健身心率APP系统设计

健身心率 APP系统设计

王博通 赵书俊 夏刚 桂珑恩 胡璞

武汉体育学院体育工程与信息技术学院 湖北 武汉 430079

【摘要】目前智能心率设备已经普及，但是普通人不理解心率数据与健康的关联意义，大多健身APP更加趋向于商业化，心率数据没有被人们所重视，因此本篇文章对心率采集和处理以及运动处方进行研究，并针对这些问题，设计出一款适用于不同人群的健身心率APP系统，对保障运动人群安全，提高运动效率，具有非常重要的意义。

【关键词】健身；心率；APP软件；

一、引言

随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对健康的生活方式越来越重视，跟踪心率是衡量健康程度最重要的指标之一。目前市面上有许多智能手环具有心率检测的功能，但是普通人并不理解心率数据与健康之间的关联意义^[1]，现有的健身APP大多注重于记录使用者的运动数据^[2]和对使用者进行科学的健身指导^[3]，对于这两个功能，心率数据没有集中在利用和分析。鉴于此设计一款健身心率APP系统，具备心率智能预警、运动信息实时显示、运动处方精准推送等优点。

二、软件设计

（一）系统整体框架设计

健身心率APP系统设计由移动端设计、服务器设计、无线通信设计三个部分组成，其系统整体框架图如图1所示：

图1 系统整体框架

1.程序设计语言选择

软件系统由移动端应用程序和服务器组成。移动端应用程序是在Android Studio平台上使用java语言开发。服务器是在eclipse平台上使用java语言开发。

2.数据库选用

在健身心率APP系统中，需要对用户数据与运动信息存储，同时还会更改、调用这些数据，采用数据库可以提高开发效率，因此我们选用MySQL数据库来实现存储数据信息。

（二）无线通信设计

健身心率APP用于心率数据的采集和处理，并实时显示用户信息，使用者可实时获取自己的运动信息。服务器用于接收健身心率APP上传的运动信息，并储存和提供运动处方。无线通信的方向是移动端向服务器，通过wifi或移动数据与http协议进行无线通信，从服务器获取移动数据，使用移动数据或wifi通过http通信协议进行通信。

三、移动端APP设计

1.APP总体设计

移动端应用程序使用MVC框架进行设计。在本文的健身心率APP系统中，控制层由Activity类组成，负责对用户点击事件进行响应，处理人机交互，获取心率数据；模型层由每个新建的类组成，在这些类中进行心率数据采集和信息处理，并实现服务器通信的操作；视图层由xml布局文件构成，在模型层中实现用户数据的显示。

2.页面设计

健身心率APP系统界面设为：“注册页面”、“登录界面”、 “控制界面”、“查看历史成绩”四个信息模块。

移动应用程序的主界面设置了注册、开始健身、历史记录三个模块。注册页面分为用户名，密码，确认密码和验证码四个部分，当用户注册成功后，数据会上传服务器保存，同时转入登录界面；用户根据自己的登录号码和密码登录，成功登录后跳转到主页，选择健身项目；使用者可在跑步、跳绳、力量训练、动感单车等健身项目进行选择；控制界面具有开始、时间、运动评价、心率变化图四个模块。运动结束后用户可选择保存运动信息，用户点击历史记录可从服务器获得历史成绩。

3.功能设计

健身心率APP主要用来获取心率数据，并进行信息处理分析，为用户提供可视化运动信息，主要实现以下几个功能：

（1）登录注册功能：主要用于用户填报个人信息，设置心率安全值，便于心率预警和运动处方精准推送。

（2）运动信息显示功能：移动APP通过采集使用者运动心率数据，并结合运动时间、频率、强度等指标，通过健身心率APP内置算法，从而实现运动生理信息可视化，用户可实时在健身心率APP上查看运动信息。

（3）查询功能：该功能包括查看用户的历史成绩和运动处方^[4]。运动结束后使用者可在移动APP上选择保存运动信息，保存成功后，使用者可在健身心率APP上查看时运动间、运动强度、心率变化曲线图、平均心率等数据。

四、服务器设计

1. 数据库设计

1. 建立一个类作为所有数据库操作的基类，不同的子类通过继承基类完成数据库操作。在基类中定义了四个数据库方法，分别实现与数据库建立连接、更改数据、查询数据、断开连接的功能。

2. 根据需求建立了针对不同对象的专用数据库调用类，根据需要调用继承父类中的方法，完成数据库操作。

3. 建立E-R模型，编写实体类型、属性和关系的表示方法，并用它来描述现实世界的概念模型。

4. MySQL被选用本系统的数据库，myism被用作为数据库的储存引擎。

5. 根据不同需求，设计出用户信息表、运动结果表、运动处方表等。

2. 网站设计

网站的编写采用了HTML、CSS 、JavaScript三种编程语言来完成，通过HTML编程语言对网页骨架进行搭建，使用JavaScript编程语言编写各种方法，实现目标功能，采用CSS修改网页整体布局和风格样式。最终实现了网页注册、网页登录、网页运动信息查询等功能。

五、智能化功能设计

1. 心率智能预警

用户在使用前，会对使用者进行一个身体健康素质调查表，使用者可自主设置或咨询线上运动专家设置心率安全值，在运动过程中当使用者心率超过设定的心率安全值时，健身心率APP会使手机振动，并同时语音提醒使用者心率过高，运动达到高强度，需要立即停止运动，以此保障了使用者运动的安全性。

2. 运动处方设计

针对不同年龄段人群以及不同运动项目，通过查阅相关资料，分别设计出不同的运动处方，适用于青少年人群、中年人群、老年人群以及特殊人群等，使用者可根据自身需求在健身心率APP系统上选择跑步运动、拳击训练、跳绳动感单车等健身项目，运动结束后，根据使用者的运动信息，会提供给使用者相应的运动处方，大大提高了运动的科学性。

3. 运动处方精准推送

在使用者运动结束后，健身心率APP系统会根据使用者的运动项目、运动时间、运动强度、心率变化曲线图、消耗卡路里等相关信息，根据服务器中运动处方的数据库，提供用户精准推送，并同时根据相关运动项目，提供相应的运动方案，便于使用者更加有效率的锻炼。

六、结论

心率与运动强度、摄氧量与能量代谢之间存在着显著的线性关系，对心率进行监测可以精准显示其体能消耗^[5]，因此对心率数据进行分析处理，意义重大。本文研发的健身心率APP系统可充分利用心率数据，结合运动频率、时间、强度等指标实现运动强度和生理指标可视化、心率智能预警、运动处方精准推送，从而在保障运动的安全的同时，也提高了运动效率。

参考文献

[1]胡璞,郜卫峰,何起源,张娟. 智能跑带系统设计[A]. 中国体育科学学会.第十一届全国体育科学大会论文摘要汇编[C].中国体育科学学会:中国体育科学学会,2019:2.

[2]李雪,冯晓丽,王琰.跑步热潮下跑步类APP应用现状与发展困境研究[J].辽宁体育科技,2016,38(03):125-128.

[3]顾怡然,孙振武.全民健身战略背景下跑步健身类APP发展现状及路径研究[J].武术研究,2017,2(10):146-148.

[4]何起源. 智能跑带软件系统的设计与应用[D].武汉体育学院,2020.

[5]李伟，张元锋，张雷，李真真.心率对应运动负荷等级指标的研究[J].哈尔滨大学自然科学学报,2008,24(5):99-102.

[6]陈宝芳,陆爱发,曹光强.不同年龄阶段肥胖症者减肥运动处方的应用[J].青少年体育,2015(05):133-134+82.

作者简介：

第一作者：王博通（1998年10月—），男，学士，主要研究方向：体育人工智能。

通讯作者：胡璞（1982年3月—），男，博士，副教授，主要研究方向：体育人工智能。

基金项目：

教育部2019年第二批产学合作协同育人项目《新工科背景下体育工程学科创新创业人才培养模式的研究》，教育部2019年第二批产学合作协同育人项目《运动智能交互课程群的建设》（201902143010），武汉体育学院学科建设专项项目《“新工科+体育”模式下的大学生创新创业人才培养体系建设》（201902131002），2020年国家级大学生创新创业训练计划项目《智障儿童的手眼协调康复训练系统》（项目编号：202010522002），2020年湖北省大学生创新创业训练计划项目《助跑节奏控制系统的研制》（项目编号：S202010522003）