個(gè)人生理參數(shù)信息與健身器械互聯(lián)互通技術(shù)需求與策略探討

滕金生，張 洲，王紅丹

(重慶郵電大學(xué) 體育學(xué)院， 重慶 400065)

自“健康中國2030”規(guī)劃綱要號(hào)召人們“加強(qiáng)身體素質(zhì)鍛煉”以來，我國的體育健身事業(yè)發(fā)生了巨大變化，同時(shí)取得了顯著成效，人們的體育健身意識(shí)、健康預(yù)防理念等不斷加強(qiáng)與革新。體育健身運(yùn)動(dòng)對個(gè)人情緒起到調(diào)節(jié)作用，對身體健康起到促進(jìn)作用；不僅能減輕身心疲憊、增強(qiáng)體質(zhì)健康，而且可以預(yù)防慢性疾病和促進(jìn)康復(fù)治療，對緩解國家醫(yī)療資源緊張、增強(qiáng)勞動(dòng)生產(chǎn)力和促進(jìn)社會(huì)和諧發(fā)展具有重要意義。根據(jù)2020年國民體質(zhì)監(jiān)測報(bào)告顯示，我國城鄉(xiāng)居民身體素質(zhì)均有顯著提升。在后疫情時(shí)期，由于健身場地、環(huán)境等因素的影響以及疫情防控常態(tài)化的要求，使得室外健身常常難以進(jìn)行，室內(nèi)健身器械輔助鍛煉的方式逐漸受到人們的青睞[1]。常見的健身器械包括跑步機(jī)、健身單車、劃船器、杠鈴等，根據(jù)人體健康狀況與健身需求，不僅能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)意義上的健身鍛煉、體能訓(xùn)練，還可根據(jù)人體生理參數(shù)信息進(jìn)行針對性的康復(fù)訓(xùn)練等，極大促進(jìn)了使用者的體型塑造、體質(zhì)增強(qiáng)與康復(fù)進(jìn)程[2]。由于當(dāng)前人們對多元化、個(gè)性化健身運(yùn)動(dòng)的需求，發(fā)展個(gè)人生理參數(shù)信息與健身器械互聯(lián)互通技術(shù)，開發(fā)個(gè)性化的智能健身器械具有重要價(jià)值。

對于健身運(yùn)動(dòng)使用頻率較高的跑步機(jī)，曹新星[3]利用嵌入式技術(shù)，提出了一種新型的數(shù)字化跑步機(jī)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有電視多媒體信號(hào)釆集等交互功能，以及智能化心率指導(dǎo)控制功能，使得跑步機(jī)更具娛樂性以及安全性。王宇[4]提出了基于步法的跑步機(jī)速度跟蹤控制方法，在傳統(tǒng)跑步機(jī)的跑帶下加裝兩塊測力平臺(tái)，設(shè)計(jì)了一種基于步法的跑步機(jī)速度跟蹤控制方法，根據(jù)腳底與跑步機(jī)之間的作用力，分析運(yùn)動(dòng)者的步態(tài)特征，判別其運(yùn)動(dòng)趨勢，并據(jù)此控制電機(jī)速度變化。此外，許小俠等[5]對于動(dòng)感單車項(xiàng)目，提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代背景下智能動(dòng)感單車功能設(shè)計(jì)必須滿足人們對于激發(fā)性、娛樂性、互動(dòng)性等方面的需求，并且針對這些需求提出了具體的功能設(shè)計(jì)方案。目前大多數(shù)研究集中在運(yùn)動(dòng)參數(shù)和簡單生理參數(shù)的采集，然后通過對采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提供個(gè)性化的虛擬健身指導(dǎo)，滿足健身運(yùn)動(dòng)安全性、科學(xué)性等需求；或者以提供多媒體運(yùn)動(dòng)視頻、運(yùn)動(dòng)結(jié)合游戲等方式滿足健身運(yùn)動(dòng)的娛樂性、互動(dòng)性等需求。然而，對于個(gè)人生理參數(shù)信息與各種不同的健身器械互聯(lián)互通的共性需求及技術(shù)策略分析研究較少[3-5]，尤其是個(gè)人生理參數(shù)的采集、分析和處理技術(shù)，健身器械的互聯(lián)互通技術(shù)和基于生理參數(shù)反饋的健身器械控制技術(shù)等方面仍需進(jìn)一步進(jìn)行深入研究。對此，首先提出健身器械改進(jìn)思路，隨后進(jìn)行了個(gè)人生理參數(shù)信息與健身器械的互聯(lián)互通技術(shù)需求分析，最后提出了個(gè)人生理參數(shù)信息與健身器械互聯(lián)互通技術(shù)策略。

1 健身器械改良思路分析

傳統(tǒng)的健身器械以訓(xùn)練的功能可分為單功能和綜合型多功能兩大類。單功能健身器械，如健美車、跑步機(jī)、劃船器等，主要用于鍛煉身體某一部位肌肉，而多功能健身器械則可鍛煉肌肉群。目前傳統(tǒng)健身器械的功能比較單一，并且各個(gè)健身器械之間相互獨(dú)立，僅由簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成，除輔助鍛煉身體功能外的其他使用方式通常需要在專門的健身教練或?qū)＜抑笇?dǎo)下才能完成。

為滿足不同健身者的健身需求，健身器械還可按照鍛煉作用方式劃分為無氧器械和有氧器械2種，分別用于進(jìn)行有氧訓(xùn)練和無氧訓(xùn)練[6]。有氧訓(xùn)練指人體在運(yùn)動(dòng)過程中吸入的氧氣量與血液供給心肌的氧氣量持平，一般訓(xùn)練時(shí)間較長，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度低但具有規(guī)律性。目的是消耗體內(nèi)多余脂肪，調(diào)節(jié)精神狀態(tài)、增強(qiáng)心肺功能等[7]。常見的有氧健身器械主要包括健身車、跑步機(jī)和劃船器等，種類較多，如圖1所示。相比而言，無氧訓(xùn)練是人體肌肉在無氧供能代謝下進(jìn)行的高負(fù)荷劇烈運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度較高，單次訓(xùn)練時(shí)間短，動(dòng)作瞬間性強(qiáng)。主要是以增加肌肉力量、肌肉爆發(fā)力與身體應(yīng)激反應(yīng)能力、運(yùn)動(dòng)速度為主要目的[8]。由于傳統(tǒng)健身器械只具備單一的健身鍛煉功能，使得健身鍛煉枯燥、缺乏趣味性，鍛煉者在身心雙重壓力下容易產(chǎn)生抵觸情緒，降低鍛煉的積極性，怎么將傳統(tǒng)的“煎熬式”健身方式變成“快樂式”健身方式，越來越受到關(guān)注。

圖1 傳統(tǒng)健身器械

利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等信息技術(shù)與傳統(tǒng)的健身器械結(jié)合，設(shè)計(jì)開發(fā)出的智能健身器械成為目前主流的解決方案之一。通過提升對健身器械的設(shè)計(jì)，加入運(yùn)動(dòng)可視化元素，提供實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)反饋，提升鍛煉者的參與感和運(yùn)動(dòng)的趣味性；或者通過互聯(lián)互通技術(shù)，將健身者身體素質(zhì)的數(shù)據(jù)與當(dāng)前的鍛煉數(shù)據(jù)結(jié)合，通過大數(shù)據(jù)分析處理，結(jié)合云平臺(tái)運(yùn)動(dòng)處方數(shù)據(jù)庫，提供個(gè)性化的健身指導(dǎo)。另外，在使用傳統(tǒng)健身器械進(jìn)行鍛煉的過程中，人身安全是健身運(yùn)動(dòng)得以進(jìn)行的基礎(chǔ)[9]。傳統(tǒng)健身器械一般由機(jī)械零部件簡單組合，僅僅用來鍛煉身體，對健身過程中出現(xiàn)的意外情況只能通過材料和機(jī)械設(shè)計(jì)等技術(shù)進(jìn)行被動(dòng)保護(hù)，對于使用者過度疲勞和運(yùn)動(dòng)損傷導(dǎo)致的突發(fā)情況不能主動(dòng)保護(hù)[10]。因此，在進(jìn)行健身器械輔助鍛煉的過程中，實(shí)時(shí)檢測使用者生理參數(shù)，通過數(shù)字通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)健身器材互聯(lián)互通、開發(fā)人機(jī)互操作平臺(tái)，同步智能調(diào)控健身器材參數(shù)和監(jiān)控用戶健康信息，實(shí)時(shí)掌握使用者的生理參數(shù)信息，實(shí)時(shí)反饋健身者當(dāng)前的身體狀態(tài)，同時(shí)實(shí)時(shí)測評分析健身者的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，對于預(yù)防不正確的運(yùn)動(dòng)方式對健身者的身體損傷，或者防止運(yùn)動(dòng)過度對身體的損傷都具有十分重要的意義。

2 互聯(lián)互通技術(shù)需求分析

科學(xué)健身與健身安全是健身運(yùn)動(dòng)提升健身者身體素質(zhì)、促進(jìn)健康的基本保障。傳統(tǒng)健身器械由于功能單一，對于健身者健身運(yùn)動(dòng)的科學(xué)性無法進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，健身者只能通過健身教練等專業(yè)人士的指導(dǎo)進(jìn)行健身鍛煉，不僅會(huì)增加健身成本，而且健身指導(dǎo)服務(wù)易受到時(shí)間、空間的限制；而開發(fā)設(shè)計(jì)擁有互聯(lián)互通功能的智能化健身器械，則可根據(jù)健身者當(dāng)前的鍛煉情況，結(jié)合運(yùn)動(dòng)處方數(shù)據(jù)庫，實(shí)時(shí)反饋運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并提供個(gè)性化的健身指導(dǎo)服務(wù)，具有更明顯的優(yōu)勢。對于健身安全方面，在健身過程中器械的主動(dòng)保護(hù)功能是目前傳統(tǒng)健身器械所欠缺的。在運(yùn)動(dòng)過程中的意外情況處理中，傳統(tǒng)健身器械僅能在意外情況發(fā)生后利用器械本身的機(jī)械結(jié)構(gòu)或保護(hù)性材料等對人體進(jìn)行被動(dòng)保護(hù)，而不能根據(jù)健身者的健身狀況進(jìn)行及時(shí)的主動(dòng)預(yù)警，從而提前避免意外情況的發(fā)生。綜合目前傳統(tǒng)健身器械使用弊端與改良需求，需要在健身過程中對人體生理參數(shù)、運(yùn)動(dòng)鍛煉參數(shù)、環(huán)境參數(shù)和運(yùn)動(dòng)器械參數(shù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并且在健身過程中，實(shí)現(xiàn)生理參數(shù)和健身設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測分析和動(dòng)態(tài)控制，其中人體—器械、器械—器械的互聯(lián)互通技術(shù)是急需解決的重要問題。

2.1 人體生理參數(shù)互通

在健身運(yùn)動(dòng)過程中，人體的生理特征會(huì)發(fā)生與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的變化，其中潮氣量、收縮壓、舒張壓、呼吸功率、氣道阻力、脈率、心率、血氧濃度等生理特征參數(shù)都是健身者出現(xiàn)過度疲勞和運(yùn)動(dòng)損傷的重要影響因素，可用于評估分析健身者的健身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)[11]。對于有氧健身器械，一般選擇運(yùn)動(dòng)心率作為反映指標(biāo)并作為運(yùn)動(dòng)控制的參數(shù)，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)心率較之于其他生理指標(biāo)，與心肺機(jī)能關(guān)聯(lián)密切，能更加準(zhǔn)確地反映有氧訓(xùn)練狀態(tài)，并且其在運(yùn)動(dòng)過程中變化較靈敏，擁有比較成熟的檢測手段，使得運(yùn)動(dòng)心率的監(jiān)測更加簡單，因此更具有實(shí)用性。針對無氧健身運(yùn)動(dòng)，由于其負(fù)荷強(qiáng)度高、瞬間性強(qiáng)，相較于有氧運(yùn)動(dòng)而言健身者的身體新陳代謝速度更快，一般選擇呼吸功率或氣道阻力作為反映指標(biāo)和運(yùn)動(dòng)控制的關(guān)鍵參數(shù)[12]。對于較為常用的健身器械來說，一般需要同時(shí)選擇多種生理特征參數(shù)對健身者的生理狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行測評，通常可選擇心電、血壓、呼吸、血氧、脈率等生理參數(shù)作為運(yùn)動(dòng)過程中體現(xiàn)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的人體生理特征參數(shù)。整個(gè)人體生理參數(shù)采集系統(tǒng)如圖2所示。首先，根據(jù)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的類型，選擇監(jiān)測合適的生理參數(shù)，根據(jù)場景和信號(hào)采集方式設(shè)計(jì)穩(wěn)定、可靠的信號(hào)感測模塊，用于拾取微弱的生理信號(hào)；然后利用信號(hào)放大與偏置電路、低通濾波電路對生理信號(hào)進(jìn)行信號(hào)預(yù)處理，便于提取與生理特征相關(guān)聯(lián)的有效信息成分；算法分析控制系統(tǒng)對采集的數(shù)字化生理信號(hào)進(jìn)行分析與處理，比如通過層次分析算法提取后文提及的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷等級(jí)、通過心率變異性提取交感和副交感神經(jīng)的拮抗程度等，提取到特征參數(shù)后，可以進(jìn)一步綜合健康信息優(yōu)化、決策出健身運(yùn)動(dòng)需求；最后利用無線通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與通信，實(shí)現(xiàn)人體生理參數(shù)與健身器械之間的互聯(lián)互通。

圖2 人體生理參數(shù)采集系統(tǒng)框圖

在此基礎(chǔ)上，通過健身者當(dāng)前的生理數(shù)據(jù)、運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)處方數(shù)據(jù)庫，可實(shí)時(shí)調(diào)控健身器械，例如利用動(dòng)感單車進(jìn)行健身鍛煉時(shí)，可通過健身者心率的變動(dòng)來調(diào)整動(dòng)感單車快慢，使得單車的速率隨著鍛煉者身體運(yùn)動(dòng)情況發(fā)生改變，或者給動(dòng)感單車添加智能的助力系統(tǒng)，根據(jù)健身者的生理狀態(tài)與運(yùn)動(dòng)情況，可根據(jù)需求提供適當(dāng)?shù)闹?，增?qiáng)動(dòng)感單車的有趣感與安全性能，并且結(jié)合云平臺(tái)運(yùn)動(dòng)處方數(shù)據(jù)庫可為鍛煉者提供及時(shí)的、高效的、科學(xué)的健身鍛煉指引。

心電監(jiān)測是人體心臟活動(dòng)投影到體表，通過電極片以及放大濾波等過程得到的心電信號(hào)；血壓與脈率監(jiān)測是基于示波法，使用充氣袖帶壓迫血管，使其呈半阻斷狀態(tài)，通過提取血液流經(jīng)未完全開啟的血管使血管壁產(chǎn)生的振蕩信號(hào)，利用振蕩信號(hào)幅值與外壓的比例系數(shù)推算出收縮壓、舒張壓與平均脈率值；呼吸監(jiān)測是人體在呼吸運(yùn)動(dòng)和肺通氣過程中通過監(jiān)測呼吸氣路內(nèi)部壓力和流速，從而可以導(dǎo)出潮氣量、氣道阻力、順應(yīng)性、呼吸功率等呼吸力學(xué)參數(shù)；血氧監(jiān)測主要是監(jiān)測呼吸末氧氣濃度的變化，基于順磁法，利用氧氣分子具有的強(qiáng)順磁性與其它氣體的弱磁性和抗磁性這一物理特性進(jìn)行氧氣濃度監(jiān)測。

人體在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，心率是反映心臟承受負(fù)荷大小的常用量化指標(biāo)[13]。且當(dāng)心率變化于110～180次/min范圍時(shí)，與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、攝氧量、能量代謝等級(jí)之間存在顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)特征。其中，能量代謝等級(jí)一般分為有氧代謝負(fù)荷、無氧糖醇解負(fù)荷、非乳酸負(fù)荷3個(gè)等級(jí)，根據(jù)不同代謝等級(jí)一般將運(yùn)動(dòng)負(fù)荷劃分為極限負(fù)荷、最大負(fù)荷、次最大負(fù)荷、大負(fù)荷、中等負(fù)荷、中下負(fù)荷、小負(fù)荷、最小負(fù)荷與基礎(chǔ)負(fù)荷9個(gè)等級(jí)，對應(yīng)關(guān)系如表1所示(以靜息心率60次/min為基準(zhǔn))。

表1 運(yùn)動(dòng)負(fù)荷等級(jí)對應(yīng)關(guān)系

此外，人體生理參數(shù)在達(dá)到次最大負(fù)荷時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)范圍已得到國內(nèi)外研究的廣泛認(rèn)可，如表2所示。根據(jù)人體在達(dá)到次運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)的生理參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)范圍，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，可對健身器械使用者的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行及時(shí)預(yù)警與主動(dòng)保護(hù)。

表2 次最大負(fù)荷生理參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)范圍

2.2 健身器械參數(shù)互聯(lián)互通

對于健身器械參數(shù)的互聯(lián)互通，主要體現(xiàn)在健身器械運(yùn)行狀態(tài)以及利用顯示屏對使用者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的直觀展示等，達(dá)到健身器械之間、器械與使用者的交互作用。顯示屏硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 交互模塊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

交互模塊主要分為主控芯片、最小系統(tǒng)、液晶板、通信接口等。其中，最小系統(tǒng)主要包括主控芯片的電路結(jié)構(gòu)，如電源電路、復(fù)位電路、晶振電路、程序下載電路、啟動(dòng)電路等[14]，是整個(gè)平臺(tái)能夠運(yùn)行的前提；液晶板主要是與使用者進(jìn)行人機(jī)交互的窗口，通過晶體管-晶體管邏輯(transistor-transistor logic，TTL)方式與主控芯片通訊，實(shí)時(shí)顯示使用者健康狀態(tài)信息與健身器械設(shè)備的運(yùn)行情況；控制電路主要是為了達(dá)到對健身器械的智能控制作用，根據(jù)人體生理參數(shù)的實(shí)時(shí)變化與健身器械的特性智能控制其速度、阻力等，實(shí)現(xiàn)健身器械使用過程中的智能調(diào)控與主動(dòng)保護(hù)等功能；通信接口主要是與采集人體生理參數(shù)的各個(gè)傳感器進(jìn)行通信的連接裝置，在傳感器采集到人體生理參數(shù)信息后，將數(shù)據(jù)通過接口傳輸?shù)街骺匦酒?；主控芯片主要是接收各個(gè)傳感器反饋的人體生理數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析處理。

3 建設(shè)個(gè)人生理參數(shù)信息與健身器械互聯(lián)互通技術(shù)策略

3.1 健身器械互聯(lián)互通技術(shù)分析

在實(shí)際使用運(yùn)動(dòng)健身器械進(jìn)行鍛煉的情況中，若使用有線通信達(dá)到使用者生理參數(shù)與健身器械的互聯(lián)互通會(huì)對健身過程造成不便[15]。因此需要考慮使用無線通信來達(dá)到目的。目前對于設(shè)備無線聯(lián)網(wǎng)的常見技術(shù)主要有ZigBee、Bluetooth、WiFi等，其覆蓋距離、傳輸速度、頻段范圍、聯(lián)網(wǎng)時(shí)間、打造成本、技術(shù)成熟度、安全性、復(fù)雜性等各有優(yōu)劣，各項(xiàng)參數(shù)如表3所示[16-17]。

表3 常見無線技術(shù)參數(shù)

在上述無線通訊方式中，ZigBee技術(shù)一般需要轉(zhuǎn)接后才能接入互聯(lián)網(wǎng)，其開發(fā)過程相對比較困難[18]；藍(lán)牙傳輸方式使用更加便捷，但由于傳輸距離太短，對于較大的健身場和長距離的信號(hào)傳輸難以適用[19]；WiFi無需網(wǎng)橋，可直接接入互聯(lián)網(wǎng)，且傳輸速度快，但缺點(diǎn)是功耗較大。考慮到WiFi技術(shù)已經(jīng)非常成熟，覆蓋范圍廣，且市面上的集成模塊多，開發(fā)時(shí)間短，可以快速完成開發(fā)[20]。采用目前使用比較廣泛的WiFi完成組網(wǎng)，將健身器械與個(gè)人生理參數(shù)連接起來，整體互聯(lián)互通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 生理參數(shù)與健身器械互聯(lián)互通整體結(jié)構(gòu)框圖

3.2 健身器械互聯(lián)互通實(shí)例

以心電監(jiān)測為例，利用心電采集模塊將附著在身體表面的電極片中心臟的電活動(dòng)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，實(shí)時(shí)監(jiān)測人體運(yùn)動(dòng)過程中的心電信號(hào)變化情況。

心臟在機(jī)械性收縮之前，首先產(chǎn)生電激動(dòng)，從而生成了生物電流，并通過導(dǎo)電的體液和組織將生物電流傳導(dǎo)至體表，在身體不同部位產(chǎn)生不同的電位變化，成體表電位差，模塊通過記錄體表電位差而計(jì)算形成的動(dòng)態(tài)曲線即為心電信號(hào)。在人體運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌肉組織代謝加快，對氧氣的需求量增加，為滿足這部分增加的需求，心率相應(yīng)加快，心排出量增高，冠狀動(dòng)脈血流量增加。當(dāng)冠狀動(dòng)脈存在一定程度的狹窄(非重度狹窄)時(shí)，因運(yùn)動(dòng)負(fù)荷增加導(dǎo)致心肌耗氧量增加時(shí)，冠狀動(dòng)脈血流量不能滿足相應(yīng)需求，因而引起心肌缺氧、缺血，心電信號(hào)上將會(huì)出現(xiàn)異常變化。通過模塊通信協(xié)議，開發(fā)了一款基于心電參數(shù)的人體生理參數(shù)信息運(yùn)動(dòng)過程監(jiān)測軟件，其軟件具有基礎(chǔ)的心電采集功能，可以與下位機(jī)進(jìn)行尋找模塊的USB串口，接受握手請求數(shù)據(jù)包，接收心電數(shù)據(jù)包，根據(jù)二進(jìn)制解析12導(dǎo)聯(lián)心電數(shù)據(jù)，通過控件顯示心電波形，存儲(chǔ)心電數(shù)據(jù)等互聯(lián)互通功能。其流程如圖5所示。

圖5 心電模塊與上位機(jī)互聯(lián)互通流程框圖

將數(shù)據(jù)采集模組、運(yùn)動(dòng)平板類健身器械裝置、運(yùn)動(dòng)負(fù)荷與姿態(tài)控制模組、數(shù)據(jù)顯示分析模塊集成為一個(gè)大型裝置實(shí)現(xiàn)基于心電信號(hào)的人體生理參數(shù)與健身器械的互聯(lián)互通，如圖6所示。計(jì)算機(jī)軟件通過定位心電信號(hào)的特征波形，定位相鄰R波的波峰，并計(jì)算實(shí)時(shí)心率值，根據(jù)靶心率值進(jìn)而判斷人體是否處于有氧運(yùn)動(dòng)或無氧運(yùn)動(dòng)模式，以此判別是否達(dá)到訓(xùn)練目標(biāo)。同時(shí)記錄在多個(gè)靶心率下的心電圖(electrocardiograph，ECG)的特征參數(shù)，利用最小二乘法回歸直線建立靶心率與特征ST段的水平值的關(guān)系，求解斜率，用于分析運(yùn)動(dòng)過程中人體生理參數(shù)的異常情況，如心跳過速或心律失常等，對運(yùn)動(dòng)過程起到主動(dòng)保護(hù)作用，促進(jìn)訓(xùn)練者在安全可靠的運(yùn)動(dòng)量范圍內(nèi)鍛煉，預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷。

圖6 健身器械互聯(lián)互通系統(tǒng)與實(shí)時(shí)心電監(jiān)測實(shí)物圖

4 結(jié)論

1) 進(jìn)一步地從居家健身、社區(qū)健身、全民健身等空間緯度進(jìn)行深度解刨。本文僅從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)對互聯(lián)互通技術(shù)需求進(jìn)行探討，暫未實(shí)現(xiàn)試點(diǎn)應(yīng)用。針對不同環(huán)境下的健身器械與個(gè)人生理參數(shù)信息互聯(lián)互通技術(shù)需求的獨(dú)特性未作研究。

2) 針對人體生理參數(shù)采集系統(tǒng)，目前國內(nèi)健身器械仍然沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，且國內(nèi)的大多數(shù)研究是在封閉系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行的，難以進(jìn)行后期開發(fā)利用，很難與其他健身器材或云平臺(tái)系統(tǒng)兼容。因此，后期需要對各種健身器械的接口與數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。