Android 平台下农村居民体育运动智能信息系统的设计与实现人们进行日常锻炼需要有专业的指导员进行有针对性的指导，这样体育锻炼将会更加科学、合理。但是目前无论是在广大的农村还是在城市，体育指导员的数量都不能满足要求，尤其是在广大的农村，体育指导员的数量还远远不够。因此，本课题Android 平台与可穿戴设备相结合，使用较为先进的光电采集法，对运动过程中的运动心率进行实时监控，并能针对不同年龄的人设定相应运动的心率范围，在运动过程中以此心率作为安全和有效运动心率，并对超出或者低于此范围内的心率进行预警，以保证运动安全和有效性。此外该系统还加入常规内容，如运动监测(计步、距离、速度、卡路里消耗等)、运动负荷评估、健康管理、健康资讯等内容。
0 前言
运动健身APP进行运动监控主要内容有统计步数、运动线路跟踪、监控卡路里消耗、心率等，这些运动APP可以为使用者提供一定的运动过程的相关运动数据，能为使用者的运动提供促进和参考意义。但是大部分的运动健身APP只是以监测为主，对采集的运动和身体数据只是进行简单的展示和对比，并没有对数据进行专业的分析。另外，现有对于心率的监测只是单纯意义上的监测，在对心率的应用上一般只有计算平均心率而己，在使用过程中并没有对运动心率的分析和指导，用户不能有效利用此功能来指导和监控运动。
本文研究运动健身监测APP的设计，APP是一款运行在Android系统上的应用程序，以运动物理指标(计
步、运动定位)和生理指标的监控(心率)监控为主，另外根据这些数据简单计算卡路里的消耗、运动速度、距离、运动轨迹的记录功能，并以心率监测为核心，通过运动过程的心率监测，控制运动强度，并能根据运动中、运动后心率变化和其他(问答)对运动过程进行评价，使用户了解此次运动情况，为下次运动做一定的参考。
运动健身监测APP能促进运动锻炼习惯的形成，对运动进行实时的监测，提供科学的运动方案，减少运动风险的发生，能为健康生活提供支持和服务。使用可穿戴设备对运动进行监测，能提升监测水平、增加监测项目、减轻运动负担，与手机APP相结合，能增加多种功能，增加使用积极性和长久性。APP和可穿戴相结合，能使用户以更快、更方便的方式，进行更加科学的、合理的运动，用户可以不受时间和场地的限制，进行多种多样的体育活动。而智能设备和可穿戴设备的有机结合，能在一定程度上监控运动强度和负荷，减少了运动的盲目性，提高运动安全性，并能提高锻炼效率和兴趣，增强趣味性，使运动更加合理。
1 农村体育运动智能APP需求分析
1.1农村体育运动智能APP功能需求
运动健身监测APP是面向运动爱好者的健身监控与健康管理指导和服务系统，是一个简单、方便的运动负荷评价体系，它不仅仅能多运动负荷进行一定的评定，而且能监控运动强度，控制运动靶心率，
使用户进行高效、有意义的运动，提高运动效果。其意在为运动爱好者和普通众提供一款能实时监控运动强度的产品。所以该系统具有的功能有：用户管理系统、运动负荷(强度)监测系统、运动负荷评估系统、系统管理系统，本课题APP主要功能结构如图1。
图1 运动健身监测APP系统功能结构图
1.2农村体育运动智能APP非功能需求
1.2.1心理健康评估需求分析
心理健康是身体健康的前提，没有健康的心理就会引起各种疾病。紧张、焦虑、压抑、烦躁、等不良情绪，能降低器官对疾病的免疫能力，从而导致免疫系统的机能下降，疾病趁虚而入。一个人的情绪如果能处于愉快的状态下，其大脑的功能处于完善的功能，有利于中枢系统的兴奋与抑制的调节，促进内分泌功能、消化功能的正常工作、协调平衡，延缓器脏病变的过程，避免或者减少疾病的发生。
1.2.2健康管理需求分析
eclipse android随着人们健康意识的提高，健康管理被越来越多的人重视，何谓健康管理，顾名思义，健康管理就是对健康采取管理的措施，避免健康的浪费，提高健康的质量，是健康在人生中发挥最大的作用。那么如何进行健康管理呢，健康管理的意义在哪里?世界卫生组织的研究报告称：人类有三分之一的疾病是可以通过预防来避免的，三分之一的疾病通过早起的发现可以得到有效的控制的，三分之一的疾病可以通过有效的交流提高效果，因此，对健康的维护不仅仅是，更是需要日常的管理。
1.2.3资讯模块需求分析
主要包括健康资讯、系统公示、最新资讯，系统管理者可以随时发布有关健康、系统等新闻资讯，以方便指导用户养成健康的生活习惯和行为方式。
2 体育运动智能APP系统设计
2.1系统运行环境配置
本系统的设计兼顾实用、经济、简洁的设计原则，以实现系统总需求为目标，采用模块化设计思想，针对各个功能模块进行开发。系统采用了服务缓存设计、安全管理设计、数据库管理机制、健康体适能评测模型应用及通信协议等多种技术相结合的方式实现，本节首先介绍了系统的整体架构，然后将介绍系统的整体实现，并且在开发环境、系统架构、系统实现等方面进行了重点介绍。其中，在系统
实现部分，本文重点介绍了系统配置与会员管理模块、运动测评管理模块、健康数据管理模块、心理健康测试模块、数据分析模块和报告系统管理模块的实现。
本系统设计考虑到经济、实用、简洁、高效等几方面的因素，以实现需求为目标，采用C/S体系结构设计，JAVA, PHP编程技术，图文并茂的动态显示方式，使系统具有用户界面友好，简洁直观，运行效率高，可移植性较好的特点，适用于计算机基础要求不高的老年人。本系统的开发和运行环境推荐如下:
1、系统开发平台:eclipse+Android SDK;
2、系统开发语言:JAVA+PHP;
3、数据库管理软件:MySQL;
4、运行平台:Windows Server 2008 R2/ Windows 7;
5、运行环境:Android手机+Apache+php;
2.2系统构架
本系统采用了图2所示的系统结构，用户首先通过手机APP申请账户，输入昵称、身高、体重等信息，便于管理用户的数据。申请完成后，通过手表APP的登录功能，输入己经申请好的账户号和密码，通过数据的连接使两个终端的账户同步，之后就可以使用此系统了。在实际使用过程中，用户佩戴手表进行运动，选择适当的运动模式，运动结束完成后选择结束运动，运动数据将会保存在手表端APP中，之后打开手表和手机的蓝牙功能，运动数据将会通过蓝牙将数据传输至手机端APP，手机端APP将数据进行分析、处理和上传至服务器进行保存，整个运动记录完成。在使用其他功能时，如健康管理、查看资讯、小工具等直接打开手机APP进行使用。
图2运动健身监测系统结构
2.3数据库设计
系统的物理设计主要是指系统的数据存储，本系统的数据库基于NIysQI.进行设计，采用对象关系映射的方式，这对于安全认证系统的相关数据进行持久化操作，有效的避免了对于底层关系数据库的繁琐操作。根据需求分析该系统中主要有两类信息是有关联的：用户信息，运动测评信息。用户信息包括了用户基本信息，用户详细信息和角信息，此外，链接表信息也是一种用户信息。用户在浏览表单时，首先要与指定用户关联并查看操作权限，以确保资料访问的安全性。
运动与健康管理系统可分为3类数据表：用户信息表，运动测试信息表和分析数据信息表，共涉及20多
个数据表。用户信息表保存了系统中用户信息，分为用户基本信息，用户详细信息，角信息。数据之间通过外键关联，使得安全认证的各项关联起来形成一个完整的数据链，保证系统顺利运行。在系统数据库设计中，遵守数据库规范和原则。如：用户基本信息表中包含的字段有：用户编号ID 、用户名、头像、用户年龄、权限和联系号码。 3体育运动智能APP 功能实现
3.1手机APP 部分模块功能实现
3.1.1个人信息管理
本系统的个人信息管理包括个人用户的注册、基本信息的填写和修改、账号密码的回与修改、账户退出与登录。用户在相应的界面出入账号信息后进行登录，登录成功后可以进入免登陆模式，即下次打开APP 可以自动登录。头像的选择可以选取相册内容和拍照选取，并可以进行尺寸的裁剪，点击相关的内容即可进行查看和修改。
3.1.2运动监控
运动监测部分其实是运动记录，此界面包含三部分内容：月记录、周记录、单次记录，月记录显示一个月的运动记录，在日期周围有运动目标的完成情况 (圆圈表示)，圆圈的弧度大小表示完成进度。本周运动记录可显示本周所有运动记录，点击单次运动记录可以查看详细。运动记录可以将运动信息简
单的展现，例如：运动时间、运动距离、平均运动心率、卡路里消耗、运动轨迹图等。 手机APP  蓝牙 手表APP  数据库 用户 首页
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3.1.3运动周报
运动周报是对一周运动的总结，以一周(7天)为一个总结周期，将使用者的运动信息进行总结性报告。其内容包括运动周期的时间、运动总步数、总距离、总的卡路里消耗、运动目标达标天数、平均运动步数、运动量曲线等，还有进行专项运动的情况记录，主要为专项运动的次数、时间，最后将根据本周运动目标完成情况进行总结性评价，对使用者进行鼓励。
3.1.4健康管理
健康管理主要是对健康数据的录入和分析，使用者可以根据自己的体检结果将信息录入APP中，录入时填写时间和检查指标信息，并进行保存，以对身体数据进行长时间的保存。还可以将最近7次的数据以曲线图的形式展现，也可以查看所有的健康数据。
3.1.5健康资讯
健康资讯是提供健康信息的板块，资讯内容采用图片和文字结合的方式，清晰明了。
3.2手表APP部分模块功能实现
运动手表是APP的信息采集部分，主要承担运动数据的采集、保存、上传和心率提醒的任务。在手表APP部分，主要设置了跑步机运动、跑步、步行、骑行、哑铃运动五个运动模式，主要监控的指标有步数、速度、平均步数和速度、运动时间、距离、心率和运动轨迹(后台记录)，每个运动模式根据不同的风格具有不同的采集模式，如跑步机运动不具有运动轨迹的监控，骑行不具有步数相关的监控，哑铃运动只有心率和时间。
手表和手机APP的连接主要是通过蓝牙实现的，手机和手表之间的数据交换有两种，第一是手机对手表的指令，手机的相关指令传至手表，如运动目标和靶心率。手表根据这些数据对运动中的运动强度进行监控，在运动过程中，运动心率不在此运动范围内，手表APP 即发出信号，提示使用者。第二是手表数据的上传，在运动过程中，运动手表主要是采集数据，并将数据暂时保存于手表中，并在条件允许的情况下(与手机有连接)，将运动数据上传至手机APP中，手机APP将数据进行整理和分析。
3.3运动健身监测APP功能测试
3.3.1界面测试
界面是软件与使用者进行信息交互的直接桥梁，其设计的水平直接对用户的使用产出影响，影响用户对此APP的第一印象。对APP系统的测试就是对界面进行核对，用直观的方式查看界面是否完整有误，查看界面是否有遗漏，界面中的文字是否正确、字体字号是否统一，界面风格是不是一致相同，
标题、图片、界面是否有混乱。此测试虽然简单，但是也是最容易出错的地方，不可小觑。本系统经过多次的查看测试，对界面中出现的纸漏做到发现即修改，基本达到预期目标。
3.3.2功能测试
功能测试主要是本APP的功能进行测试和验证，根据本软件涉及的APP进行测试使用，检查系统设计是否达到设计要求。
通过实验的方法验证运动过程中APP对数据采集的准确性和有效性。
测试对象：运动健身监测APP和运动手表
实验对象：选取某乡村常住居民30人，中年男女随机，身体健康，无血管疾病和其他疾病，其基本情况如表1。
主要数据采集方式:
1、心率：挠动脉测量(人工)，运动手表测量，polar表测量。
2、运动步数：运动手表测量，人工计数。
4 结论
在计步功能中，运动手表APP测得的步数的精度在90%左右，只有在正常速度下(4.8km/h 的精度稍低，只有88%，但仍有较高的精确性，而且使用运动手表测得的数据与实际步数之间是具有显著的相关性的，说明其实验结果有意义。
测量心率的结果中，不管是在安静状态下还是运动状态下，使用运动手表测得心率与实际心率的相关系数都大于0.8，其结果呈显著相关性，其测量精度也维持在90%左右，能较为准确的测量心率值。
由实验结果可以看出，本设计的可靠度较高，通过运动手表对心率进行实时监测，实现了对运动过程中运动强度的监测，并设有预警提示，尽量使用户在进行健身活动中保持适中的运动强度，预防运动疲劳的产生。在农村体育运动资源欠缺的环境下，尤其是缺少合理的体育指导，该类软件更能为居民的健康生活提供保障。

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