本發(fā)明涉及一種基于心率數(shù)據(jù)以及運動時間的中小學生體育鍛煉運動負荷的評價方法。
背景技術：
近年來，中國青少年身體素質(zhì)中的一些重要指標呈下降趨勢，令人堪憂。我國中小學生體能素質(zhì)整體處于下降趨勢，具體表現(xiàn)為中小學生超重和肥胖率不斷增加，增長率在10％左右；我國青少年身體體質(zhì)嚴峻現(xiàn)象表明，其除了缺乏科學合理的膳食結構外，主要原因出在大多數(shù)學生體育鍛煉運動負荷不足造成的。
目前，計步器、加速計和心率表是運動負荷的監(jiān)控主要工具。計步器是一個簡單的機械運動傳感器，它通過記錄人體在垂直軸向上移動的加速和減速測量步行或跑步時的步數(shù)，是一種簡單易用、價格低廉的體力活動客觀測量方法，近年來，計步器(或帶有計步功能的加速度計)已被應用于美國、加拿大等國的全國性體力活動調(diào)查。計步器數(shù)據(jù)易于理解，且佩戴者可直觀看到計步器所記錄的步數(shù)，計步器的主要不足之處是它只是簡單地記錄步數(shù)而不能測量體力活動的強度、運動持續(xù)時間或頻率，如不能用于測量舉重、游泳、自行車等體力活動，由于缺乏準確的預測方程，即使能夠準確記錄步數(shù)，也無法準確計算能量消耗。此外，適用于正常步態(tài)的健康人群，極度肥胖、腹部肥胖和步態(tài)異常的人群不適用。
加速度計是另一種在測量體力活動的流行病學研究中常用的硬件。佩戴加速度計可以將佩戴者的運動情況量化，并通過轉(zhuǎn)換公式計算出能量消耗與運動強度(低、中、高強度運動)。加速度計小巧便攜，長時間佩戴不會感覺不適，人體運動的加速度與運動的強度和能量消耗有關，加速度計可探測人體在不同軸向(單軸加速度計為垂直軸，三軸加速度計為垂直軸、矢狀軸、冠狀軸)上運動的加速度并記錄為加速度計數(shù)，佩戴加速度計可以將佩戴者的運動情況量化，并通過轉(zhuǎn)換公式計算出能量消耗與運動強度(低、中、高強度運動)。加速計的不足之處是其價格昂貴，僅能滿足小樣本量的研究需求，在國內(nèi)大部分中小學校中推廣的可行性不高。另外，加速度計數(shù)據(jù)需要專門的軟件進行下載和處理，且其數(shù)據(jù)處理相對復雜；其次，加速度計的使用(如采樣間隔、有效數(shù)據(jù)篩選、界值的選擇等)尚缺乏統(tǒng)一的標準，妨礙了不同研究間結果的可比性；加速度計對一些體力活動不敏感，如騎自行車、爬樓梯運動和上肢運動等，從而可能低估真實的體力活動水平，另外利用加速度計獲得的不同體力活動耗能計算公式不能通用。
心率表是使用最為廣泛的運動負荷監(jiān)控工具。Suunto、Polar等是目前最常用的胸帶式心率監(jiān)測設備，工作原理是通過佩戴在胸口的胸帶上的傳感器檢測心動電流并無線傳遞給手表。由于直接放置在胸口上，其檢測的準確性比較高也可以實時測量心率，是被廣泛運用的一種類型的心率表，不足之處是佩戴不便。
為克服心率胸帶不方便佩戴的缺陷和提高佩戴時的舒適性，眾多的研究機構著手利用腕表式心率表監(jiān)測心率，市場上已出現(xiàn)多種工作原理不同的心率腕帶，但各種不同測量原理的心率腕帶心率監(jiān)測之間存在著較大的誤差率。
心率是反映學生體育鍛煉強度與能量消耗的重要指標之一，可以通過心率表收集運動心率和時間，并推算能量消耗水平。因此，監(jiān)測中小學生在體育運動過程中的心率變化狀況是反映運動負荷有效果的手段之一，也是反映學校在開展學生增強學生體質(zhì)工作的重要依據(jù)之一。
我國衛(wèi)生部在1998頒布的《中小學生體育鍛煉運動負荷衛(wèi)生標準(WS/T101-1998)》中對運動負荷給出的標準則比較詳細，對體育課的時間、運動強度提出了更具體的要求，明確規(guī)定體育課和課外鍛煉的合理負荷是：每次基本部分運動時間20-30分鐘；基本部分靶心率在120-200次/分內(nèi)；每周課時(包括課外鍛煉，小學45分鐘，中學50分鐘)不少于5次。但仍有不足，即運動心率范圍過于寬泛，未能對運動時間內(nèi)不同運動強度級別進一步劃分，不利于運動強度的評價。為通過提高中小學生體育鍛煉運動負荷來改善健康，急需從技術上進行科技創(chuàng)新，借助可穿戴式設備的發(fā)展，利用腕表式心率表監(jiān)控運動心率、時間，并以此建立基于心率數(shù)據(jù)的運動負荷評價方法，讓政府管理部門、學校、家長以及學生自己實時了解青少年學生體質(zhì)鍛煉效果，以監(jiān)測數(shù)據(jù)客觀反映青少年體育鍛煉的現(xiàn)狀。
技術實現(xiàn)要素：
基于目前沒有一套完整的基于心率數(shù)據(jù)以及運動時間的中小學生體育鍛煉運動負荷的評價方法，本發(fā)明設計與研發(fā)了運動負荷的評價方法。
本發(fā)明的技術方案如下：
一種基于心率數(shù)據(jù)以及運動時間的中小學生體育鍛煉運動負荷的評價方法，包括運動心率、運動時間采集、傳輸、分析及體育鍛煉運動負荷評價；運動心率和時間利用腕表式心率表采集，數(shù)據(jù)傳輸至服務器，通過服務器分析運動鍛煉的時間、心率，并在網(wǎng)站平臺以及手機APP上進行儲存和展示，網(wǎng)站設定不同層級的權限，管理者、教師和學生都能夠在網(wǎng)站上查看運動鍛煉的時間、心率、運動負荷分值。家長可以通過手機APP上查看運動鍛煉的時間、心率、運動負荷分值。
所述的運動鍛煉時間、心率反映了運動鍛煉的運動負荷情況，但是非專業(yè)人士無法通過簡單的鍛煉時間、心率來判斷運動鍛煉的效果。因此我們利用訓練沖量的計算方法，把每次運動鍛煉的時間、心率轉(zhuǎn)換成分值，讓非專業(yè)人士也能理解運動鍛煉的效果。計算方法為：
1)最大心率：HRmax＝208－0.7×年齡；
2)安靜心率：在清醒、不活動的安靜狀態(tài)下的心率；
3)訓練心率：在運動鍛煉過程中的平均心率(心率區(qū)間在129-187的平均心率)；
4)訓練時間：運動鍛煉經(jīng)過的時間(心率區(qū)間在129-187的總時間)；
5)心率比值：(訓練心率-安靜心率)/(最大心率-安靜心率)
6)加權因子：Y男＝e1.92心率比值，Y女＝e1.67心率比值；
7)訓練沖量：訓練時間×心率比值×加權因子；
8)運動負荷分值：男生分值＝1.2×訓練沖量，女生分值＝1.39×訓練沖量；
本發(fā)明的優(yōu)點：
1)基于互聯(lián)網(wǎng)技術和可移動式穿戴設備，實現(xiàn)了運動心率的收集、儲存、分析，為監(jiān)控體育鍛煉的效果提供了工具；
2)實現(xiàn)對學生長時間的體育鍛煉運動負荷準確的、個體化的監(jiān)控，進而準確掌握每名學生一定周期內(nèi)、一定群體學生完成的鍛煉活動的質(zhì)量。
3)促進學校體育工作發(fā)展，提高對體育鍛煉的重視程度；
附圖說明
圖1為基于心率數(shù)據(jù)以及運動時間的中小學生體育鍛煉運動負荷的評價方法工作示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
一種基于心率數(shù)據(jù)以及運動時間的中小學生體育鍛煉運動負荷的評價方法，利用腕表式心率表采集運動心率、時間，數(shù)據(jù)傳輸至服務器，通過服務器分析運動鍛煉的時間、心率，經(jīng)過一系列的計算將運動負荷轉(zhuǎn)換為百分制分值，并在網(wǎng)站平臺以及手機APP上儲存、展示，政府管理部門、學校、家長以及學生自己能夠了解、對比體育鍛煉的效果。