健康运动实时监测与数据分析系统.doc

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健康运动实时监测与数据分析系统

健康运动的实时监测与数据分析系统 　　摘 要：健康运动的实时监测与数据分析系统是基于在运动类项目中对心率监测，从而对运动者实时发出警报并能够提供合理运动建议的系统。该系统主要利用心率传感器和arduino开发板对运动者的心率及其他指标进行监测，将获得的数据传向手机客户端并发送到云端服务器。一方面传向手机客户端的数据，通过将实时监测到的数据与标准值对比，提醒运动者是否终止或者减轻运动量；另一方面通过对服务器端数据的分析，提供一些参考数据，进而使运动者调整下一阶段的运动，更加有利于健康。 　　关键词：心率传感器；arduino开发板；健康运动；云服务器 　　中图分类号：R197 文献标志码：A 　　0 引言 　　目前关于健康运动的穿戴设备和相应的软件比较多，硬、软件环境成熟。在提倡合理锻炼的环境下，目前大多数的运动类系统只有计算所运动的路程和时间，没有给运动者一个合理的运动量范围，对运动过量做出实时警报，也没有对运动者的运动做出分析，进而给运动者提供合理的运动量的建议。健康运动的实时监测与数据分析系统将根据该不足做出填补，将有利于对运动者是否运动过量进行实时检测，并对运动者的心率数据进行分析，从而促进健康运动。 　　1 系统分析 　　生命在于运动，适量的运动有益于提高身体素质，促进身体健康，但是过量的运动也会引起身体的不适，损害身体的健康。心率是一个比较准确、稳定的反应运动强度的指标，保持适当的运动心率对于运动效果和运动安全都很重要。本系统将通过运动者心率的实时获取进而对运动量进行实时监测和数据分析。 　　本系统由数据采集端、移动客户端和云服务器3部分组成。据采集端负责心率数据的采集，并将采集到的数据发送到移动客户端。心率数据的实时且准确地获取对本系统至关重要。本系统将通过心率传感器获取心率的实时数据，通过开发板将传感器传递的模拟信号转换为数字信号，并通过蓝牙模块将数字信号发送给移动客户端。移动客户端负责接受实时数据，并对心率数据进行检测，当心率大于安全心率时向运动者发出警报。移动客户端还需将获得的心率数据发送到云服务器端。云服务器端主要对移动客户端传递过来的数据进行存储，并对存储的数据进行分析，得出对运动者的一些合理化建议。 　　2 系统设计 　　2.1 数据采集端设计 　　本系统的数据采集端由PulseSensor传感器、arduino uno r3开发板和蓝牙模块组成。 　　PulseSensor传感器是一款用于脉搏心率测量的光电反射式模拟传感器，体积较小，可以佩戴在耳垂或手指上。PulseSensor传感器有3根引线，分别为模拟信号输出线S、电源输入线+和地线-，将传感器和arduino开发板连接时，S引线接开发板的AD接口，+引线接开发板的5V或3.3V电源输入，-引线接开发板的GND。连接好后，可将传感器获取的模拟信号传入arduino开发板中。 　　arduino开发板由两部分组成，分别是arduino硬件和arduino软件即arduino IDE。传感器传入arduino的模拟信号经AD可转换为数字信号，我们需在arduino IDE中使用C语言编写心率计算程序并将程序烧录到arduino硬件中，便可通过传感器传入的信号得到心率数据。 　　由于心率数据的实时性的特点，心率数据的传输是整个系统中的一个关键技术，目前通信传输种类很多，在不受用户活动状态、记录时间和地点的限制条件下，根据蓝牙应用开发的特点，本系统设计了通过arduino的蓝牙模块传输数据到蓝牙手机的数据传输方案，本系统搭建了基于 Android 的移动客户平台，通过使用开源蓝牙协议栈BlueZ的API接口函数设计应用程序实现蓝牙传输功能，控制电路板蓝牙实现将数据传输到移动端，建立连接后通过移动客户端实现数据的接收和暂时存储。 　　2.2 移动客户端设计 　　（1）用户注册登录。新用户需要注册后才能使用本系统，用户的注册信息会保存到云服务器端的数据库中。 　　（2）警告功能。靶心率是指通过有氧运动提高心血管循环系统的机能时有效而安全的运动心率。靶心率范围在最大心率的60%～80%，它是判断有氧运动的重要依据。不同人群的靶心率是不同的，用户在注册时会输入自己的年龄和体质，APP会根据用户的信息计算不同用户的靶心率和最大安全心率，当用户的运动心率超过靶心率或最大安全心率时APP会发出警告声。 　　（3）界面设计。移动客户端主界面选择绿色背景，象征健康运动。对于服务器端返回的数据用白色底板显示，对于适量合理的运动数据用黑色字体显示。对于近期在运动量和运动时间的超标采用黄色标注，意在提醒用户注意运动量。此外对于历史运动信息界面而言，界面设计应该依据上述色块进行选取，确保客户使用时对于系统有整体感，同时也使得在数据传输中准确实

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