一种健康减肥的智能营养配餐系统及饮食管理方法与流程
本发明涉及健康饮食管理技术领域，具体涉及一种健康减肥的智能营养配餐系统及饮食管理方法。
背景技术：
肥胖是现代人类社会的常见病，容易能引发人体的多种疾病。据统计数据显示，全中囯超重率上涨到30％,也就是说每3个人中就有1人体重超标，成年人中有12％的人群属于肥胖。因此，减肥已经成了当今社会的全民话题。说起减肥，比起天天运动健身的辛苦，人们似乎更愿意选择筒单的方法一节食。节食减肥虽然方法筒单，但却一直保持着较高的失败率。研究表明，过度节食会对我们身体造成多种伤害，其中厌食症患者90％以上为女性，该群体中有10％～20％的人，由于营养不良引起的并发症和精神抑郁导致自杀。
现代社会中的人大多面临着生活压力和激烈的社会竞争。不少人因为生活和工作的繁忙而忽视了“合理饮食”：不吃早餐、快速解决中餐、随便对付晚餐”，经常光顾外卖街边小摊、为减肥而盲目节食等不良的饮食行为习惯频频出现，使得现代人的身体健康面临着挑战。
市场上的许多营养配餐软件，其中大部分需要用户从海量的食物集合中自主选定各用餐时段想要吃的食物，或者由系统通过分析用户的膳食喜好，推荐食物组合。这种模式虽然可以在很大程度上满足个人的膳食喜好，但由于过度注重用户主观的饮食意愿，而忽略了膳食种类的丰富与均衡性，采用复杂的营养学数据模型，给营养计算模型带来了很多不确定性和局限性，很难保证配餐结果的质量。
技术实现要素：
为了克服现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种健康减肥的智能营养配餐系统及饮食管理方法，本发明可以自动判别配餐结果的合理性，解决传统营养膳食抽象化的问题，根据季节、年龄、性别及各项身体指标选择主副食，具有测定营养成分、调节运动食谱和制定减肥计划等多项功能。
本发明实现上述目的的技术方案为：提供一种健康减肥的智能配餐方法，该配餐方法包括：
步骤一：根据使用者年龄，将智能营养配餐系统分为不同年龄组，分别对不同年龄组进行能量摄入的标准值及营养物质标准值的计算；
步骤二：选择饮食时段，并根据每个饮食时段计算每餐配餐能量；
步骤三：根据计算公式计算每餐的碳水化合物、蛋白质、及脂肪的标准重量范围，其中，
对于早餐的各成分能量比例为：
碳水化合物(g)的范围为每天配餐总能量×0.5÷4×0.3×0.95～每天配餐总能量×0.5÷4×0.3×1.05
蛋白质(g)的范围为每天配餐总能量×0.5÷4×0.3×0.95～每天配餐总能量×0.5÷4×0.3×1.05
脂肪(g)的范围为每天配餐总能量×0.5÷9×0.3×0.95～每天配餐总能量×0.5÷9×0.3×1.05
对于午餐的各成分能量比例为：
碳水化合物(g)的范围为每天配餐总能量×0.3÷4×0.4×0.95～每天配餐总能量×0.3÷4×0.4×1.05
蛋白质(g)的范围为每天配餐总能量×0.3÷4×0.4×0.95～每天配餐总能量×0.3÷4×0.4×1.05
脂肪(g)的范围为每天配餐总能量×0.3÷9×0.4×0.95～每天配餐总能量×0.24÷9×0.4×1.05
对于晚餐的各成分能量比例为：
碳水化合物(g)的范围为每天配餐总能量×0.2÷4×0.3×0.95～每天配餐总能量×0.2÷4×0.3×1.05
蛋白质(g)的范围为每天配餐总能量×0.2÷4×0.3×0.95～每天配餐总能量×0.2÷4×0.3×1.05
脂肪(g)的范围为每天配餐总能量×0.2÷9×0.3×0.95～每天配餐总能量×0.2÷9×0.3×1.05
步骤四，使用者输入各餐的食物名称，根据公式计算式出所需的各种食物量。
进一步地，所这步骤四中的所述公式为：
0≤xmin≤xi≤xmax(5)
其中，qmin为85％每天配餐总能量,qmax为115％每天配餐总能量，tmin,tmax为步骤三中所计算而得的各餐所需的碳水化合物的最小值及最大值，dmin,dmax为步骤三中所计算而得的各餐所需的蛋白质的最小值及最大值，zmin,zmax为步骤三中所计算而得的各餐所需的脂肪的最小值及最大值。
进一步地，在所述步骤一中，对于2-17岁组的智能营养配餐系统，其能量摄入的标准值及营养物质标准表查表测得；对于18-49岁组，根据输入值，身高及调节系统，代入到能量计算公式计算出每天总能量的标准值：计算总能量＝(实际身高(cm)-105cm)×k，其中k为热量修正系数；对于50岁以上组，为18-49岁的配餐能量乘以修正系数值。
进一步地，在所述步骤二中，早餐、午餐、晚餐能量比30％：40％：30％；加餐能量是从上一餐扣除5-10％。
本发明还提供一种健康减肥的智能配餐方法，该配餐方法包括：
步骤一：根据使用者年龄，将智能营养配餐系统分为不同年龄组，分别对不同年龄组进行能量摄入的标准值及营养物质标准值的计算；
步骤二：选择饮食时段，并根据每个饮食时段计算每餐配餐能量；
步骤三：根据计算公式计算每餐的碳水化合物、蛋白质、及脂肪的标准重量范围，其中，
对于早餐的各成分能量比例为：
碳水化合物(g)的范围为每天配餐总能量×0.5÷4×0.3×0.95～每天配餐总能量×0.5÷4×0.3×1.05
蛋白质(g)的范围为每天配餐总能量×0.5÷4×0.3×0.95～每天配餐总能量×0.5÷4×0.3×1.05
脂肪(g)的范围为每天配餐总能量×0.5÷9×0.3×0.95～每天配餐总能量×0.5÷9×0.3×1.05
对于午餐的各成分能量比例为：
碳水化合物(g)的范围为每天配餐总能量×0.3÷4×0.4×0.95～每天配餐总能量×0.3÷4×0.4×1.05
蛋白质(g)的范围为每天配餐总能量×0.3÷4×0.4×0.95～每天配餐总能量×0.3÷4×0.4×1.05
脂肪(g)的范围为每天配餐总能量×0.3÷9×0.4×0.95～每天配餐总能量×0.24÷9×0.4×1.05
对于晚餐的各成分能量比例为：
碳水化合物(g)的范围为每天配餐总能量×0.2÷4×0.3×0.95～每天配餐总能量×0.2÷4×0.3×1.05
蛋白质(g)的范围为每天配餐总能量×0.2÷4×0.3×0.95～每天配餐总能量×0.2÷4×0.3×1.05
脂肪(g)的范围为每天配餐总能量×0.2÷9×0.3×0.95～每天配餐总能量×0.2÷9×0.3×1.05；
步骤四，使用者录入各餐的食物名称及食物总重量，调用服务器中营养评价库，计算各餐碳水化合物、蛋白质、及脂肪的实际值，根据步骤三中所计算出的碳水化合物、蛋白质、及脂肪的标准重量范围，计算与碳水化合物、蛋白质、及脂肪相关的误差值，若该误差值为可接受范围，否则根据使用者输入的食物名称，根据对各餐食物所需量进行重新配平。
进一步地，所述配餐方法还包括：
步骤五，经重新配平后，误差为仍不可接受，请使用者重新录入各餐的食物名称，对输入的食物名称，并对重新录入的食物进行重新配平，并使得碳水化合物、蛋白质、及脂肪相关的误差值在可接受范围。
进一步地，在所述步骤五中，根据配平结果，指出需要调整的食物品种，并根据营养评价库给出建议食物。
进一步地，所述方法还包括，将配餐结果输出给用户，提升营养评价库中各食物的优先级，并修改使用者初始录入的食物种类及数量值。
本发明还提供一种用于实现健康减肥的智能配餐方法的配餐系统，该智能营养配餐系统包括：人机交互模块，数据处理模块，资料信息模块；人机交互模块包括用户管理模块及选餐信息模块，用于用户的数据信息录入数据处理模块包括数据调用模块及智能配餐模块，用于为系统在计算过程中提供数据支持；资料信息模块包括营养评价库，资讯平台及买卖交易。
进一步地，根据用户的偏好及配餐状态，对营养评价库中的食物进行优先级设置。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
本发明的系统操作简单，配餐算法科学准确，加入反馈机制设计，系统可以自动判别配餐结果的合理性，不但可以识别其中的不合理项，然后对食谱乃至回归模型本身进行修正，还可以让优秀的配餐结果对该系统未来的工作起到积极的影响。
本系统对相关误差进行观察和分析，并借助根据营养评价库中的信息，以及初始食物集合中用于设置各用餐时段选取食物的种类及各种类食物选取个数的参数参照当前配餐方案中的参数进行修改，以及进行多次配平，快速获取最优配餐结果。同时，提升配餐方案中的所有食物的优先级，提示这些食物搭配起来更容易满足各营养约束。
采用多元线性回归模型及优化求解算法，综合多项数据调优配平结果，结合营养学数据特点和营养配餐要求，使得食用食物对任一种营养素的摄入总量应等于其理论上对该营养素的每日需求总量。可根据季节、年龄、性别及各项身体指标帮助人们选择喜爱的主副食，并具有测定营养成分、调节运动食谱和制定减肥计划等多项功能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明中的智能营养配餐系统包括：
人机交互模块：主要包括用户管理模块及选餐信息模块。
用户管理包括：用户注册、登录、信息修改等功能。会员信息包括会员年龄、身高、体重、口味偏好等有关个性化配餐的各种指标。
选餐信息模块：包括菜品种类选择，菜品的制作方法，摄入量等。
数据处理模块：主要包括数据调用模块及智能配餐模块。
数据调用模块：可调用使用者的身体状况信息，电子病历信息，电子病历信息医嘱信息、检查报告等相关数据，将记录项目名称及记录的关键内容结构化，膳食分析系统能更快捷、更准确地提取所需信息。
智能配餐模块：可根据用户交互选择的各种配餐形式，提供不同的成品菜品推荐；可根据用户输入的菜品或食材及其重量，根据菜品或食材的内置数据库对营养需求量进行评估，按照输入的菜品或食材进行智能推荐。
资料信息模块：主要包括营养评价库，资讯平台及买卖交易。
营养评价库：食物库中根据食物的类别进行分类，主要分类有:瓜类、鱼类、酒类、坚果类、虾蟹类、根茎类、菌藻类、鲜豆类、茄果类、谷物及制品、乳类及制品、蛋类及制品、干豆及制品、禽肉类及制品、畜肉类及制品、鲜果及干果类、嫰茎叶苔花类等。
资讯平台：为用户提供各种饮食营养健康资讯文章，为用户做饮食菜单提供健康资讯。
买卖交易：用户可对智能配餐和营养评估部分推荐的菜品进行选购，并进行付款等订单操作；也可作为商家将产品摆放在平台上进行交易。
实施例1：
首先，本系统需要针对使用者的各项基础指标，包括年龄、身高、活动量进行分析。通过这一分析过程模拟营养师配餐对患者日均所需营养与热量的计算，所得结果就是智能配餐中所需的重要指标。
根据使用者年龄，将智能营养配餐系统的分为2-17岁组，18-49岁组，及50岁以上组，进行能量摄入的标准值及营养物质标准值的计算。
对于2-17岁组的智能营养配餐系统，其能量摄入的标准值及营养物质标准表查表测得：
表1-12-17岁能量摄入标准表(能量值)
表1-22-17岁摄入营养物质标准表(重量值)
对于18-49岁组，根据输入值，身高及调节系统，代入到能量计算公式计算出每天总能量的标准值：
计算总能量(kcal)＝(实际身高(cm)-105cm)×k
k为热量修正系数，k取25kcal。
每天配餐总能量＝计算总能量-(25g×9kcal/g)
对于50岁以上组，根据使用者所处的年龄段匹配相应的公式，对每天总能量的标准值进行计算。
表1-3老年人能量摄入标准表(含50岁及以上)
步骤二，选择饮食时段，将全天的饮时时间按照正常的生活作息规律分为六个时段，并计算每个时段的配餐能量。
六个配餐时段分别为
其中，每天摄入能量分配为：早餐、午餐、晚餐能量比30％：40％：30％；加餐：5-10％，其中加餐的能量是从上一餐扣除5-10％。具体为
早餐：早餐能量＝每天配餐总能量(kcal)×30％；
午餐：午餐能量＝每天配餐总能量(kcal)×40％；
晚餐能量＝每天配餐总能量(kcal)×30％，
早餐后加餐：加餐能量：5-10％(来自早餐减除相当的能量)，
午餐后加餐：加餐能量：5-10％(来自午餐减除相当的能量)，
晚餐后加餐：加餐能量：5-10％(来自晚餐减除相当的能量)。
步骤三，计算每餐的碳水化合物、蛋白质、及脂肪的标准重量范围。在每天摄入的热量中，应该包括三部分:蛋白质、碳水化合物以及脂肪。蛋白质的主要来源是肉类、禽类、鱼虾、蛋类以及奶类；碳水化合物主要有大米、谷类、麦片、糙米、豆类、蔬菜、水果、小麦、红薯等；脂肪主要来源于动、植物油、全脂牛奶、坚果等。降低碳水化合物的摄入，防止多余的糖类物质转化成脂肪，促成生酮作用，帮助燃脂。增加蛋白质的摄入量，增加饱腹感，且机体消化蛋白质需要的能量高，帮助消耗能量。减少脂肪的摄入量，降低能量摄入。
对于早餐的各成分能量比例为：
碳水化合物(g)的范围为每天配餐总能量×0.5÷4×0.3×0.95～每天配餐总能量×0.5÷4×0.3×1.05
蛋白质(g)的范围为每天配餐总能量×0.5÷4×0.3×0.95～每天配餐总能量×0.5÷4×0.3×1.05
脂肪(g)的范围为每天配餐总能量×0.5÷9×0.3×0.95～每天配餐总能量×0.5÷9×0.3×1.05
对于午餐的各成分能量比例为：
碳水化合物(g)的范围为每天配餐总能量×0.3÷4×0.4×0.95～每天配餐总能量×0.3÷4×0.4×1.05
蛋白质(g)的范围为每天配餐总能量×0.3÷4×0.4×0.95～每天配餐总能量×0.3÷4×0.4×1.05
脂肪(g)的范围为每天配餐总能量×0.3÷9×0.4×0.95～每天配餐总能量×0.24÷9×0.4×1.05
对于晚餐的各成分能量比例为：
碳水化合物(g)的范围为每天配餐总能量×0.2÷4×0.3×0.95～每天配餐总能量×0.2÷4×0.3×1.05
蛋白质(g)的范围为每天配餐总能量×0.2÷4×0.3×0.95～每天配餐总能量×0.2÷4×0.3×1.05
脂肪(g)的范围为每天配餐总能量×0.2÷9×0.3×0.95～每天配餐总能量×0.2÷9×0.3×1.05
步骤四，使用者输入各餐的食物名称，设每种食物分别需要摄入量为x1,
x2,...,xn；根据下式计算式出所需的各种食物量；
0≤xmin≤xi≤xmax(5)
对于式1，通常情况下热量允许有±15％的误差，即qmin＝85％q,qmax＝115％q，其中q为各餐所需总能量。
tmin,tmax为步骤三中所计算而得的各餐所需的碳水化合物的最小值及最大值，dmin,dmax为步骤三中所计算而得的各餐所需的蛋白质的最小值及最大值，zmin,zmax为步骤三中所计算而得的各餐所需的脂肪的最小值及最大值。
步骤五，输出各餐的配餐方案，配餐方案包括各餐的食物种类及食物量。
实施例2：
该实施例与实施例1的步骤一至步骤三均相同，不同之处在于：
步骤四，录入各餐的食物名称及食物总重量，调用服务器中营养评价库，计算各餐碳水化合物、蛋白质、及脂肪的实际值，根据步骤三中所计算出的碳水化合物、蛋白质、及脂肪的标准重量范围，计算与碳水化合物、蛋白质、及脂肪相关的误差值，若该误差值为可接受范围，进入步骤八；若该误差为不可接受范围，进入步骤六；
步骤六，根据使用者输入的食物名称，根据对各餐食物所需量进行重新配平，配平后，对于计算与碳水化合物、蛋白质、及脂肪相关的误差值，若该误差值为可接受范围，进入步骤八；若该误差为仍不可接受范围，进入步骤七；
步骤七，根据配平结果，指出需要调整的食物品种，并根据营养评价库给出建议食物；请使用者重新录入各餐的食物名称，对输入的食物名称，根据对各餐食物所需量进行重新配平，配平后，对于计算与碳水化合物、蛋白质、及脂肪相关的误差值，若该误差值为可接受范围，进入步骤八；若该误差为仍不可接受范围，循环进行步骤七，直至误差降低至可接受范围之内。
步骤八，将配餐结果输出给用户，提升营养评价库中各食物的优先级，并修改使用者初始录入的食物种类及数量值。
本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。
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