蘇興龍

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基于A(yíng)ndroid的人體健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

蘇興龍

（陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，咸陽(yáng)，712000）

針對(duì)當(dāng)前人體健康的信息化需求，設(shè)計(jì)了一款基于A(yíng)ndroid終端的在線(xiàn)健康監(jiān)測(cè)客戶(hù)端軟件。對(duì)Android系統(tǒng)架構(gòu)及其特征進(jìn)行分析，為后續(xù)的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)；從C/S模式、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的角度，對(duì)系統(tǒng)整體架構(gòu)、系統(tǒng)功能等進(jìn)行詳細(xì)的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)，從而用戶(hù)通過(guò)手機(jī)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)身體不同指標(biāo)參數(shù)的監(jiān)控。

健康監(jiān)測(cè)；Android體系；C/S模式；服務(wù)器端；客戶(hù)端

0 引言

隨著現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，智能化成為當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的重要趨勢(shì)和方向。作為智能化重要基礎(chǔ)的傳感器，也在智能化的浪潮中快速發(fā)展，為智能化提供更為精準(zhǔn)和可靠的數(shù)據(jù)支撐。而隨著人們?cè)谶\(yùn)動(dòng)健身和健康方面的重視，智能醫(yī)療成為時(shí)代的新寵。通過(guò)對(duì)人運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和基本身體參數(shù)的采集,實(shí)現(xiàn)對(duì)人的24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控[1]。但通過(guò)對(duì)現(xiàn)有研究成果的總結(jié)發(fā)現(xiàn)，大部分的健康監(jiān)測(cè)集中在單項(xiàng)健康指標(biāo)上，也不能很好的對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，對(duì)數(shù)據(jù)的二次利用效率也非常低。同時(shí)，隨著現(xiàn)代智能手機(jī)的普及，Android操作系統(tǒng)成為當(dāng)前最大的用戶(hù)群體，并改變了以往的生活和工作方式[2]。對(duì)此，本文結(jié)合現(xiàn)有的Android 終端，提出一種基于A(yíng)ndroid系統(tǒng)的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并對(duì)其實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1 Android體系架構(gòu)及特點(diǎn)

1.1 Android系統(tǒng)架構(gòu)

Android是以L(fǎng)inux系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上建立起來(lái)的，包括操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、界面、中間件等四個(gè)不同部分，主要采用軟件疊層的方式進(jìn)行構(gòu)建。通過(guò)這種疊層的方式，可對(duì)不同層的功能進(jìn)行定義。

與傳統(tǒng)的Linux版本來(lái)講，Android系統(tǒng)并不是其翻版，也不是相關(guān)可重用組件的集成，而是在Linux內(nèi)核基礎(chǔ)上所開(kāi)發(fā)出來(lái)的一款軟件平臺(tái)和操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以被分為四層[3-5]：應(yīng)用層、框架層、運(yùn)行庫(kù)層、Linux內(nèi)核層，支持用戶(hù)根據(jù)自身需求自由開(kāi)發(fā)。而Android架構(gòu)主要分為應(yīng)用程序?qū)樱ˋpplication）、應(yīng)用程序框架層（Application Framework）、函數(shù)庫(kù)（Libraries Android）、Linux內(nèi)核（Linux Kernel）4個(gè)部分，具體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 Android系統(tǒng)架構(gòu)

通過(guò)圖1看出，應(yīng)用程序?qū)又饕獮橄到y(tǒng)本身或者用戶(hù)自定義安裝的相關(guān)應(yīng)用程序，這兩者都可通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)提供的各類(lèi)API接口[6]；應(yīng)用程序框架主要為應(yīng)用程序提供的API；函數(shù)庫(kù)主要提供應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的C /C + +庫(kù)[7]；Linux內(nèi)核主要提供各種安全機(jī)制、顯示驅(qū)動(dòng)等核心服務(wù)。

1.2 Android特點(diǎn)

開(kāi)放性

Android作為美國(guó)谷歌公司所研發(fā)的一款當(dāng)前最為流行的手機(jī)操作系統(tǒng)，自問(wèn)世以來(lái)，該系統(tǒng)憑借其強(qiáng)大的開(kāi)源性，受到用戶(hù)和開(kāi)發(fā)者的歡迎。如在該系統(tǒng)發(fā)布后，就受到廣大各大手機(jī)制造商的青睞，并結(jié)合Android系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了各種不同的應(yīng)用程序，促進(jìn)了應(yīng)用平臺(tái)在用戶(hù)中的推廣和使用。

移動(dòng)性

Android平臺(tái)用戶(hù)只需要通過(guò)手機(jī)即可上網(wǎng)，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)WIFI、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。

兼容性

基于A(yíng)ndroid手機(jī)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序很多，這些應(yīng)用程序擁有不同的功能，但不會(huì)影響不同應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)傳輸，由此使得其擁有很強(qiáng)的兼容性。

基于上述的幾個(gè)特點(diǎn)，本文則在A(yíng)ndroid框架上開(kāi)發(fā)了一款健康監(jiān)測(cè)的應(yīng)用程序軟件。

2 B/S模式

B/S模式是建立在C/S模式基礎(chǔ)上。C/S模式是主要為分布式的兩層架構(gòu)體系[8]，該體系的優(yōu)點(diǎn)是客戶(hù)端和服務(wù)器端的交互性比較強(qiáng)，同時(shí)在數(shù)據(jù)傳輸、響應(yīng)速度和對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力方面，都有著其自身的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。通過(guò)該模式，可以將任務(wù)合理的分配給兩端，從而減少了三層或四層架構(gòu)模式帶來(lái)的通信開(kāi)銷(xiāo)，成為當(dāng)前手機(jī)應(yīng)用程序軟件開(kāi)發(fā)的一種主流技術(shù)。具體如圖2所示。

圖2 C/S架構(gòu)

相比與C/S模式，B/S模式只需要用戶(hù)通過(guò)瀏覽器即可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的訪(fǎng)問(wèn)，并且將傳統(tǒng)C/S模式中的客戶(hù)機(jī)負(fù)載全部放到服務(wù)器端，大大簡(jiǎn)化和提高了用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)效率。而作為健身軟件來(lái)講，不可能讓每個(gè)用戶(hù)都安裝客戶(hù)端軟件，同時(shí)還需要花費(fèi)大量的時(shí)間和成本去維護(hù)。對(duì)此，結(jié)合系統(tǒng)實(shí)際，本文引入B/S模式，只需要通過(guò)點(diǎn)擊WEB頁(yè)面即可訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)合B/S模式的特點(diǎn)，本文將該系統(tǒng)分為客戶(hù)端和服務(wù)器端兩個(gè)主要部分，其中客戶(hù)端主要為用戶(hù)提供相關(guān)的健康監(jiān)測(cè)功能，而服務(wù)器端主要系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)和指令的封裝處理。具體架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)圖3看出，將用戶(hù)的請(qǐng)求進(jìn)行封裝，并與后臺(tái)的服務(wù)器端進(jìn)行交互，最后將查詢(xún)到的結(jié)果反饋給客戶(hù)端，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體健康的存儲(chǔ)、監(jiān)測(cè)等。

3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

通過(guò)結(jié)構(gòu)圖對(duì)系統(tǒng)不同模塊功能的描述，其目的就是在保障系統(tǒng)邏輯運(yùn)行的的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)系統(tǒng)的一致性、可靠性、完整性和簡(jiǎn)單性。本文結(jié)合健身監(jiān)測(cè)的需求，將系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)為如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

圖4中，根據(jù)C/S架構(gòu)模式將功能分為客戶(hù)端和服務(wù)器端，其中客戶(hù)端用戶(hù)可登陸、注冊(cè)和查詢(xún)自己的健康狀況，并可與健康醫(yī)生進(jìn)行互動(dòng)和網(wǎng)上預(yù)約；健康醫(yī)生則可以與群體進(jìn)行交流，并給予相關(guān)的健康建議，同時(shí)處理相關(guān)的健康預(yù)約。服務(wù)器端主要對(duì)系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行維護(hù)，并對(duì)不同的角色權(quán)限進(jìn)行分配。

3.3 系統(tǒng)通信設(shè)計(jì)

人體健康監(jiān)測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問(wèn)題就是解決客戶(hù)端和移動(dòng)端之間的通信。對(duì)此，在本系統(tǒng)的客戶(hù)端與服務(wù)器端的通信中，引入接口服務(wù)器?？蛻?hù)端首先向接口服務(wù)器發(fā)送通信請(qǐng)求，再經(jīng)接口服務(wù)器向應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送通信請(qǐng)求，通過(guò)應(yīng)用服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)的處理，將結(jié)果返回給接口服務(wù)器，最后通過(guò)接口服務(wù)器返回給健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)客戶(hù)端。由此，通過(guò)接口服務(wù)器的方式，分擔(dān)了傳統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器的負(fù)載，使得系統(tǒng)在響應(yīng)速度和時(shí)間方面都具有優(yōu)勢(shì)，讓用戶(hù)很快登錄到健康檢測(cè)系統(tǒng)。具體響應(yīng)流程如圖5所示。

圖5 客戶(hù)端與服務(wù)器端通信設(shè)計(jì)

3.4 系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

系統(tǒng)流程作為對(duì)系統(tǒng)使用的一種物理描述，其清晰的表達(dá)出在系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)不同部件之間的流動(dòng)關(guān)系。本文結(jié)合健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能，并根據(jù)其三個(gè)不同的就是，將整體流程設(shè)計(jì)為如圖6所示。

圖6 系統(tǒng)主流程設(shè)計(jì)

用戶(hù)在輸入用戶(hù)名和密碼之后，會(huì)直接登錄到相應(yīng)的登錄界面。如用戶(hù)為首次登錄，則需要注冊(cè)，在注冊(cè)成功后，頁(yè)面會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的登錄界面。在完成對(duì)不同功能使用后，最后退出，并結(jié)束程序應(yīng)用。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 登錄界面實(shí)現(xiàn)

對(duì)首頁(yè)登錄界面的開(kāi)發(fā)中，采用eclipse作為開(kāi)發(fā)工具，以jquery對(duì)網(wǎng)頁(yè)布局進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)的登錄界面，如圖7所示。

圖7 登錄界面

4.2 我的健康狀況界面實(shí)現(xiàn)

作為人體健康監(jiān)測(cè)的重要指標(biāo)，體溫、血壓、心率和血糖是其主要監(jiān)控的指標(biāo)。本文則將其主界面設(shè)計(jì)為如圖8所示。

圖8我的健康監(jiān)測(cè)界面

5 總結(jié)

本文應(yīng)用Android組件和B/S模式設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款可用于人體日常生理指標(biāo)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，用戶(hù)在借助相關(guān)可穿戴設(shè)備的情況下，只需要通過(guò)點(diǎn)擊網(wǎng)站，并在輸入相關(guān)的信息后，即可對(duì)自身生理數(shù)據(jù)進(jìn)行24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)了信息技術(shù)與健康的融合，促進(jìn)信息技術(shù)的普及。

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Design and Implementation of Human Health Monitoring System Based on Android

Su Xinglong

(Shaanxi Polytechnic Institute, Xianyang 712000, China)

According to the information needs of the current perple health, an online health monitoring client software based on Android terminal is designed. Firstly, the Android system architecture and its characteristics are analyzed, so as to lay a foundation for further system development. Secondly with the viewpoint of C / S mode, system design and system realization, the overall system architecture and system function are developed and designed, so that the users can realize the monitoring of physical parameters by their mobile phone.

Health monitoring; Android system; C/S model; Server; Client

1007-757X(2016)12-0044-03

TP311

A

蘇興龍（1983-）男，陜西咸陽(yáng)人，講師，碩士，研究方向：計(jì)算機(jī)方向，咸陽(yáng) 712000

（2016.06.24）