一种人体颈部运动量监测方法

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一种人体颈部运动量监测方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及人体健康管理领域，尤其涉及一种人体颈部运动量监测方法。\n背景技术\n[0002] 随着社会的进步，人们的生活节奏越来越快，对于IT等行业的上班族而言，由于人体长期坐在电脑前工作，使得颈部承受较大的负担，尤其当人们集中精力投入工作的时候，颈部长时间得不到活动，长此以往，容易导致颈椎、肩周等处出现病痛。根据现有常识，人们在互联网上能够获得很多种活动颈部的方法，但是这些方法需要人们主动去采纳、运动，在紧张的工作中，人们难以保证以固定的时间间隔主动去活动颈部，现有技术中，通常采用颈部锻炼器、练习器等健身设备对颈部进行按摩、理疗，这种方式需要用户自发、主动的进行锻炼，难以长期坚持，当用户采用定时提醒锻炼的方式，则不管用户在定时期间是否已经进行运动，都会在固定的时间点提醒，难以实现提醒功能的有效性，同时，用户无法了解颈部的运动量以及颈部的健康状况，不能起到颈部保健和疾病预防作用。\n发明内容\n[0003] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种人体颈部运动量监测方法，该管理方法通过采集装置、手机和服务器之间的数据传输与数据统计，使得用户能够直观地获得颈部运动量等信息，实现对上述信息的调阅、统计和记录，并提醒用户加强或者保持颈部运动量。\n[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。\n[0005] 一种人体颈部运动量监测方法，其包括如下步骤：步骤S1，通过一采集装置对人体颈部的活动状态进行采集，该采集装置佩戴于人体颈部，其包括有单片机以及电性连接于单片机的陀螺仪传感器、蓝牙通信模块和时钟模块，所述陀螺仪传感器对其在X轴、Y轴和Z轴方向的角速度数据发送至单片机，单片机根据该角速度数据获得颈部运动强度数据，单片机通过时钟模块获取时间信息；步骤S2，所述单片机将颈部运动强度数据和时间信息通过蓝牙通信模块发送至一手机，由手机将颈部运动强度数据、时间信息和该手机获取的地理位置信息打包成数据包，再将该数据包通过互联网上传至服务器；步骤S3，所述服务器解压数据包，保存颈部运动强度数据、地理位置信息和时间信息，生成统计报表，根据统计报表计算用户的平均运动频度信息，并且将该平均运动频度信息返回至手机，以令手机发出提示信息。\n[0006] 优选地，所述服务器包括有数据库和WEB服务器，所述WEB服务器用于接收手机通过互联网发来的HTTP请求，并且应答手机的上传数据请求、下载数据请求或者获取报表请求，所述手机带有GPS模块并且通过该GPS模块获取地理位置信息。\n[0007] 优选地，所述服务器还包括有数据归档服务器和文件服务器，该数据归档服务器用于对颈部运动强度数据、地理位置信息和时间信息进行数据存储和数据调阅，其中，数据存储过程为：当WEB服务器收到手机发来的数据包时，向数据归档服务器调用数据存储EJB，数据归档服务器解压数据包，获取颈部运动强度数据、地理位置信息和时间信息，并按预设的归档文件格式组织成归档文件，并且保存至文件服务器，然后在数据库中记录该归档文件名所对应的用户ID和起始时间；数据调阅过程为：当WEB服务器收到手机发来的调阅历史数据请求时，向数据归档服务器调用数据调阅EJB，数据服务器从数据库中根据用户ID、时间信息查询相应的文件名，再从文件服务器中逐个读取、解析文件，获得该颈部运动强度数据、地理位置信息和时间信息，然后将获取的数据打包成数据包，再将该数据包发送回WEB服务器，以令手机从WEB服务器下载该数据包。\n[0008] 优选地，所述文件服务器用于存储颈部运动强度数据、地理位置信息和时间信息的归档文件，数据归档服务器通过解析归档文件，获取该用户在任意时刻或时间段的颈部运动强度数据及其所在的地理位置信息。\n[0009] 优选地，所述服务器还包括数据分析服务器，所述数据分析服务器用于从数据归档服务器获得预设时间内的运动强度数据、时间信息和/或地理位置信息，以时间为单位统计运动量序列。\n[0010] 优选地，所述运动量序列的统计过程中，包括按该用户个人的运动量—时间分布矩阵统计步骤：数据归档服务器在数据库中查找用户所有时间段的归档文件，针对每个归档文件逐一解析，获取颈部运动强度数据及其时间序列，按时间顺序依次拼接，将拼接后的该用户所有时间段的颈部运动强度数据及其时间序列打包成数据包，将该数据包发送至数据分析服务器；所述数据分析服务器以预设时长为时间间隔，计算用户在该时间间隔内的有效运动量序列和无效运动量序列，并且保存至数据库。\n[0011] 优选地，所述运动量序列的统计过程中，包括按该用户个人的运动量—经纬度分布矩阵统计步骤：所述数据库预设有用户个人的运动量—经纬度网格矩阵A，该矩阵A的初始单元值为空；所述数据分析服务器向数据归档服务器请求用户所有时间段的颈部运动强度数据及其地理位置序列；所述数据归档服务器在数据库中查找用户所有时间段的归档文件，针对每个归档文件逐一解析，获取颈部运动强度数据及其地理位置序列，按时间顺序依次拼接，将拼接后的该用户所有时间段的颈部运动强度及其地理位置序列打包成数据包，将该数据包发送给数据分析服务器；所述数据分析服务器解析该数据包，将颈部运动强度数据及其地理位置序列记入矩阵A，之后将矩阵A保存至数据库。\n[0012] 优选地，所述采集装置与手机的通信过程包括：所述采集装置上电初始化；所述采集装置判断蓝牙连接状态，若断开，则进入数据暂存模式，若已连接，则判断有无暂存数据，若有，则通过蓝牙批量发送暂存数据至手机，若无，则进入即时传输模式。\n[0013] 优选地，所述数据暂存模式中，单片机读取陀螺仪传感器输出的数据，计算用户颈部运动强度数据，之后获取当前时间，最后将颈部运动强度数据与当前时间绑定，暂存至单片机RAM。\n[0014] 优选地，所述即时传输模式中，所述单片机读取陀螺仪传感器输出的数据，计算用户颈部运动强度数据，之后通过蓝牙将颈部运动强度数据实时发送至手机。\n[0015] 本发明公开的人体颈部运动量监测方法中，采集装置中的陀螺仪传感器对其在X轴、Y轴和Z轴方向的角速度数据发送至单片机，单片机根据该角速度数据获得颈部运动强度数据，单片机通过时钟模块获取时间信息，之后所述单片机将颈部运动强度数据和时间信息通过蓝牙通信模块发送至手机，由手机将颈部运动强度数据、时间信息和该手机获取的地理位置信息打包成数据包，再将该数据包通过互联网上传至服务器，所述服务器解压数据包，保存颈部运动强度数据、地理位置信息和时间信息，生成统计报表，根据统计报表计算用户的平均运动频度信息，并且将该平均运动频度信息返回至手机，以令手机提醒用户加强或者保持颈部运动量。该人体颈部运动量监测方法通过采集装置、手机和服务器之间的数据传输与数据统计，使得用户能够直观地获得颈部运动量等信息，并提醒用户加强或者保持颈部运动量，同时，用户可以随时了解颈部的运动量以及颈部的健康状况，从而起到良好的颈部保健和疾病预防作用。\n附图说明\n[0016] 图1为服务器的组成框图。\n[0017] 图2采集装置与手机的通信过程的流程图。\n[0018] 图3为数据暂存模式的流程图。\n[0019] 图4为即时传输模式的流程图。\n具体实施方式\n[0020] 下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。\n[0021] 本发明公开了一种人体颈部运动量监测方法，如图1所示，其包括如下步骤：\n[0022] 步骤S1，通过一采集装置对人体颈部的活动状态进行采集，该采集装置佩戴于人体颈部，其包括有单片机以及电性连接于单片机的陀螺仪传感器、蓝牙通信模块和时钟模块，所述陀螺仪传感器对其在X轴、Y轴和Z轴方向的角速度数据发送至单片机，单片机根据该角速度数据获得颈部运动强度数据，作为一种优选方式，为了连续不断地监测用户颈部运动强度数据，单片机可以以预设时间间隔读取陀螺仪传感器所检测的数据，同时，单片机通过时钟模块获取时间信息，当用户颈部运动时会带动采集装置一起运动，使得采集装置内部的陀螺仪传感器产生传感数据输出；\n[0023] 步骤S2，所述单片机将颈部运动强度数据和时间信息通过蓝牙通信模块发送至一带有GPS功能的手机，由手机将颈部运动强度数据、时间信息和该手机获取的地理位置信息打包成数据包，再将该数据包通过互联网上传至服务器；\n[0024] 步骤S3，所述服务器解压数据包，保存颈部运动强度数据、地理位置信息和时间信息，生成统计报表，根据统计报表计算用户的平均运动频度信息，并且将该平均运动频度信息返回至手机，以令手机发出提示信息，从而提醒用户加强或者保持颈部运动量，使得用户的运动量数据得以统计，并且在手机的提醒下，用户能够及时地加强颈部活动。实际应用中，上述平均运动频度信息还可以是总体运动频度信息等。\n[0025] 上述步骤S1中所涉及的采集装置，其内置有陀螺仪传感器、单片机、低功耗蓝牙通信芯片、实时时钟、电池、蜂鸣器等组件，可通过低功耗蓝牙技术将用户颈部运动强度实时或非实时地传输至智能手机。还可以具有卡扣、吊环等机械结构，可以通过适当的方式放置于用户颈椎附近。具体结构还包括：人机交互单元，其电性连接于单片机，用于执行单片机的控制指令发出报警提示以及向单片机输入操作指令；电源模块，其用于对装置本体提供电源。\n[0026] 上述步骤S2中所涉及的手机，该手机内安装有预设的应用程序，并且带有低功耗蓝牙芯片，能够通过低功耗蓝牙信号与陀螺仪传感器通信，通过低功耗蓝牙通信，能够接收陀螺仪传感器发送的用户颈部运动强度数据，通过颈部运动识别算法，能够识别用户颈部当前是否处于运动状态或静止状态，并周期性统计有效运动频度，若有效运动频度过低，可通过手机或控制采集装置发出提醒，当采集装置检测到用户持续运动颈部一段时间后，提醒方可消除，通过低功耗蓝牙通信，能够控制采集装置工作、休眠、采集数据、发出蜂鸣提醒、测量电池剩余电量等，通过低功耗蓝牙通信，能够生成配置数据发送至采集装置，如当前时间、采样间隔、运动强度阈值、蜂鸣提醒铃声类型、蜂鸣持续时间、用户睡眠时间等，带有GPS功能，可获取用户当前所在地理位置的经度/纬度信息，并能将经纬度信息和时间信息与当时用户颈部运动强度数据绑定储存；带有移动网络通信功能，能够连接服务器登陆用户账号，将颈部运动强度、地理位置信息及时间信息序列通过HTTP协议周期性(如每小时一次)发送至服务器，并能从服务器接收数据或指令。\n[0027] 关于服务器的数据处理过程，所述服务器包括有数据库、WEB服务器、数据分析服务器和文件服务器，所述WEB服务器用于接收手机通过互联网发来的HTTP请求，并且应答手机的上传数据请求、下载数据请求或者获取报表请求，从而方便数据存储、统计和下载。\n[0028] 在此基础之上，所述服务器还包括有数据归档服务器和文件服务器，该数据归档服务器用于对颈部运动强度数据、地理位置信息和时间信息进行数据存储和数据调阅，其中，\n[0029] 数据存储过程为：当WEB服务器收到手机发来的数据包时，向数据归档服务器调用数据存储组件模型(EnterpriseJavaBean，EJB)，数据归档服务器解压数据包，获取颈部运动强度数据、地理位置信息和时间信息，并按预设的归档文件格式组织成归档文件，并且保存至文件服务器，然后在数据库中记录该归档文件名所对应的用户ID和起始时间；\n[0030] 数据调阅过程为：当WEB服务器收到手机发来的调阅历史数据请求时，向数据归档服务器调用数据调阅EJB，数据服务器从数据库中根据用户ID、时间信息查询相应的文件名，再从文件服务器中逐个读取、解析文件，获得该颈部运动强度数据、地理位置信息和时间信息，然后将获取的数据打包成数据包，再将该数据包发送回WEB服务器，以令手机从WEB服务器下载该数据包。\n[0031] 关于文件服务器，文件服务器用于存储颈部运动强度数据、地理位置信息和时间信息的归档文件，数据归档服务器通过解析归档文件，获取该用户在任意时刻或时间段的颈部运动强度数据及其所在的地理位置信息。\n[0032] 关于数据分析服务器，所述数据分析服务器用于从数据归档服务器获得预设时间内的运动强度数据、时间信息和/或地理位置信息，以时间为单位统计运动量序列和有效运动频度序列，本实施例中，有效运动是指用户的颈部活动达到一定的幅度并且运动时间达到一定的时长，无效运动是指用户的颈部活动未达到上述幅度和时长，二者均有单片机根据陀螺仪反馈回的角速度数据结合时间数据得以确定。\n[0033] 关于运动量序列的统计过程，本发明提出如下实施例。\n[0034] 实施例1：\n[0035] 本实施例中，运动量序列的统计过程包括按该用户个人的运动量—时间分布矩阵统计步骤：\n[0036] a、数据归档服务器在数据库中查找用户所有时间段的归档文件，针对每个归档文件逐一解析，获取颈部运动强度数据及其时间序列，按时间顺序依次拼接，将拼接后的该用户所有时间段的颈部运动强度数据及其时间序列打包成数据包，将该数据包发送至数据分析服务器；\n[0037] b、所述数据分析服务器以预设时长为时间间隔，计算用户在该时间间隔内的有效运动量序列和无效运动量序列，并且保存至数据库。\n[0038] 实施例2：\n[0039] 本实施例中，运动量序列的统计过程包括按该用户个人的运动量—经纬度分布矩阵统计步骤：\n[0040] a、所述数据库预设有用户个人的运动量—经纬度网格矩阵A，该矩阵A的初始单元值为空；\n[0041] b、所述数据分析服务器向数据归档服务器请求用户所有时间段的颈部运动强度数据及其地理位置序列；\n[0042] c、所述数据归档服务器在数据库中查找用户所有时间段的归档文件，针对每个归档文件逐一解析，获取颈部运动强度数据及其地理位置序列，按时间顺序依次拼接，将拼接后的该用户所有时间段的颈部运动强度及其地理位置序列打包成数据包，将该数据包发送给数据分析服务器；\n[0043] d、所述数据分析服务器解析该数据包，将颈部运动强度数据及其地理位置序列记入矩阵A，之后将矩阵A保存至数据库。\n[0044] 上述步骤c中，归档文件格以文本格式存储，该文本格式定义为：\n[0045] BaseTime：YYYY/MM/DD/HH/MM/SS/mm\n[0046] Data:Time Strenth Longitude Latitude\n[0047] Data:Time Strenth Longitude Latitude\n[0048] …\n[0049] 文件起始行代表该文件的起始时间，如：\n[0050] BaseTime：2013/01/01/14/00/00/00/00\n[0051] 代表该文件起始时间为2013年01月01日，14时0分0秒0毫秒；\n[0052] Data字段代表某个时间点用户的颈部运动强度即位置信息，如：\n[0053] Data:60000 150 205°37’25.73”57°46’13”；\n[0054] 表示在距离起始时间60000毫秒(即60秒)后，用户颈部运动强度为150，其所在地理位置经度为205°37’25.73”，纬度为57°46’13”。\n[0055] 实施例3：\n[0056] 本实施例中，运动量序列的统计过程包括按多个用户的运动总量—经纬度分布矩阵统计步骤：\n[0057] a、所述数据库预设有多个用户的运动总量—经纬度累积网格矩阵T，该矩阵T的初始单元值为空；\n[0058] b、所述数据分析服务器在数据库中查找多个用户的个人颈部运动量—经纬度网格矩阵A，将多个矩阵A累计得到矩阵Ai，其中i＝1，2，3...；\n[0059] c、所述数据分析服务器逐一将矩阵Ai的每个矩阵单元内记录的个人用户运动量对应记入矩阵T中对应的矩阵单元，之后将矩阵T保存至数据库。\n[0060] 实施例4：\n[0061] 本实施例中，该运动量序列统计过程包括与周边人群对比颈部有效运动频度步骤：\n[0062] a、所述手机通过GPS功能获取用户所在地理位置的经纬度数据，并且将该经纬度数据发送至服务器；\n[0063] b、所述数据分析服务器从矩阵A中查找该用户在该经纬度的个人颈部运动强度数据，该颈部运动强度数据包括有效运动量P和无效运动量P*；\n[0064] c、所述数据分析服务器从矩阵T中查找该用户在该经纬度的多个用户的颈部运动强度数据，该颈部运动强度数据包括有效运动总量S和无效运动总量S*；\n[0065] d、所述数据分析服务器判断，若P：(P+P*)大于S：(S+S*)，则表明该用户的颈部有效运动频度优于周边人群运动频度的平均值，若P：(P+P*)小于S：(S+S*)，则表明该用户的颈部有效运动频度弱于周边人群运动频度的平均值；\n[0066] e、所述WEB服务器将数据分析服务器的判断结果返回至手机，所述手机上显示判断结果，并提醒用户加强或者保持运动量。\n[0067] 关于数据传输模式，结合图2至图4所示，采集装置与手机的通信过程包括：\n[0068] a、所述采集装置上电初始化；\n[0069] b、所述采集装置判断蓝牙连接状态，若断开，则进入数据暂存模式，若已连接，则判断有无暂存数据，若有，则通过蓝牙批量发送暂存数据至手机，若无，则进入即时传输模式。\n[0070] 进一步地，所述数据暂存模式中，单片机读取陀螺仪传感器输出的数据，计算用户颈部运动强度数据，之后获取当前时间，最后将颈部运动强度数据与当前时间绑定，暂存至单片机RAM。该模式下，采集装置与手机连接中断后，能够进入“数据暂存模式”，在内存中保存用户颈部运动数据和时间信息，在与手机恢复连接后可打包传输遗留数据，并退出“数据暂存模式”。\n[0071] 在即时传输模式中，所述单片机读取陀螺仪传感器输出的数据，计算用户颈部运动强度数据，之后通过蓝牙将颈部运动强度数据实时发送至手机。通过采集装置与手机之间数据传输的模式选择，可以适应多蓝牙通信间断或持续等多种环境，并且能够有效降低蓝牙功耗。该模式下，采集装置与手机建立低功耗蓝牙连接后，陀螺仪传感器在每次获取到用户颈部运动强度数据后，立即将其发送至手机，该模式传输的数据不带时间信息，以减少传输数据量，降低平均功耗。\n[0072] 本发明公开的人体颈部运动量监测方法中，采集装置中的陀螺仪传感器对其在X轴、Y轴和Z轴方向的角速度数据发送至单片机，单片机根据该角速度数据获得颈部运动强度数据，单片机通过时钟模块获取时间信息，之后所述单片机将颈部运动强度数据和时间信息通过蓝牙通信模块发送至手机，由手机将颈部运动强度数据、时间信息和该手机获取的地理位置信息打包成数据包，再将该数据包通过互联网上传至服务器，所述服务器解压数据包，保存颈部运动强度数据、地理位置信息和时间信息，生成统计报表，根据统计报表计算用户的平均运动频度信息，并且将该平均运动频度信息返回至手机，以令手机提醒用户加强或者保持颈部运动量。该人体颈部运动量监测方法通过采集装置、手机和服务器之间的数据传输与数据统计，使得用户能够直观地获得颈部运动量等信息，并提醒用户加强或者保持颈部运动量，同时，用户可以随时了解颈部的运动量以及颈部的健康状况，从而起到良好的颈部保健和疾病预防作用。\n[0073] 以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。