稳压阀;过滤器与氧氮分离器之间的输气管路上设有流量计、压力表和针型阀;
氧氮分离器的氧气出口一与健身房的输气管路上设有氧量分析仪、流量计、电磁阀、压力表和针型阀;
氧氮分离器的氮气出口和氧气出口二分别与混合瓶的入口连接,混合瓶的出口与吸氧面罩连接;氧气出口二与混合瓶之间设有氧气流量计和氧气阀,氮气出口与混合瓶之间设有氮气流量计和氮气阀;混合瓶上设有氧浓度测量仪和氮浓度测量仪;氧气阀、氮气阀、氧浓度测量仪和氮浓度测量仪分别与氧氮控制模块连接,氧氮控制模块用于通过氧气阀和氮气阀调节混合瓶内的氧氮混合比例,通过氧浓度测量仪和氮浓度测量仪获取混合瓶氧氮混合比例;
氧氮控制模块还与服务器通信连接,使服务器获取混合瓶内的氧氮混合比例,并且服务器根据所处的高原环境对氧氮控制模块设置氧氮混合比例;
所述体感采集处理系统包括:氧含量接收模块、温度接收模块、湿度接收模块、身份ID模块、面部区域设置模块、面部识别模块、视频预处理模块、视频放大处理模块、心率信号消噪处理模块、心率值转换模块、氧含量接收模块、心率与耗氧量折算模块、心率持续时间计量模块、体感通信模块;
温度接收模块用于接收温度传感器感应健身房内的温度;湿度接收模块用于接收湿度传感器感应健身房内的湿度;氧含量接收模块用于接收氧含量传感器感应健身房内的氧含量;
身份ID模块用于使用户设置个人身份ID,并将个人身份ID传输给服务器;
所述面部区域设置模块用于设置面部敏感区域;
所述光源收发器用于获取面部视频图像;
所述面部识别模块用于从获取的面部视频图像中的每一中选取面部敏感区域作为后续的心率信号的提取区域;当在获取的视频中,某一帧中的选取面部敏感区域失败时,使用上一帧中的面部敏感区域作为当前帧中的面部敏感区域;
所述视频预处理模块用于对选取的面部敏感区域的视频帧进行计量,当计量的帧数达到预设帧数时,将所述视频帧发送至视频放大处理模块;当计量的帧数未达到预设帧数时,继续计量视频帧直至达到预设帧数;
所述视频放大处理模块用于对所述视频预处理模块发送的视频帧进行视频放大处理,将放大处理后的视频帧在RGB颜色空间内进行分解,形成三幅单通道图像;分别计算三通道图像的面部敏感区域内像素的空间平均值,形成对应每一帧的红绿蓝三个信号值,信号值范围在0 255之间,每一帧的红绿蓝三个信号值形成三个原始信号序列,以使从每一帧中放~
大出心率信号;
所述心率信号消噪处理模块用于对原始心率信号序列进行带通滤波处理,以调整信号波形和消除噪声的影响;
所述心率计算模块用于对消除噪声的三个信号序列分别进行FFT变换,计算三个信号序列的对应功率谱密度,选取G通道信号序列中最大功率对应的频率作为心率的计算值;
所述心率与耗氧量折算模块用于将心率的计算值折算成使用人员的耗氧量,并通过体感通信模块向服务器发出计算耗氧量信号;
所述心率持续时间计量模块用于当某一健身器材使用人员的心率在170次/分持续预设的时长时,所述健身器材的体感采集处理系统通过体感通信模块向服务器发出心率负荷信号;
服务器包括:通风控制模块、供氧控制模块、供氧单控模块、数据处理模块、数据存储模块、人机交互模块、计时模块、计速模块、计量模块、卡路里消耗计算模块、个性化设置模块、时间模块、网络管理模块、数据管理模块、事件管理模块、报表模块、IP地址管理模块、安防模块、信息交流模块、服务器通信模块、海拔高度设置模块、海拔高度与含氧量折算模块、氧量比较提示模块;
所述海拔高度设置模块用于设置健身器材所处环境的海拔高度;
所述海拔高度与含氧量折算模块用于根据健身器材所处环境的海拔高度折算成所述海拔高度的含氧量;
所述通风控制模块分别与每个通风装置连接,通风控制模块用于分别控制每个通风装置的启停;
所述服务器通信模块与健身房内每个健身器材的体感通信模块建立通信连接,使服务器与健身房内每个健身器材的体感采集处理系统进行交互;
个性化设置模块用于用户根据个人特质设置当次健身阈值,阈值包括:健身的时长、或健身的消耗量、或跑步距离、或骑车的距离;
IP地址管理模块用于对健身房内的每个健身器材设置唯一的IP地址,使服务器通过IP地址查询的健身器材的数据信息,或向健身器材发送数据信息、或接收健身器材发送数据信息;
所述供氧控制模块与供氧装置连接,供氧控制模块用于根据数据处理模块发出的控制指令控制供氧装置开启或停止供氧;
所述供氧单控模块分别与吸氧面罩和供氧装置连接,供氧单控模块用于当用户带上吸氧面罩上,通过操作设置在吸氧面罩上的开关,使供氧单控模块控制供氧装置对吸氧面罩进行供氧;
数据处理模块用于根据健身器材所处环境的海拔高度,折算出该海拔高度下的含氧量,并将该含氧量与零海拔地区进行比较得出含氧量的数据差,再通过控制供氧装置对健身房内进行加氧,使健身房内的含氧量保持与零海拔地区的含氧量相同;
还用于将体感采集处理系统发送的各种数据信息进行整理,对体感采集处理系统发送的各种数据信息与个性化设置模块设置的阈值进行对比形成资源统计信息以及将体感采集处理系统发送的各种数据信息与用户身份ID所对应往期使用健身器材数据进行对比形成资源统计信息,并将资源统计信息反馈至体感采集处理系统,通过显示屏显示;
所述氧量比较提示模块用于接收每个健身器材的心率与耗氧量折算模块发出使用该健身器材用户的耗氧量,当用户的耗氧量大于最大吸氧量时,氧量比较提示模块通过服务器通信模块向体感采集处理系统发送提示信号,体感采集处理系统在接收到提示信号后,通过显示屏显示提示信号,提示用户使用吸氧面罩进行吸氧;
计时模块用于计量用户当次使用健身器材的时长;
计速模块用于计量用户当次使用健身器材的平均速度、最大速度、最小速度;
计量模块用于计量用户当次使用跑步机、或骑行车的距离;
所述卡路里消耗计算模块用于计量用户当次使用健身器材所消耗的卡路里;
所述数据存储模块用于采用开放的存储平台Oracle、MySQL或者Sybase来进行系统的数据存储,并保存每个用户历史数据,生成相应的趋势分析报告,进行保存;
所述时间模块用于根据获取的北斗时钟源时间信息设置服务器运行时间,同时统一设置每个健身器材的体感采集处理系统运行时间;
所述网络管理模块用于使服务器与健身器材之间通过WIFI或者zigee或CAN的形式通信连接,共享数据存储模块储存的数据信息,对网拓扑管理、健身器材管理、网络性能管理,实现了网络环境透明化,达到高效管理目的;
所述数据管理模块用于从数据度同时整合用户的距离数据、环境数据、消耗卡路里数据、计速数据、计时数据、温度数据、湿度数据、心率数据、耗氧量数据、海拔高度数据,通过线路、表格、图形的展现形式进行有机整合,通过对数据的可视化管理,让所有数据关键参数醒目地投射到显示屏上,帮助用户了解健身状况,对健身过程跟踪管理;
所述事件管理模块用于将服务器得到的各类原始数据信息与个性化设置模块设置的阈值以及往期使用健身器材数据进行对比,当前数据未达到设置的阈值或者与往期数据比较产生不良的效果时,进行报警提示;将报警信息形成报警统计,并存储;
所述报表模块用于将用户的数据形成分析报告,用户通过分析报告准确评估整个运动情况,获悉用户自身的情况,整理形成系统整体的运动信息,按照时间段、或按照个人体貌特征、或按照性别形成一系统报告,通过梯形图、或曲线图、或图表展现在显示器上,实现运动经验的共享和管理;
所述安防模块用于对服务器进行防护,防止非授权用户登录,以及非授权软件进行安装及登录系统;
所述信息交流模块用于使具有身份ID的用户,通过移动终端与服务器建立通信连接,共享运动信息,并与其他用户共享运动信息。
[0005] 优选地,所述服务器还包括:服务器数据收发送模块;所述服务器数据收发送模块包括:发送数据处理模块、差分编码模块、PN码频谱扩展模块、调制模块、数控振荡器模块、解调模块、带通滤波器、差分解调模块、输出处理模块、频率控制模块;
发送数据处理模块用于对服务器将要发送数据字符,进行由单I/O数据转换为双位数据;
差分编码器用于对转换为双位的数据字符,进行差分编码以避免相位模糊;
PN码频谱扩展模块用于使PN码与I通道和O通道的数据字符分别进行模二加,对每个要发送的数据字符都用扩频器的全码序列进行运算,其中PN码预先存储在移位寄存器中,扩频后的I通道和Q通道的数据分别送到调制模块;
调制模块用于利用NCO输出的正弦和余弦信号来调制经过编码和扩频的数字信号,产生一个数字化的已调制的中频输出信号
[0006] 数控振荡器模块用于以系统时钟为时钟信号产生高频率分辨率的正弦和余弦信号输出,用来对发射信号进行调制,使体感采集处理系统接收使用;解调模块用于对经过采样和量化接收的中频信号进行数字式下变频,产生基带信号,完成相应解调;
带通滤波器用于在滤波器中,用存储在其中的PN码进行相关运算,并分别计算出I通道和Q通道的相关运算的和;
差分解调模块用于根据带通滤波器传输的I通道和Q通道信息,进行差分解调运算,以恢复原始信息;
输出处理模块用于将差分解调模块送来的I通道和Q通道信息经过处理,恢复出原始数据;
频率控制模块用于利用I通道和Q通道产生的信息进行运算,产生频率控制信号对下变频中的输出频率进行控制和调节。
[0007] 优选地,所述体感采集处理系统还包括:体感数据收发送模块;所述体感数据收发送模块包括:体感发送数据处理模块、体感差分编码模块、体感PN码频谱扩展模块、体感调制模块、体感数控振荡器模块、体感解调模块、体感带通滤波器、体感差分解调模块、体感输出处理模块、体感频率控制模块;
体感发送数据处理模块用于对体感采集处理系统将要发送数据字符,进行由单位I/O数据转换为双位数据;
体感差分编码器用于对转换为双位的数据字符,进行差分编码以避免相位模糊;
体感PN码频谱扩展模块用于使PN码与I通道和 O通道的数据字符分别进行模二加,对每个要发送的数据字符都用扩频器的全码序列进行运算,其中PN码预先存储在移位寄存器中,扩频后的I通道和Q通道的数据分别送到调制模块;
体感调制模块用于利用NCO输出的正弦和余弦信号来调制经过编码和扩频的数字信号,产生一个数字化的已调制的中频输出信号。
[0008] 体感数控振荡器模块用于以系统时钟为时钟信号产生高频率分辨率的正弦和余弦信号输出,用来对发射信号进行调制,使服务器接收使用;体感解调模块用于对经过采样和量化接收的中频信号进行数字式下变频,产生基带信号。完成相应解调;
体感带通滤波器用于在滤波器中,用存储在其中的PN码进行相关运算,并分别计算出I通道和Q通道的相关运算的和。
[0009] 体感差分解调模块用于根据带通滤波器传输的I通道和Q通道信息,进行差分解调运算,以恢复原始信息;体感输出处理模块用于将差分解调模块送来的I通道和Q通道信息经过处理,恢复出原始数据;
体感频率控制模块用于利用I通道和Q通道产生的信息进行运算,产生频率控制信号对下变频中的输出频率进行控制和调节。
[0010] 优选地,所述健身器材还设有接触式心率检测仪;所述接触式心率检测仪用于使用户佩戴,使接触式心率检测仪实时感应用户的心率,心率与耗氧量折算模块将所述心率折算成用户的耗氧量,发送至服务器。
[0011] 优选地,所述体感采集处理系统还包括:套接字信息发送模块;所述套接字信息发送模块用于向服务器发送套接字申请请求信息;所述服务器还包括:套接字信息接收模块、套接字信息排序模块、套接字信息分配模块优先级排序设置模块、套接字信息调整模块、套接字信息分配模块;
所述套接字信息接收模块,用于接收套接字信息发送模块发送的套接字申请请求信息;
所述优先级排序设置模块用于根据接收数据的类型进行排序,其中优选级排序为心率与耗氧量折算模块计算的耗氧量信号,心率计算模块计算的心率,身份ID信息,健身房环境信息,系统运行信息;
所述套接字信息排序模块用于根据套接字申请请求信息的优先级,对接收每个健身器材发送的数据信息进行接收次序的排队,并按照优先级从高到低顺序排列,得到分配队列,若有至少两个优先级相同的套接字信息发送模块发送套接字申请请求信息,则按照发送套接字申请请求信息的接收时间先后,对所述至少两个优先级相同的套接字信息发送模块进行排序;
所述套接字信息分配模块用于根据所述套接字信息排序模块得到的分配队列,为所述请求套接字资源的套接字信息发送模块分配套接字资源;
所述套接字信息调整模块用于当套接字信息发送模块向套接字信息接收模块含有某一健身器材使用人员的心率在170次/分持续预设的时长信息时,或心率与耗氧量折算模块折算成使用人员的耗氧量大于最大吸氧量时,或健身房某一环境信息低于设定阈值时,套接字信息调整模块将上述请求信息调整为最先级;
所述套接字数量调整模块用于预设所述套接字信息接收模块中单个套接字的需求传输速率,并根据实际传输速率和单个套接字的需求传输速率,来调整套接字信息接收模块的最大套接字数量;
所述套接字管理模块用于在所述套接字信息接收模块中的已创建套接字数量超过所述最大套接字数量时,销毁所述套接字信息接收模块的已创建套接字中优先级最低的一个,以使所述已创建套接字数量少于或等于所述最大套接字数量;或在所述套接字信息接收模块中存在创建新套接字的请求时,如果新创建套接字含有故障的请求信息,则创建新套接字,或者如果所述已创建的套接字的优先级比新套接字的优先级低,创建所述新套接字,并销毁所述已创建套接字中优先级最低的套接字;
如果所述已创建套接字数量达到所述最大套接字数量,则比较所述新套接字与所述已创建套接字的优先级高低,如果所述已创建套接字的优选级均比所述新套接字的优先级高,则不创建所述新套接字;
在确定不创建新套接字后,等待至已创建套接字数量低于最大套接字数量时,再响应请求创建所述新套接字,在创建新套接字后,根据已销毁的套接字生成新的创建套接字的请求,等待至已创建套接字数量低于最大套接字数量时,再响应所述新的请求。
[0012] 从以上技术方案可以看出,本发明具有以下优点:通过获取用户的心率,进而计算耗氧量,对健身房内进行加氧。使用户在高原环境可以进行训练,能够快速适应高原环境。而且在训练过程中降低出现高原反应的概率。
附图说明
[0013] 为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014] 图1为健身房的整体结构图;图2为健身房的示意图;
图3为健身房墙体结构图;
图4为皮肤结构体示意图;
图5为入射光线和皮肤接触产生的光学现象示意图;
图6为面部敏感区域示意图;
图7为面部敏感区域示意图。

具体实施方式

[0015] 为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂,下面将运用具体的实施例及附图,对本发明保护的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而非全部的实施例。基于本专利中的实施例,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,都属于本专利保护的范围。
[0016] 本实施例提供一种具有供氧装置的高原环境下使用的健身房,如图1、图2、图3所示,健身房1由底板12、墙体13和顶盖11合围而成;所述墙体13上开设有窗15和门,窗15上设有通风装置14,墙体13上设有多个通风装置14;所述顶盖11上设有太阳能发电板16,健身房1内设有蓄电池、整流电路、变压电路,太阳能发电板16与蓄电池电连接,给蓄电池充电。蓄电池通过整流电路和变压电路给健身房1内的灯具供电。
[0017] 所述墙体13设有内层钢板21和外层钢板22,在内层钢板21和外层钢板22之间设有空腔,空腔内部设有保温棉23;外层钢板22表面涂有防腐涂料24;所述内层钢板21和外层钢板22通过螺栓25连接;所述顶盖11的表面涂有防腐涂料;这样在寒冷的天气中,保温棉23起到了对健身房1内保温的作用。
[0018] 门包括:单门17和折叠门;单门17与墙体13铰接,折叠门设有折门一18、折门二19和折门三20;所述折门一18上设有锁件,折门二19上设有与锁件相适配的锁别,锁件与锁别相配合使折门一18与折门二19锁合;所述折门二19一端与折门三20铰接,所述折门三20另一端与墙体13铰接;折叠门打开面积加大,可以通过折叠门向健身房内放置大体积的健身器材。折叠门占用空间小,便于操作使用。单门17用于平时人员进出。
[0019] 健身房1内包括:安置在健身房1内的多种健身器材5,健身器材5包括:跑步机、拉力器、模拟自行车、综合力量训练器等等。设置在健身房1内的服务器4;健身房1外部包括:通过输气管路3与健身房1内部连通的供氧装置2;
每种健身器材5上均设有吸氧面罩、体感采集处理系统以及正对使用者正面的显示屏
7、光源收发器;显示屏、光源收发器与体感采集处理系统连接,显示屏7用于显示体感采集处理系统发送的数据信息以及健身器材5的运行状态;每个吸氧面罩分别与供氧装置2连接;
健身房1内还设有用于感应健身房内氧含量的氧含量传感器、用于感应健身房内温度的温度传感器、用于感应健身房内湿度的湿度传感器;
如图8所示,所述供氧装置2包括:空气瓶31、干燥器32、过滤器33、氧氮分离器34、混合瓶35、氧氮控制模块42;
所述空气瓶31出口通过输气管路与干燥器32入口连接,干燥器32出口与过滤器33入口连接,过滤器33出口与氧氮分离器34入口连接,氧氮分离器34的氧气出口一44通过输气管路3与健身房1内部连通;
所述空气瓶31与干燥器32的输气管路上设有针型阀36和稳压阀37;过滤器33与氧氮分离器34之间的输气管路上设有流量计38、压力表39和针型阀36;
氧氮分离器34的氧气出口一与健身房的输气管路上设有氧量分析仪、流量计、电磁阀、压力表和针型阀;
氧氮分离器的氮气出口40和氧气出口二41分别与混合瓶35的入口连接,混合瓶35的出口43与吸氧面罩连接;氧气出口二41与混合瓶35之间设有氧气流量计和氧气阀,氮气出口
40与混合瓶35之间设有氮气流量计和氮气阀;混合瓶35上设有氧浓度测量仪和氮浓度测量仪;氧气阀、氮气阀、氧浓度测量仪和氮浓度测量仪分别与氧氮控制模块42连接,氧氮控制模块42用于通过氧气阀和氮气阀调节混合瓶内的氧氮混合比例,通过氧浓度测量仪和氮浓度测量仪获取混合瓶氧氮混合比例;
氧氮控制模块42还与服务器4通信连接,使服务器4获取混合瓶35内的氧氮混合比例,并且服务器4根据所处的高原环境对氧氮控制模块42设置氧氮混合比例。
[0020] 空气瓶31供给的空气通过干燥器32干燥,经过过滤器33过滤后,进入氧氮分离器34,氧氮分离器34将空气内的氧气和氮气分离。分离后将氧气通过输气管路3供给健身房1内部。当健身房内的用户需要吸氧面罩进行吸氧。因为人体不能够直接吸收纯氧,这里由混合瓶35对氧气和氮气进行混合,具体混合比例可以通过氧氮控制模块42进行控制。而且氧氮控制模块42还与服务器4通信连接,使服务器4获取混合瓶35内的氧氮混合比例,并且服务器4根据所处的高原环境对氧氮控制模块42设置氧氮混合比例。服务器4还可以通过氧氮控制模块42设置混合瓶35内的氧氮混合比例。
[0021] 所述体感采集处理系统包括:氧含量接收模块、温度接收模块、湿度接收模块、身份ID模块、面部区域设置模块、面部识别模块、视频预处理模块、视频放大处理模块、心率信号消噪处理模块、心率值转换模块、氧含量接收模块、心率与耗氧量折算模块、心率持续时间计量模块、体感通信模块;温度接收模块用于接收温度传感器感应健身房内的温度;湿度接收模块用于接收湿度传感器感应健身房内的湿度;氧含量接收模块用于接收氧含量传感器感应健身房内的氧含量;
身份ID模块用于使用户设置个人身份ID,并将个人身份ID传输给服务器;每个用户在服务器均设有一个个人身份ID。用户在健身房使用健身器材时,身份ID模块登录服务器。服务器记下用户健身的全过程,并储存在个人身份ID的目录下。
[0022] 大气压力与吸入气体氧分压及血氧饱和度的关系随海拔高度的变化,周围环境空气的氧分压下降,空气密度变小,单位体积所含氧气的质量也相应减少,按氧气体积分数为20.9%,温度0℃计算,如表大气基本参数随海拔高度的变化所示。氧含量百分比以零海拔高度的大气氧含量为标准,随海拔高度增加,空气氧含量下降是造成人体缺氧的主要原因。

[0023] 大气压力降低,吸入气体氧分压降低,内氧分压也随之降低,这样血红蛋白就不能被氧饱和,会出现血氧过少现象。一般认为当气压在7.4*104Pa时(相当1500m高度),人体会产生一系列生理变化,但一般都能适应,当气压低于5.3*104 Pa时人体适应就会出现困难。在8-8.5km高处,只有50%的血红蛋白与氧结合,机体内氧的储备降至正常的45%,生命将受到影响,故一般将3.2* 104 Pa(相当于8.5km)的气压值看成气压(高度)的生理界限。
[0024] 缺氧的一般症状是乏力、眩晕、食欲不振、面色苍白;严重缺氧或急性缺氧则表现为呼吸困难、皮肤紫给、意识丧失、甚至昏迷。在100毫升37℃的血液内、以物理状态溶解的氧,每0.003毫升可产生0.133kPa的氧分压。正常人在静息状态,呼吸海平面空气,以物理状态溶解在动脉血内的氧约0.3毫升%,动脉血氧分压(Pa02)约13.3kPa(100mmHg);静脉血氧分压(Pv02)正常约5.32kPa (40mmHg)。由于吸入气体的氧分压与血液中氧分压的变化一致,即吸入气体氧分压增大,血液中氧分压也增大,反之,都减小。因此,可用吸入气体氧分压的变化来近似判断血液中氧分压的变化。
[0025] 吸入气体氧分压可以通过有关大气压力的计算求得,即:吸入气体氧分压=大气压力*20.9%。吸入气体氧分压随海拔高度的变化如下表所示。
[0026] 健康成年人在安静状态下,每分钟约耗氧250mL,即每天需氧量约360L,但体内贮存的氧仅1.5L左右,即使贮存氧全部被利用也只够组织消耗4-5min。因此,必须不断地自外界吸入氧气,才能维持正常生命活动。如果氧的供给不足或由于体内氧的代谢过程发生障碍,无法获得足够的氧或正常利用氧,以致产生机体的一系列变化,甚至危及生命,这就称为“缺氧”。
[0027] 最大吸氧量是人体在进行有大量肌肉参加的长时间激烈运动中,心肺功能和肌肉利用氧的能力达到本人极限平时,单位时间所能摄取的氧量称为最大吸氧量,通常以每分钟为计算单位。最大吸氧量反映机体氧运输系统的工作能力,是评价人体有氧工作能力的重要指标之一。
[0028] 最大吸氧量主要决定于心脏的血功能和肌肉利用氧的能力,故将心脏的泵血功能称为最大吸氧量的中央机制,而把肌肉利用氧的能力称为最大吸氧量的外周机制。其中,吸氧量=心率×每搏输出量×动静脉氧差。可以认为最大吸氧量是最大心率、最大每搏输出量及最大动静氧差三者的乘积。
[0029] 人体皮肤的特殊结构和有其引发的光学现象是进行皮肤图像处理的理论依据,人体皮肤是一个含有多层结构的半透明体,不同的研究人员对皮肤的具体分层有不同的看法。将皮肤看成半透明结构体如图4所示,分别是角质层,表皮层,含有动脉和静脉毛细血管的真皮层,以及含有脂肪的皮下组织层。皮肤的每一层与入射光之间产生的光学现象不尽相同,不同皮肤层中的色素对光的吸收也不同。本实施例主要体现表皮层和真皮层对光的吸收和反射特性,这也是导致反射光能量变化的主要原因。
[0030] 入射光线在和皮肤接触的过程中产生了复杂的光学现象如图5所示。入射光线到达皮肤的表面时,大约有5%被直接反射掉,剩下的大部分将进入皮肤的下表面。入射光在进入表皮层之后有一部分被黑色素吸收,一部分被散射,而剩余部分的光将穿透表皮层进入下面的真皮层。而由于血色素的存在,在真皮层中同样存在着对光线的吸收和散射现象。不同之处是,光线在表皮层大多是进行前向散射的,所以相对而言比较简单。而进入到真皮层之后,光线将产生前向散射和后向散射,特别是在真皮层的上层-乳突层之后的散射现象较为严重,使得部分入射光返回到空气中。在真皮层之下的网状层,大部分为前向散射,光线将一直到达皮下组织并被反射入射光线除去有一部分从表面和下表面反射回空气中之外,剩余的全部被皮肤中的色素吸收。虽然皮肤中含有的色素种类多种多样,但存在于表皮层的黑色素和真皮层的血色素对光线的吸收最为明显,因此,当皮肤中黑色素及其它组织结构未变时,血色素的多少直接影响入射光的吸收,并最终改变进入 CCD 的反射光能量。
[0031] 面部区域设置模块用于设置面部敏感区域;面部敏感区域包括人的眼睛、脸部、鼻子和嘴巴,当人眨眼或张嘴是将引起感兴趣区域内像素的变化。具体面部敏感区内的像素的变化是血液流经人脸毛细血管时引起肤色的变化,即视频中人脸区域的像素变化。
[0032] 如图6、图7显示了面部敏感区域,面部敏感区域设定双眼间的距离为4d,选取长和宽分别为8d和10d的矩形,即为黑色虚线区域所示,这就是获取的面部敏感区域;接着在双眼距离的中点位置上方的d距离处选取一个长和宽分别为3d和3d/2的矩形,为重点分析的面部敏感区域;在双眼中点的下方的0.5d处选取长和宽分别为8d和3d的矩形,为重点分析的面部敏感区域。在检测获取面部敏感区域时,每一帧视频图像都是以这三部分的位置区域作为面部敏感区域来分析和折算得到心率。
[0033] 光源收发器用于获取面部视频图像;光源收发器可采用摄像头,获取用于心率检测的面部视频图像,这里可以采用高分辨率的摄像头,以提高获取视频图像的清晰度,保证心率转换的准确性。
[0034] 面部识别模块用于从获取的面部视频图像中的每一帧中选取面部敏感区域作为后续的心率信号的提取区域;当在获取的视频中,某一帧中的选取面部敏感区域失败时,使用上一帧中的面部敏感区域作为当前帧中的面部敏感区域;面部识别模块的面部区域识别为摄像头或摄像机所具有的功能,为常用的手段。这里面部识别模块从获取的面部视频图像中的每一帧中选取面部敏感区域作为后续的心率信号的提取区域;由于用户在运动中,可能在每一图像的获取上出现偏差,则使用上一帧中的面部敏感区域作为当前帧中的面部敏感区域,使图像获取具有一定的连续性。
[0035] 视频预处理模块用于对选取的面部敏感区域的视频帧进行计量,当计量的帧数达到预设帧数时,将视频帧发送至视频放大处理模块;当计量的帧数未达到预设帧数时,继续计量视频帧直至达到预设帧数;这样的预设帧数是根据健身器材所携带的处理器运算能力所决定的。运算能力强则可以预设较多的帧数,处理能力弱则预设较少的帧数。
[0036] 视频放大处理模块用于对视频预处理模块发送的视频帧进行视频放大处理,将放大处理后的视频帧在RGB颜色空间内进行分解,形成三幅单通道图像;分别计算三通道图像的面部敏感区域内像素的空间平均值,形成对应每一帧的红绿蓝三个信号值,信号值范围在0 255之间,每一帧的红绿蓝三个信号值形成三个原始信号序列,以使从每一帧中放大出~心率信号;
当视频帧的长度达到规定长度时,本实施例设使用的时间长度是30秒,即视频帧的长度为30秒乘以视频的帧率,就对视频片段进行视频放大处理,放大后的视频进行心率信号的提取。视频帧数每隔1秒才更新一次,进行下一次视频放大处理,也就是说相邻两次视频放大处理的视频中有90%的视频帧是相同的。将处理后视频中的每一帧的RGB通道分开,并分别计算各通道面部敏感区域内像素的空间平均值,这样就得到0 255之间的三个值。对应~
于视频中的每一帧的感兴趣区域就形成了红、绿、蓝三段原始心率信号。
[0037] 为了观察信号的特性,需要对信号进行归一化处理。具体归一化处理方式为现有技术,是在处理前,有程序人员根据实际情况,写入相应的归一化公式实现,这里不做限定。
[0038] 归一化完成之后需要对还需要对窗口内的信号进行带通滤波处理,以消除低频呼吸信号和高频噪声对心率检测结果的影响。心率信号消噪处理模块用于对原始心率信号序列进行带通滤波处理,以调整信号波形和消除噪声的影响;考虑到正常人的心率范围为45~240,因此采用带通滤波器的上下截止频率分别为0.75Hz和4Hz。
[0039] 心率计算模块用于对消除噪声的三个信号序列分别进行FFT变换FFT是一种DFT的高效算法,称为快速傅立叶变换,计算三个信号序列的对应功率谱密度,选取G通道信号序列中最大功率对应的频率作为心率的计算值;经带通滤波处理后的三个信号序列进行快速傅里叶变换来分别得到三个信号序列的功率谱密度。视频图像中的G通道包含的脉搏波信号较强,因此选取G通道感兴趣区域中像素均值形成的信号序列的最大功率谱对应的频率作为心率值。
[0040] 心率用来描述心动周期的专业术语,是指心脏每分钟跳动的次数,以第一声音为准。正常成年人安静时的心率有显著的个体差异,平均在75次/min左右。
[0041] 本实施例,以跑步为例,心率随海拔升高而增加。海拔2260m较平原增加11.3%, 3000m增加21.1%, 3450m增加25.0%, 4100m增加33.8%。在负荷运动情况下,同一负荷随海拔升高心率绝对值增加,各海拔负荷与平原同负荷时心率增加百分比也增加,8公里/小时在平原跑步心率为95.1次/min, 2260m为105.1次/min, 3000m为113.0次/min, 3450m为
116.6次/min,4100m为121.7次/min;在高原跑步时,心率变化的另一特点是高原同一海拔随负荷增加较平原同负荷时心率增加百分比减少。可能在缺氧条件下,副交感神经活动增强,跑步时心率减少的部分原因。本实施例以8公里/小时和10公里/小时跑步时的心率变化为例。


[0042] 为了使运动时心率与耗氧量具有关系,便于得出用户在使用健身器材时的耗氧量,海拔高度设置模块用于设置健身器材所处环境的海拔高度;海拔高度与含氧量折算模块用于根据健身器材所处环境的海拔高度折算成海拔高度的含氧量;具体的,

由表中数据可见, 当心率平均值为92次/ 分以下时, 每搏耗氧量为7.576毫升, 心率为110次/分以下时每搏耗氧量为8.691毫升, 心率达130次/分以下时, 每搏耗氧量为
9.130毫升, 当心率升高到150次/分时, 每搏耗氧量为9.067毫升。心率升高到165次/分时,每搏耗氧量为9.130毫升。心率达到175次/分时每搏耗氧量为9.130毫升。这样就折算出用户在使用健身器材时,在不同跑步的速度下所需要的耗氧量。
[0043] 所述心率与耗氧量折算模块用于将心率的计算值折算成使用人员的耗氧量,并通过体感通信模块向服务器发出计算耗氧量信号;所述心率持续时间计量模块用于当某一健身器材使用人员的心率在170次/分持续预设的时长时,所述健身器材的体感采集处理系统通过体感通信模块向服务器发出心率负荷信号;这样为了避免用户在高原上,运动时心率长时间处于在170次/分以上而影响身体健康。心率持续时间计量模块用于当健身器材使用人员的心率在170次/分持续预设的时长时,所述健身器材的体感采集处理系统通过体感通信模块向服务器发出心率负荷信号,服务器对用户做出提示信息。
[0044] 服务器4包括:通风控制模块、供氧控制模块、供氧单控模块、数据处理模块、数据存储模块、人机交互模块、计时模块、计速模块、计量模块、卡路里消耗计算模块、个性化设置模块、时间模块、网络管理模块、数据管理模块、事件管理模块、报表模块、IP地址管理模块、安防模块、信息交流模块、服务器通信模块、海拔高度设置模块、海拔高度与含氧量折算模块、氧量比较提示模块;所述海拔高度设置模块用于设置健身器材所处环境的海拔高度;所述海拔高度与含氧量折算模块用于根据健身器材所处环境的海拔高度折算成所述海拔高度的含氧量;
所述通风控制模块分别与每个通风装置连接,通风控制模块用于分别控制每个通风装置的启停;
所述服务器通信模块与健身房内每个健身器材的体感通信模块建立通信连接,使服务器与健身房内每个健身器材的体感采集处理系统进行交互;
为了增加用户训练的目标,用户可以通过个性化设置模块根据个人需要设置当次健身的距离、时长、速度,每次训练设置了目标,使用户可以根据目标来完成训练,也可以与往期的数据进行比较,提高用户体验。个性化设置模块用于用户根据个人特质设置当次健身阈值,阈值包括:健身的时长、或健身的消耗量、或跑步距离、或骑车的距离;
IP地址管理模块用于对健身房内的每个健身器材设置唯一的IP地址,使服务器通过IP地址查询的健身器材的数据信息,或向健身器材发送数据信息、或接收健身器材发送数据信息;
所述供氧控制模块与供氧装置2连接,供氧控制模块用于根据数据处理模块发出的控制指令控制供氧装置2开启或停止供氧;
所述供氧单控模块分别与吸氧面罩和供氧装置连接,供氧单控模块用于当用户带上吸氧面罩上,通过操作设置在吸氧面罩上的开关,使供氧单控模块控制供氧装置对吸氧面罩进行供氧;
数据处理模块用于根据健身器材所处环境的海拔高度,折算出该海拔高度下的含氧量,并将该含氧量与零海拔地区进行比较得出含氧量的数据差,再通过控制供氧装置对健身房内进行加氧,使健身房内的含氧量保持与零海拔地区的含氧量相同;使健身房内部的含氧量保持在稳定的水平,给用户一个舒适的环境。
[0045] 还用于将体感采集处理系统发送的各种数据信息进行整理,对体感采集处理系统发送的各种数据信息与个性化设置模块设置的阈值进行对比形成资源统计信息以及将体感采集处理系统发送的各种数据信息与用户身份ID所对应往期使用健身器材数据进行对比形成资源统计信息,并将资源统计信息反馈至体感采集处理系统,通过显示屏7显示;所述氧量比较提示模块用于接收每个健身器材的心率与耗氧量折算模块发出使用该健身器材用户的耗氧量,当用户的耗氧量大于最大吸氧量时,氧量比较提示模块通过服务器通信模块向体感采集处理系统发送提示信号,体感采集处理系统在接收到提示信号后,通过显示屏显示提示信号,提示用户使用吸氧面罩进行吸氧;
计时模块用于计量用户当次使用健身器材的时长;
计速模块用于计量用户当次使用健身器材的平均速度、最大速度、最小速度;
计量模块用于计量用户当次使用跑步机、或骑行车的距离;
所述卡路里消耗计算模块用于计量用户当次使用健身器材所消耗的卡路里;
所述数据存储模块用于采用开放的存储平台Oracle、MySQL或者Sybase来进行系统的数据存储,并保存每个用户历史数据,生成相应的趋势分析报告,进行保存;
所述时间模块用于根据获取的北斗时钟源时间信息设置服务器运行时间,同时统一设置每个健身器材的体感采集处理系统运行时间;
所述网络管理模块用于使服务器与健身器材之间通过WIFI或者zigee或CAN的形式通信连接,共享数据存储模块储存的数据信息,对网拓扑管理、健身器材管理、网络性能管理,实现了网络环境透明化,达到高效管理目的;
所述数据管理模块用于从数据角度同时整合用户的距离数据、环境数据、消耗卡路里数据、计速数据、计时数据、温度数据、湿度数据、心率数据、耗氧量数据、海拔高度数据,通过线路、表格、图形的展现形式进行有机整合,通过对数据的可视化管理,让所有数据关键参数醒目地投射到显示屏上,帮助用户了解健身状况,对健身过程跟踪管理;
所述事件管理模块用于将服务器得到的各类原始数据信息与个性化设置模块设置的阈值以及往期使用健身器材数据进行对比,当前数据未达到设置的阈值或者与往期数据比较产生不良的效果时,进行报警提示;将报警信息形成报警统计,并存储;
所述报表模块用于将用户的数据形成分析报告,用户通过分析报告准确评估整个运动情况,获悉用户自身的情况,整理形成系统整体的运动信息,按照时间段、或按照个人体貌特征、或按照性别形成一系统报告,通过梯形图、或曲线图、或图表展现在显示器上,实现运动经验的共享和管理;
所述安防模块用于对服务器进行防护,防止非授权用户登录,以及非授权软件进行安装及登录系统;安防模块提高了服务器的防护能力,避免病毒入侵。
[0046] 所述信息交流模块用于使具有身份ID的用户,通过移动终端6与服务器4建立通信连接,共享运动信息,并与其他用户共享运动信息。
[0047] 本实施例中,所述服务器还包括:服务器数据收发送模块;所述服务器数据收发送模块包括:发送数据处理模块、差分编码模块、PN码频谱扩展模块、调制模块、数控振荡器模块、解调模块、带通滤波器、差分解调模块、输出处理模块、频率控制模块;
发送数据处理模块用于对服务器将要发送数据字符,进行由单I/O数据转换为双位数据;
差分编码器用于对转换为双位的数据字符,进行差分编码以避免相位模糊;
PN码频谱扩展模块用于使PN码与I通道和O通道的数据字符分别进行模二加,对每个要发送的数据字符都用扩频器的全码序列进行运算,其中PN码预先存储在移位寄存器中,扩频后的I通道和Q通道的数据分别送到调制模块;
调制模块用于利用NCO输出的正弦和余弦信号来调制经过编码和扩频的数字信号,产生一个数字化的已调制的中频输出信号。
[0048] 数控振荡器模块用于以系统时钟为时钟信号产生高频率分辨率的正弦和余弦信号输出,用来对发射信号进行调制,使体感采集处理系统接收使用;解调模块用于对经过采样和量化接收的中频信号进行数字式下变频,产生基带信号,完成相应解调;
带通滤波器用于在滤波器中,用存储在其中的PN码进行相关运算,并分别计算出I通道和Q通道的相关运算的和;
差分解调模块用于根据带通滤波器传输的I通道和Q通道信息,进行差分解调运算,以恢复原始信息;
输出处理模块用于将差分解调模块送来的I通道和Q通道信息经过处理,恢复出原始数据;
频率控制模块用于利用I通道和Q通道产生的信息进行运算,产生频率控制信号对下变频中的输出频率进行控制和调节。
[0049] 所述体感采集处理系统还包括:体感数据收发送模块;所述体感数据收发送模块包括:体感发送数据处理模块、体感差分编码模块、体感PN码频谱扩展模块、体感调制模块、体感数控振荡器模块、体感解调模块、体感带通滤波器、体感差分解调模块、体感输出处理模块、体感频率控制模块;
体感发送数据处理模块用于对体感采集处理系统将要发送数据字符,进行由单位I/O数据转换为双位数据;
体感差分编码器用于对转换为双位的数据字符,进行差分编码以避免相位模糊;
体感PN码频谱扩展模块用于使PN码与I通道和 O通道的数据字符分别进行模二加,对每个要发送的数据字符都用扩频器的全码序列进行运算,其中PN码预先存储在移位寄存器中,扩频后的I通道和Q通道的数据分别送到调制模块;
体感调制模块用于利用NCO输出的正弦和余弦信号来调制经过编码和扩频的数字信号,产生一个数字化的已调制的中频输出信号。
[0050] 体感数控振荡器模块用于以系统时钟为时钟信号产生高频率分辨率的正弦和余弦信号输出,用来对发射信号进行调制,使服务器接收使用;体感解调模块用于对经过采样和量化接收的中频信号进行数字式下变频,产生基带信号。完成相应解调;
体感带通滤波器用于在滤波器中,用存储在其中的PN码进行相关运算,并分别计算出I通道和Q通道的相关运算的和。
[0051] 体感差分解调模块用于根据带通滤波器传输的I通道和Q通道信息,进行差分解调运算,以恢复原始信息;体感输出处理模块用于将差分解调模块送来的I通道和Q通道信息经过处理,恢复出原始数据;
体感频率控制模块用于利用I通道和Q通道产生的信息进行运算,产生频率控制信号对下变频中的输出频率进行控制和调节。
[0052] 本实施例中,体感采集处理系统的体感数据收发送模块以及服务器的数据收发送模块中,均保证数据传输的精准性。
[0053] 体感数据收发送模块和数据收发送模块内部的数控振荡器模块的主时钟为40-50MHz。最大传输速率为125-175 Kbps。工作时钟为125-175KHz。PN码长为64位,速率为4-
6M/s,工作频率为4-6MHz。下变频中的工作时钟为10MHz,下变频的输出的数字正弦和余弦信号频率为4MHz。
[0054] 在单I/O数据转换为双位数据中,载波相位共有四个可能的取值,信号都可以看作是载波相互正交的两个二相PSK信号之和。发送数据处理模块的作用主要是把二进制不归零序列分成奇偶两路,每路的码元宽度由T扩展为2T。编码和解码能减少数字信号在信道传输过程中受到的干扰。
[0055] PN码频谱扩展模块是用扩频码序列与待发射的信息信号相乘,并且扩频序列具有比数据比特窄得多的时宽,从而使扩频序列具有比数据序列高得多的频带。在本发明中,服务器和体感采集处理系统都工作在基带数据同步调制模式。也就是说,PN码序列与符号电平变化沿对齐,且每个符号重复一次。在接收时,也是通过在一个符号时间内同步一个PN码序列,在捕获一个PN码序列的同时,就实现了符号的同步。这样不但可以缩短捕获时间,而且还可以省去一般窄带数字通信中由锁相环路构成的时钟同步系统。保证了服务器和体感采集处理系统之间数据传输的精准性,使得心率获取,耗氧量数据的传输有一定准确度,减少偏差。
[0056] 由于信号已经经过了差分编码,信号在调制和解调过程中主要考虑电平转换。电平转换的实现是用经过扩频后的信号对数控振荡器的数字正弦和余弦波相乘得到的。如果以0对应低电平气,以1对应高电平,那么可以通过判断送过来的扩频信号是0还是1来通过对载波信号求补码或是直接输出来完成对载波调制。
[0057] 下变频的功能主要是结合数控振荡器,将接收进来的经过采样量化的数字中频信号进行数字式下变频,从而产生基带信号,也就是待解扩的信一号。全部过程均采用数字化处理,在发射部分的调制模块中,数据信息经调制到载波上。相应的,解调时就是通过监测相邻两个符号时间内的相位变化来解调。
[0058] 带通滤波器的功能就是把输入的序列通过一定的运算,满足一定的要求变成输出序列。对于用来实现扩一频信号解扩的数字滤波器模块来说,带通滤波器将数字下变频模块送来的I通道和Q通道两路信号分别经过两组延迟线,并分别与PN码寄存器中的系数进行相乘,并将结果相加。然后由一个门限判决子模块进行判决后输出解扩后的基带信号。
[0059] 服务器和体感采集处理系统都采用了模块化软硬件设计,服务器和体感采集处理系统的接收端采用数字中频接收技术在中频对信号进行采样,数字中频接收技术的瞬时处理信号带宽大大增加,动态范围较大,可扩展性较好,灵活性较高,同时由于接收端中减少了模拟环节,使前端引入的噪声更少、在健身房中数据信息传递失真更小,保证用户在高原环境下的健身体验。
[0060] 服务器和体感采集处理系统之间扩频通信实现了高度集成化;在发送信息前,由单I/O数据转换为双位数据,便于后续处理,降低了系统误码率,提高了通信质量。
[0061] 本实施例中,所述健身器材还设有接触式心率检测仪;所述接触式心率检测仪用于使用户佩戴,使接触式心率检测仪实时感应用户的心率,心率与耗氧量折算模块将所述心率折算成用户的耗氧量,发送至服务器。
[0062] 通过面部区域设置模块、光源收发器、面部识别模块、视频预处理模块、视频放大处理模块、心率信号消噪处理模块、心率值转换模块可以获取用户的心率值。还可以通过接触式心率检测仪获取用户的心率。具体的,通过光源收发器、面部识别模块、视频预处理模块、视频放大处理模块、心率信号消噪处理模块、心率值转换模块获取心率使用户更为便捷,不需要额外的增加穿戴设备,而且不影响用户的健身体验。
[0063] 这样可以通过两种方式获取用户的心率,进而计算耗氧量,对健身房内进行加氧。通过接触式心率检测仪获取用户的心率。这样尽量保证了耗氧量的计算精准,使在高原环境可以是用户进行训练,能够快速适应高原环境。
[0064] 本实施例中,所述体感采集处理系统还包括:套接字信息发送模块;所述套接字信息发送模块用于向服务器发送套接字申请请求信息;所述服务器还包括:套接字信息接收模块、套接字信息排序模块、套接字信息分配模块优先级排序设置模块、套接字信息调整模块、套接字信息分配模块;
所述套接字信息接收模块,用于接收套接字信息发送模块发送的套接字申请请求信息;
所述优先级排序设置模块用于根据接收数据的类型进行排序,其中优选级排序为心率与耗氧量折算模块计算的耗氧量信号,心率计算模块计算的心率,身份ID信息,健身房环境信息,系统运行信息;
所述套接字信息排序模块用于根据套接字申请请求信息的优先级,对接收每个健身器材发送的数据信息进行接收次序的排队,并按照优先级从高到低顺序排列,得到分配队列,若有至少两个优先级相同的套接字信息发送模块发送套接字申请请求信息,则按照发送套接字申请请求信息的接收时间先后,对所述至少两个优先级相同的套接字信息发送模块进行排序;
所述套接字信息分配模块用于根据所述套接字信息排序模块得到的分配队列,为所述请求套接字资源的套接字信息发送模块分配套接字资源;
所述套接字信息调整模块用于当套接字信息发送模块向套接字信息接收模块含有某一健身器材使用人员的心率在170次/分持续预设的时长信息时,或心率与耗氧量折算模块折算成使用人员的耗氧量大于最大吸氧量时,或健身房某一环境信息低于设定阈值时,套接字信息调整模块将上述请求信息调整为最先级;
所述套接字数量调整模块用于预设所述套接字信息接收模块中单个套接字的需求传输速率,并根据实际传输速率和单个套接字的需求传输速率,来调整套接字信息接收模块的最大套接字数量;
所述套接字管理模块用于在所述套接字信息接收模块中的已创建套接字数量超过所述最大套接字数量时,销毁所述套接字信息接收模块的已创建套接字中优先级最低的一个,以使所述已创建套接字数量少于或等于所述最大套接字数量;或在所述套接字信息接收模块中存在创建新套接字的请求时,如果新创建套接字含有故障的请求信息,则创建新套接字,或者如果所述已创建的套接字的优先级比新套接字的优先级低,创建所述新套接字,并销毁所述已创建套接字中优先级最低的套接字;
如果所述已创建套接字数量达到所述最大套接字数量,则比较所述新套接字与所述已创建套接字的优先级高低,如果所述已创建套接字的优选级均比所述新套接字的优先级高,则不创建所述新套接字;
在确定不创建新套接字后,等待至已创建套接字数量低于最大套接字数量时,再响应请求创建所述新套接字,在创建新套接字后,根据已销毁的套接字生成新的创建套接字的请求,等待至已创建套接字数量低于最大套接字数量时,再响应所述新的请求。
[0065] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参考即可。
[0066] 本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。
[0067] 对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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